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1 Allgemeines

Die Zulassungsgrundsätze gelten für die Planung, Durchführung und Auswertung von Versuchen an Querkraftdornen im Rahmen einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung.

Die Zulassungsgrundsätze gelten nicht in Fällen, in denen bauaufsichtlich eingeführte technische Regeln die Bemessung ermöglichen.

Zusätzlich gilt das Merkblatt des DIBt für Zulassungsversuche im Bereich Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau.

2 Art und Anzahl der Versuche

Die nachfolgend aufgeführten Prüfungen sind grundsätzlich jeweils für die Betonfestigkeitsklassen durchzuführen, die im Rahmen der Bemessung bzw. Feststellung der Tragfähigkeit berücksichtigt werden sollen.

Es sind sechs Prüfungen an querverschieblichen Systemen zur Überprüfung des Betonkantenbruchs durchzuführen. Wird die Möglichkeit der Querverschieblichkeit ausgeschlossen, so dürfen die Prüfungen an ausschließlich normalverschieblichen Systemen durchgeführt werden.

Im Rahmen der Zulassungsprüfungen ist dreimal die minimale Dorngröße und dreimal die maximale Dorngröße jeweils mit minimaler Fugenbreite in der minimalen Plattendicke zu testen. Zur Minimierung der Kosten sollten die Versuchskörper beidseitig mit Querkraftdornen versehen werden, wodurch sich die Anzahl der Versuchskörper auf drei reduziert.

Von den oben genannten sechs Prüfungen sind mindestens zwei Versuche mit Fehllagen der Rückhängebewehrung durchzuführen, wenn nicht bereits mit ähnlichen Dornsystemen Erfahrungen beim DIBt vorliegen. Die Fehllagen sind mit der maximalen Toleranz von + 10 mm (in vom Dorn entfernender Richtung) einzubauen. Diese zwei Versuche sind mit mittlerer Betonfestigkeit und mittlerem anrechenbaren Längsbewehrungsgrad (> 1,2 %) durchzuführen.

Kann der Einfluss der plastischen Verformung des Dornquerschnitts und der Einschubtiefe des Dorns in die Hülse bei großen Fugenbreiten analytisch ermittelt werden, so sind die Berechnungsergebnisse durch je einen zusätzlichen Versuch zu bestätigen. Das für die Berechnung zu Grunde gelegte statische System des Dorns ist sinnvoll zu wählen und mit dem DIBt vor Durchführung der Berechnung abzustimmen.

Die Berechnung ist vor der Versuchsdurchführung dem DIBt vorzulegen. Das Ergebnis der Berechnung darf nicht mehr als 10 % von dem Versuchsergebnis abweichen. Wird die Toleranz der Berechnungsergebnisse nicht eingehalten, so ist entweder eindeutig nachzuweisen, welche der Berechnung zugrunde gelegten Größen falsch angenommen worden sind, und die Berechnung ist zu wiederholen, oder die Einflussgrößen sind entsprechend dem Nachweis für den Betonkantenbruch durch Versuche nachzuweisen.

