Generell kann ein Bauteil oder ein Baustoff auf verschiedene Arten versagen:
Die kritischste Art des Versagens ist der Bruch oder Ausbruch bzw. das Reißen oder Spalten. Hier tritt ein komplettes Bauteilversagen oder das Versagen eines Baustoffs auf. In der Festigkeitslehre würde man sagen, dass die Spannungen, die ein Bauteil aufnehmen kann, überschritten wurde. Wenn es sich um ein sprödes Versagen handelt, dann ist dieses Versagen sehr gefährlich und nicht vorhersehbar, da es zu keiner Ankündigung des Versagens vor dem Versagen kam. das Gegenteil wäre ein gutmütiges oder duktiles Versagen. Hier kündigt sich das Versagen durch eine große Verformung, wie z.B. dem Fließen des Stahls unter großer Beanspruchung in Form einer Normalspannung durch Zugkräfte oder Rissbildung in Beton oder Holz an. Da man hier die Verformung beobachten kann, gibt es i.d.R. die Möglichkeit, noch rechtzeitig zu reagieren und z.B. Menschen die in Gefahr sind, zu warnen und in Sicherheit zu bringen.
Ein Statiker oder Tragwerkplaner führt dafür den Nachweis, dass ein Bauteil einen ausreichenden Querschnitt aufweist um eine Spannung aus Zug-, Druck- oder Querkraftbeanspruchung übertragen zu können, ohne zu versagen. So muss ein Unterzug in einer Tiefgarage im Bereich seiner Auflagerung / Unterstützung eine ausreichende Querkraftbewehrung aufweisen, um den Schubspannungen, welche dort im Träger / Unterzug auftreten, entgegen wirken zu können.
Versagen kann auch in Form von Stabilitätsversagen auftreten. Hierbei knickt beispielsweise eine unter Druck beanspruchte, schlanke Stütze seitlich aus, bevor diese ihre eigentliche Tragfähigkeit also die Grenze der aufnehmbaren Spannungen erreicht. Bei Biegeträgern wie z.B. bei Deckenbalken kann auch ein Versagen unter Biegeknicken auftreten, bei welchem die Druckgurte der Biegeträger, also i.d.R. die obere Seite der Balken seitliche wegknicken, wenn sie nicht seitliche gestützt oder gehalten werden. Bei Walzprofilen aus Stahl, wie z.B. den Doppel- T- Trägern (auch als IPE oder HEA- Profilen bekannt) kann zusätzlich noch ein Biegedrillknicken auftreten.
Der Nachweis der Tragfähigkeit basiert hier darauf, dass die vorhandene Schlankheit also das Verhältnis des Querschnitts zur Stützlänge eines Bauteils einen kritischen Wert nicht unterschreitet.
Schließlich und endlich kann noch ein Versagen der Gebrauchstauglichkeit auftreten, hier ist i.d.R. kein komplettes Versagen zu erwarten sondern nur die Nutzung des Gebäudes bzw. des Bauteils nicht mehr gewährleistet. So wird beispielsweise die Durchbiegung eines Dachbalkens in einem Flachdach zu groß, so dass die Entwässerung nicht mehr wie geplant erfolgen kann, da sich ein Wassersack gebildet hat und das Wasser vom Flachdach nicht mehr abgeleitet werden kann. Das Gebäude bricht aber nicht zusammen, d.h. die Standsicherheit ist immer noch gegeben. Der Nachweis der Gebrauchstauglichkeit erfolgt hier aufgrund der hinnehmbaren bzw. akzeptablen Verformungen, damit ein Bauwerk oder Bauteil immer noch voll funktionsfähig bleibt (Stichwort: Entwässerung, Wohlfühlen …). Das Flächenträgheitsmoment (bei einem rechteckigen Deckenbalken z.B.: I = b∙h³/12) spielt dabei eine wichtige Rolle. Es beschreibt die Widerstandsfähigkeit (Steifigkeit) eines Querschnitts gegen Durchbiegungen / Verformungen.
Welche Versagensarten gibt es bei Dübeln?
aktuelle Katalogseite 542:
Welche Konsequenzen kann eine falsche Montage bei Dübeln verursachen?
Folgende Fehler können bei einer Montage begangen werden:
Wenn Dübel zu nahe am Betonrand gesetzt werden, dann kann es bereits bei der Montage zum Aufspalten des Betons bzw. zum Wegbrechen einer Betonkante kommen. Wenn die Löcher für die Dübel zu tief gebohrt werden, dann kann es an der gegenüberliegenden Seite des Betonbauteils zu Abplatzungen des Betons kommen. Bei manchen Dübelarten, wie z.B. Bolzenankern oder Verbundankern kann dadurch nicht mehr die volle Tragfähigkeit der Dübel gewährleistet werden.
