Welche Dübel und Schrauben für welche Untergründe?

Sicheren Halt gewährleistet die Bemessung der Befestigungsanwendungen nach bestimmten Parametern. Entscheidend ist das Zusammenspiel von Befestigungsmitteln, wie Dübel, Anker und Schraube, Baustoff sowie der Art und dem Ausmaß der einwirkenden Belastung. Auch Faktoren wie die Montageart, z. B. Durchsteck- oder Vorsteckmontage, nehmen Einfluss auf die Wahl des geeigneten Befestigungsmittels. Zudem können sich die zu befestigenden Bauteile stark in der Art des vorhandenen Befestigungsanschlusses unterscheiden. So kann ein Anschlussgewinde als Innen- oder Außengewinde vorliegen und eine Lochung in einer Platte oder Lasche.

Des Weiteren kommen bei Installationen in Räumen für die Gewerke erhöhte Anforderungen zum Tragen. Dies können erforderliche Zulassungen für brandsicherere Befestigungen von Rohrleitungen oder seismische Einwirkungen sein. Hier sind entsprechend zugelassene und qualifizierte Befestigungslösungen zwingend erforderlich.

Ein Beispiel aus der Praxis: Bei der Wandmontage von Auslegerkonsolen an der Wand werden Gewichtskräfte durch Hebelwirkung über die Schiene und Grundplatte auf das Befestigungsmittel übertragen. Dabei entstehen oft hohe Zuglasten auf den Anker, da das Hebelverhältnis zwischen Last und Verankerung sehr groß sein kann. Eine Last von 50 kg kann bei 400 mm Abstand eine Zugkraft von 200 kg erzeugen, was insbesondere bei Mauerwerk zu einer Überlastung führen kann.

Rechtliche Rahmenbedingungen für TGA-Installationen

Die CE-Kennzeichnung auf Basis Europäischer Technischer Bewertungen (ETA) und harmonisierter europäischer Normen bildet die Grundlage für die Konformität und Marktfähigkeit des Produkts. Die Europäische Bauproduktenverordnung (BauPVO) sieht jedoch in ihren Produktbereichen keine konkrete Regelung für Installationen in der TGA vor. Auch harmonisierte Normen oder Richtlinien zur Erstellung von ETA existieren nur für TGA-­Teilbereiche. Dies liegt u. a. daran, dass die Leitungsinstallationen in der Regel nicht unter die Grundanforderungen an Bauwerke, wie z. B. mechanische Festigkeit und Standsicherheit des Gebäudes, fallen. Dennoch gilt für die Anwendungen das Baurecht in Deutschland mit den weiterführenden Technischen Baubestimmungen der Länder. Daraus ergeben sich drei Anforderungskategorien:

• Leitungs- und Gerätebefestigungen ohne besondere Anforderungen – hier ist nur die korrekte Bemessung zu beachten.
• Befestigungen von Geräten und Bauteilen aufgrund einer Regelung in einer nationalen Zulassung oder einer Leistungserklärung/CE-Kennzeichnung eines Produktes – hier ist zusätzlich die Nachweispflicht zu beachten. Dies gilt z. B. für Befestigungen von Brandschutzklappen oder Löschanlagen (z. B. Sprinkler).
• Anforderungen an die Befestigung von Geräten und Leitungsanlagen durch weitergehende Richtlinien des Baurechts, z. B. durch:

a. Leitungsanlagen-Richtlinie der Länder (LAR, Abschnitt 3.5)

b. Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Lüftungsanlagen der Länder (LüAR, Abschnitt 5.2.4 in Verbindung mit DIN 4102 Abschnitt 11.2.6.3)

Bei den Kategorien 2 und 3 sind im Regelfall zusätzliche Qualifikationen erforderlich – etwa Nachweise für die Feuerwiderstandsdauer nach den in der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) im Abschnitt A 2.2.1 gelisteten Richtlinien oder Normen oder Anerkennungen der Schadensversicherer-Organisationen, wie FM oder VdS. Brandschutz dient dem Personen- und Sachschutz. Erstere Anforderungen sind baurechtlich geregelt, letztere durch Sachversicherer – teilweise über die der Baugesetzgebung hinaus. Besonders deutlich wird dies beim anlagentechnischen Brandschutz, etwa bei Sprinkleranlagen. Die Branche ist bestrebt, durch Europäische Bewertungsdokumente (EAD) zukünftig die ETA-Grundlage für Installationssysteme zu schaffen, wofür die BauPVO Möglichkeiten bietet.

