Befestigungstechnik (Teil 6)

Schwere Bauteile wie Wintergärten, Vordächer, Klimageräte, Abgaskaminkonsolen und Sonnenschutzsysteme (z.B. Markisen) müssen sicher und dauerhaft am Bauwerk verankert werden. Hierzu wird prinzipiell der Einsatz von bauaufsichtlich zugelassenen Befestigungsmitteln empfohlen. Leuchten, Briefkästen, seitliche Führungen von Jalousien, Sprechanlagen, Klingeln, Namensschilder, Satellitenschüsseln und Regenfallrohre sind je nach Bauart als mittelschwer oder leicht zu bezeichnen. Hier reichen einfachere Elemente zur Verankerung im Baustoff.
Um das geeignete Befestigungsmittel zu bestimmen, muss der Metallbauer den Bauuntergrund, das Eigengewicht des Systems und die anzusetzenden Lasten (Wind, Bedienung, Sonderlasten) kennen. Diese Informationen erhält er in der Regel über einfache Probebohrungen vor Ort. Bauteile mit klassischen Dübeln an Wärmedämmverbundsystemen oder Vormauerschalen zu befestigen, ist nicht sinnvoll. WDVS sind weder statisch tragfähig noch auf Druck belastbar. Deshalb werden z.B. Jalousien häufig mit Distanzhülsen oder mit einer Unterkonstruktion aus Holz bzw. Kunststoff im Tragwerk des Gebäudes verankert. Diese Lösungen verursachen zwei wesentliche Probleme: Distanzhülsen erzeugen bei Querkraft ein ungünstiges statisches System mit sehr geringem innerem Hebelarm. Die durch das Versatzmoment am Dübel entstehende Zugkraft übersteigt im Normalfall die Tragfähigkeit des Dübels bzw. Untergrundes. Außerdem bilden sich beim Einbau dieser Unterkonstruktionen Wärmebrücken. Die damit verbundenen unkontrollierten Wärmeverluste begünstigen die Bildung von Tauwasser und daraus resultierend von Stockflecken und Schimmelpilzen an den Innenseiten der Wände.
 
Lösung für WDVS. Mit dem Abstandsmontagesystem fischer Thermax kann in allen Lastbereichen bauaufsichtlich zugelassen befestigt werden, ohne Nachteile in Bezug auf die Dämmwirkung oder Gestaltung in Kauf nehmen zu müssen. Das universelle Montageset verankert unterschiedliche Lasten sicher an Wänden, die mit WDVS bekleidet sind, und erlaubt die Überbrückung von 60 bis 200 mm starken Dämmsystemen bei niedrigstem Wärmedurchgangskoeffizienten. Das System hält in allen gängigen Baustoffen und lässt sich auch auf unebenen Flächen montieren. Zentrales Element ist ein Trennmodul aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Der multifunktionale, thermisch trennende Konus verbindet die im tragenden Untergrund befestigte Ankerstange mit einem Gewindestift bzw. einer Gewindeschraube, an denen der Montagegegenstand angebracht wird. Die Abstandsmontage erlaubt die druck- und zugfeste Ableitung der Lasten, auch der Querkräfte. Unterschieden wird zwischen Thermax 8 und 10 für mittelschwere und den bauaufsichtlich zugelassenen Thermax 12 bzw. 16 für schwere Lasten.  
