Dübel

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Zum deutschen Biologen und Biotechnologen siehe Stefan Dübel.
Kunststoffdübel mit Schrauben für Spanplatten

Ein Dübel (auch Schraubdübel) ist ein in der Verbindungstechnik gebrauchtes Bauteil, das bei Werkstoffen zur Anwendung kommt, in die sich eine Schraube nicht direkt, wie zum Beispiel eine Holzschraube in Holz, eindrehen lässt. Er wird in ein zylindrisches Loch in vorwiegend gemauerte, betonierte oder mit Platten versehene Wände, Decken oder Böden als Zwischenteil eingesetzt. Die Holz- oder Spanplatten-Schraube spreizt den Dübel beim Eindrehen, wobei ein Kraftschluss und in geringerem Maße manchmal auch ein Formschluss gegen Herausziehen zwischen Dübel und ihn umgebendem Material entsteht. Zum Erstellen des Lochs im harten Werkstoff wird ein Bohrer mit Hartmetallschneiden (Betonbohrer) gebraucht.

Ursprünglich wurde unter einem Dübel der heute noch im Zimmerei- und Tischlergewerbe gebrauchte Holzdübel verstanden. Der heutige Standarddübel besteht aus Kunststoff und wird zusammen mit standardisierten Holz- oder Spanplatten-Schrauben verwendet.

Für spezielle Anwendungen gibt es ihn in diversen Varianten, zu denen auch vorgefertigte Kombinationen mit spezieller und mitgelieferter Schraube gehören. Für die Einleitung schwerer Lasten in vorwiegend Beton werden nur Bauteile aus Metall verwendet, die oft auch als Dübel bezeichnet werden, aber mit dem Begriff Stahlanker besser beschrieben sind. Ein solcher Anker ist außen mit Metallgewinde zur Aufnahme einer Befestigungsmutter versehen. Er kann mit Metallteilen, die im Bohrloch gespreizt werden, kombiniert sein, oder ins Bohrloch als sogenannter Verbundanker eingeklebt werden.

Dübel in allen Varianten gibt es in verschiedenen Durchmessern und Längen. Kriterien bei der Wahl des Dübels sind:

  • Baustoff des Untergrunds (z. B. Beton, Mauerwerk und Plattenbaustoffe (zum Beispiel Gips))
  • Homogenität des Untergrunds (z. B. eine unverputzte Kellerdecke) oder mehrschichtig (z. B. Oberputz, Unterputz, Kalksandstein)
  • Hohlräume im Untergrund (z. B. Rigips-Wand mit Isolierstoff dahinter) (dafür gibt es spezielle Klappdübel)
  • Kräfte, welche der Dübel aufnehmen bzw. von Schraube oder Haken auf den Untergrund übertragen muss
  • Dicke des Untergrunds (z. B. ist eine nicht-tragende Zwischenwand aus Kalksandstein in aller Regel 12,5 cm dick – der gewählte Dübel sollte nicht so lang sein, dass er im Nachbarraum aus der Wand herausragt)

Geschichte[Bearbeiten]

Holzdübel: Durchmesser 10 mm , Länge 50 mm

Der Begriff Dübel wurde vom Holzdübel (auch: Dolle) übernommen, obwohl die Funktionen verschieden sind. Der Schraubdübel ermöglicht es, eine Verbindung mittels einer Schraube herzustellen, während der Holzdübel – ähnlich wie ein Nagel – die Verbindung selbst herstellt.

Vor der Verwendung von Schraubdübeln wurden Löcher gelassen oder mit dem Meißel geschlagen, in die ein Stück Holz eingegipst oder eingemörtelt wurde. In dieses Holz konnte die Schraube eingedreht werden. Eine andere Methode bestand darin, in ein Bohrloch ein abgespaltenes Stück Holz mit dem Hammer einzuschlagen und mit der eingedrehten Schraube zu spreizen und somit zusätzlich zu verpressen.

Der erste industriell gefertigte Spreizdübel war der 1910 von John Joseph Rawlings erfundene und 1911 beim Patentamt in London angemeldete Typ (Erteilung des Patents 22680/11 am 14. Januar 1913). Der Dübel bestand aus Hanfschnur und einem Klebstoff aus Tierblut.

