Welche Bemessungsmethode passt zu welchem nachträglichen Bewehrungsanschluss?

Bei nachträglich installierten Bewehrungsanschlüssen wird der Bemessungsweg früh im Planungsprozess festgelegt. Nicht jede Kombination aus Anschlussart, Schnittgrößen und Einwirkung lässt sich mit jedem Verfahren nachweisen. Deshalb sind zunächst Anschlussart und Lastpfad zu klären, bevor Bemessungsverfahren und Injektionssystem ausgewählt werden. Die erste Planungsentscheidung ist daher die Klassifizierung des Anschlusses: Liegt ein Übergreifungsstoß oder eine Endverankerung vor?

• Beim Übergreifungsstoß wird die Stabkraft über den Verbund in den Beton und weiter in eine vorhandene Bewehrung übertragen.

• Bei der Endverankerung endet der nachträglich installierte Bewehrungsstab im bestehenden Bauteil. Die Stabkraft muss innerhalb der Verankerungszone in den Bestand eingeleitet und dort weitergeführt werden.

Wichtig: Der Nachweis der Übergreifung oder Endverankerung ersetzt nicht den Nachweis des gesamten Beton-Beton-Anschlusses. Kontaktfuge, Bestandstragfähigkeit und Kraftweiterleitung innerhalb der angrenzenden Bauteile sind entsprechend dem gewählten Tragmodell zusätzlich zu untersuchen.

_{Abbildung 1: Grundsätzliche Anschlussarten nachträglich installierter Bewehrung: Übergreifungsstoß und Endverankerung}

Welche Schnittgrößen muss der Anschluss übertragen?

Nach der Anschlussart sind die Schnittgrößen zu bestimmen, die über den Anschluss übertragen werden müssen:

• Bemessungsnormalkraft N_Ed

• Bemessungsquerkraft V_Ed

• Bemessungsbiegemoment M_Ed

• Kombinationen dieser Schnittgrößen

Dabei ist zwischen den Stabkräften der Bewehrung und den Schnittgrößen des gesamten Anschlusses zu unterscheiden.

Für die Auswahl des Bemessungswegs sind damit drei Fragen entscheidend:

• Welche Schnittgrößen müssen übertragen werden?

• Liegt eine einzelne oder eine kombinierte Beanspruchung vor?

• Decken Bemessungsverfahren und maßgebende ETA die Kombination aus Anschlussart und Beanspruchung ab?

Bei einem biegesteifen Wand-Decke-Anschluss beispielsweise wird das Biegemoment durch Zug- und Druckkräfte aufgenommen. Die Verankerung der Zugbewehrung ist deshalb nur ein Teil des Nachweises. Zusätzlich sind unter anderem Druckkraftübertragung, Kontaktfuge und Kraftweiterleitung in den angrenzenden Betonbauteilen zu beurteilen.

Die Einwirkung gehört zur Wahl des Bemessungswegs

Anschlussart und Schnittgrößen allein reichen für die Auswahl des Bemessungsverfahrens nicht aus. Zusätzlich ist festzulegen, welchen Einwirkungen der Anschluss ausgesetzt ist. Neben statischen und quasi-statischen Einwirkungen können insbesondere Erdbeben, Brand oder Ermüdung relevant sein. Nicht jeder Bemessungsweg deckt jede Einwirkung ab. Welche Verfahren grundsätzlich infrage kommen, zeigt das folgende Kapitel. Maßgebend bleibt in jedem Fall, ob auch die technische Bewertung des verwendeten Systems die konkrete Anwendung abdeckt.

Erdbeben

Bei seismischer Beanspruchung sind das seismische Tragwerkskonzept, die Lage des Anschlusses und mögliche plastische Bereiche zu berücksichtigen. Zyklische Beanspruchung, Duktilität, Bestandsbewehrung und Kraftweiterleitung müssen mit dem gewählten Anschlussmodell vereinbar sein. Das verwendete System muss für die konkrete seismische Anwendung entsprechend bewertet sein.

