umwelt-online: ETAG 014 Leitlinie für Kunststoffdübel zur Befestigung von außenseitigen Wärmedämm-Verbundsystemen mit Putzschicht (2)

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4.4 Nutzungssicherheit (ER 4)

4.4.1 Allgemeines

Obwohl ein Kunststoffdübel für WDVS ein Produkt ohne tragenden Verwendungszweck ist, sind mechanische Festigkeit und Standsicherheit dennoch erforderlich. Eingebaute Kunststoffdübel für WDVS müssen die Bemessungslasten, denen sie ausgesetzt sind, während der voraussichtlichen Nutzungsdauer übertragen und dabei Folgendes aufweisen:

(1) ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Versagen (Grenzzustand der Tragfähigkeit),

(2) ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschiebungen (Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit)

Für Kunststoffdübel im Allgemeinen sind die folgenden Leistungsaspekte für diese wesentliche Anforderung relevant:

4.4.2 Zulässige Anwendungsbedingungen (charakteristische Tragfähigkeit)

Die in einer Beurteilung berücksichtigten Anwendungsbedingungen können in gewissem Maße durch den Antragsteller ausgewählt werden.

4.4.3 Montagearten

Kunststoffdübel müssen für die Montagearten, für die sie vom Hersteller vorgesehen sind, einwandfrei funktionieren.

4.4.4 Einwandfreie Montage (Toleranzen der Bohrer)

Die Kunststoffdübel müssen unter normalen Baustellenbedingungen einwandfrei mit dem vom Hersteller vorgeschriebenen Werkzeug einfach eingebaut werden können. Es darf dabei nicht zu Schäden kommen, die ihr Verhalten während ihrer Nutzungsdauer nachteilig beeinflussen können. Die Montage muss bei normalen Umgebungstemperaturen (innerhalb eines Bereichs von 0 °C bis + 40 °C, sofern keine anderen Werte ausdrücklich vorgeschrieben sind) durchführbar sein.

Es muss möglich sein, die einwandfreie Montage des Kunststoffdübels zu überprüfen.

Außer in Sonderfällen, in denen der Hersteller ein spezielles Setzwerkzeug liefert, sollte die Montage unter Verwendung der üblicherweise auf der Baustelle zur Verfügung stehenden Werkzeuge verhältnismäßig einfach erfolgen können.

4.4.5 Feuchtigkeit

Die Funktionssicherheit eines Kunststoffdübels einschließlich seiner Fähigkeit, bei begrenzten Verschiebungen der Bemessungslast mit einem angemessenen Sicherheitsbeiwert zu widerstehen, darf durch den Feuchtigkeitsgehalt der Kunststoffhülse nicht ungünstig beeinträchtigt werden.

4.4.6 Temperatur

Die Funktionssicherheit eines Kunststoffdübels einschließlich seiner Fähigkeit, bei begrenzten Verschiebungen der Bemessungslast mit einem angemessenen Sicherheitsbeiwert zu widerstehen, darf durch Temperatureinwirkungen an der Verankerungsgrundoberfläche im Bereich

≈ 0 °C bis + 40 °C (maximale Kurzzeit-Temperatur + 40 °C und maximale Langzeit-Temperatur + 24 °C)

nicht beeinträchtigt werden.

Die Leistung darf durch Kurzzeit-Temperaturen innerhalb des Bereichs der Anwendungstemperaturen oder durch Langzeit-Temperaturen bis zu maximalen Langzeit-Temperaturen nicht beeinträchtigt werden. Die Leistung unter Einwirkung der maximalen Langzeit-Temperatur wird durch Versuche nach 5.4.6a) überprüft.

Die Funktionssicherheit muss ebenfalls gewährleistet sein für den Bereich von Montagetemperaturen, die vom Hersteller als niedrigste und höchste Montageumgebungstemperatur, normalerweise im Bereich 0 °C bis + 40 °C, anzugeben sind. Die Leistung unter Einwirkung der niedrigsten Montagetemperatur wird durch Versuche nach 5.4.6b) überprüft.

4.4.7 Wiederholte Belastung

Kunststoffdübel müssen ihre einwandfreie Funktion auf Dauer beibehalten, wenn sich die Höhe ihrer Belastung ändert.

4.4.8 Relaxation

Die Funktionssicherheit eines Kunststoffdübels, einschließlich seiner Fähigkeit bei begrenzten Verschiebungen der Bemessungslast mit einem angemessenen Sicherheitsbeiwert zu widerstehen, darf durch Relaxation der Kunststoffteile des Dübels nicht beeinträchtigt werden.

