Back to technical LinksII BESONDERE BESTIMMUNGEN 1 Bauart Die Hersteller von Kopfbolzen in den Größen 10 bis 22 bestehen aus Rundstählen mit aufgetauchten Köpfen, die mittels Lichtbogenbolzenschweißung mit Hubzündung im Werk oder auf Baustellen auf Stahlteile (in der Regel Ankerplatten) aufgeschweißt und auf der Baustelle oder im Fertigteilwerk einbetoniert werden. An den Stahlteilen können beliebige Konstruktionsteile befestigt werden.
Die Verankerungen müssen den Zeichnungen und Angaben der Anlagen entsprechen.
2 Hinweis auf Normen und Richtlinien
Die für die Konstruktion und Anwendung wichtigsten Normen und Richtlinien sind nachstehend aufgeführt. Sie sind in der jeweils geltenden Fassung anzuwenden, soweit in diesen Besonderen Bestimmungen nichts anderes festgelegt ist.
DIN 1045 - Beton und Stahlbeton; Bemessung und Ausführung
DIN 1055 - Lastannahmen für Bauten
DIN 8563 - Sicherung der Güte von Schweißarbeiten
Teil 1 - Bolzenschweißverbindungen an Baustählen
Bolzenschweißen mit Hub- und Ringzündung (z.Zt. Entwurf)
DIN 17 100 - Allgemeine Baustähle; Gütevorschriften
DIN 17 440 - Nichtrostende Stähle, Gütevorschriften
DIN 18 800 - Stahlbauten; Herstellen, Eignungsnachweise zum Schweißen
Teil 7
DIN 50 049 - Bescheinigungen über Werkstoffprüfungen
DVS-Merkblatt 0902 - Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung
DASt-Richtlinie 014 - Empfehlungen zum Vermeiden von Terrassenbrüchen in geschweißten Konstruktionen aus Baustah
Zulassungsbescheid ,,Nichtrostende Stähle" Zul. -Nr. Z 30.1-44
3 Anwendungsbereich
3.1 Allgemeines
Die Kopfbolzen dürfen als Einzelbolzen und Bolzengruppen für Verankerungen in bewehrtem oder unbewehrtem Normalbeton (örtliche Mindestbewehrungen im Bereich der Verankerungen siehe Abschnitt 6) mindestens der Festigkeitsklasse B 25 verwendet werden.
Es dürfen auch zwei, höchstens drei mittels Lichtbogenbolzenschweißung mit Hubzündung senkrecht übereinander geschweißte Kopfbolzen (Mehrfachbolzen) entsprechend Abschnitt 6.5.2 verwendet werden.
Für Verankerungen in der aus Lastspannungen erzeugten Zugzone des Betons gilt Abschnitt 6.5. Für die Verankerung von nicht vorwiegend ruhenden Lasten gilt Abschnitt 6.6.
Die Verankerungen sind ingenieurmäßig zu planen und zu bemessen. Es sind prüfbare Berechnungen und Konstruktionszeichnungen anzufertigen. Der Nachweis der unmittelbaren örtlichen Krafteinleitung in den Beton ist erbracht. Die Weiterleitung der Kräfte im Betonbauteil und in die an die Kopfbolzen angeschweißten Stahlteile sind in jedem Einzelfall nachzuweisen. Zusatzbeanspruchungen, die in der Verankerung, im angeschlossenen Bauteil oder im Bauteil, in dem die Kopfbolzen einbetoniert sind, aus behinderter Formänderung (z.B. bei Temperaturwechseln) entstehen können, sind zu berücksichtigen.
3.2 Korrosionsschutz
Die Kopfbolzen und die Ankerplatten sind in Abhängigkeit von den herrschenden Umweltbedingungen gegen Korrosion zu schützen. Kopfbolzen ohne Korrosionsschutz dürfen für Bauteile in geschlossenen Räumen, z.B. Wohnungen, Büroräumen, Schulen, Krankenhäusern, Verkaufs-stätten - mit Ausnahme von Feuchträumen - verwendet werden, wenn sie durch eine Mindestbetondeckung nach DIN 1045, Ausgabe Dezember 1978, Tabelle 10, geschützt sind (siehe Anlage 1). Hierbei sind die Ankerplatten mit einem Schutzanstrich zu versehen.
