Dübeltheorie versus Stahlbetontheorie

Leistungsfähige Injektionsmörtel eignen sich auf Grund ihrer hohen Verbundfestigkeit zur Verankerung von Gewindestangen und Innengewindehülsen aber auch von Bewehrungsstäben. Dabei unterscheidet man Bewehrungsstäbe, die als Dübel verwendet werden, und Stäbe für nachträgliche Bewehrungsanschlüsse. Entsprechend unterschiedlich sind die Bemessungsverfahren.

Werden Bewehrungsstäbe als Dübel verwendet, dann werden sie auf Basis von ETAG 001, Technical Report TR 029 bemessen. Sie können durch Zug- und Querlasten beansprucht werden und versagen wie chemische Dübel durch Stahlversagen, Betonausbruch, kombiniertes Versagen durch Herausziehen und Betonausbruch oder Spalten unter Zuglast bzw. Stahlversagen, Betonkantenbruch oder rückseitigen Betonausbruch (Pryout) unter Querlast.

Werden Bewehrungsstäbe jedoch für nachträgliche Bewehrungsanschlüsse verwendet, dann gelten die Regeln des Stahlbetons und die Bemessung erfolgt nach Eurocode 2 (EN 1992-1-1:2004: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau). In diesen Fällen dürfen die Stäbe nur durch Zuglasten beansprucht werden und als Versagensart kann Stahlbruch, Herausziehen oder Spalten auftreten.

Bewehrungsstäbe können ohne oder mit Anschlussbewehrung eingemörtelt werden. Im ersten Fall spricht man von Verankerungen, im zweiten von Übergreifungsstößen. Bild 1a zeigt den Verlauf der Zugspannungen einer Verankerung. Bei Übergreifungsstößen wird eine Zugkraft im Bereich der Übergreifung über Druckstreben in die vorhandene Bewehrung weitergeleitet. (Bild 1b).

Bild 1: Tragwirkung eingemörtelter Bewehrungsstäbe

b) mit Anschlussbewehrung (Übergreifungsstoß)

(Spieth, A. H.: Tragverhalten und Bemessung von eingemörtelten Bewehrungsstäben. Dissertation. Universität Stuttgart, 2002)

Um beim Bohren der Löcher für nachträglich eingemörtelte Bewehrungsstäbe eine Beschädigung des Betons zu vermeiden, wird in den Zulassungen eine relativ große, vom Bohrverfahren, der Bohrlochtiefe und dem Stabdurchmesser abhängige Betonüberdeckung gefordert. Zusätzlich hängt die Betondeckung davon ab, ob eine Bohrhilfe verwendet wird oder nicht.

Die Betonüberdeckung der vorhandenen Bewehrung im bestehenden Bauteil wurde abhängig vom angestrebten Korrosionswiderstand nach Stahlbetonregeln festgelegt und ist üblicherweise kleiner als die Überdeckung der nachträglich eingemörtelten Bewehrung. Um trotzdem Spalten des Betons zu verhindern, ist die Verankerungslänge nach Stahlbetonregeln deutlich größer als nach Dübeltheorie. Das bedeutet, dass der Bemessungswert der Verbundspannungen f_bd kleiner ist, als nach Dübeltheorie.

Werden die höheren Verbundspannungen nach der Dübeltheorie mit der kleineren Betonüberdeckung nach Regeln des Stahlbetonbaus kombiniert, dann fällt die Tragfähigkeit der Verankerung deutlich ab.