Montage schwerer Lasten. Die „großen“ Systeme fischer Thermax 12 und 16 bestehen aus galvanisch verzinkten Ankerstangen (M12 oder M16), langen Ankerhülsen für Befestigungen in Loch- und Kammersteinen, Gewindestift, Unterlegscheibe und Sechskant-Mutter aus Edelstahl. Die Ankerstangen lassen sich im tragenden Untergrund mit dem Injektions-System fischer FIS V extra tief (130/200 mm) dauerhaft und abdichtend verankern. Sie erlauben eine schnelle und sichere Montage im Baustoff ohne spezielles Werkzeug. Nach dem Herstellen des Bohrloches wird die Ankerstange entsprechend der Dicke des Dämmsystems individuell abgelängt. Auf den Gewindestift wird ein im Lieferumfang enthaltener Sechskant-Bit aufgesetzt, und im Schlaggang fräst sich der Konus mit seinen Fräsrippen durch den Putz in die Dämmung. Das Bohrloch wird gereinigt, bei Loch- und Kammersteinen zusätzlich die Ankerhülse eingeschoben. Anschließend wird der zweikomponentige Mörtel injiziert und der Thermax leicht drehend eingeschoben. Nach der Aushärtezeit des Injektions-Systems lässt sich der Konus nachträglich um 5 mm justieren, damit Ankerplatten und Konsolen angepasst werden können. Der Ringspalt am Putz wird mit Dichtkleber verschlossen und die Konsole mit der Sechskant-Mutter befestigt.
 
Mittelschwere Lasten. Die Montagesets fischer Thermax 8 bzw. 10 werden bei mittleren Lasten eingesetzt. Die Elemente können in allen gängigen Baustoffen (auch Holz) verankert werden, lassen sich selbst auf unebenen Flächen montieren und erlauben die Überbrückung von Dämmsystemen zwischen 45 und 180 mm. Sie bestehen aus dem fischer-Nylon-Universaldübel (UX 10 oder UX 12), einer galvanisch verzinkten Stockschraube (M8 oder M10) und einem glasfaserverstärkten thermischen Trennmodul aus Nylon. Der Ringspalt am Thermax wird mit Dichtkleber und einer speziellen Abdeckkappe verschlossen.
Die Befestigungselemente lassen sich einfach, schnell und professionell ohne Sonderwerkzeug montieren und sicher im jeweiligen Untergrund verankern. Sie sind sofort belastbar und nachträglich justierbar. Minus-Toleranzen im Wandaufbau bis zu 20 mm können problemlos ausgeglichen werden. Das sonst aufwendige Anpassen (Ablängen) von z.B. Distanzhülsen auf die Situation vor Ort entfällt, kostenintensive Arbeitszeit wird somit eingespart. Die „kleinen“ fischer Thermax nehmen auch deutlich höhere Lasten auf als die üblichen Befestiger, die lediglich im Dämmstoff verankern. Darüber hinaus bieten sie vielfältige Anschlussmöglichkeiten: 4,5 bis 6,0 mm Spanplattenschrauben, 6,3 mm Blechschrauben, M6 und M8. In Unterkonstruktionen aus Holz lassen sich die Thermax ohne Dübel direkt einschrauben.  
Zweischaliges Mauerwerk. Die Außenschale bei einem zweischaligen Mauerwerk nach DIN 1053 ist keine tragende Schicht. Die Befestigungselemente müssen deshalb in der sogenannten Tragschale verankert werden. Um die nicht tragenden Schichten zu überbrücken, werden Injektions-Systeme mit einer langen Gewindestange (M12/M16) aus Edelstahl A4 und einer langen Injektions-Ankerhülse (Durchmesser 22 mm) aus Metall benötigt. Eine Probebohrung gibt schnell Aufschluss über die Dicke von Außenschale, Luftschicht und Dämmung sowie die Beschaffenheit der Tragschale. Sie bestimmt auch die Länge von Ankerhülse und Gewindestange. Führende Hersteller bieten z.B. Gewindestangen im Durchmesser M16 bis 300 mm Länge und Injektions-Ankerhülsen aus Metall als Meterware an.