Kopfbolzen und Ankerplatten aus nichtrostendem Stahl (siehe auch Abschnitt 4) sind beim Einsatz im Freien - auch bei lndustrieatmosphäre und in Meeresnähe - korrosionsbeständig.
3.3 Brandschutz
Werden die Kopfbolzen zur Verbindung von Bauteilen verwendet, an die Anforderungen hinsichtlich der Feuerwiderstandsdauer gestellt werden, dann ist das Brandverhalten der Gesamtkonstruktion einschließlich der Bolzenverbindungen durch Prüfzeugnis oder Gutachten einer hierfür anerkannten Prüfstelle nachzuweisen (siehe auch DIN 4102 Teil 2, Ausgabe September 1977, Abschnitt 6.2.2.3 Absatz 1), es sei denn, die Konstruktion kann direkt oder aufgrund von vorhandenen Schutzmaßnahmen (z. B. Ummantelung , Bekleidung , Betondeckung der Stahlteile) nach DIN 4102 Teil 4 klassifiziert werden.
4 Werkstoffe
Für die Kopfbolzen ist ein Stahl St 37-3, kaltumgeformt, mit einer Mindeststreckgrenze von 350 N/mm2 und Anforderungen entsprechend DIN 8563 Teil 10 (z.Zt. Entwurf) zu verwenden. Die Stahlteile, an die Kopfbolzen aus St 37-3 angeschweißt werden, müssen aus St 37-2, USt 37-2, RSt 37-2, St 37-3 oder St 52-3 nach DIN 17 100 bestehen.
Für Kopfbolzen aus nichtrostendem Stahl ist die Stahlsorte mit der Werkstoffnummer 1 .4301 oder 1 .4303 mit einer Mindeststreckgrenze von 350 N/mm2 zu verwenden. Kopfbolzen aus nichtrostendem Stahl dürfen nur auf Anker-platten aus nichtrostendem Stahl aufgeschweißt werden; die Ankerplatten müssen aus Stahlsorten mit den Werkstoffnummern 1 .4571 oder 1 .4401 Festigkeitsklasse E 225 oder E 355 (Zulassungsbescheid ,,Nichtrostende Stähle" Zul. -Nr. Z 30.1-44) bestehen.
5 Bezeichnung und Prägung
Die Bezeichnung der Hersteller-Kopfbolzen erfolgt entsprechend den Maßen der Schaftdurchmesser und der Nennlänge der Kopfbolzen, z.B. Typ 16/75 (Schaftdurchmesser 16 mm / Länge 75 mm). Die Nennlänge bezieht sich auf die Länge nach dem Schweißen. Jedem Kopfbolzen ist das Werkzeichen nach Anlage 1 einzuprägen. Kopfbolzen aus nichtrostendem Stahl erhalten zusätzlich die Prägung 1.4301 bzw. 1.4303.
6 Zulässige Lasten
6.1 Allgemeines
Die zulässigen Lasten für Verankerungen in der aus Lastspannungen erzeugten Druckzone sind in den Abschnitten 6.2, 6.3 und 6.4 für die Beanspruchungsrichtungen zentrischer Zug, Querzug und Schrägzug angegeben.
Die zulässigen Lasten für Verankerungen in der aus Lastspannungen erzeugten Zugzone des Betons sind im Abschnitt 6.5 angegeben.
Für die Verankerung von nicht vorwiegend ruhenden Lasten gilt Abschnitt 6.6.
Die Bolzenkennwerte und die zugehörigen Achs- und Randabstände nach den Anlagen 2 bis 4 sind einzuhalten. Hinsichtlich der Definition der Maße siehe Anlage 1 und Anlagen 5 bis 10. Kopfbolzen mit einer Nennlänge h < 50 mm dürfen nicht verwendet werden.
