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In unserem letzten Beitrag haben wir bereits erklärt, worauf du bei der Ausbildung von Zugankern achten musst. Heute widmen wir uns der Frage, wie Schubverbinder im Detail ausgeführt werden. In diesem Artikel geben wir dir einen umfassenden Überblick und legen den Fokus dabei auf die statisch relevanten Aspekte.
Wie bei den Zugverbindern kann auch bei den Schubverbindungen die konkrete Ausführung, wie in Bild 1 skizziert, von der jeweiligen Einbausituation abhängen. Dabei unterscheiden wir zwischen Anschlüssen an Geschossübergängen und dem Anschluss an die Beton-Bodenplatte. Es können Unterschiede zwischen dem Anschluss an eine Außenwand und eine Innenwand auftreten.
Unser Schwerpunkt liegt auf der Holztafel- und Holzrahmenbauweise, wobei die beschriebenen Verbindungen auch im Massivholzbau eingesetzt werden können.
Bild 1: Schematische Einbausituation: Anschluss am Geschossübergang (a) Außenwand und (b) Innenwand sowie Anschluss an die Bodenplatte (c) Außenwand und (d) Innenwand.
Welche Produkte stehen zur Verfügung?
Wie bereits in diesem Beitrag erläutert, müssen aussteifende Wandscheiben die Kopflast in die darunterliegenden Bauteile, wie die Decke oder die Bodenplatte, einleiten. Dies erfolgt über Schubverbindungen, die an der Wandschwelle befestigt werden. Dafür stehen dem Statiker zahlreiche Stahlblechformteile und Steckverbinder zur Verfügung.
Eine Auswahl dieser Produkte ist in Bild 2 dargestellt. Zusätzlich können auch Klammern und Schrauben für die Schubweiterleitung zwischen benachbarten Bauteilen verwendet werden.
Alle Schubverbinder sind durch eine ETA (European Technical Assessment) oder eine abZ (allgemeine bauaufsichtliche Zulassung) geregelt und zugelassen. Die entsprechenden Bemessungsgleichungen und Tragfähigkeiten stehen Tragwerksplanern kostenlos in den jeweiligen Zulassungen der Hersteller zur Verfügung.
Bild 2: Schubverbinder-Varianten: drei Varianten eines Schubwinkels, Schubblech und Steckverbinder (von links nach rechts)
Die Anwendbarkeit der gewählten Schubverbinder muss geprüft werden! Die von den Herstellern angebotenen Stahlblechformteile bieten in der Regel zahlreiche Möglichkeiten, um die Schwelle anzuschließen. Dabei ist besonders auf die Einhaltung der Mindestabstände zu achten, da nicht jeder Schubwinkel für den Einsatz bei Schwellen geringer Höhe geeignet ist. Dies trifft insbesondere zu, wenn eine dicke Mörtelschicht verwendet wird.  Bild 3: Einsetzbarkeit der gewählten Verbinder prüfen |
Wir verwenden die Begriffe Schubkraft und Schubfluss. Der Schubfluss bezeichnet eine Linienlast und wird in der Einheit "Kraft pro Länge" angegeben. Die Schubkraft hingegen ist die aufsummierte Linienlast und wird in der Einheit "Kraft" gemessen. Die Schubkraft, die für den Nachweis der Verbindung herangezogen wird, ergibt sich aus dem Schubfluss und dem Abstand, in dem die Schubverbindung angeordnet ist.
Wie kann die Schubkraft zwischen Geschossen in Holzbauweise weitergeleitet werden?
Die Schubkraft wird an den Geschossübergängen meist zunächst in die darunterliegende Decke eingeleitet und von dort in die darunterstehenden Wände weitergeleitet.
Wichtig zu beachten ist, dass sich der Schubfluss zwischen oberer Wand/Decke und Decke/untere Wand unterscheiden kann.
Möchtest du mehr über die Ermittlung der horizontalen Kräfte bei Wandscheiben lernen? Dann schau dir diesen Artikel an! |
In Bild 4 (a) wird die Schubkraft aus der Wandscheibe mithilfe von Schubwinkeln in einen darunterliegenden Deckenbalken eingeleitet. Um die Schubkraft in die darunterliegende Wand weiterzuleiten, kann ebenfalls ein Schubwinkel verwendet werden. Zu beachten ist dabei, dass die Schubwinkel über die Beplankung angeschlossen werden, was bei der Bestimmung der Tragfähigkeit der Nägel oder Schrauben berücksichtigt werden muss. Bei Holzbalkendecken sollte zudem sichergestellt werden, dass ein Balken direkt unterhalb der Schubwinkel angeordnet ist.
Bild 4 (b) zeigt die Schubkraftübertragung mithilfe eines Steckverbinders, der in die Wandschwelle eingebracht wird und die Kraft durch eine Spezialschraube in die Decke einleitet. Der Steckverbinder hat außen ein Holzgewinde und innen ein metrisches Gewinde. Die Spezialschraube besitzt ein zweigeteiltes Gewinde: unten ein Holzgewinde und oben ein metrisches Gewinde. Die Schraube wird in die Decke eingeschraubt, und anschließend wird die darüberliegende Wand mit dem Steckverbinder aufgesteckt. Schließlich wird die Decke mit Teilgewindeschrauben kraftschlüssig an die darunterliegende Wandscheibe angeschlossen. Da die Tragfähigkeiten von Steckverbinder und Schraube unterschiedlich sein können, ist es sinnvoll, die Verbindungsmittel in verschiedenen Abständen anzubringen (z.B. Steckverbinder alle 1,5 m und Schrauben alle 1,0 m), zumal der Schubfluss, der aus der Deckenscheibe eingeleitet wird, größer sein kann.
