Queranker

Queranker sind unverzichtbare Verbindungselemente im Bauwesen und im Felsbau. Sie sichern Bauteile quer zur Haupttragrichtung, leiten Zugkräfte ab und stabilisieren Mauerwerk, Betonbauteile und Fels. In Abbruch, Spezialrückbau, Entkernung und im Tunnelbau bestimmen Queranker oft die Reihenfolge und die Methode der Arbeiten, weil sie Lastpfade halten oder Kräfte in den Untergrund einleiten. Für das sichere Freilegen und Trennen kommen je nach Material und Geometrie unterschiedliche hydraulische Werkzeuge zum Einsatz, etwa Betonzangen für selektives Freilegen, Stein- und Betonspaltgeräte für kontrollierte Rissbildung, Kombischeren oder Stahlscheren, die mit Hydraulikaggregaten betrieben werden.

Definition: Was versteht man unter Queranker

Unter einem Queranker versteht man ein zugbeanspruchtes Verbindungselement, das Bauteile oder geologische Strukturen quer zur vorherrschenden Spannungs- oder Bauteilachse verbindet. Queranker übertragen Zugkräfte, können vorgespannte oder nicht vorgespannte Stäbe, Bolzen oder Ankersysteme sein und wirken über Formschluss, Reibschluss oder Verbund. Sie kommen im Mauerwerk (Mauer- und Fassadenanker), im Stahlbeton (Ankerstäbe, Ankerschienen, Bewehrungsdurchdringungen), in der Fels- und Tunneltechnik (Felsanker, Felsbolzen) sowie bei temporären Sicherungen zum Einsatz.

Aufbau, Typen und Wirkprinzip von Querankern

Queranker bestehen typischerweise aus einem Stahlstab oder einer Gewindestange mit Ankerplatte oder Kopf, gegebenenfalls mit Hülse, Verpressmörtel oder Injektionskleber. Je nach Anwendung kommen verschiedene Bauarten vor:

• Maueranker: Sicht- oder verdeckt liegende Anker, die Fassaden, Giebel oder Wandscheiben quer zur Wandebene rückverankern. Häufig als Zugstangen mit Ankerplatten ausgebildet.
• Felsanker und Felsbolzen: In Bohrlöchern verankerte Stäbe oder Hohlanker, die Schichtenverbund und Ausbruchzonen sichern. Sie wirken durch Verbund und gegebenenfalls Vorspannung.
• Verbund- und Verpressanker: In Beton oder Mauerwerk mit Mörtel eingebundene Querzuganker zur Aufnahme von Zugkräften, auch als Mikropfähle quer belastet.
• Vorgespannte Queranker: Anker mit definierter Vorspannung zur Rissbegrenzung, Stabilisierung oder zur Lastumlagerung.

Das Wirkprinzip beruht auf der sicheren Kraftübertragung in den Randwerkstoff: Stahlversagen, Betonabbruch, Verbundversagen und Abheben der Ankerplatte sind maßgebende Grenzzustände. Randabstände, Betondeckung, Felsqualität und Korrosionsschutz sind entscheidend.

Einsatzfelder im Bauwesen und ihre Relevanz für Abbruch und Rückbau

Queranker begegnen Fachleuten in vielen Situationen. Die wichtigsten Zusammenhänge:

• Betonabbruch und Spezialrückbau: Queranker halten Konsolen, Stützenköpfe oder Brückenteile quer zur Achse. Vor dem Abtrennen müssen sie identifiziert, freigelegt und spannungsfrei gemacht werden. Betonzangen erleichtern das selektive Abbrechen des Betons rund um Ankerköpfe.
• Entkernung und Schneiden: Bei Trennschnitten in Decken, Unterzügen oder Wänden verhindern unerkannt verbleibende Queranker ein kontrolliertes Ablassen. Stein- und Betonspaltgeräte entkoppeln Bauteile durch kontrollierte Rissbildung, bevor Stahlteile mit Stahlscheren oder Kombischeren getrennt werden.
• Felsabbruch und Tunnelbau: Felsanker und Bolzen stabilisieren Ortsbrust und Ausbruchsflächen. Beim Ausbau, Umbau oder beim Rückbau temporärer Sicherungen müssen Ankerköpfe freigelegt, Spannungen abgebaut und Stäbe sicher getrennt werden.
• Natursteingewinnung: Quer wirkende Sicherungen halten Bruchwände und Blöcke. Beim Lösen von Blöcken sind vorhandene Verspannungen zu berücksichtigen, um unkontrollierte Bewegungen zu vermeiden.
• Sondereinsatz: In historischen Gebäuden stabilisieren Maueranker aus Schmiedestahl Giebel und Deckenauflager. Ihr Erhalt oder Rückbau erfordert schonendes Freilegen, zum Beispiel mit handlichen Betonzangen, bevor Stäbe mechanisch gekappt werden.

