Befestigung von Holz auf Beton mit Schwellenankern

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Der Schwellenanker MULTI-MONTI TimberConnect (MMS-TC) von HECO ist eine weitere Variante dieser Verbindungsmittel. Er kombiniert ein Betongewinde im vorderen Schraubenteil mit einem Holzgewinde im hinteren Bereich und dient der Befestigung von Holzbauteilen, insbesondere von Schwellen auf Beton. Dabei wird das Holzanbauteil mit dem Holzgewinde der Schraube fixiert. Die Verschraubung erfolgt maschinell mit einem Setzwerkzeug in Durchsteckmontage, so dass der kleine Schraubenkopf im Holz versenkt wird. Dies hat den Vorteil, dass ein Schwellenanker für alle Holzdicken genügt. Im Vergleich dazu variiert bei traditionellen Befestigungsvarianten wie Spreiz- und Verbunddübeln die Länge der eingesetzten Befestigungsmittel mit der Dicke des anzuschließenden Bauteils. Letzteres wird mittels Mutter und Scheibe fixiert. Dies bedeutet neben einer Vielzahl unterschiedlicher Dübellängen und Zusatzteile auch, dass die übertragbaren Querlasten mit zunehmender Anbauteildicke (= zunehmender Hebelarm) kleiner werden oder weitere konstruktive Maßnahmen notwendig sind. Der Schwellenanker hingegen erlaubt dank seiner Kombination von Holz- und Betongewinde ein höheres Lastniveau, besonders bei der Übernahme von Querlasten – ohne jeden zusätzlichen Montagevorgang.

Der entscheidende Vorteil liegt im Nachweis

Die Bemessung von Anschlüssen von Holzbauteilen auf Beton mit Dübeln erfolgt u. a. nach ETAG 001 Annex C. Zudem gilt, dass die Lasteinleitung im Holz über DIN 1052:2008-12 nachgewiesen werden muss. Bei Zugbeanspruchungen wird daher das Lastniveau i. d. R. durch den Durchziehwiderstand in Abhängigkeit vom Scheibendurchmesser begrenzt, nicht durch die charakteristische Zugbeanspruchung im Beton. Im Gegensatz hierzu erfolgt bei den Schwellenankern MMS-TC der Nachweis des Holzanschlusses ausschließlich nach DIN 1052:2008-12. Dies führt zu deutlich höheren, übertragbaren Zug- und Querlasten als bei traditionellen Befestigungsmitteln. Darüber hinaus sind die übertragbaren Querlasten nicht von der Anbauteildicke abhängig.

Hohe Last in beide Richtungen – Bemessungsbeispiel

Nachfolgend wird der Zug- und Querzugnachweis einer MULTI-MONTI TimberConnect dem herkömmlicher Bolzenanker und Verbunddübel gegenüber gestellt. Die Betrachtung erfolgt abhängig von der Scheibengröße nach DIN 125 bzw. nach DIN 440.

Zugbeanspruchung
Für Bolzenanker und Verbunddübel muss die Zugbeanspruchung im Beton gemäß der jeweiligen Zulassungen nach ETAG 001 Annex C nachgewiesen werden. Im gerissenen Beton ist dabei das Herausziehen des Ankers maßgebend. Für das eigentliche Lastniveau ist aber der Nachweis der Druckbeanspruchung (Pressung) des Holzes entscheidend. Dieser Nachweis nach DIN 1052 gemäß den Vorgaben in Kapitel 10.2.4 führt abhängig von der Scheibengröße zu einer deutlichen Abminderung der übertragbaren Lasten eines traditionellen Ankers. Für die MMS-TC ergeben sich ebenso Nachweise im Beton nach ETAG 001 Annex C. Darüber hinaus wird der Gewindeausziehwiderstand nach DIN 1052:2008-12 unter Zugrundelegung des charakteristischen Ausziehparameters nach Z-21.1-1879 bemessen. Wie die Tabelle 1 zeigt, ermöglicht die Nachweisführung beim Schwellenanker MMS-TC ein 30–320% größeres Lastniveau.

Querbeanspruchung
Für Bolzenanker und Verbunddübel muss die Querbeanspruchung gemäß Zulassung nach ETAG 001 Annex C nachgewiesen werden. Dabei ist bei einem Hebelarm von 0,5 x Holzdicke ? 0,5 x Bohrdurchmesser anzusetzen, sofern nicht konstruktiv eingegriffen wird. Der Nachweis der Lasteinleitung im Holz ist ebenfalls zu prüfen; im gewählten Beispiel ist dies aufgrund der geringen Lasten aber nicht relevant. Bei MMS-TC erfolgt die Bemessung des Holzanschlusses gemäß Z-21.1-1879 wie bei Stahlblech-Holzverbindungen mit dicken Blechen und einer nichttragenden Zwischenschicht. Für die Lasteinleitung in Beton sind gegebenenfalls Abminderungen bei kleinen Randabständen zu beachten. Tabelle 2 zeigt den Einfluss der zunehmenden Holzdicke auf die Bemessungslast beim Nachweis nach ETAG 001. Gegenüber traditionellen Befestigungsmitteln kann der Schwellenanker MMS-TC 130–360% höhere Lasten übertragen.

Planungssicherheit und Materialersparnis

Mit dem Schwellenanker MMS-TC gewinnen Planer und Bauleiter ein großes Stück Sicherheit. Indem sich das Produkt ohne weitere konstruktive Arbeitsschritte und -mittel einsetzen lässt, fallen viele Fehlerquellen hinsichtlich Montage und Sicherheit weg. Zudem erlaubt der Anker höhere Zug- und Querlasten unabhängig von der Holzdicke. Dadurch lassen sich bis zu zwei Drittel der sonst üblichen Befestigungspunkte einsparen, wodurch sich der Material- und insbesondere der Montageaufwand deutlich reduzieren. Planer und Statiker können die MULTI-MONTI TimberConnect mit Hilfe der HECO-Bemessungssoftware HCS einfach und zuverlässig bemessen. Dabei erhalten sie neben dem Nachweis des Dübels auch den Holzanschluss nach DIN 1052:2008-12 – ein Nachweis, der nicht in allen Dübelbemessungsprogrammen erhältlich ist. Meistens erfolgt lediglich ein Hinweis, dass die Lasteinleitung bzw. Lastübertragung im Holz separat nachgewiesen werden muss. Diese Planungslücke kann jedoch dazu führen, dass aufgrund der hohen, charakteristischen Widerstände im Beton der Holzanschluss nach der Montage überbeansprucht ist.