Die konstruktiven Mindestabstände nach Anlage 7, Tabelle 71 dürfen nicht unterschritten werden. Für die Mindestbauteildicke in Druckzonen gilt Anlage 6, Tabelle 6. Die Mindestbauteildicke in Zugzonen ergibt sich aus den Abmessungen der Verankerung und der erforderlichen Betondeckung nach DIN 1045.
Ergeben sich bei der rechnerischen Ermittlung der zulässigen Lasten, aufgrund der reduzierten Rand- bzw. Achsabstände, bei längeren Bolzen bzw. Bolzen mit größeren Schaftdurchmesser kleinere Werte als bei vergleichbaren kürzeren bzw. dünneren Bolzen, so sind die größeren zulässigen Lasten ansetzbar.
Wird die vorhandene Zuglast bzw. bei Schrägzug die Zuglastkomponente von 60 kN je Bolzengruppe überschritten und beträgt die Nennlänge h weniger als 2/3 der Bauteildicke, ist eine Rückhängebewehrung anzuordnen, die mit ß /1,75 zu bemessen ist. Hierbei ist jeder Bolzen durch Übergreifen mit dem Maß l1 nach DIN 1045, Ausgabe Dezember 1978, Abschnitt 18.5.2.2 rückzuverankern.
6.2 Zentrischer Zug
6.2.1 Größte zulässige Zuglasten für Einzelbolzen
Die größten zulässigen Zuglasten für Einzelbolzen sind in Anlage 3, Tabelle 2 und 3, angegeben. Der jeweils kleinere Wert ist maßgebend.
Die größten zulässigen Zuglasten gelten unter der Bedingung, daß die Achsabstände a und die Randabstände ar nach Anlage 3, Tabelle 2, eingehalten werden.
6.2.2 Reduzierte zulässige Zuglasten bei reduzierten Randabständen für Einzelbolzen
Wird der Randabstand Ar nach Anlage 3, Tabelle 2, unterschritten, dann ist der Abminderungsfaktor Kar nach Gleichung 2a (Anlage 7) zu ermitteln und die zulässige Last zul FZ1 nach Gleichung 2 (Anlage 7) abzumindern.
Werden die Randabstände zu zwei oder mehr Rändern unterschritten (z.B. bei Anordnung eines Bolzens in der Nähe einer Ecke oder in einem schmalen Bauteil), dann sind die Abminderungsfaktoren Kar (Gleichung 2a) für jeden Randabstand einzeln zu bestimmen und miteinander zu multiplizieren. Bei Randabständen <= 10 cm ist eine konstruktive Randbewehrung erforderlich.
6.2.3 Zulässige Zuglasten für Bolzengruppen
6.2.3.1 Allgemeines
Bolzengruppen dürfen aus mindestens 2 bzw. höchstens 9 kopfbolzen gleicher Größe (Durchmesser und Länge) bestehen. Die Kopfbolzen haben hierbei untereinander einen kleineren Achsabstand (red a) als a nach Anlage 3, Tabelle 2. Die Anordnung der Kopfbolzen richtet sich nach Anlage 8, Abb. 10.
Der Abstand zwischen den äußeren Bolzen benachbarter Bolzengruppen bzw. zu Einzelbolzen muß mindestens das zweifache des Achsabstandes a nach Anlage 3, Tabelle 2, betragen. Wenn die vorhandene Gesamtlast der Bolzengruppe die Werte der letzten Zeile aus Tabelle 2 übersteigt, ist im Bereich der Bolzengruppe eine oberflächennahe kreuzweise Bewehrung anzuordnen. Sie ist in jeder Richtung für je 25 % der Gesamtlast der Bolzengruppe mit ßs/1,75 zu bemessen. Vorhandene, nicht ausgenutzte Oberflächenbewehrung darf im Bereich der Verankerung hierbei berücksichtigt werden.
6.2.3.2 Reduzierte zulässige Zuglasten
Die zulässige Last jedes Kopfbolzens einer Bolzengruppe ist in Abhängigkeit von der Bolzenanordnung nach den Gleichungen 3a bis 3e (Anlage 8) zu berechnen. Die Abminderungsfaktoren Ka für die vorhandenen reduzierten Achsabstände (red a) sind nach den Gleichungen 4a und 4b (Anlage 8) zu bestimmen.