Freilegen, Entspannen und Entfernen von Querankern: Vorgehen in der Praxis

Das geordnete Vorgehen minimiert Risiken. In der Praxis hat sich folgende Reihenfolge bewährt:

1. Erkundung und Dokumentation: Pläne sichten, Ortung und Sondierungen durchführen. Ankerköpfe, Platten und Muttern identifizieren. Lastzustand prüfen und bei Bedarf temporär abfangen.
2. Selektives Freilegen: Mit Betonzangen den Beton um Ankerköpfe, Platten und Muttern kontrolliert entfernen. In massiven Bereichen können Stein- und Betonspaltgeräte genutzt werden, um Risse zu initiieren und die Zugspannungen im Randbeton zu reduzieren.
3. Entspannen: Vorspannung vorsichtig abbauen, Muttern schrittweise lösen. Bei gefährdeten Bereichen zusätzliche Abstützungen setzen.
4. Trennen: Stahlstäbe, Gewindestangen oder Platten mit Stahlscheren, Kombischeren oder Multi Cutters mechanisch trennen. An schwer zugänglichen Stellen ist ein etappenweises Freilegen mit handlichen Betonzangen zweckmäßig.
5. Ausbau und Nachbearbeitung: Ankerreste ziehen oder bündig trennen; Kanten nacharbeiten. Oberflächen für spätere Instandsetzung vorbereiten.

Sicherheitsaspekt: Beim Lösen vorgespannter Queranker sind Rückfederungen und plötzliche Kraftumlagerungen möglich. Ein Arbeits- und Sicherungskonzept sowie definierte Sperrbereiche sind unerlässlich.

Bemessungsgrundlagen und konstruktive Regeln

Die Bemessung von Querankern berücksichtigt Querkraft- und Zuglasten, Randabstände, Betondruckkegel, Verbundspannungen und Setzungen. Konstruktive Regeln in der Praxis:

• Ausreichende Rand- und Achsabstände zur Vermeidung von Betonausbruch und Spaltversagen.
• Nachweis der Stahltragfähigkeit, des Verbunds und der Ankerplattenauflagerung.
• Berücksichtigung von Temperatur, Kriechen, Schwinden und Vorspannverlusten.
• Bei Felsankern: Felsklasse, Schichtungen, Wasserführung und Bohrlochqualität bewerten.

Im Bestand ist eine konservative Abschätzung üblich, wenn Unterlagen fehlen. Probebelastungen und Sondierungen liefern zusätzliche Sicherheit, ohne verbindliche Zusagen für den Einzelfall zu ersetzen.

Materialien, Korrosionsschutz und Dauerhaftigkeit

Queranker bestehen meist aus unlegierten oder nichtrostenden Stählen. Der Korrosionsschutz erfolgt durch Betondeckung, Verzinkung, Ummantelung oder Verbundmörtel. In chloridbelasteten Bereichen oder bei Feuchtewechseln sind rostfreie Stähle oder gekapselte Systeme sinnvoll. Im Felsbau erhöht Verpressmörtel die Dauerhaftigkeit und die Verbundfläche. Regelmäßige Inspektionen detektieren Querschnittsverluste oder Lockerungen frühzeitig.

Typische Risiken beim Rückbau von Querankern

• Unbekannte Vorspannung: Plötzliches Lösen kann Bauteile versetzen. Schrittweises Entspannen und Abstützen verringern das Risiko.
• Verdeckte Anker: Unerkannte Queranker halten Bauteile zusammen und verhindern kontrolliertes Absenken. Sorgfältiges Freilegen mit Betonzangen verbessert die Sicht.
• Betonausbruch: Zu geringe Randabstände oder spröder Altbeton führen zu Ausbruchkegeln. Stein- und Betonspaltgeräte ermöglichen eine gezielte Rissführung.
• Rebound beim Trennen: Beim Kappen von Stäben mit Stahlscheren kann es zum Schnalzen kommen. Abschirmungen und Haltevorrichtungen einplanen.