3 Versuchsvorbereitung

1. Die Mindesteinbindetiefe des Dorns beträgt das 5-fache des Dorndurchmessers. Die Mindesteinschubtiefe ohne zusätzlichen Nachweis muss ebenfalls das 5-fache des Dorndurchmessers betragen.
2. Die minimale Versuchskörperbreite muss so gewählt werden, dass sowohl der voraussichtliche Ausbruchkegel innerhalb der Versuchskörperbreite liegt, als auch der Rundschnitt des Durchstanzens sich innerhalb des Bauteils befindet. Bei Anbauteilen am Dornkörper zur Lastverteilung muss der Prüfkörper dem voraussichtlichen Ausbruchkegel entsprechend breiter gewählt werden.
3. Es ist eine Versuchskörperstatik aufzustellen, um Biegeversagen des Balkens auszuschließen und um sicherzustellen, dass der Durchstanz-/Querkraftnachweis einen ausreichenden Abstand zum Nachweis des Betonkantenbruchs besitzt. Der Abstand sollte etwa 20 % betragen.
4. Die Anordnung der bauseitig einzulegenden Bewehrung muss so erfolgen, dass die eindeutige Zuweisung der Kräfte nach der Versuchsdurchführung möglich ist. Dies bedeutet, dass beidseitig des Dorns die zu aktivierende Mindestbewehrung mit minimalem Abstand einzulegen und der anschließende Bereich mit maximalem Bügelabstand konstruktiv zu bewehren ist.
5. Die gewählte bauliche Durchbildung und Anordnung der Bewehrung muss der später in der Zulassung erscheinenden entsprechen. Nach Abstimmung mit dem DIBt können Tragfähigkeiten von Ausführungsvarianten des beantragten Systems, die sich z.B. hinsichtlich der Bauteilabmessungen oder der Betonfestigkeit zwischen andere Systeme einordnen lassen, durch Interpolation rechnerisch ermittelt werden. Diese Interpolation der nicht geprüften Ausführungsvarianten ist vor Versuchsbeginn durchzuführen, um im Vorfeld mögliche Probleme bei den rechnerischen Nachweisen zu erkennen.
6. Die Betonfestigkeitsklasse muss der später in der Zulassung zu berücksichtigenden Mindestbetonfestigkeitsklasse, mit einer Toleranz von ± 5 N/mm², entsprechen und konstant sein.
7. Werden Materialien für den Dorn oder den Ankerkörper verwendet, die weder in DIN 18800-1 ¹ noch in Z-30.3-6 ² geregelt sind, so wird der Erfahrungsbereich verlassen und die Eignung der Materialien ist durch Versuche nachzuweisen.

4 Versuchsaufbau

Statisches System für die Versuchskörper

t = Fugenbreite

Bei der Festlegung der Abmessungen ist insbesondere c größer als der zu erwartende Ausbruchkegel anzusetzen.

5 Materialien

5.1 Betonprüfkörper

Die Prüfung ist an Versuchskörpern aus Beton nach DIN EN 206-1 ³ in Verbindung mit DIN 1045-2 ⁴ durchzuführen. Dabei ist das Größtkorn auf 32 mm zu begrenzen.

Bei der Betonzusammensetzung ist darauf zu achten, dass zum Zeitpunkt der Versuchsdurchführung die angestrebte Betonfestigkeit ohne nennenswerte Überfestigkeit erreicht wird.

Die vorgesehene Betonzusammensetzung ist in jedem Einzelfall vor Durchführung der Versuche bzw. vor der Herstellung der Versuchskörper mit dem DIBt abzustimmen.

5.2 Bestimmung der Eigenschaften

Insbesondere sind wie im Merkblatt für Zulassungsverfahren beschrieben die

1. Betondruckfestigkeit zum Zeitpunkt der Versuchsdurchführung
2. Betonbiegezugfestigkeit zum Zeitpunkt der Versuchsdurchführung
3. Arbeitslinie des Materials von Dornkörper und Dorn aus dem Zugversuch
4. Fließgrenze und Zugfestigkeit des Bewehrungsstahls zu bestimmen.

6 Versuchsdurchführung

Es sind zehn Lastzyklen auf dem zu erwartenden Gebrauchslastniveau (60 % des Tragfähigkeitsniveaus) unter Berücksichtigung der Ist-Festigkeit des Betons mit einer Belastungsgeschwindigkeit von 1/10 des Gebrauchslastniveaus pro Minute zu fahren. Die untere Grenze der zyklischen Belastung soll bei 1/10 des Gebrauchslastniveaus liegen.

Nach dem Durchfahren der Lastzyklen wird der Versuchskörper einmalig bis zum Erreichen der maximalen Tragfähigkeit belastet und anschließend vollständig entlastet. Danach wird der Entlastungsast vorsichtig angefahren und mindestens eine Wiederbelastung durchgeführt. Dadurch soll eine gewisse Duktilität des Systems nachgewiesen und ein sprödes Versagen ausgeschlossen werden.