Zweischaliges Mauerwerk ist in DIN 1053-1 geregelt. Es besteht aus der Tragschale auf der Innenseite und der Vormauerschale. Zwischen diesen Wänden gibt es eine Luftschicht oder eine Dämmung mit Luftschicht. Die Stärke der Tragschale bemisst sich nach den statischen Anforderungen. Die Vormauerschale darf zwischen 90 und 115 mm stark sein. Die Luftschicht (eventuell inklusive der Dämmung) ist mit einer Stärke von mindestens 40 mm bis maximal 150 mm vorzusehen. Um die Vormauerschale gegen Windsoglasten nach hinten in der Tragschale zu verankern, müssen Edelstahldrahtanker als Verbindung der Schalen eingebaut sein. Nach DIN 1053-1 darf nur die innere Tragschale als tragendes Mauerwerk herangezogen werden. Die Vormauerschale muss nur ihr Eigengewicht abtragen können. Da durch die Drahtanker nur Windsoglasten in die Tragschale übertragen werden, darf nicht ohne Weiteres noch eine zusätzliche Zuglast in die Verblendschale eingeleitet werden. Allerdings kann man bei ausreichender Gründung und einer ausreichenden Anzahl von Drahtankern eine zusätzliche Querkraft in die Verblendschale einleiten. Um eine ordentliche Befestigung auf zweischaligem Mauerwerk durchzuführen, wird eine Verankerung mit Siebhülsen (Meterware) und entsprechend langen Gewindestangen empfohlen. Das Anbauteil wird dann vor der Vormauerschale gekontert. Vor Beginn der Arbeiten muss der Bauleiter oder ein fachkundiger Ingenieur die Vormauerschale hinsichtlich ihrer Quertragfähigkeit beurteilen. Ferner ist eine Prüfung über die ausreichende Anzahl der vorhandenen Drahtanker durchzuführen.  
Ein Praxisbeispiel. Markisen bringen, bedingt durch die Windlasten, mit die größten Lasten auf die Verankerung. Aus der Historie heraus haben Markisenkonsolen überwiegend Durchgangslöcher mit Durchmesser 14 mm. Hierfür wird die Verankerung mit einer Gewindestange M12 gewählt. Um eine sichere Verankerung der Zuglasten in der Tragschale zu gewährleisten, wird eine Verankerungstiefe h_ef von mindestens 130 mm empfohlen. Da spätestens nach der Probebohrung der Schalenaufbau bekannt ist, kann die Bohrlochtiefe T_d von der Vorderkante der Vormauerschale aus festgelegt werden: T_d = D_{Vormauerschale} + D_{Luftschicht/Dämmung} + h_ef + 5 mm.
Um das Anbauteil zu justieren und zu kontern, ist es notwendig, die Kontermutter in der Vormauerschale zu versenken. Hierfür wird in unserem Beispiel eine entsprechend starke Siebhülse mit Durchmesser 22 mm verwendet. Die Mutter für die Gewindestange M12 hat ein Eckmaß von etwa 21 mm. Bei der Anwendung von dünneren Gewindestangen und Siebhülsen ist zu empfehlen, eine Stufenbohrung durchzuführen. Dabei dringt die erste Bohrung mit  Durchmesser 22 mm etwa 30 mm tief in die Vormauerschale ein. Die folgende Bohrung erfolgt dann mit einem Bohrdurchmesser, der auf die jeweilige Gewindestange und Siebhülse abgestimmt ist. Einfacher ist es aber, wenn man durchgehend den gleichen Bohrerdurchmesser hat.
In der Regel wird ein Bohrer vom Durchmesser 22 mm verwendet. Wichtig ist es dabei, die Bohrlochtiefe T_d einzuhalten. Das Bohrverfahren ist auf den vorhandenen Baustoff abzustimmen. Bei Vollbaustoff (Beton, Vollziegel, Kalksandvollstein) wählt man Hammerbohren, bei Loch- bzw. Kammerbaustoffen (Hochlochziegel, Hohlblocksteine) Drehbohren ohne Schlag. Anschließend muss das Bohrloch gereinigt werden. Das Bohrmehl wird ausgeblasen oder ausgesaugt. Dabei ist das Bohrloch immer vom Bohrlochgrund aus zu reinigen. In Vollbaustoffen ist das Bohrloch zusätzlich auszubürsten und nochmals auszublasen bzw. auszusaugen. Die Siebhülsen müssen nun auf das benötigte Maß L_S abgeschnitten werden. Die Länge ergibt sich aus der Bohrlochtiefe T_d abzüglich eines Fixmaßes von 20 mm, um Platz für die Kontermutter in der Vormauerschale zu haben. Im Bereich der Luftschicht bzw. Dämmung sollte die Siebhülse mit einem Klebeband abgeklebt werden. Das hat den Effekt, dass die Mauerwerksschalen kraftschlüssig miteinander verbunden werden, ohne dass der Injektionsmörtel in die Luftschicht gelangen kann. Dann werden die Hülsen auf eine Gewindestange gesteckt und mit ihrer Führung in das Bohrloch geschoben. Die Siebhülse befindet sich jetzt etwa 20 mm tief hinter der Vorderkante der Vormauerschale.