Queranker im Fels- und Tunnelbau

Felsanker und Bolzen stabilisieren Firste, Stöße und Ortsbrust. Sie wirken oft quer zur Hauptausbruchrichtung und sind mit Spritzbeton kombiniert. Für Umbauten oder Querschnittserweiterungen gilt:

• Ankerlage und Ankerlängen sondieren; Bohrkerne und Endoskopie können Hinweise geben.
• Ankerköpfe freilegen; vorspannen oder entlasten, je nach Bauzustand.
• Stahlanteile mechanisch trennen; in der Nähe von bestehenden Tragstrukturen Erschütterungen minimieren.

Wo Erschütterungs- und Lärmschutz gefordert sind, ermöglichen hydraulische Betonzangen und Stein- und Betonspaltgeräte einen präzisen, kontrollierten Eingriff mit geringer Sekundärschädigung angrenzender Strukturen.

Erkennen und Prüfen von Querankern im Bestand

Zur Bestandsaufnahme eignen sich zerstörungsarme Verfahren. Häufig kommen zum Einsatz:

• Optische Sondagen an Ankerköpfen, Platten und Muttern.
• Lokalisierung von Metall mit Ortungsgeräten; ergänzend Prüfung der Bohrwiderstände.
• Probebelastungen oder Drehmomentprüfungen an zugänglichen Ankern, sofern statisch vertretbar.

Die Ergebnisse werden mit Plänen, Baualtersstufen und Materialproben abgeglichen. Eine klare Dokumentation erleichtert spätere Schritte im Rückbau oder bei der Ertüchtigung.

Zusammenhang mit Werkzeug- und Prozesswahl im Rückbau

Die Wahl der Technik hängt von Werkstoff, Querschnitt, Zugänglichkeit und Umweltauflagen ab. In der Praxis werden folgende Kombinationen genutzt:

• Betonzangen + Stahlscheren: Beton gezielt abtragen, Stahl anschließend trennen. Geeignet für Ankerplatten, Brüstungshalter und Konsolen.
• Stein- und Betonspaltgeräte + Kombischeren: Bauteile spannungsarm lösen und danach die Anker kappen. Vorteilhaft in dicken Bauteilen oder bei begrenzten Randabständen.
• Multi Cutters: Für beengte Situationen oder gemischte Materialien aus Stahl, Bewehrung und dünnwandigen Profilen.
• Hydraulikaggregate: Versorgen die Werkzeuge mit der erforderlichen Energie; die Abstimmung von Druck und Durchfluss erhöht die Effizienz und Kontrolle.

Instandsetzung und Ertüchtigung mit Querankern

Bei der Ertüchtigung stabilisieren neue Queranker Rissebenen, Wandtafeln oder Felsbereiche. Wichtige Punkte:

• Bohrlochreinigung und geeigneter Verbundmörtel für tragfähigen Verbund.
• Korrosionsschutz und dauerhafte Abdeckung von Ankerköpfen.
• Vorspannung nur mit geeigneten Messmitteln und gesicherten Randbedingungen aufbringen.

Im Bestand ist eine an die Substanz angepasste Lösung zweckmäßig. Massive Eingriffe werden vermieden, indem nur lokal geöffnet und anschließend mit passenden Mörteln geschlossen wird.

Arbeitsschutz, Umwelt und Genehmigungen

Arbeiten an Querankern erfordern ein strukturiertes Sicherheitskonzept. Dazu gehören:

• Gefährdungsbeurteilung mit Fokus auf Vorspannung, Absturz- und Quetschgefahr.
• Schutz vor herabfallenden Teilen, Funken und Splittern; Absperrungen und persönliche Schutzausrüstung.
• Staub- und Lärmminderung; bei kontaminiertem Bestand geeignete Schutzmaßnahmen.
• Allgemeine Beachtung lokaler Vorgaben und Genehmigungen; besondere Vorsicht in denkmalgeschützten Bereichen.

Durch die Kombination aus kontrolliertem Freilegen und mechanischem Trennen lassen sich Emissionen oft deutlich reduzieren.