Für Verankerungen gibt es mechanische Anker und chemische Systeme. Bei beiden Varianten gibt es weitere Unterschiede, die im Folgenden beschrieben werden.
Ein Teil der mechanischen Anker wird mittels eines bei der Installation aufzubringenden Drehmoments aktiviert, die sogenannten drehmomentkontrollierten Spreizanker. Zu dieser Gruppe zählen die klassischen Bolzenanker und auch die Hülsenanker. Andere Anker werden durch das Einschlagen mittels eines Einschlagwerkzeugs verspreizt, die sogenannten wegkontrollierten Spreizanker.
In dieser Gruppe sind die klassischen Einschlaganker zu finden. Als weitere Kategorie sind noch die Hinterschnittsysteme zu erwähnen, zu denen auch die Betonschraube zählt. Zu den Nachteilen der mechanischen Anker gehört ihr Spreizverhalten beim Setzen. Um ihre volle Wirkkraft zu erhalten, müssen sich diese Dübel quasi gegen die Bohrlochwand drücken. Teilweise ist dies sogar mit einer örtlichen Muldenbildung im Beton verbunden. Dadurch entstehen bereits beim Aktivieren der Dübel sehr hohe Spreizkräfte.
Dies erfordert natürlich ein ausreichend großes Bauteilvolumen um die Bohrung herum, um die entstehenden Zugspannungen schadlos in den Beton ableiten zu können. Damit gehen entsprechend größere Randabstände einher. In den letzten Jahren wurden die Anker aber in diesem Punkt deutlich optimiert. So sind heute auch mit mechanischen Ankern kleine Randabstände in Beton realisierbar.
Grundsätzlich lässt sich aber aus obigen Betrachtungen schlussfolgern, dass es einer genauen Überprüfung bedarf, ob und welche mechanischen Anker in Mauerwerk eingesetzt werden können. Eine Verwendung in Hohlblocksteinen oder Hochlochziegeln ist mit normalen mechanischen Ankern nicht möglich. Als Lösung bieten sich hier Langschaftdübel an. Der fischer SXRL eignet sich beispielsweise für Anwendungen in fast allen Verankerungsgründen. Dabei übertrifft der Langschaftdübel in den meisten Fällen die Lastwerte vergleichbarer Rahmendübel. Seine zwei Spreizzonen sichern eine untergrundschonende Krafteinleitung. In Vollbaustoffen und Porenbeton vereinen sich hingegen die zwei Zonen zu einem langen Spreizelement und verteilen die Lasten gleichmäßig und flächig in den Untergrund.
Generell besteht beim Einsatz von mechanischen Ankern in Vollbaustoffen jedoch die Gefahr, dass der Stein gespalten wird. Aus diesem Grund ist der Einsatz solcher Anker hier nicht möglich. Dagegen ist die Betonschraube, etwa die fischer UltraCut FBS II, in Vollsteinen eine sichere Lösung, die jedoch eine professionelle Anwendung erfordert, die alle Herstellervorgaben berücksichtigt. Für mechanische Anker spricht die Tatsache, dass sie in aller Regel wirtschaftlicher sind. Hierbei spielt der Anker selbst, wie auch die Art der Bohrlochreinigung eine Rolle. Mechanische Anker reagieren in der Regel deutlich unproblematischer auf mangelhafte Reinigung. Unabhängig davon sollte immer die in den Zulassungen vorgeschriebene Reinigung erfolgen, da diese die Tragfähigkeit deutlich beeinflusst. Auch die Tatsache, dass bei der baupraktisch üblichen Durchsteckmontage das erforderliche Durchgangsloch kleiner ist als das von vergleichbaren chemischen Systemen, spricht für mechanische Anker. Betonschrauben erlauben sogar eine Wiederverwendung. Dies ist allerdings nur für temporäre Anschlüsse auf Baustellen zulässig. Dazu zählt zum Beispiel die Verankerung von Schrägstützen für die Montage von Wänden.
Die Zahl der möglichen Wiederverwendungen richtet sich nach dem Verschleiß der Schraube. Dieser kann mit einer Prüfhülse leicht überprüft werden. Auf keinen Fall kann aber eine Betonschraube mehrmals in dasselbe Bohrloch eingeschraubt werden. Während die ersten mechanischen Anker nur mit einer fest vorgegebenen Verankerungstiefe angewandt werden durften, sind mittlerweile Anker am Markt verfügbar, die mehrere und teilweise sogar flexible Verankerungstiefen zulassen. Dies betrifft in erster Linie die Bolzenanker und Betonschrauben.
Chemische Verankerungen
Chemische Anker haben in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Die ersten Systeme wurden als Ankerstange und mit Glaspatrone auf den Markt gebracht. Die ersten Zulassungen waren zudem auf ungerissenen Beton ausgelegt. Mit der Einführung spezieller Ankerstangen mit Konusgeometrie wurden auch Anwendungen im gerissenen Beton möglich. Grundsätzlich wurde für diese ersten Systeme die Bemessung wie für mechanische Anker vorgenommen.
Neben den Patronensystemen kamen im Lauf der Zeit auch Folienbeutel und Kartuschensysteme auf den Markt. Jedes dieser Systeme hat seine Vor- und Nachteile. Grundsätzlich sind Patronensysteme aus Glas unempfindlicher gegen schlechte Bohrlochreinigung, da das Glas beim Eintreiben zerstört wird und dabei die Bohrlochwandung freireibt. Ebenfalls aus diesem Grund sind Patronensysteme etwas besser für den Einsatz in diamantgebohrten Bohrlöchern geeignet. Nachteil dieser Systeme, wie auch bei vielen mechanischen Ankern, ist die Festlegung auf nur eine Verankerungstiefe. Mittlerweile sind auch Systeme am Markt verfügbar, die durch Kombination von unterschiedlichen Patronen mehrere Verankerungstiefen ermöglichen.