Brand

Im Brandfall ändern sich die Materialeigenschaften von Beton, Bewehrungsstahl und Injektionssystem. Insbesondere das Verbundverhalten des nachträglich installierten Systems ist temperatur- und produktabhängig. Zusätzlich zum Nachweis bei Normaltemperatur sind deshalb die für den Brandfall maßgebenden Kennwerte und Anwendungsbedingungen des Systems zu berücksichtigen.

Ermüdung

Bei ermüdungsrelevanten Anschlüssen sind Lastspielzahl, Lastkollektiv und Spannungsschwingbreite zu berücksichtigen. Neben der Ermüdung des Bewehrungsstabs kann auch das Verhalten des Verbunds maßgebend sein. Für den konkreten Anwendungsfall ist deshalb zu prüfen, welche Bemessungs- und Bewertungsgrundlage für das verwendete System vorliegt.

Drei Bemessungswege im Überblick

Abhängig von Anschlussart, Lastpfad und Einwirkung kommen für nachträglich installierte Bewehrungsanschlüsse drei Bemessungswege infrage:

• EN 1992-1-1: Bemessung nach den Regeln des Stahlbetonbaus für Verankerungen und Übergreifungsstöße in Verbindung mit der maßgebenden ETA. Abhängig vom Anwendungsfall können neben statischen und quasi-statischen Einwirkungen auch besondere Einwirkungen berücksichtigt werden. Voraussetzung ist die entsprechende Abdeckung durch Regelwerk und technische Bewertung des verwendeten Systems.

• EOTA TR 069: Bemessungsweg für entsprechend abgedeckte Endverankerungen nachträglich installierter Bewehrungsstäbe unter Berücksichtigung zusätzlicher Versagensmechanismen. Welche Einwirkungen berücksichtigt werden können, ist anhand des aktuellen Anwendungsbereichs des Bemessungsverfahrens und der maßgebenden ETA zu prüfen.

• Stabwerksmodell (Druckstrebenmodell) nach EN 1992-1-1: Abbildung der Kraftweiterleitung im Betonbauteil über Zugbänder, Druckstreben und Knoten, insbesondere in Diskontinuitätsbereichen. Die Anwendbarkeit auf die jeweilige Einwirkung ist anhand des zugrunde gelegten Regelwerks, des Tragmodells und der erforderlichen Verankerungsnachweise zu beurteilen.

Welcher Weg geeignet ist, hängt nicht allein von der Geometrie des Anschlusses ab. Maßgebend sind das tatsächliche Tragmodell, die zu übertragenden Kräfte, die Einwirkungen und der Anwendungsbereich der technischen Bewertung des verwendeten Systems.

_{Abbildung 2: Auswahl des Bemessungswegs in Abhängigkeit von Anschlussart, Schnittgrößen und Einwirkung. Die konkrete Anwendbarkeit ist zusätzlich anhand der maßgebenden technischen Bewertung des verwendeten Systems zu prüfen}

Wann ist EN 1992-1-1 der geeignete Bemessungsweg?

EN 1992-1-1 ist der grundlegende Bemessungsweg, wenn sich der Anschluss mit den Regeln des Stahlbetonbaus für Endverankerungen und Übergreifungsstöße abbilden lässt. Bei nachträglich installierter Bewehrung muss das verwendete System für den vorgesehenen Anwendungsfall entsprechend bewertet sein.

Typische Anwendungen sind Übergreifungsstöße mit vorhandener Bewehrung sowie Endverankerungen innerhalb des von Regelwerk und maßgebender ETA erfassten Anwendungsbereichs. Bei einem Übergreifungsstoß müssen Bestandsbewehrung und nachträglich installierte Bewehrung in der erforderlichen Geometrie zusammenwirken. Verankerungs- beziehungsweise Übergreifungslänge, Betondeckung, Stababstände, Querbewehrung und die systemspezifischen Bedingungen der ETA sind dabei zu berücksichtigen.