Die Löcher für Dübel sind senkrecht zur Oberfläche des Verankerungsgrundes zu bohren. Eine Schiefstellung bis zu 5° gegenüber der Senkrechten kann aufgrund von Montageungenauigkeiten akzeptiert werden. Größere Schiefstellungen sind zu vermeiden, da ansonsten die Tragfähigkeit evtl. nicht mehr gegeben ist, die Lasteinleitung nicht mehr wie geplant gegeben ist und die Mutter und U- Scheiben nicht mehr gleichmäßig auf dem Anbauteil aufliegen. Somit kommt es zu einer weiteren unplanmäßigen Beanspruchung der Dübel.
Ist in den Montageanleitungen bzw. den Europäisch Technischen Bewertungen der Dübel ein Montagedrehmoment vorgeschrieben, so ist dieses auch zwingend aufzubringen und einzuhalten. Wird keines aufgebracht oder ein zu geringes, dann entfaltet der Dübel nicht die volle Tragfähigkeit. Wird ein zu hohes aufgebracht, dann kann der Dübel vorgeschädigt sein und später plötzlich abbrechen. Bei manchen Dübeln, wie z.B. eingeklebten Ankerstangen kann man zwischen keinem Montagedrehmoment und einem maximal zulässigen Montagedrehmoment wählen. Bei diesen Ankern ist die Dübeltragfähigkeit nicht abhängig vom Montagedrehmoment – das maximale Drehmoment darf aber nicht überschritten werden, da ansonsten auch wieder eine Vorschädigung des Dübels bereits bei der Montage erfolgen kann.
Injektionsmörtel müssen mit bzw. bei einer gewissen Temperatur eingebaut werden. Das Haltbarkeitsdatum der Mörtel darf nicht überschritten sein. Bei manchen Mörteln darf kein Wasser im Bohrloch stehen. Die beiden Komponenten der i.d.R. zweikomponentigen Systeme müssen gleichmäßig vermischt sein. Die Dübel dürfen erst nach Erreichen der angegebenen Aushärtezeit der Injektionsmörtel beansprucht werden.
Auf die zulässigen Bohrverfahren ist zu achten. Nicht alle Dübel dürfen beispielsweise in diamantgebohrte (kerngebohrte) Löcher gesetzt werden, da die Bohrlochwandung bei Diamantbohrung glatter ist und manche Dübelarten evtl. nicht funktionieren könnten – zumindest muss die Eignung der Dübel in einer Kernbohrung nachgewiesen sein.
Überstehende Bolzen dürfen nicht einfach abgetrennt werden. Man führt hier eine Veränderung an den Dübeln durch, die zum Tragfähigkeitsverlust und zum Verlust des Korrosionsschutzes führen kann.
Werden die Löcher zu eng gebohrt, dann können viele Dübel nicht gesetzt werden oder es führt zu einer Aufspaltung des Verankerungsgrundes. Werden die Löcher zu groß gebohrt, dann kann der Dübel nicht richtig verspreizen und somit nicht die gewünschte Tragfähigkeit erreichen.
Welche Versagensarten gibt es bei Holzschrauben?
Die Versagensarten, welche bei Holzschrauben mit Europäischer Technischer Bewertung (ETA) auftreten können, sind folgende:
Stahlversagen der Schrauben
Hier wird die volle Zugtragfähigkeit der Schraube erreicht und die Schraube reißt ab. Dies ist i.d.R. nur bei Vollgewindeschrauben und großer Gewinde- Einschraubtiefe im Holzbauteil möglich - oder bei Teilgewindeschrauben in leistungsstarken Holzbaustoffen, wie Furnierschichtholz aus Hartholz (z.B. BauBuche) oder bei Vollholz aus Hartholz.
Herausziehen des Gewindes aus dem Holz
Hier wird das Gewinde aus der Holzmatrix herausgezogen – die Mantelfläche um den Schraubenaußendurchmesser herum schert ab. Insbesondere bei sehr geringen Einschraubtiefen wird dieses Versagenskriterium maßgebend.
Kopfdurchziehen
Durchziehen des Schraubenkopfes durch das Holz- Anbauteil auf der Seite des Schraubenkopfes. Insbesondere bei kleinen Kopfdurchmessern wird dieser Versagensmechanismus maßgebend (bei Anbauteilen aus dünnen Stahlblechen wird dieses Kriterium auch als Durchknöpfen oder Durchstanzen des Schraubenkopfes bezeichnet).