4.4.9 Maximales Drehmoment

Das maximale Drehmoment eines Kunststoffdübels darf die Leistung des Kunststoffdübels nicht beeinträchtigen.

4.5 Schallschutz (ER 5)

Nicht relevant.

4.6 Energieeinsparung und Wärmeschutz (ER 6)

Nicht relevant.

4.7 Aspekte der Dauerhaftigkeit, der Gebrauchstauglichkeit und der Identifizierung

Die Merkmale des Kunststoffdübels sollten sich während der Nutzungsdauer nicht wesentlich ändern. Deshalb dürfen die mechanischen Eigenschaften, von denen die Eignung und das Tragverhalten des Kunststoffdübels abhängen, nicht durch physikalisch-chemische Umwelteinflüsse wie z.B. Korrosion und Beeinträchtigung infolge Umweltbedingungen (z.B. Alkalität, Feuchtigkeit) beeinflusst werden.

5 Nachweisverfahren

Dieser Abschnitt behandelt die Nachweisverfahren zur Ermittlung der verschiedenen Aspekte der Leistung der Produkte in Bezug auf die Anforderungen an das Bauwerk, wie in Abschnitt 4 aufgeführt.

5.1 Mechanische Festigkeit und Standsicherheit

Nicht relevant.

5.2 Brandschutz

Hier gilt ETAG 004 [3].

5.3 Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz

5.3.1 Abgabe gefährlicher Stoffe

5.3.1.1 Vorhandensein gefährlicher Stoffe im Produkt

Der Antragsteller muss eine schriftliche Erklärung einreichen, in der angegeben ist, ob das Produkt/der Bausatz gefährliche Stoffe nach europäischen und nationalen Vorschriften enthält oder nicht, sofern diese für die Bestimmungsmitgliedstaaten relevant sind. Er muss diese Stoffe aufführen.

5.3.1.2 Übereinstimmung mit den geltenden Vorschriften

Enthält das Produkt/der Bausatz derartige gefährliche Stoffe, wird in der ETA das Verfahren angegeben, mit dem der Nachweis der

Übereinstimmung mit den geltenden Vorschriften in den Bestimmungsmitgliedstaaten gemäß der aktuellen Fassung der EU-Datenbank (je nach Sachlage: Gehalt oder Freisetzung) geführt werden kann.

5.3.1.3 Anwendung des Vorsorgeprinzips

Ein EOTA-Mitglied hat die Möglichkeit, den anderen Mitgliedern über den Generalsekretär Warnhinweise über Stoffe zukommen zu lassen, die laut Gesundheitsbehörden seines Landes auf Basis fundierter wissenschaftlicher Erkenntnisse als "gefährlich" eingestuft werden, die jedoch noch nicht geregelt sind. Vollständige Referenzen über diese Erkenntnisse werden zur Verfügung gestellt.

Nach Zustimmung zu diesen Angaben werden diese in eine EOTA-Datenbank aufgenommen und den Diensten der Kommission übermittelt.

Die Angaben (Informationen), die in dieser EOTA-Datenbank enthalten sind, werden auch jedem ETA-Antragsteller mitgeteilt.

Auf der Grundlage dieser Angaben könnte ein Protokoll zur Bewertung des Produkts hinsichtlich des Stoffes auf Antrag eines Herstellers unter Teilnahme der Zulassungsstelle erstellt werden, die den Punkt aufbrachte.

5.4 Nutzungssicherheit

5.4.1 Allgemeines

Die zur Beurteilung von Kunststoffdübeln durchzuführenden Versuche lassen sich in drei Kategorien unterteilen:

(1) Versuche zur Ermittlung der zulässigen Anwendungsbedingungen des Kunststoffdübels (Tabelle 5.1, Zeile 1)

(2) Versuche zur Bestätigung der Eignung des Kunststoffdübels (Tabelle 5.1, Zeilen 2 bis 9)

(3) Versuche zur Überprüfung der Dauerhaftigkeit des Kunststoffdübels (siehe Abschnitt 5.7).

Diese Leitlinie enthält die allgemeinen Versuchsbedingungen für die Prüfung und Auswertung von Kunststoffdübeln für WDVS oder Vêtures im Verankerungsgrund Beton und Mauerwerk. Das Verhalten des gesamten Wärmedämm-Verbundsystems (WDVS) oder der Außenwandbekleidungselemente mit Wärmedämmschicht (Vêtures), außerhalb des Verankerungsgrunds und dort wo die Lastübertragung in den Dämmstoffhalteteller oder den Kragenkopf stattfindet, ist nach ETAG 004 [3] oder der ETAG für Vêtures [4] zu beurteilen.

