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ETAG 020 - Teil 2: Kunststoffdübel zur Verwendung in Beton
Leitlinie für die europäische technische Zulassung für Kunststoffdübel als Mehrfachbefestigung von nichttragenden Systemen zur Verankerung im Beton und Mauerwerk
Ausgabe März 2006
(BAnz. Nr. 140a vom 16.09.2008 S. 1aufgehoben)
zur engl. Fassung 2012
Vorwort
Dieser Teil der ETAG "Kunststoffdübel als Mehrfachbefestigung von nichttragenden Systemen zur Verankerung in Beton und Mauerwerk" enthält die für den Einsatz von Kunststoffdübeln in Normalbeton erforderlichen Nachweisverfahren und Beurteilungen. Für eine allgemeine Beurteilung von Kunststoffdübeln gilt grundsätzlich Teil 1.
Es wird dieselbe Nummerierung der Abschnitte wie in Teil 1 verwendet.
Die Kunststoffdübel zur Verwendung in Normalbeton sollen als Mehrfachbefestigung verwendet werden. Bei dem Einsatz von Dübeln als Mehrfachbefestigung wird angenommen, dass bei übermäßigem Schlupf oder Versagen eines Dübels die Last auf benachbarte Dübel übertragen werden kann, ohne dass die Erfüllung der Anforderungen an das Anbauteil in Bezug auf Gebrauchstauglichkeit und Grenzzustand der Tragfähigkeit erheblich beeinträchtigt wird.
Bei der Bemessung des Anbauteils wird daher die Anzahl n1 der Befestigungspunkte für die Befestigung des Anbauteils und die Anzahl n2 der Dübel pro Befestigungspunkt angegeben. Darüber hinaus kann der Bemessungswert Nsd für Einwirkungen auf einen Befestigungspunkt auf einen Wert ≤ n3 (kN) festgelegt werden, bis zu dem die Anforderungen an Festigkeit und Steifigkeit des Anbauteils erfüllt sind, und die Lastverlagerung im Falle von übermäßigem Schlupf oder bei Versagen eines Dübels braucht bei der Bemessung des Anbauteils nicht berücksichtigt zu werden.
Für n1, n2 und n3 können folgende Anhaltswerte verwendet werden:
n1 ≥ 4; n2 ≥ 1 und n3 ≤ 4,5 kN bzw.
n1 ≥3; n2 ≥ 1 und n3 ≤3,0 kN.
Die erforderlichen Eignungsversuche sind in Tabelle 5.1 aufgeführt und die Versuche zur Bestimmung der zulässigen Anwendungsbedingungen sind in Tabelle 5.2 angegeben. In diesem Teil sind die Vorgaben zur Bestimmung der zulässigen Anwendungsbedingungen sowie zur Ermittlung der charakteristischen Tragfähigkeit für Kunststoffdübel zur Verwendung in Beton vollständig aufgeführt.
Abschnitt 2
Leitfaden für die Beurteilung der Brauchbarkeit
5 Nachweisverfahren
5.4 Nutzungssicherheit
5.4.2 Eignungsversuche
Die verschiedenen Eignungsversuche, die Prüfbedingungen, die Anzahl der erforderlichen Versuche und die für die Ergebnisse anwendbaren Kriterien sind in Tabelle 5.1 aufgeführt. Alle Versuche sind grundsätzlich mit Einzeldübeln ohne den Einfluss von Achs- bzw. Randabstand unter Zuglast durchzuführen.
Die Versuche sind gemäß Anhang A durchzuführen.