Ist die erforderliche Bestandsbewehrung nicht vorhanden, nicht zugänglich oder geometrisch ungeeignet, ist zu prüfen, ob der Anschluss als Endverankerung mit einem dafür geeigneten Bemessungsweg ausgeführt werden kann oder die konstruktive Lösung angepasst werden muss. Reicht dieses Tragmodell für die vorliegende Anschlusssituation nicht aus, können EOTA TR 069 oder ein geeignetes Stabwerksmodell infrage kommen.

Wann kommt EOTA TR 069 infrage?

Nicht jede Endverankerung lässt sich mit den klassischen Verankerungsregeln für nachträglich installierte Bewehrung nach EN 1992-1-1 behandeln. EOTA TR 069 stellt einen erweiterten Bemessungsweg für Endverankerungen nachträglich installierter Bewehrungsstäbe mit verbessertem Verbund-Spaltverhalten zur Verfügung. Damit lassen sich insbesondere definierte Endverankerungen behandeln, die nicht als klassischer Übergreifungsstoß bemessen werden. Voraussetzung ist, dass die maßgebende ETA des verwendeten Systems den vorgesehenen Anschluss und die jeweilige Einwirkung abdeckt.

Beim Verankerungsnachweis werden insbesondere folgende Versagensmechanismen betrachtet:

• Stahlversagen

• Betonausbruch

• Verbund- und Spaltversagen

Das systemspezifische Verbundverhalten wird über die technische Bewertung des verwendeten Injektionssystems berücksichtigt.

Wann ist ein Stabwerksmodell sinnvoll?

Ein Stabwerksmodell beschreibt die Kraftweiterleitung innerhalb des Betonbauteils über Zugbänder, Druckstreben und Knoten. Es eignet sich insbesondere für Diskontinuitätsbereiche, in denen der Kraftfluss nicht sinnvoll allein mit üblichen Balken- oder Plattenmodellen beschrieben werden kann.

Das Modell muss einen plausiblen und vollständigen Lastpfad abbilden. Zugbänder und ihre Verankerung, Druckstreben und Knoten sind entsprechend dem gewählten Tragmodell nachzuweisen.

In Deutschland zusätzlich: Anwendbarkeit im konkreten Bauvorhaben prüfen

Technische Eignung und bauordnungsrechtliche Anwendbarkeit sind getrennt zu betrachten. Die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB 2025) verweist bei nachträglich installierten Bewehrungsanschlüssen auf ETA-Systeme auf Grundlage von EAD 330087 und den entsprechenden Bemessungsweg nach EN 1992-1-1. EOTA TR 069 wird dort derzeit nicht ausdrücklich als Bemessungsgrundlage genannt. Bei Anschlüssen nach EOTA TR 069 ist deshalb die bauordnungsrechtliche Anwendbarkeit für das konkrete Bauvorhaben gesondert zu beurteilen. Ob im Einzelfall eine formelle Abweichung nach den geltenden landesrechtlichen Regelungen vorliegt, lässt sich nicht pauschal beantworten.

Bei prüfpflichtigen Bauvorhaben empfiehlt sich daher eine frühzeitige Abstimmung des Bemessungswegs, der maßgebenden ETA und der ergänzenden Bauteilnachweise mit der prüfenden Stelle beziehungsweise der zuständigen Bauaufsichtsbehörde.

Fazit: Der Bemessungsweg folgt dem Tragmodell

Für nachträglich installierte Bewehrungsanschlüsse gibt es nicht den einen Bemessungsweg. Die Auswahl folgt einer klaren Reihenfolge:

Anschlussart klassifizieren → Schnittgrößen und Lastpfad bestimmen → Einwirkung festlegen → Bemessungsweg wählen → ETA-Abdeckung und zusätzliche Bauteilnachweise prüfen

Entscheidend ist, dass Bemessungsverfahren und technische Bewertung zum tatsächlichen Tragmodell und zur vorgesehenen Anwendung passen. Der Verankerungsnachweis ist dabei nur ein Teil des Gesamtlastpfads. Kontaktfuge, Kraftweiterleitung und Tragfähigkeit der angrenzenden Bauteile sind entsprechend dem Tragmodell zusätzlich nachzuweisen.

Weiterführende Links:

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Weitere Informationen zu nachträglich installierten Bewehrungsanschlüssen