6.2.3.3 Reduzierte zulässige Zuglasten bei reduzierten Randabständen Wird der Randabstand von äußeren Bolzen einer Bolzengruppe zum Bauteilrand nach Anlage 3, Tabelle 2, unterschritten, dann ist zusätzlich der Abminderungsfaktor Kar nach Gleichung 2a (Anlage 7) zu ermitteln und die zulässige Last aller Bolzen der Gruppe entsprechend dem ungünstigsten abzumindern. Werden die Randabstände zu zwei oder mehr Rändern unterschritten, ist die zulässige Last analog Abschnitt 6.2.2, Absatz 2, abzumindern (Beispiele siehe Anlage 9).
6.3 Querzuglasten
6.3.1 Größte zulässige Querzuglasten für Einzelbolzen
Die größten zulässigen Querzuglasten zul FQ eines Kopfbolzens sind in
Anlage 4, Tabelle 4 und 5, angegeben. Der jeweils kleinere Wert ist maßgebend.
Die größten zulässigen Querzuglasten gelten unter der Bedingung, daß die Achsabstände a und die Randabstände arz bzw. arII nach Anlage 4, Tabelle 4, eingehalten werden.
6.3.2 Reduzierte zulässige Querzuglasten bei reduzierten Randabständen Werden die Randabstände arz bzw. arII nach Anlage 4, Tabelle 4, unterschritten, ist die zulässige Last zul FQ1 sinngemäß wie in Abschnitt 6.2.2 abzumindern und es ist für die vorhandene Querzuglast eine Bewehrung, die möglichst oberflächennah in der Nähe des Bolzenfußes angeordnet und rückverankert wird, vorzusehen.
Die Bewehrung soll i.a. jeden Kopfbolzen umfassen und ist mit ßs/1,75 zu bemessen (siehe Anlage 5, Abb. 5 und 6).
6.3.3 Zulässige Querzuglasten für Bolzengruppen
Bei Bolzengruppen erfolgt die Berechnung der zulässigen Querzuglasten sinngemäß wie in den Abschnitten 6.2.3.2 und 6.2.3.3 mit den zulässigen Lasten und maßgebenden Abständen für Querzug nach Anlage 4. Die Anordnung der Kopfbolzen richtet sich nach Anlage 8, Abb. 10. Der Abstand zwischen den äußeren Bolzen benachbarter Bolzengruppen bzw. zu Einzelbolzen muß mindestens das zweifache des Achsabstandes a nach Anlage 4, Tabelle 4 betragen.
Wenn die vorhandene Gesamtlast der Bolzengruppe die Werte der letzten Zeile aus Tabelle 4 übersteigt, ist im Bereich der Bolzengruppe eine oberflächennahe kreuzweise Bewehrung nach Abschnitt 6.2.3.1 letzer Absatz anzuordnen.
6.4 Schrägzug
Die zulässigen Lasten für Schrägzug sind aus den zulässigen Lasten für zentrischen Zug zul FZ und Querzug zul FQ nach Anlage 6, Gleichung 1 , a und ib zu ermitteln.
Hierbei sind die zulässigen Lasten und die erforderlichen Abstände für zentrischen Zug und Querzug nach den Abschnitten 6.2 und 6.3 zu ermitteln.
6.5 Anordnung der Kopfbolzen in der aus Lastspannungen erzeugten Zugzone des Betons
6.5.1 Allgemeines
Kopfbolzen, die in der Zugzone eines auf Biegung beanspruchten Bauteils angeordnet werden, sind in der Regel in der lastabgewandten Querschnittshälfte des Bauteils nach Abschnitt 6.5.2 zu verankern; anderenfalls gilt Abschnitt 6.5.3.
6.5.2 Verankerung der Kopfbolzen in der lastabgewandten Querschnittshälfte Liegt der Kopf der Bolzen in der lastabgewandten Querschnittshälfte, so ist rechnerisch bei Zuglasten bzw. für die Zuglastkomponente bei Schrägzuglasten nur die Ersatzlänge hef
nach Abb. 12 und 13 der Anlage 10 zu berücksichtigen. Die Ersatzlänge hef muß mindestens 25 mm betragen.