Im nächsten Arbeitschritt werden die Gewindestangen eingemörtelt. Die Länge der Gewindestangen L_G ergibt sich aus der Bohrlochtiefe T_d, der Stärke des Anbauteiles T_fix und einem Überstand für die Dicke der Unterlegscheibe plus Mutter plus Gewindeüberstand (hier bei M12 etwa 15 bis 20 mm). Bei Verankerungen im Außenbereich sollten die Gewindestangen aus nicht rostendem Stahl (Edelstahl) bestehen. Galvanisch verzinkte Gewindestangen sind korrosionsanfällig, und es kann schon nach kurzer Zeit zu Verfärbungen (Korrosion) der Verankerungen kommen. Zum Einmörteln der Gewindestangen ist der Injektionsmörtel FIS V bzw. FIS VS vom Bohrlochgrund an gleichmäßig in die Siebhülse zu injizieren. Hierzu benötigt man als Hilfsmittel eine Verlängerung für die Auspressspitze. Diese Verlängerungsrohre sind als Meterware erhältlich und können nach Bedarf abgeschnitten werden.
Die Mörtelmenge hängt ab von der Stärke der Vormauerschale und der Luftschicht bzw. Dämmung. Im Mittel benötigt man für 100 mm Tiefe etwa 28 Teilstriche der Skalierung auf der Mörtelkartusche. Nach der Injektion wird die Gewindestange unter leichter Drehung eingeschoben. Die Mörtelmasse quillt dabei durch die Wandungen der Siebhülse und verbindet sich mit den Stegen des Mauerwerks. Ihr feines Geflecht verhindert, dass zu viel Mörtel austritt. Gleichzeitig zentriert sie die Gewindestange im Bohrloch. Am Ende der Siebhülse sollte etwas Mörtelüberschuss zu sehen sein. Dies gewährleistet, dass die Gewindestange komplett von Mörtel umhüllt ist. Der überschüssige Mörtel kann nach dem Aushärten mit leichten Hammerschlägen entfernt werden.
Nach der angegebenen Aushärtezeit des Mörtels werden nun die Kontermuttern und Unterlegscheiben aufgedreht und justiert. Danach wird das Anbauteil angebracht und nochmals mit Unterlegscheibe und Mutter befestigt. Das Anbauteil sollte im fertigen Zustand einen Abstand von über einem Millimeter zur Vormauerschale haben. Somit ist gewährleistet, dass kein Druck auf das Mauerwerk übertragen wird.
 
Empfehlungen beachten. Führende Hersteller empfehlen bei der Verankerung schwerer Lasten die Verwendung zugelassener Produkte, auch wenn dies nicht explizit vorgeschrieben ist. Ihr Einsatz bietet Planern, Handwerkern und Nutzern ein zusätzliches Plus an Sicherheit, da die zulässigen Lasten einen hohen Sicherheitsbeiwert besitzen. Dieser berücksichtigt z.B. auch die auf der Baustelle immer wieder vorkommenden Nachlässigkeiten bei der Montage oder Toleranzen im Untergrund. Bei eventuellen Schadensfällen aufgrund fehlerhafter Montage gelten die allgemein bekannten Gewährleistungsfristen nach VOB (vier Jahre) und BGB (fünf Jahre) vor Gericht nicht, wenn gegen allgemein anerkannte Regeln der Technik verstoßen wurde. Sind Mängel nachweisbar, drohen zivilrechtliche Ansprüche über 30 Jahre.