Nun ist der Versuch zu beenden, damit die Bruchbilder nicht mehr beeinflusst werden.

Folgende Kennwerte sind mindestens aufzunehmen:

1. Lückenlose Dokumentation der Rissbildung (sowohl Lage als auch Breite der Risse sowie die Reihenfolge des Auftretens)
2. Absolutverschiebung der Versuchskörper an den Dornen
3. Pressen kraft
4. Auflagerkräfte
5. Die Aktivierung der bauseitigen Bügelbewehrung ist durch geeignete Maßnahmen (z.B. DMS) nachzuweisen.

Das Risswachstum ist zum Beispiel durch eine Risskamera kontinuierlich zu messen, da das Gebrauchslastniveau auch anhand der Rissbreiten festgelegt werden muss. Alternativ zur Messung des Risswachstums kann auch zusätzlich zu den Prüfkörpern zur Ermittlung der Traglast ein Prüfkörper mit einem Querkraftdorn ohne das entsprechende Hülsengegenstück getestet werden, so dass die Stirnseite des Versuchskörpers frei zugänglich ist.

Bei nach mehreren Seiten geschlossenen Dornkörpern ist die Ausbetonierbarkeit des Ankerkörpers durch einen Sägeschnitt nachzuweisen. Hierzu muss die eingebrachte Rüttelenergie ermittelt werden.

7 Auswertung

Es gilt das Merkblatt zur Versuchsdurchführung von Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen, Abschnitte 3.4 und 3.5 des DIBt.

Die Bemessung erfolgt auf das 5%-Quantil bei einer Aussagewahrscheinlichkeit von 75 % auf Basis von DIN EN 1990 ⁵.

Die im Versuch gemessenen Werte sind dem DIBt auch in elektronischer Form zur Verfügung zu stellen.

8 Rechnerische Nachweise

Dorn und Ankerkörper aus Stahl sind nach DIN 18800 beziehungsweise nach Z-30.3-6 ² nachzuweisen. Das für die Berechnung zu Grunde gelegte statische System ist sinnvoll zu wählen und mit dem DIBt vor Durchführung der Berechnung abzustimmen.

Für nicht geregelte Materialien wird auf Abschnitt 3, Punkt 7. verwiesen. Wenn die Beurteilung der in Versuchen bestimmten Werkstoffeigenschaften nicht geregelter Materialien ergibt, dass ein rechnerischer Nachweis für Dorn und Ankerkörper möglich ist, ist dieser mit dem DIBt abzustimmen.

Der Durchstanznachweis ist in Anlehnung an DIN 1045-16 zu führen.

Der Betonkantenbruch ist in Anlehnung an das CC-Verfahren nach Eligehausen/Mallee zu führen. Zur Berücksichtigung von Reibungskräften ist bei Verschiebungen in Längs- und ggf. in Querrichtung je der Faktor f_μ = 0,9 anzusetzen, soweit nicht kleinere Werte durch Versuche nachgewiesen werden. Die Versuche zur Ermittlung der Reibung sind individuell mit dem DIBt abzustimmen.

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1) DIN 18800-1:2008-11 Stahlbauten - Teil 1: Bemessung und Konstruktion
2) Zulassung Nr. Z-30.3-6 Erzeugnisse, Verbindungsmittel und Bauteile aus nichtrostenden Stählen vom 20. April 2009
3) DIN EN 206-1:2001-07 Beton - Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität
DIN EN 206-1/A1:2004-10 Änderung Al
DIN EN 206-1/A2:2005-09 Änderung A2
4) DIN 1045-2:2008-08 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 2: Beton, Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität - Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1
5) DIN EN 1990:2002-10 Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung
DIN EN 1990/A1:2006-04
6) DIN 1045-1:2008-08 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 1: Bemessung und Konstruktion

ENDE