Dübel mit Gewebeeinlage in Blechhülse

Der erste in Deutschland industriell gefertigte Spreizdübel wurde 1926 von Upat aus Hamburg geliefert. Er bestand aus in einer Blechhülse verpressten Hanfschnur.

Im Jahr 1928 wurde beim Reichspatentamt unter DRP 555384 das Patent für den „Hülsenspreizdübel“ auf den Namen von Ingenieur Fritz Axthelm – Gründer und Mitinhaber der Firma NIEDAX (gegr. 1920) – erteilt und beim staatlichen Materialprüfungsamt Berlin einer amtlichen Belastbarkeitsprüfung unterzogen. Der NIEDAX-Dübel wurde zunächst aus Metall gefertigt und nach dem Krieg aus Kunststoff.

Die ersten Kunststoff-Spreizdübel wurden aus Nylon-Rundstäben gefertigt. Sie werden in ein Bohrloch gesteckt (Erfinder: Oswald Thorsman, 1957 / Artur Fischer, 1958).

Moderne Dübel werden aus Kunststoff oder Metall oder aus beidem gefertigt und sind in vielen Bauformen für die unterschiedlichsten Arten der Wände, Decken und Böden erhältlich.

Wirkprinzip[Bearbeiten]

Funktionsweise eines Kunststoffspreizdübels.

Die Schraube formt sich im inneren Teil des Dübels ein Gegengewinde, wobei sie das Dübelmaterial plastisch verformt und zusätzlich radial nach außen verdrängt, sie spreizt den Dübel. Freie Räume bei unebener oder poriger Lochwand werden vom Dübelmaterial ausgefüllt, wobei ein Formschluss gegen Herausziehen entsteht. Hauptsächlich ist diese Verbindung aber kraft- beziehungsweise reibschlüssig. Die im Dübelmaterial entstehenden Radialkräfte führen vorwiegend zu dessen elastischer radialer Verformung. Die elastischen Kräfte wirken auf die unnachgiebige Lochwand als Normalkraft, die senkrecht dazu eine proportionale Haftreibungskraft zur Folge hat. Der elastische Hohlzylinder zwischen Schraube und zum Beispiel Mauerwerk ist dick genug, dass die Radialkräfte gleichmäßig auf ein eventuell unebenes Loch verteilt werden. Am äußeren Lochrand nehmen die Radialkräfte stetig ab, sodass auch bei sprödem Mauerwerk dort kein Abplatzen auftreten kann.

Bei Baustoffen mit porigem Gefüge oder/und geringer Druckfestigkeit, wie z. B. Gipsplatten, werden Dübel mit besonders langer Spreizzone verwendet. Diese muss länger sein, als die zu durchbohrende Platte dick ist. Diese Spreizdübel gehen erst im Hohlraum hinter der Platte auseinander und geben dadurch Halt.

Dübel allgemeiner Anwendung[Bearbeiten]

Kunststoffdübel[Bearbeiten]

Kunststoffdübel in verschiedenen Größen: Durchmesser 4 bis 14 mm
Nageldübel

Der am häufigsten gebrauchte Dübel besteht in der Regel aus Polyamid. Er wird zusammen mit standardisierten, meistens Holzschrauben verwendet. Sein Innendurchmesser ist kleiner als der Durchmesser der Schraube. Folge ist, dass die in den Dübel eingedrehte Schraube den Dübel radial verformt. Um die Verformung zu erleichtern, ist der Dübel teilweise längs geschlitzt.

Eine neuere Entwicklung sind sogenannte Nageldübel (auch: Schlagdübel), bei denen eine speziell geformte, mitgelieferte Schraube in die Kunststoffhülse eingeschlagen wird. Der sogenannte Nagel ist in seiner Länge auf die Dicke des zu befestigenden Bauteils abgestimmt. Der Dübel wird mit dem Nagel durch das Bauteil ins Wandloch gesteckt (Durchsteckmontage), und dann wird der Nagel ganz eingeschlagen. Deshalb ist die Montage wesentlich schneller, jedoch sind Nageldübel nicht so tragfähig wie die normalen Dübel (sogenannte Schraubendübel). Das Gewinde auf dem Nagel ist sägezahnförmig geschnitten. Er lässt sich relativ leicht einschlagen, aber nicht leicht herausziehen. Sein Kopf besitzt eine Anschlussform für einen Schraubendreher, um die Demontage zu ermöglichen.