Bild 4 (c) zeigt eine Variante mit einer Richtschwelle. Die Schubkraft der oberen Wand wird durch den Beplankungsüberstand und eine Verklammerung in die Richtschwelle eingeleitet, die die Kraft dann mithilfe von Verschraubungen an die Decke weiterleitet. Auch hier muss bei Holzbalkendecken die Beplankung bei der Bemessung der Tragfähigkeit der Schrauben berücksichtigt werden. Damit die Kraft auch in die darunterliegenden Wände eingeleitet werden kann, ist es essenziell, dass die Decke schubfest mit den darunterliegenden Wänden verbunden ist.
Bild 4: Schubverbinder am Geschossübergang
Wie kann die Schubkraft in eine Beton-Bodenplatte eingeleitet werden?
Die Kraftübertragung zwischen Wandtafel und Bodenplatte kann auf ähnliche Weise erfolgen.
Bild 5 (a) zeigt einen Anschluss mithilfe eines Winkels. Diese Variante bietet den Vorteil, dass bei der Bemessung der Querkrafttragfähigkeit des Betonankers kein Hebelarm berücksichtigt werden muss. Zudem ist der Randabstand zur Betonkante beim Einsatz an einer Außenwand vergleichsweise groß.
In Bild 5 (b) ist eine Variante mit Richtschwelle dargestellt. Hier wird der Schubfluss zunächst über einen verklammerten Überstand der Beplankung in die Richtschwelle eingeleitet. Die Weiterleitung der Schubkraft erfolgt über einen Betonanker, der die Richtschwelle mit der Bodenplatte verbindet. Die Anordnung der Schubverankerung innerhalb der Wand hat Vorteile bei den anschließenden Abdichtungsarbeiten. Statisch betrachtet ergeben sich jedoch zwei Nachteile: Erstens ist der Randabstand im Vergleich zur Variante (a) geringer, was die Tragfähigkeit des Betonankers beeinträchtigen kann. Zweitens entsteht durch die Mörtelschicht und die Richtschwelle ein Hebelarm zwischen dem lasteinleitenden Bauteil (Richtschwelle) und dem lastaufnehmenden Bauteil (Bodenplatte), was die Tragfähigkeit des Betonankers zusätzlich mindern kann und nach Bemessung nach EC2-4 sogar ein Ausschlusskriterium für manche Betonanker darstellen kann.
Bild 5 (c) zeigt eine weitere Variante, bei der ein Schubblech an der Außenseite angebracht wird. Der größere Randabstand der Betonanker wirkt sich hier positiv auf die Tragfähigkeit aus. Diese Lösung ist jedoch nur möglich, wenn die Außenwand bündig mit der Betonkante abschließt.
Bild 5: Schubverbinder an Bodenplatte
Vorsicht: Zusatzbeanspruchung bei Schubwinkeln mit 2 Bolzenankern Die Last wird zunächst von der Wandscheibe über stiftförmige Verbindungsmittel in den Schubwinkel eingeleitet und anschließend über Bolzen in die Bodenplatte oder Decke übertragen. Im Schubblech besteht zwischen Lasteinleitung an der Schwelle und der Lastweiterleitung an den Ankern eine geometrische Exzentrizität. Bei der Verwendung von zwei Bolzen muss aufgrund dieses Versatzes der Wirkungslinie der Schubkraft zusätzlich ein Moment berücksichtigt werden. Dies führt dazu, dass die Bolzen nicht nur durch eine Querkraft parallel zur Betonkante, sondern auch durch eine Kraft senkrecht zur Betonkante beansprucht werden, wie schematisch in Bild 6 dargestellt. Die genaue Bemessung dieser Zusatzbeanspruchung ist in der jeweiligen ETA oder abZ geregelt. In manchen Fällen wird dort anstelle eines Moments auch ein Bolzenfaktor angegeben (nicht zu verwechseln mit dem Bolzenfaktor bei Zugankern!).  Bild 6: Zusatzbeanspruchng der Betonanker |
Key Take-aways:
Die Ausführung der Schubverbinder hängt von drei wesentlichen Faktoren ab: den verwendeten Materialien (Holz oder Beton), dem Wandtyp (Außen- oder Innenwand) sowie der Bauweise (Platform- oder Balloonframing).
Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Verbindertypen, die in den ETAs der Produkthersteller geregelt sind. Dort ist auch festgelegt, ob die Ausnagelung frei erfolgen darf oder einem vorgegebenen Muster (Pattern) folgen muss.
Die Einhaltung der Mindestabstände ist unbedingt zu prüfen.
Bei Schubanker, welche mit 2 Bolzen befestigt werden, muss häufig eine Zusatzmoment aus Exzentrizität berücksichtigt werden.