Tabelle 5.1 Eignungsversuche für Kunststoffdübel zur Verwendung in Beton
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||
Versuchszweck | Verankerungsgrund Beton | Rissweite Δw
(mm) |
Bohrer | Umgebungstemperatur
(1) |
Konditionierung der Kunststoffhülse
(6) |
Mindestanzahl der Versuche pro Dübelgröße
(9) (10) |
Kriterien Bruchlast req.α | Anmerkungen zum in Teil 1 beschriebenen Prüfverfahren | |||
s | m | l | |||||||||
1 | Setzverhalten, nur für Einschlagdübel | C20/25 | 0 | dcut,m | min. t °C(2) | Standard | 5 | 5 | 5 | ≥ 0,9 | 5.4.2.2 |
2 | Funktionsfähigkeit in Abhängigkeit vom Durchmesser der Bohrung | C20/25 | 0 | dcut,min | normal | Standard | 5 | 5 | 5 | ≥ 1,0 | 5.4.2.3 |
dcut,max
(11) |
normal | Standard | 5 | 5 | 5 | ≥ 0,8 | |||||
3 | Funktionsfähigkeit in Rissen | C20/25 | 0,35 | dcut,max | normal | Standard | 5 | 5 | 5 | 0,75 | 5.4.2.4 |
4 | Funktionsfähigkeit bei Konditionierung der Dübelhülse | C20/25 | 0 | dcut,m | normal | trocken | - | 5 | - | ≥ 0,8 | 5.4.2.5 |
dcut,m | normal | feucht | - | 5 | - | ≥ 0,8 | |||||
5 | Funktionsfähigkeit, Einfluss der Temperatur | C20/25 | 0 | dcut,m | min. t °C(3) | Standard | - | 5 | - | ≥ 1,0 | 5.4.2.6 |
dcut,m | 0 °C(4) | Standard | - | 5 | - | ≥ 1,0 | |||||
dcut,m | +50 °C(5) | Standard | - | 5 | - | ≥ 1,0 | |||||
dcut,m | +80 °C(5) | Standard | - | 5 | - | ≥ 0,8(8) | |||||
6 | Funktionsfähigkeit unter Dauerlast | C20/25 | 0 | dcut,m | normal | Standard | 5 | 5 | 5 | ≥ 0,9 | 5.4.2.7 |
dcut,m | +50 °C(5) | Standard | 5 | 5 | 5 | ≥ 0,9 | |||||
7 | Funktionsfähigkeit nach 24 h und 500 h Relaxation | C20/25 | 0 | dcut,m | normal | Standard | - | 5 | - | ≥ 0,9 | 5.4.2.8 |
dcut,m | normal | Standard | - | 5 | - | ≥ 1,0 | (7) | ||||
8 | Maximales Drehmoment | C20/25 | 0 | dcut,m | normal | Standard | 5 | 5 | 5 | 5.4.2.9 | |
(1) Normale Umgebungstemperatur: 21 ± 3 °C (Kunststoffdübel und Beton)
(2) Minimale Einbautemperatur gemäß Angabe des Herstellers; in der Regel 0 °C bis +5 °C. (3) Versuche mit niedrigster Nutzungstemperatur gemäß Angabe des Herstellers; -5 °C, -20 °C, -40 °C. (4) Einbau bei minimaler Einbautemperatur gemäß Angabe des Herstellers; in der Regel 0 °C bis +5 °C. (5) Für Temperaturbereich b), Teil 1, Abschnitt 4.4.2.6, für andere Temperaturbereiche siehe Teil 1, Abschnitte 5.4.2.6 und 6.4.2.6 (6) Konditionierung der Kunststoffhülse gemäß Teil 1, Abschnitt 5.4.2.5. (7) Bei Schraubdübeln mit einer Kunststoffhülse aus PA6-Polyamid ist diese Prüfung auf Grund der vorhandenen Erfahrungen mit diesem Material nicht erforderlich. (8) Als Referenzversuch: Versuche bei maximaler Langzeittemperatur +50 °C. (9) Dübelgröße: s = klein; m = mittel; 1= groß (10) Wenn mehr als 3 Größen beurteilt werden sollen, sind alle Größen (auch Zwischengrößen) gemäß Zeilen 1, 2, 3, 6 und 8 zu prüfen. Wenn die Versuche nach den Zeilen 1 und 2 der Tabelle 5.2 eine Regelmäßigkeit hinsichtlich der Versagensart und der Bruchlast zeigen, brauchen die Zwischengrößen nicht geprüft zu werden. (11) Die Versuche mit dcut,max können entfallen, wenn die Versuche nach Tabelle 5.2, Zeile 2 mit dcut,max durchgeführt werden. |
5.4.3 Versuche zur Bestimmung der zulässigen Anwendungsbedingungen
Zur Bestimmung der zulässigen Anwendungsbedingungen sind die in Tabelle 5.2 aufgeführten Versuche durchzuführen.