Es dürfen auch zwei, höchstens drei mittels Lichtbogenbolzenschweißung mit Hubzündung senkrecht übereinander geschweißte Kopfbolzen (Mehrfachbolzen) verwendet werden. Ersatzlängen hef > 175 mm dürfen rechnerisch
Für die Ermittlung der zulässigen Lasten, der zugehörigen Abstände und erforderlichen Bewehrungen gelten die Abschnitte 6.2, 6.3 und 6.4 unter Berücksichtigung der Ersatzlänge hef.
6.5.3 Verankerung der Kopfbolzen in der lastzugewandten Querschnittshälfte Liegt der Kopf der Bolzen in der lastzugewandten Querschnittshälfte von flächig bewehrten Bauteilen, so beträgt die zulässige Last des Einzelbolzens bzw. der Bolzengruppe für alle Beanspruchungsrichtungen und für alle Größen 3,0 kN. Der Abstand der Einzelbolzen oder der Abstand zwischen den äußeren Bolzen benachbarter Bolzengruppen muß hierbei mindestens 50 cm, der Randabstand (bei Bolzengruppen der Randabstand der äußeren Bolzen) 15 cm betragen. Für die Abstände innerhalb der Gruppe gelten die konstruktiven Mindestabstände.
Die Nennlänge h der Kopfbolzen muß mindestens 75 mm betragen. Ergibt sich bei der rechnerischen Ermittlung der zulässigen Lasten nach Abschnitt 6.5.2 für längere Bolzen (h > 75 mm) eine geringere Last als 3,0 kN, so darf als zulässige Last 3,0 kN angenommen werden, wenn die in diesem Abschnitt angegebenen Abstände eingehalten werden.
6.6 Nicht vorwiegend ruhende Belastung
Zur Einleitung und Verankerung von nicht vorwiegend ruhender Belastung ist zusätzlich die zulässige Last im Bolzenschaft mit einer zulässigen
Spannungsdifferenz zul <r bzw. zul t <= 70 N/mm2 nachzuweisen. Für die Nachweise der Bewehrung gilt DIN 1045 sinngemäß. Für die Ankerpiatten ist die DASt-Richtlinie 014 maßgebend.
7 Einbau der Kopfbolzen
An den Verankerungen dürfen nachträglich keine Änderungen vorgenommen werden. Der Einbau der Verankerungen und die Befestigung von Konstruktionsteilen an den Stahlteilen ist nach den gemäß Abschnitt 3 gefertigten Konstruktionszeichnungen vorzunehmen.
8 Sicherung der Güte der Bolzenschweißverbindungen
Für die Sicherung der Güte der Bolzenschweißverbindungen gilt DIN 8563 Teil 10 (z.Zt. Entwurf). Bezüglich des Eignungsnachweises des Betriebes gilt DIN 18 800 Teil 7.
Für die Schweißverbindungen zwischen Kopfbolzen aus nichtrostendem Stahl mit Ankerplatten aus nichtrostendem Stahl ist die obengenannte Norm sinngemäß anzuwenden. Der Eignungsnachweis zum Schweißen für Kopfbolzen aus nichtrostendem Stahl mit den Werkstoffnummern 1.4301 und 1.4303 ist von der SLV Duisburg durchzuführen.
Bei Mehrfachbolzen sind auch die Schweißverbindungen der Kopfbolzen untereinander nach der obengenannten Norm zu überprüfen. Für die Schlag- und Kerbbiegeversuche sind hierbei geeignete Abstützungen der unteren Kopfbolzen vorzunehmen.
9 Lieferschein
Jeder Lieferung der Kopfbolzen bzw. Verankerungen ist ein gekennzeichneter Lieferschein mitzugeben, der das Werkzeichen, die Zulassungsnummer und die vollständige Bezeichnung der Kopfbolzen bzw. Verankerungen beinhaltet.