Gipskartondübel[Bearbeiten]

Kunststoff-Gipskartondübel, mit Setzwerkzeug aus Metall

Gipskarton hat geringe Druckfestigkeit, und meistens sind die Platten wenig dick, weshalb keine Spreizdübel verwendbar sind. Spezielle Gipskartondübel sind Einschraubhülsen. Sie schneiden sich mit ihrem relativ tiefem Außengewinde einen Formschluss in die Gipsplatte, über die kleinere Belastungen eingeleitet werden können. Sie werden mit einer Montagehilfe, die gleichzeitig das erforderliche Bohrloch erstellt, direkt in handelsübliche Gipskartonplatten eingedreht. Sie verlangen hinter der Platte einen kleinen Hohlraum für das handelsüblich mitgelieferte Werkzeug und für zu lange in sie eingebrachte Befestigungsschrauben. Für höher belastete Verbindungen werden sogenannte Hohlraumdübel verwendet, wobei genügend Raum hinter der Platte erforderlich ist, um Dübelteile radial “auszufahren” und mit ihnen axialen Formschluß über eine größere Kontaktfläche herzustellen.

Dämmstoffdübel[Bearbeiten]

Dämmstoffe sind noch weniger fest als Gips. Dämmstoffplatten sind aber in der Regel dicker als Gipskartonplatten, sodass die geringere Festigkeit mit größerer Einschraublänge kompensiert werden kann. Dämmstoffdübel sind länger als Gipskartondübel, denen sie sonst sehr ähnlich sind. Sie haben manchmal einen tellerförmigen äußeren Abschluss, dürfen aber deswegen nicht mit den sogenannten Tellerdübeln verwechselt werden, mit denen eine Dämmstoffplatte selbst auf festem Untergrund befestigt wird. Solche nagelartigen Dübel haben einen langen Stiel, der in ein Loch im festen Untergrund eingeschlagen wird und dort durch Klemmen hält und so die Dämmstoffplatte befestigt.

Kippdübel, zu und offen

Kippdübel[Bearbeiten]

Zur Befestigung in dünnen Zwischendecken eignen sich Kippdübel, auch Klappdübel oder Federklappdübel genannt. Eine Feder spreizt zwei stabile Klappflügel ab, wenn man den zusammengefalteten Kippdübel durch ein Loch von unten durch die Decke geschoben hat. Ein Gewinde lässt einen anschließend den Haken nach oben schrauben. Eine Zwischenscheibe verdeckt dann das relativ große Loch.

Hohlraumdübel[Bearbeiten]

Hohlraumdübel aus Metall

Ein im Hohlraum hinter der Platte wie ein Blindniet zu verformender Hohlraumdübel ist aus Metall (siehe nebenstehendes Bild). Bei einer großen Zahl einschlägiger Befestigungselemente wird ein (oder mehrere) Teil/e hinter der Platte um das vorstehende Teil (Anker, Haken) gegen die Rückseite gedreht.

Schwerlastdübel[Bearbeiten]

Metallspreizdübel[Bearbeiten]

Metallspreizdübel M10

Diese Dübel bestehen ausschließlich aus Metall. Weil elastisches Material fehlt, beruht ihre Funktion vorwiegend auf Formschluss. Beim Einschrauben werden über kraftverstärkende Konusflächen große Kräfte auf den hinteren Teil der Wandbohrung erzeugt und diese plastisch verformt. Wegen der höheren Materialfestigkeit und der üblichen Verwendung größerer Durchmesser sind Metalldübel in festen Materialien (Beton) tragfähiger und auch sicherer als Kunststoffdübel. Für Befestigungen an Betondecken sind in Deutschland derzeit nur Spreizdübel aus Metall zugelassen, da bei Kunststoff die Gefahr des ‚Fließens‘ (langsames plastisches Verformen durch Auszugskräfte) besteht. Metalldübel sind auch wegen ihrer besseren Wärmebeständigkeit für bestimmte Anwendungen vorgeschrieben.[1]

Verbundanker[Bearbeiten]