Anforderungen an die Befestigung von Trinkwasser-Installationen

Die DIN EN 806-4 enthält Anforderungen und Empfehlungen für die Installation von Trinkwasseranlagen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Die DIN 1988 ergänzt nationale Anforderungen. Im Abschnitt 4.7 der DIN EN 806-4 werden unter anderem die Themen Wärmeausdehnung und Befestigung von Rohrleitungen behandelt. Unter „4.7.1 Berücksichtigung von thermischen Bewegungen“ ist dabei die Berücksichtigung von Ausdehnung und Kontraktion der Rohre bei Installationen mit ausgedehnten geraden Rohrleitungsführungen und wenigen Rohrbögen und Richtungsänderungen definiert. Erforderliche Lösungen für Festpunkte und Gleitelemente stehen beispielsweise bei dem Befestigungsexperten Fischer in unterschiedlichen Größen und Ausführungen zur Verfügung – nicht nur für Trinkwasserleitungen, sondern für alle Rohrleitungen, die thermischen Ausdehnungen unterliegen. Da sich die Leitungsmaterialien sehr unterschiedlich ausdehnen, sind die Anforderungen an die Aufnahme der Längenänderung zu beachten (siehe Diagramm zur Ermittlung der Rohrausdehnung).

Unter 4.7.2 der DIN EN ­806-4 ist dargelegt: „Rohrbefestigungen sollten so ausgeführt werden, dass eine dauerhafte Gebrauchstauglichkeit sichergestellt ist.“ Die Befestigungsabstände sind in Normen bzw. bei den Mindestbefestigungsabständen der Rohrhersteller oder in deren Montageanleitungen zu finden. Die Mindestabstände fußen auf statischen Berechnungen unter Berücksichtigung einer maximal zulässigen Durchbiegung der Rohre sowie des Gewichtes aus der Summe der folgenden Teile der Trinkwasserleitungen (gilt auch für sonstige warmgehende Rohrleitungen):

• des Eigengewichts der Rohrleitung
• des Rohrinhalts bzw. der Wasserfüllung
• der Dämmung ggf. mit zusätzl. Ummantelung

Bei Leitungstrassen unter der Decke oder in Steige- bzw. horizontalen Schächten werden Rohre mit unterschiedlichen Nennweiten und unterschiedlichen Temperaturen befestigt. Die Abstände der Befestigung sollten entsprechend angepasst werden. Für kleinere Leitungen sind gegebenenfalls Zwischenbefestigungspunkte erforderlich.

Anforderungen an die Befestigung von Gasinstallationen

Die DVGW-TRGI (G 600) enthält konkrete Vorgaben für die Befestigung von Gasleitungen. Geregelt wird dies in der TRGI 2008 im Kapitel II unter Punkt 5.3 „Erstellung von Leitungsanlagen“. Gasleitungen müssen so befestigt werden, dass im Brandfall bis zu einer Temperatur von 650 °C keine freien Rohrquerschnitte entstehen. Für die Rohrverbindungen bedeutet dies, dass die Längskraftschlüssigkeit der Verbindungen und Befestigungssysteme sichergestellt sein muss, damit diese im Brandfall zuverlässig halten. Kunststoffdübel sind bei metallenen Leitungen zulässig, sofern sie mit nicht brennbaren Rohrhalterungen (z. B. Stockschrauben) kombiniert werden. Die Befestigung muss an tragfähigen Bauteilen mit ausreichender Festigkeit erfolgen; zulässige Befestigungsabstände sind in der TRGI 2008 geregelt. Nach DVGW-TRGI 2008 sind erstmals auch Kunststoffrohre für Innenleitungen mit Betriebsdruck bis 100 mbar zulässig. Diese unterliegen – im Vergleich zu den von metallenen Rohrsystemen – ohne Ausnahme der Systembindung des Herstellers. Auch die Befestigungsmittel für offen verlegte Gasleitungen dürfen aus Kunststoff bestehen, sofern sie die statischen Anforderungen erfüllen. Bei offen verlegten Kunststoffleitungen ist aus Sicherheitsgründen ein Gasströmungswächter vom Typ K in Verbindung mit einer thermisch auslösenden Absperreinrichtung (TAE) verpflichtend einzusetzen, da im Brandfall mit einer Zerstörung der offen verlegten Kunststoff-Gasleitungen zu rechnen ist. Ebenfalls wurden in der DVGW TRGI 2008 die Regelungen zu den Gebäudeklassen (GK) nach Musterbauordnung (MBO) implementiert. Eine Angleichung der Brandschutzanforderungen, die für die Verlegung von Leitungen in Gebäuden in der Muster-Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR 2005 bzw. LAR in den Bundesländern) konkretisiert sind, war somit ein logischer Schritt.