Es wird davon ausgegangen, dass es für jede Kunststoffdübelgröße nur eine Verankerungstiefe gibt. Sollten die Kunststoffdübel mit zwei Verankerungstiefen gesetzt werden, so sind im Allgemeinen Versuche mit beiden Verankerungstiefen durchzuführen. In Sonderfällen kann die Anzahl der Versuche reduziert werden.

Die Versuchseinzelheiten sind in Anhang C aufgeführt.

Durch die Versuche soll festgestellt werden, ob sich ein Kunststoffdübel im Gebrauchszustand sicher und funktionstüchtig verhält. Dabei werden ungünstige Bedingungen sowohl während des Einbaus auf der Baustelle als auch während der Nutzung berücksichtigt.

Die Versuche werden ohne das außenseitige Wärmedämm-Verbundsystem (WDVS) durchgeführt.

Die Versuche für die Beurteilung der Kunststoffdübel sollten in dem Verankerungsgrund, für den sie vorgesehen sind, durchgeführt werden, entsprechend der folgenden Tabelle 5.0.

Tabelle 5.0 Erforderliche Versuche für den Verwendungszweck von Kunststoffdübeln für WDVS

Tabelle 5.1 Versuche für Kunststoffdübel für WDVS

5.4.2 Versuche zur Ermittlung der charakteristischen Tragfähigkeit

Für die Ermittlung der charakteristischen Tragfähigkeit des Kunststoffdübels gegenüber Einwirkungen (Zug) in Normalbeton sind die Versuche nach Tabelle 5.1, Zeile 1 durchzuführen. Von den geforderten 10 Versuchen sind je 5 Versuche in C 20/25 bzw. in C 50/60 durchzuführen; der kleinere Wert, der dabei erreicht wird, ist zu verwenden. Die Zugversuche in C 20/25 werden auch als Referenzversuche für die Auswertung der Ergebnisse der Eignungsversuche benötigt. Der Randabstand beträgt s_min > 100 mm und der Achsabstand c_min > 100 mm.

Für die Ermittlung der charakteristischen Tragfähigkeit des Kunststoffdübels in Vollsteinmauerwerk oder anderen Verankerungsgründen sind 10 Zugversuche in dem Verankerungsgrund, für den der Kunststoffdübel gemäß Tabelle 5.0 vorgesehen ist, bei normaler Umgebungstemperetur und unter Standardbedingungen erforderlich.

5.4.3 Montagearten

Diese Versuche gelten nur für Kunststoff-Einschlagdübel. Die Versuche sind bei der minimalen Montagetemperatur durchzuführen. Nach dem vollständigen Setzen des Kunststoffdübels ist ein weiterer Hammerschlag (mit einem üblichen Hammer) auf den Kunststoffdübel auszuführen. Anschließend sind Zugversuche nach Anhang C durchzuführen.

5.4.4 Einwandfreie Montage (Toleranzen der Bohrer)

Für das Bohrloch sind Höchst- und Mindestdurchmesser (d_cut,max und d_cut,min,) des Bohrers nach Anhang C.3 zu verwenden. Die Zugversuche sind nach Anhang C durchzuführen.

5.4.5 Feuchtigkeit

Der Feuchtigkeitsgehalt des Kunststoffs kann das Verhalten des Kunststoffdübels beeinflussen. Für die Versuche sind 3 verschiedene Feuchtigkeitsbereiche definiert:

Für Standardfeuchtigkeit kann die Konditionierung nach ISO 1110 [10] erfolgen.

Die trockene Konditionierung kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, indem die Kunststoffhülse in einem Ofen bei + 70 °C getrocknet wird, bis der Gewichtsverlust kleiner als 0,1 % in 3 aufeinanderfolgenden Messungen alle 24 Stunden ist. Die feuchte Konditionierung kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, indem die Kunststoffhülse so lange unter Wasser gehalten wird, bis die Gewichtszunahme kleiner als 0,1 % in 3 aufeinanderfolgenden Messungen alle 24 Stunden ist.

Z. B. können bei einem Kunststoffdübel aus Polyamid PA 6 die folgenden Wassergehalte gelten:

Die Zugversuche sind nach Anhang C durchzuführen.

