Realitätsnahe Berechnung elastischer Ankerplatten für Dübelbefestigungen in Beton

(2.11.2023) Mit dem Bemessungs-Tool Anchor Profi des Softwarehauses Dr. Li Anchor Profi GmbH lässt sich berechnen, welche Dübel oder Kopfbolzen zur Befestigung ihrer Anbauelemente auch an üblich nicht-steifen Ankerplatten hinreichend sicher sind. Dr. Longfei Li gelang es, die Herausforderung der Berechnung von Dübelbefestigungen im Zusammenhang mit elastischen Ankerplatten mathematisch zu lösen und eventuelle Schadensrisiken zu minimieren. Verankerungstechniker Dr. Jürgen Stork bezeichnete Dr. Li´s Rechenmodell als zweiten großen Umbruch in der Dübel-Technik.

Ankerplatten mit Kopfbolzen in Fertigung (rechts) (Bild: Rainer Trillmich) sowie die Simulation (links) (Bild: Dr. Li Anchor Profi GmbH) 

Interview

Frage: Herr Dr. Stork, Ingenieure müssen belegen, dass Anbauelemente, die mit Dübeln oder Kopfbolzen durch Ankerplatten in Beton befestigt werden, dauerhaft und sicher halten. Wie schwierig sind solche Berechnungen?

Dr. Jürgen Stork: Es gibt ein Regelwerk, das die zu führenden Nachweise aufzeigt. Eine manuelle Nachweisführung im Einzelfall ist hingegen zeitintensiv, daher gibt es den Trend zu Software-gestützten Lösungen. […] Bei einer manuellen oder einer Software-gestützten Lösung werden im ersten Schritt aus den äußeren Belastungen die Dübelkräfte ermittelt. Im zweiten Schritt werden mit diesen Kräften die Nachweise mit den Tragfähigkeiten aus der jeweiligen Europäischen Technischen Bewertung ETA unter Anwendung des Regelwerks geführt. Da es kein auf mechanischen Grundsätzen abgestimmtes Bemessungskonzept gibt, würde die Verankerungstechnik im Nachweis aufgrund von Vorschriften und Ausnahmen aufwändig.

Frage: Anchor Profi hat sich auf das Phänomen der Elastizität von Ankerplatten spezialisiert. Mit dem Tool lässt sich die Dübel-Leistung bemessen. Für Produkte aller marktrelevanten Hersteller. Worin besteht der Mehrwert?

Dr. Jürgen Stork: Die Software ermöglicht Ingenieuren die Nutzung von üblich dünnen Ankerplatten. Sie integriert die nicht mehr ebene Verteilung der Dübel-Kräfte in das Rechenmodell. Das Verfahren liegt außerhalb des Regelwerks. Dass es zu funktionieren scheint, hat mein Kollege Dr. Li in Veröffentlichungen aufgezeigt.

Frage: Sie haben dieses Modell als zweiten großen Umbruch in der Dübel-Technik bezeichnet. Warum?

Dr. Jürgen Stork: Bis Mitte der 1980er Jahre gab es praktisch nur Dübel, die für den ungerissenen Verankerungsgrund geeignet waren. Verankerungen im ungerissenen Verankerungsgrund (Beton im Zustand I, Anm. d. Red.) besitzen eine größere Tragfähigkeit als solche im gerissenen Verankerungsgrund (Beton im Zustand II, Anm. d. Red.). […] Gegen Ende der 80er Jahre wurden Dübel, die für den gerissenen Verankerungsgrund geeignet sind, zum Standard. Dies stelle den ersten großen Umbruch dar.

Frage: Und die realitätsnahe Befestigungsbemessung elastischer Ankerplatten bringt die nächste Zeitenwende?

Dr. Jürgen Stork: Wenn man wirtschaftliche Ankerplatten-Dicken haben will, dann kann eine Ankerplatte nicht mehr ausreichend steif im Sinne des Regelwerks sein. Die Folge ist, dass ein Betonausbruchmodell benötigt wird, das eine nicht ebene Verteilung der Dübelkräfte berücksichtigt. Dazu hat Dr. Li in der „Leitlinie für die europäische technische Zulassung für Metalldübel zur Verankerung im Beton” (DIBt Mitteilungen 31.12.1997) ein Detail gefunden, mit der nicht ausreichend steife Ankerplatten bemessen werden können. […] Und er ist damit der Erste, der eine allgemein zugängliche Software dazu entwickelt hat […].

Frage: Nun kann man mit Anchor Profi üblich dünne Ankerplatten sicher bemessen. Und man kann herstellerübergreifend zügig berechnen, welcher Dübel für eine Verankerung bestens geeignet ist. Was bedeutet das für die Anwender?

Dr. Jürgen Stork: Die Anwender erhalten eine technisch korrekte Lösung, die zwar nicht regelwerkskonform ist, die aber alle wesentlichen Kriterien erfüllt, um wirtschaftlich, sicher und prüffähig zu sein. Wenn man mit den Angaben im Ausdruck der Software Anchor Profi das Modell selbst nachrechnet, kommt man auf Dr. Li’ s Ergebnis. Das stellt eine Qualität dar. Die Software-Tools anderer Hersteller teilen zum Beispiel nicht immer die Federsteifigkeit der Dübel mit. Dann kann das Ergebnis nicht mehr nachgerechnet werden. Hier ist Dr. Li transparent. Der Anwender kann entscheiden, mit welchem Dübel-System von welchem Hersteller er sein Projekt durchführen möchte, weil das Optimum zwischen Tragfähigkeit, Verarbeitbarkeit, Randabstände, usw. erfüllt ist.

Weitere Informationen können per E-Mail an Dr. Li Anchor Profi GmbH angefordert werden.