In Gebäuden mit mehr als zwei Nutzungseinheiten (GK 3) oder einer Fußbodenhöhe von über 7 m (GK 4) ist die Verlegung von Kunststoffleitungen in Rettungswegen nach TRGI 2008 nicht zulässig. Bei metallenen Leitungen gelten die Anforderungen der MLAR 2005 für die Verlegung in Installationskanälen oder unter Putz bzw. Putzträger.

Für die Leitungsbefestigung schreibt die MLAR 2005 vor, dass entweder bauaufsichtlich zugelassene Dübel zu verwenden sind oder alternativ die Regelungen der DIN 4102-4 ­Abschnitt 8.5.7.5 (bzw. DIN EN 1366-1, Abschnitt 13.6) einzuhalten sind. Das Unternehmen Fischer empfiehlt daher bei der Verlegung von Gasleitungen den Einsatz zugelassener Metalldübel, da diese auch im Brandfall eine sichere Verankerung gewährleisten (ETA als Eignungsnachweis für den Dübel).

Brandgeprüfte Befestigung von Rohrschellen und Montageschienen

Unter Brandbeanspruchung können sich Schienenkonstruktionen erheblich verformen. Das Systemversagen der darunterliegenden abgehängten Decken, wodurch Flucht- und Rettungswege Rauch und Feuer ausgesetzt werden, zählt zu den gravierenden Folgen. Mit Fischer-Produkten und -Systemen lassen sich Rohrbefestigungen wie auch Leitungsinstallationen in Flucht- und Rettungswegen für Brände auslegen. Das kann Menschenleben retten. Die Brandschutzprüfberichte von Fischer erfüllen die Anforderungen für den Brandschutz nach der Baugesetzgebung der Länder und speziell für Deutschland nach der bundesweit gleich lautenden Leitungsanlagen-Richtlinie (LAR) auf Basis der Muster-Leistungsanlagen-Richtlinie 2015 (MLAR 2015). Diese legt insbesondere für Fluchtwege, wie Rettungswege, Flure und Treppenräume, Anforderungen fest. Im Kern gilt es, die Funktion der Brandschutz-Unterdecke sicherzustellen. Hierfür wird der Mindestabstand „min a“ von 50 mm zwischen Leitungsinstallationen und der abgehängten Decke F30 (Feuerwiderstandsdauer von 30 Minuten) gefordert.

In den Brandprüfungen der Produkte und Systeme wurden Lastangaben für eine Feuerwiderstandsdauer von 30 Minuten in Beziehung zur maximal zulässigen Verformung von beispielsweise Montageschienen oder Rohrschellen ermittelt. Die Notwendigkeit zu diesen Betrachtungen resultiert aus den Eigenschaften des Stahls, der nach Einheitstemperaturkurve bei 30 Minuten einer Temperatur von > 800 °C ausgesetzt ist. Dieselben Angaben sind für eine Feuerwiderstandsdauer von R30, R60, R90 und R120 nach EN 13501-2 bzw. F30, F60, F90 und F120 nach DIN 4102-2 in den Prüfberichten dokumentiert.