Wenn der Hersteller Versuchsdaten zur Verfügung gestellt hat und die entsprechenden Versuchsberichte alle relevanten Informationen enthalten, kann die Zulassungsstelle die Anzahl der Versuche zur Bestimmung der zulässigen Anwendungsbedingungen auf der Grundlage der vorliegenden Daten reduzieren. Diese Daten werden jedoch nur dann bei der Beurteilung berücksichtigt, wenn sich die Ergebnisse mit den Versuchsergebnissen des Instituts decken.
Alle Versuche zur Bestimmung der zulässigen Anwendungsbedingungen sind in Beton C 20/25 bei normaler Umgebungstemperatur (+21 °C ±3 °C) und mit Standardkonditionierung der Kunststoffhülse durchzuführen. Die Bohrungen sind mit Bohrern des Durchmessers dcut,m zu bohren. Der Einbau der Dübel soll gemäß den Anweisungen des Herstellers erfolgen.
Tabelle 5.2 Versuche zur Bestimmung der zulässigen Anwendungsbedingungen für Kunststoffdübel zur Verwendung in Beton
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
Versuchszweck | Rissweite Δw
(mm) |
Lastrichtung | Abstände | Dicke des Bauteils h | Anmerkungen | Anzahl der Versuche
(2) |
In Anhang A beschriebenes Prüfverfahren | |||
s | m | l | ||||||||
1 | Referenz-Zugversuche in ungerissenem Beton | 0 | N | s > scr,N c > ccr,N |
≥ hmin | Versuch mit Einzeldübeln | 5 | 5 | 5 | Anhang a 5.2 |
2 | Charakteristische Zugtragfähigkeit ohne Einfluss von Achs- bzw. Randabständen | 0,2 | N | s > scr,N c > ccr,N |
≥ hmin | Versuch mit Einzeldübeln | 5 | 5 | 5 | Anhang a 5.2 |
3 | Randabstand für charakteristische Zugtragfähigkeit | 0 | N | s > scr,N c1 = c2 = ccr,N |
= hmin | Versuch mit Einzeldübel in der Ecke | 4 | 4 | 4 | Anhang a 5.2 |
4 | Charakteristische Quertragfähigkeit ohne Einfluss von Achs- bzw. Randabständen | 0 | V | s > scr,N c > ccr,N |
≥ hmin | Versuch mit Einzeldübeln | 5 | 5 | 5 | Anhang a 5.4 |
5 | Minimaler Rand- und Achsabstand | 0 | (1) | s = smin c = cmin |
= hmin | Zweifachbefestigung am Rand der schalungsabgewandten Seite des Prüfkörpers | 5 | 5 | 5 | Anhang a 5.5.1 |
(1) Das Drehmoment wird in Schritten von 0,2 Tinst erhöht (bei Schraubdübeln). (2) Dübelgrößen: s = klein; m = mittel; 1= groß, Zwischengrößen brauchen nicht geprüft zu werden. |
6 Bewertung und Beurteilung der Brauchbarkeit für den vorgesehenen Verwendungszweck
6.4 Nutzungssicherheit
6.4.2 Kriterien für die Eignungsversuche
In den Eignungsversuchen gemäß Tabelle 5.1 sind die in Teil 1, Abschnitt 6.4 angegebenen Kriterien einzuhalten. Als Werte für die Referenzversuche werden die Werte aus den Versuchen nach Tabelle 5.2, Zeile 1 (für ungerissenen Beton) und Tabelle 5.2, Zeile 2 (für gerissenen Beton) bei ungünstigster Spreizrichtung des Dübels genommen.