Flexibler sind hier Injektionssysteme, die Verankerungstiefen zwischen 4 × Ankerdurchmesser bis hin zu 20 × Ankerdurchmesser ermöglichen. Auch für das Einbringen der Ankerstange in den Mörtel sind keine zusätzlichen Werkzeuge erforderlich. Patronensysteme müssen dagegen mit einem ausreichend schweren Hammerbohrer schlagdrehend eingetrieben werden.
Dafür sind zusätzliche Adapter erforderlich. Mit der Möglichkeit, normale Gewindestangen auch im gerissenen Beton einzusetzen, erweiterte sich das Anwendungsspektrum kostengünstiger Verankerungen. Ein weiterer Vorteil dieser Systeme ist, dass sie kein Aufbringen eines Installationsdrehmomentes erfordern. Damit können nun auch Verankerungen vorgenommen werden, die bei anderen Systemen nur mit erheblichem Aufwand möglich waren. Dies wäre zum Beispiel die Montage an einem WDV-System oder auf einer anderen, nicht druckfesten Unterlage.
Alle chemischen Systeme haben einen großen Vorteil: Beim Setzen der Anker treten keine Spreizkräfte auf. Unter Last erzeugen aber alle Systeme Spreizkräfte. Diese sind jedoch bei chemischen Systemen geringer, da die Lasten über eine große Verbundlänge in den Baugrund geleitet werden und sich dort auf eine größere Strecke verteilen. Als Nachteil chemischer Systeme muss dagegen erwähnt werden, dass die Dauerhaftigkeit bei hohen, ständig wirkenden Zuglasten abnimmt. Aus diesem Grund wurde ein Abminderungsfaktor für die Berechnung eingeführt.
Dies führt dazu, dass der Unterschied zu den Tragfähigkeiten auf Zug im Vergleich zu mechanischen Ankern – bei vergleichbaren Randbedingungen – etwas kleiner wird. Auch bei der Bohrlochreinigung sind höhere Anforderungen einzuhalten. Hier wurden aber in den letzten Jahren deutliche Fortschritte erzielt. Auch sind chemische Systeme in der Regel teurer und erfordern in der Durchsteckmontage zusätzliche Maßnahmen zur Ringspaltverfüllung. Aus diesem Grund sind auch oft Patronensysteme nur in Vorsteckmontage möglich.
Chemische Systeme sind temperaturabhängig
Für Verankerungen in Mauerwerk sind Injektionssysteme die erste, wenn eine Einzelzulassung gefordert wird, sogar die einzige Wahl. Patronensysteme sind hier keine Option.
Um ein sicheres Setzen zu ermöglichen, werden die Ankerstangen im Mauerwerk, in dem mit Hohlräumen zu rechnen ist, oder in Lochsteinen mit Ankerhülsen gesetzt. Der Mörtel wird in die im Stein gesetzte Hülse injiziert und die Gewindestange dann in den noch frischen Mörtel eingedreht. So wird sichergestellt, dass sich der Mörtel nicht unkontrolliert, sondern gezielt durch die Hülsenperforationen gleichmäßig im Stein verteilt. In Vollsteinen kann auf die Hülse verzichtet werden.
Genaue Angaben, welche Kombinationen mit welchem Stein zulässig sind, können in den entsprechenden Zulassungen nachgelesen werden.
Bei allen chemischen Systemen, egal ob in Beton oder in Mauerwerk eingesetzt, spielt die Temperatur eine große Rolle. Während früher Verankerungen nur im positiven Temperaturbereich ausgeführt werden konnten, sind jetzt – mit Hochleistungssystemen – selbst noch bei minus 30 Grad zulassungskonforme Befestigungen möglich. Auch der Vorteil mechanischer Systeme, sofort belastbar zu sein, ist durch moderne schnellabbindende chemische Systeme relativiert worden. Demgegenüber bieten chemische Systeme auf Epoxidharzbasis die besten Tragfähigkeiten, haben dafür aber Aushärtezeiten, die im unteren Temperaturbereich durchaus mal einen ganzen Tag dauern können. Genaue Angaben, welche Kombinationen mit welchem Stein zulässig sind, können in den entsprechenden Zulassungen nachgelesen werden.
Bei allen chemischen Systemen, egal ob in Beton oder in Mauerwerk eingesetzt, spielt die Temperatur eine große Rolle. Während früher Verankerungen nur im positiven Temperaturbereich ausgeführt werden konnten, sind jetzt – mit Hochleistungssystemen – selbst noch bei minus 30 Grad zulassungskonforme Befestigungen möglich. Auch der Vorteil mechanischer Systeme, sofort belastbar zu sein, ist durch moderne schnellabbindende chemische Systeme relativiert worden.
Demgegenüber bieten chemische Systeme auf Epoxidharzbasis die besten Tragfähigkeiten, haben dafür aber Aushärtezeiten, die im unteren Temperaturbereich durchaus mal einen ganzen Tag dauern können.
Autor:
Andreas Cardinal ist Anwendungstechniker bei der fischer Deutschland Vertriebs GmbH