5.4.6 Temperatur

1. Einfluss von erhöhter Temperatur
   Die Versuche sind nach Anhang C bei den folgenden Temperaturen nach 4.4.6 durchzuführen:
   Temperaturbereich: maximale Kurzzeit-Temperatur bis zu + 40 °C:
   Die Versuche werden mit der maximalen Kurzzeit-Temperatur von + 40 °C durchgeführt. Die maximale Langzeit-Temperatur von etwa + 24 °C wird durch die Versuche bei normaler Umgebungstemperatur geprüft.
   Die Versuche werden in Platten oder, wenn der Platz in der Klimakammer begrenzt ist, in Würfeln durchgeführt. Ein Spalten des Betons sollte durch geeignete Abmessungen oder Bewehrung verhindert werden.
   Nach dem Einbau der Kunststoffdübel bei normaler Umgebungstemperatur wird die Temperatur des Prüfkörpers auf die geforderte Prüftemperatur mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 K pro Stunde erhöht. Diese Temperatur des Prüfkörpers ist über 24 Stunden beizubehalten. Während die Temperatur des Prüfkörpers im Bereich des Kunststoffdübels in einem Abstand von 1d von der Betonoberfläche auf ± 2 K des geforderten Wertes aufrechterhalten wird, sind die Zugversuche nach Anhang C durchzuführen.
2. Einfluss von niedrigster Einbautemperatur
   Der Kunststoffdübel ist bei der vom Hersteller angegebenen niedrigsten Einbautemperatur (Kunststoffdübel und Verankerungsgrund) zu montieren. Die Ausziehversuche sollten nach Anhang C sofort nach dem Setzen durchgeführt werden, um einen stärkeren Anstieg der Prüfkörpertemperatur zu vermeiden.

5.4.7 Wiederholte/veränderliche Belastung

Der Kunststoffdübel wird 10⁵ Lastwechseln mit einer maximalen Frequenz von etwa 6 Hz ausgesetzt. Während jedem Lastspiel muss die Last sinusförmig zwischen max N und min N gemäß Gleichung (5.1) bzw. (5.2) variieren. Die Verschiebungen sind während der ersten Belastung bis max N und anschließend entweder kontinuierlich oder mindestens nach 1, 10, 100, 1.000, 10.000 und 100.000 Lastwechseln zu messen.

max N = kleinerer Wert von 0,6 ⋅ N_RK und 0,8 ⋅ A_S ⋅ f_yk    (5.1)

min N = größerer Wert von 0,25 ⋅ N_RK und N_RK - A_S ⋅ Δσ_S   (5.2)

N_RK = charakteristische Zugtragfähigkeit in Beton C 20/25 ausgewertet nach 6.4.3
A_S = Spannungsquerschnitt des Spreizelementes
Δσ_S = 120 N/mm²

Im Anschluss an die Lastwechsel wird der Kunststoffdübel entlastet, die Verschiebung gemessen und ein Zugversuch gemäß Anhang C durchgeführt.

5.4.8 Relaxation

Die Kunststoffdübel werden in den Prüfkörper eingebaut und bleiben dort für 500 h unbelastet. Danach sind Zugversuche nach Anhang C durchzuführen.

5.4.9 Maximales Drehmoment

Der Kunststoffdübel ist mit einem Schraubendreher einzubauen. Das Drehmoment ist mit einem geeichten Drehmomentschlüssel zu messen. Das Drehmoment ist bis zum Versagen des Kunststoffdübels zu erhöhen.

Das Drehmoment wird zeitabhängig gemessen. Von dem Kurvenverlauf können zwei Momente bestimmt werden, das eine, wenn die Schraube vollständig am Kunststoffdübelkragen anliegt (T_inst), und das andere, wenn der Kunststoffdübel versagt (T_u).

5.4.10 Dauerstandsversuche

Diese Versuche sind nur dann erforderlich, wenn nicht ausschließlich neues Material für die Kunststoffhülse verwendet wird, siehe 2.1.2.2.

Die Kunststoffdübel werden in den Prüfkörper eingebaut und bleiben dort für mindestens 5.000 h unbelastet. Danach sind Zugversuche nach Anhang C durchzuführen. Zum Vergleich sind 10 Zugversuche mit Kunststoffdübeln im selben Prüfkörper ohne die Wartezeit von 5.000 h erforderlich.

5.5 Schallschutz

Nicht relevant.

5.6 Energieeinsparung und Wärmeschutz

Nicht relevant.

5.7 Aspekte der Dauerhaftigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Identifizierung

5.7.1 Versuche zur Überprüfung der Dauerhaftigkeit der Metallteile (Korrosion)

Es sind keine besonderen Versuche erforderlich, wenn die Bedingungen nach 6.7.1 eingehalten werden. Wenn der Kunststoffdübel in besonders aggressiver Umgebung zu verwenden ist, sind besondere Überlegungen einschließlich Prüfungen unter Berücksichtigung der Umwelteinflüsse und der vorliegenden Erfahrungswerte notwendig.