6.4.3 Zulässige Anwendungsbedingungen
6.4.3.1 Allgemeines
Die in Teil 1, Abschnitt 6.4.1 beschriebenen Kriterien sollen bei allen Versuchen erfüllt werden.
Die charakteristische Tragfähigkeit entspricht dem 5 %-Fraktil der Versagenslasten für Beton der Festigkeit fck bzw. Stahl der Festigkeit fuk.
6.4.3.2 Charakteristische Tragfähigkeit von Einzeldübeln unter Zuglast
Die charakteristische Tragfähigkeit von Einzeldübeln ohne Einfluss des Rand- und Achsabstands unter Zuglast ist mit dem Versuch aus Tabelle 5.2, Zeile 2 bei ungünstigstem Spreizverhalten des Dübels zu beurteilen. Die Werte gelten für alle Betonfestigkeiten ≥ C 16/20, der Einfluss der Betonfestigkeit wird dabei vernachlässigt. In Sonderfällen kann die charakteristische Tragfähigkeit für Beton der Festigkeitsklasse C12/15 als 0,7-faches der charakteristischen Festigkeit der Betonfestigkeit C 20/25 angenommen werden.
Die charakteristische Tragfähigkeit von Einzeldübeln unter Zuglast ist wie folgt zu berechnen:
NRk | NRk, 1)⋅min1) (min α1; min α2, Zeile 1,2,3,6,7) ⋅ min α2, Zeile 4,5 |
( 6.7) |
1) Der niedrigste Wert von min α1 bzw. min α2, Zeile 1,2,3,6,7 ist maßgebend.
NRk | = charakteristische Tragfähigkeit gemäß Angabe in der ETA. Diese Werte sind auf folgende Werte zu runden: 0,3/0,4/0,5/0,6/0,75/0,9/1,2/1,5/2/2,5/3/3,5/4/4,5/5/5,5/6/6,5/7/7,5/8/8,5/9/ |
NRk,0 | = charakteristische Tragfähigkeit aus den Versuchen nach Tabelle 5.2, Zeile 2 |
min α1 | = geringster Wert α1 (Abminderungsfaktor aus Last-/ Verschiebungsverhalten) gemäß Teil 1, Gleichung ( 6.2) aller Versuche (≤ 1,0) |
min α2, Zeile 4,5 | = geringster Wert α2 (Abminderungsfaktor aus der Versagenslast der Eignungsversuche) gemäß Teil 1, Gleichung ( 6.5) der Eignungsversuche. Tabelle 5.1, Zeile 4 und 5 (Konditionierung und Temperatur) (≤ 1,0) |
min α2, Zeile 1,2,3,6,7 | = geringster Wert α2 (Abminderungsfaktor aus der Versagenslast der Eignungsversuche) gemäß Teil 1, Gleichung ( 6.5) der Eignungsversuche. Tabelle 5.1, Zeile 1, 2, 3, 6 und 7 (≤ 1,0) |
6.4.3.3 Charakteristische Tragfähigkeit von Einzeldübeln unter Querlast
Die charakteristische Tragfähigkeit von Einzeldübeln ohne Einfluss von Rand- und Achsabständen unter Querlast ist mit dem Versuch aus Tabelle 5.2, Zeile 4, unter Verwendung der Gleichung 6.8 a und b zu beurteilen.