Befestigungsgründe bei Installationen

Da Bauwerke aus unterschiedlichen Materialien bestehen, gibt es keine Universallösung für die Befestigung. Je nach Befestigungsgrund sind verschiedene Verankerungen erforderlich. Am häufigsten verwendet werden Beton, Mauerwerk und Plattenwerkstoffe wie Gipskarton- oder Gipsfaserplatten – insbesondere Stahlbeton der Festigkeitsklasse C20/25. Höhere Festigkeiten, zum Beispiel bei Betonfertigteilen, erhöhen die Tragfähigkeit und somit die Sicherheit der Befestigung. Da Beton trotz Bewehrung Risse bekommt, wird zwischen risstauglichen (ETA Option 1) und nicht risstauglichen Dübeln und Ankern (ETA Option 7) unterschieden. Um auf der sicheren Seite zu sein, empfiehlt sich bei entsprechenden Lasten der Einsatz von risstauglichen Dübeln.

Mauerwerk besteht aus unterschiedlichen Steinarten. Die wichtigsten Gruppen sind Vollsteine mit dichtem Gefüge (z. B. Kalksand-Vollstein und Vollziegel), Lochsteine mit dichtem Gefüge (z. B. Kalksand-Lochstein und Hochlochziegel), Vollstein mit porigem Gefüge (z. B. Porenbeton und Leichtbeton-Vollstein) und Lochstein mit porigem Gefüge (z. B. Leichtbeton-Hohlblockstein (Bimsstein)). Plattenwerkstoffe werden meist beidseitig auf einer Unterkonstruktion aufgebracht. Die wichtigsten Plattenwerkstoffe sind Gipskarton und Gipsfaserplatten sowie Platten aus Holz, wie Holzfaserplatten, Spanplatten, OSB-Platten und Schichtholzplatten. Befestigungen erfolgen im Hohlraum oder an der dafür vorbereiteten Unterkonstruktion.

Befestigungsarten bei Installationen

Die Befestigung von Leitungsanlagen lässt sich praxisnah unterteilen:

• Direkte Befestigungen Wand oder Decke:
• Abgehängte Befestigungen von der Decke:
• Aufgeständerte Befestigung:

Da die Leitungen normalerweise die Befestigungspunkte miteinander verbinden, spricht man von einer „Mehrfachbefestigung“: Durch Ausfall eines Befestigungspunktes erfolgt kein Versagen des gesamten Systems.

Montagearten Installationstechnik

Diese Verfahren sind für die fachgerechte Montage von Installationen gängig:

Vorsteckmontage: Das Bohren und Einstecken des Dübels erfolgt vor dem Aufstecken der Anbauteile (z. B. Gewindestangen oder Rohrschellen), ggf. mittels Stockschrauben.

Durchsteckmontage: Das Bohren und die Dübelmontage erfolgen durch die Anbauteile hindurch (z. B. Konsole, Montageschiene oder Sattelflansch).

Abstandsmontage: In der Regel eine Vorsteckmontage mit verlängerter ­Gewindeaufnahme. Sie ermöglicht Befestigungen von Gegenständen mit definiertem Abstand zum Untergrund (z. B. vertikal an der Wand verlaufende Rohrleitungen). Bei vertikalen Lasten, z. B. bei Rohrleitungen, muss das Knickmoment bei der Auswahl der Befestigungsmittel (Gewindestangen etc.) beachtet werden.

www.fischer.de

• Für eine sichere Befestigung ist ein abgestimmtes System aus Material, Last und Montage erforderlich.
• Die Auswahl der Dübel hängt von Baustoff, Belastung und Montageart ab.
• Normen und Baurecht ­definieren die Anforderungen je nach Einsatz und Risiko.
• Die Praxis zeigt: Hebelkräfte können die Lasten stark ­erhöhen und Anker belasten.
• Trinkwasser- und Gasinstallationen haben spezielle Regeln für Sicherheit und Halt.
• Brandschutz, Untergrund und Befestigungsart bestimmen die Systemwahl.

Bild: fischer

Bild: fischer

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Befestigungslösungen für verschiedene Anwendungen

Eine Übersicht geeigneter Dübel und Anker in Bezug zu den Produkten der Installationstechnik, inklusive Größenangabe und Zuordnung zu Befestigungsgründen, gibt die Tabelle auf den nächsten Seiten.