Der Verbundanker wird zusammen mit Zweikomponenten-Reaktionsharz ins Bohrloch eingebracht, in dem er nicht gespreizt wird sondern sich mit dem Wandmaterial stoffschlüssig verbindet. Der zur Befestigung dienende metallene Gewindestab (Ankerstab oder -stange) wird in der Regel zusammen mit den Harzen, die sich in einer Glasampulle oder einem koaxialen Folienbeutel befinden, montiert. Der Anker trägt oft eine Schneide an der Spitze, damit die Ampulle sicher zerstört wird und die Harze austreten können. Der Anker wird dann gedreht, wodurch die Komponenten des Harzes gemischt und verteilt werden. Neben dem Patronensystem gibt es auch ein Injektionssystem, bei dem die Harzmischung mit einem Auspressgerät in das Bohrloch injiziert wird. Die Harzmischung füllt den Hohlraum zwischen Bohrloch und Ankerstange, dringt teilweise in die Poren des umgebenden Mauerwerks oder Betons ein und härtet aus. Der Hauptvorteil im Gegensatz zu Spreizdübeln ist, dass keine Radialkräfte im Beton auftreten und damit hohe Spannungen vermieden werden. Verbundanker können nahe am Mauerende eingesetzt werden.

Bestimmte Verbundanker mit einer sogenannten Spreizreserve können auch in der gerissenen Zugzone eines Betonbauteils verwendet werden. Solche Anker bestehen aus vielen hintereinander gesetzten Konen, die bei Rissen durch (z. B. durch Erdbeben) Kraftkomponenten in Bohrlochwandrichtung haben und die Harzmischung gegen die Wand drücken. In der Praxis rutscht dieser Dübel bei einem Riss etwas nach und stabilisiert sich dann wieder.

Die Verwendung von Verbundankern ist bauaufsichtlich geregelt.

Hinterschnittanker[Bearbeiten]

Neben den Verbundankern gibt es für Beton auch verschiedene bauaufsichtlich zugelassene Hinterschnittanker. Bei diesen wird ein Formschluss dadurch erreicht, dass durch einen Spezialbohrer das Bohrloch an seinem Grund aufgeweitet wird. Durch eine Keilkonstruktion o. Ä. wird erreicht, dass der Hinterschnittanker dieses aufgeweitete Bohrloch vollständig ausfüllt. Hinterschnittanker werden häufig für die Schwermontage verwendet. Sie tragen weitaus höhere Lasten als Spreizdübel, was teilweise mit dem erwähnten Formschluss zusammenhängt, aber auch damit, dass sie die Lasten weiter von der Oberfläche entfernt definiert einleiten. Es gibt auch Hinterschnittanker, die in der gerissenen Zugzone eines Betonbauteils verwendet werden dürfen.

Schraubdübel (Betonschraube)[Bearbeiten]

Schraubdübel (besser bekannt als Betonschrauben) sind ein relativ neues Befestigungssystem. Der Dübel wird in ein vorgebohrtes zylindrisches Bohrloch eingeschraubt. Das Spezialgewinde des Dübels schneidet beim Einschrauben ein Innengewinde in den Verankerungsgrund. Die Verankerung erfolgt durch den Formschluss des Spezialgewindes. Ob das Objekt mit Schraubdübeln befestigt werden darf, hängt deshalb vor allem vom Verankerungsgrund ab. Betonschrauben sind je nach Zulassung zur Schwerlastbefestigung im gerissenen oder ungerissenen Beton im Innen- oder Außenbereich (in diesem Fall nur in Edelstahl A4) zugelassen und werden teils auch im System mit Mörtel verarbeitet. Typische Einsatzgebiete sind Geländer- und Lärmschutzbefestigungen auf Straßen und Brücken oder die Verankerung von Hochregalen im Innenbereich.

Stabdübel[Bearbeiten]

Logo des Deutschen Instituts für Normung DIN EN 14592
Bereich Holzbauwerke
Titel Holzbauwerke – Stiftförmige Verbindungsmittel – Anforderungen
Kurzbeschreibung: Stabdübel
Letzte Ausgabe 2009-02
ISO -

Stabdübel[2] sind, wie Holzdübel, stiftförmige Verbindungsmittel, aber aus Metall und nach EN 14592 genormt. Sie dienen der Herstellung tragender Verbindungen zwischen Holz und Stahlblech sowie zwischen Holz und Holz.