VRk,s | = VtRk,s ⋅ (fuk/fu,test) | ( 6.8a) |
VRk,s | ≤ 0,5 ⋅ As⋅fyk | ( 6.8b) |
VtRks | = 5 %-Fraktil der Versagenslast aus den Querlastversuchen gemäß Tabelle 5.2, Zeile 4 | |
VRks | = charakteristische Dübeltragfähigkeit unter Querlast | |
fuk | = Nennwert der charakteristischen Stahlfestigkeit | |
fyk | = Nennwert der charakteristischen Streckgrenze des Stahls |
6.4.3.4 Randabstand für die charakteristische Zugtragfähigkeit
Der Randabstand ccr,N für die maximale Tragfähigkeit des Kunststoffdübels gegen Herausziehen ist auf der Basis der Ergebnisse der Zugversuche an Einzeldübeln an der Ecke (c1 = c2 = ccr,N) nach Tabelle 5.2, Zeile 3, zu beurteilen. Die durchschnittliche Versagenslast in den Versuchen mit Kunststoffdübeln an der Ecke muss in etwa den Werten für Dübel ohne Einfluss des Rand- und Achsabstands entsprechen. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, sind die Versuche mit einem größeren Randabstand zu wiederholen. Für Kunststoffdübel in Beton der Festigkeitsklasse C 12/15 sind die ermittelten Werte für den Randabstand um den Faktor 1,4 zu erhöhen.
6.4.3.5 Mindestachsabstand und Mindestrandabstand
Der Mindestachsabstand smin und der Mindestrandabstand cmin müssen auf der Basis der Ergebnisse der Versuche mit Zweifachbefestigung (c = cmin, s = smin) nach Tabelle 5.2, Zeile 5, ermittelt werden. Die 5 %-Fraktile der Drehmomente, T5%, bei dem an einem Dübel der Zweiergruppe ein Haarriss im Beton beobachtet wurde, soll der Gleichung ( 6.9) genügen.
T5% ≥ 1,7 ⋅req.Tinst (fc,test/fck)0,5 | ( 6.9) |
Für Kunststoffdübel in Beton der Festigkeit C 12/15 sind die ermittelten Werte für den Mindestachs- und Mindestrandabstand um den Faktor 1,4 zu erhöhen.
6.4.3.6 Verschiebungsverhalten
In der ETa sind mindestens die Verschiebungen unter Kurz- und Langzeit-Zug- und Querlasten für eine Last F, die in etwa dem nach Gleichung ( 6.10) ermittelten Wert entspricht, anzugeben.
F | = FRk / (γF ⋅γM) | ( 6.10) |
FRk | = charakteristische Tragfähigkeit nach Abschnitt 6.4.3.2 | |
γF | = 1,4 | |
γM | = Materialteilsicherheitswert nach Anhang C für die entsprechende Versagensart. |
Die Verschiebungen unter Kurzzeit-Zug- und Querlast (δNO und δVO) sind auf der Basis der Versuche an Einzeldübeln ohne Einfluss des Rand- und Achsabstands gemäß Tabelle 5.2, Zeilen 2 und 4, zu ermitteln. Der ermittelte Wert muss in etwa dem 95 %-Fraktil für eine Aussagewahrscheinlichkeit von 90 % entsprechen.
Unter Querlast kann sich die Verschiebung aufgrund eines Spalts zwischen dem Anbauteil und dem Dübel erhöhen. Der Einfluss dieses Spalts wird bei der Bemessung berücksichtigt (siehe Anhang C).
Die Langzeit-Verschiebung unter Zuglast δN∞ ist auf der Basis der Ergebnisse der Versuche mit wiederholter Last und Dauerlast (Tabelle 5.1, Zeilen 6 und 7) gemäß Gleichung ( 6.11) zu berechnen.
δN∞ | = δm2/2,0 | ( 6.11) |
mit
δm2 = die durchschnittliche Verschiebung in den Versuchen mit Dauerlast nach Beendigung der Versuche (siehe Anhang A).
Die Verschiebung unter Langzeit-Querlast δN∞ kann etwa mit dem 1,5-fachen des Wertes δVO angenommen werden.
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