Die Dauerhaftigkeit der Beschichtung des Metallteils, das die Eignung und das Tragverhalten des Kunststoffdübels sicherstellt, ist aufzuzeigen. In dieser Leitlinie können keine besonderen Prüfbedingungen für die Überprüfung einer Beschichtung angegeben werden, da diese sich nach der Art der Beschichtung richten. Mögliche geeignete Versuche sollten von der verantwortlichen Zulassungsstelle festgelegt werden.

5.7.2 Versuche zur Überprüfung der Dauerhaftigkeit der Kunststoffhülse

Die Dauerhaftigkeit der Kunststoffhülse gegenüber hoher Alkalität (pH = 13,2) ist nachzuweisen.

Das kann z.B. bei dem Werkstoff PA 6 durch folgende Versuche erfolgen:

Prüfkörper:

1. Hergestellt aus Zugstäben nach ISO 3167 [11].
2. Bestimmung des Wassergehalts des Zugstabs nach ISO 3167. Liegt der Wassergehalt über 0,1 Gewichts-%, müssen die Scheiben getrocknet werden,
3. Bohrlöcher (Durchmesser 2,8 mm) werden mit einem besonderen Bohrer in die Mitte der Zugstäbe senkrecht zur flachen Seite des Körpers gebohrt, danach wird das Loch mit einer Reibahle (Durchmesser 3,0 ± 0,05 mm) gefeilt.
4. Ein runder Stift (Durchmesser 3,5 mm bzw. 3,0 mm) wird schnell in die Zugstäbe gedrückt.
5. Die Zugstäbe werden in die verschiedenen Mittel gelegt (siehe Tabelle 5.2 für die Anzahl der notwendigen Zugstäbe).
   • Wasser (Referenzversuch)
   • Hohe Alkalität (pH = 13,2)

   Hohe Alkalität:

   Die Zugstäbe mit Stiften werden unter normalen Klimabedingungen in einem mit einer alkalischen Lösung (pH = 13,2) gefüllten Behälter gelagert. Alle Scheiben müssen für 2.000 Stunden vollkommen bedeckt sein (T = +21 °C ±3 °C). Die alkalische Lösung entsteht aus dem Mischen von Wasser mit Ca(OH)₂ (Calciumhydroxid) in Pulver- oder tablettenform, bis der pH-Wert von 13,2 erreicht wird. Die Alkalität von pH = 13,2 sollte während der Lagerung so genau wie möglich bei 13,2 gehalten werden und nicht unter den Wert von 13,0 fallen. Dafür ist der pH-Wert regelmäßig zu überprüfen und zu überwachen (mindestens täglich).

6. Prüfung durch Augenscheinnahme, ob nach der Lagerung Risse vorhanden sind. Zugversuche nach ISO 3176 werden an Zugstäben mit Stiften durchgeführt. Die Zugstäbe müssen bei der Prüfung den gleichen Wassergehalt haben.

Die Versuche sind für jede Farbe des Kunststoffdübels durchzuführen.

Tabelle 5.2: Erforderliche Versuchsanzahl für Zugstäbe mit Stiften

5.7.3 Einfluss von UV-Bestrahlung

Es sind keine besonderen Prüfbedingungen erforderlich. Im Allgemeinen sind die Kunststoffdübel während ihrer Nutzung keiner UV-Bestrahlung für längere Zeit ausgesetzt.

6 Bewertung und Beurteilung der Brauchbarkeit von Produkten für einen vorgesehenen Verwendungszweck

Das vorliegende Kapitel enthält die zu erfüllenden Leistungsanforderungen (Kapitel 4) in Form von präzisen und (soweit möglich und im Verhältnis zur Größe des Risikos) messbaren oder qualitativen Begriffen, bezogen auf das Produkt und seinen vorgesehenen Verwendungszweck unter Anwendung der Ergebnisse der Nachweisverfahren (Kapitel 5).

6.1 Mechanische Festigkeit und Standsicherheit

Nicht relevant.

6.2 Brandschutz

Hier gilt ETAG 004 [3].

6.3 Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz

6.3.1 Abgabe gefährlicher Stoffe

Das Produkt/der Bausatz muss für die Verwendung, für die es/er in Verkehr gebracht wird, mit allen relevanten europäischen und nationalen Vorschriften übereinstimmen. Der Antragsteller hat darauf zu achten, dass es für andere Verwendungen oder andere Bestimmungsmitgliedstaaten andere Anforderungen geben kann, die zu berücksichtigen wären. Für gefährliche Stoffe, die im Produkt enthalten sind, aber nicht durch die ETA abgedeckt werden, gilt die Option "keine Leistung festgestellt".

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