Stabdübel werden senkrecht zur Scherfläche angeordnet und überwiegend auf Biegung beansprucht. Sie sind in der Regel an den Enden angefast, zylindrisch, mit glatter Oberfläche und geringer Dickentoleranz. Ihr Durchmesser ist begrenzt zwischen 6 und 30 mm.

Vorzugsweise werden Stabdübel aus Stahl S235JR, S275JR oder S355J2 nach EN 10025 gefertigt. Im Holz werden die Bohrlöcher 0,2-0,5 mm kleiner als der Dübeldurchmesser gebohrt, wogegen das Bohrloch im Stahl bis zu 1 mm größer ist.

Sicherheitsaspekte[Bearbeiten]

Bauaufsichtliche Zulassung[Bearbeiten]

Besonders wenn das Versagen einer Bauteilverbindung zu einer Gefahr für Leben oder Gesundheit von Menschen oder erheblichen wirtschaftlichen Folgen führen kann, sollten grundsätzlich Dübel nach Zulassung bemessen und befestigt werden.

Viele der im Handel befindlichen Kunststoffdübel sind bauaufsichtlich nicht zugelassen und dürfen somit nicht für sicherheitsrelevante Befestigungen benutzt werden. Jeder Packung bauaufsichtlich zugelassener Dübel liegt entweder ein Beipackzettel mit der Montageanleitung bei, oder die Anleitung ist auf der Verpackung abgebildet. Die bauaufsichtliche Zulassung ist über den Hersteller zu beziehen und in der Regel auf der Homepage des Herstellers als PDF-Datei abzurufen. Der Zulassung ist Folge zu leisten. Sie regelt alles, von der Bemessung der Verankerung, über die Erstellung des Bohrlochs, bis zum korrekten Einbau der Dübel. Dieses Schriftstück ist rechtlich relevant und muss vom Bauherrn zu den Bauakten genommen werden.

Technische Daten[Bearbeiten]

Bei Dübeln oder Ankern sind die technischen Angaben üblicherweise der bauaufsichtlichen Zulassung, bei nicht bauaufsichtlich zugelassenen Produkten der Gebrauchsanleitung des Herstellers zu entnehmen. Typische Daten sind dabei die effektive Verankerungstiefe, der Mindestachsabstand der Dübel voneinander, der Mindestrandabstand der Dübel, die minimale Bauteildicke und die zulässige Belastung.

Sonstiges[Bearbeiten]

Bei sicherheitsrelevanten Verankerungen im Beton, wo mit Rissen im Verankerungsbereich zu rechnen ist, welche die Tragfähigkeit der Dübel beeinflussen, sollten grundsätzlich risstaugliche Dübel verwendet werden. Ansonsten müsste ein Nachweis erbracht werden, dass der Beton im Einbaubereich während der Nutzungsdauer ungerissen bleibt.

Bei Befestigungen auf Putz zählt die Dicke des Putzes mit zur Dicke des Anbauteils.

Korrosionen (durch Spannungsrisse und an Bauteilverbindungen) sind grundsätzlich zu vermeiden. Zur Vermeidung einer Kontaktkorrosion dürfen zum Beispiel Edelstähle nicht mit verzinkten Schrauben befestigt werden. Während gewöhnliche Stahldübel mit einer galvanischen Verzinkung nur in trockenen Innenräumen verwendet werden dürfen, kommen für Befestigungen im Außenbereich (Feuchträume, Industrieatmosphäre) in der Regel Dübel aus nichtrostendem Stahl (A4) zum Einsatz. Bei besonders aggressiven Umgebungen (chlorhaltige Atmosphäre, Straßentunnels oder bei direktem Meerwasserkontakt) sollten Dübel aus Speziallegierungen verwendet werden.

Eine Reinigung des Bohrloches nach dem Bohren, z. B. durch Ausblasen oder Aussaugen wird empfohlen, da das Bohrmehl die Haftung des Dübels im Bohrloch negativ beeinträchtigen kann. Fehlbohrungen dagegen sind in der Regel zu vermörteln.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Peter Nause: Brandverhalten von Befestigungssystemen in der Installationstechnik. (PDF; 229 kB) Auf: wuerth.de
  2. holzbau-kompetenzzentren.de: Stabdübel, Passbolzen, ..., PDF

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Dübel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Dübel – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen