Montageschienen sicher eingesetzt

Sanitär-/Heizungstechnik
Befestigungssystem
Montageschienen sicher eingesetzt
Worauf es bei Auslegung und Produktauswahl ankommt
Montageschienensysteme haben sich im Rohrleitungsbau bewährt. Weil bei der Befestigungstechnik Sicherheit oberste Priorität haben muss, wird dabei oft eine vermeidbare Überdimensionierung in Kauf genommen. Mit der richtigen Schienenauslegung sind
Wirtschaftlichkeit und Sicherheit jedoch kein Widerspruch. Der Beitrag erläutert, wie die passenden Montageschienen und Konsolen
ermittelt werden und worauf bei Schienenkonstruktionen zu achten ist.
Rohrleitungen werden bei kleineren
Installationen in Ein- oder Zweifamilienhäusern meist per Einzelaufhängung mit
Dübeln, Gewindestangen und Rohrschellen befestigt. Für größere Installationsaufgaben, bei denen mehrere Rohre neben- oder übereinander verlegt werden
müssen, hat sich die Verwendung von
Schienenmontagesystemen bewährt, die
deutlich zeitsparender als die Einzelmon-
tage sind und auch komplexe Konstruktionen ermöglichen. Der Vorteil: Im Schienenschlitz können Rohrschellen und Anbauteile positionsgenau und dennoch
flexibel befestigt werden. Es ist keine
millimetergenaue Planung der Befestigungspunkte notwendig, und ein nachträgliches Korrigieren ist jederzeit möglich, zumal der Bohraufwand im Allgemeinen geringer ist.
Der Einsatz von Montageschienen erleichtert die Befestigung von Installationen mit mehreren Rohren neben- oder übereinander.
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Die Einsatzmöglichkeiten von Montageschienen sind vielfältig. Neben der Befestigung von Rohrleitungen an Deckenoder Wandschienen sind auch Rahmenkonstruktionen oder Gestelle möglich.
Leitungen von geringerem Gewicht, etwa
im Lüftungsbau, werden oft mit „Affenschaukeln“ befestigt – die beidseitigen
Gewindestangen ermöglichen eine güns
tige und schnelle Montage und zusätzlich
Fachgerecht ausgelegte Schienenbefestigungen können auch größere
Lasten problemlos tragen.
IKZ-HAUSTECHNIK 11/2015
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eine einfache Höhenverstellung. Bei Trassen mit großdimensionierten oder sehr vielen Rohren sind mitunter auch komplexere,
dreidimensionale Schienengestelle erforderlich – welche Konstruktion am besten
geeignet ist, entscheiden Planer bzw. Monteur je nach Installationsaufgabe und baulichen Gegebenheiten.
Belastbarkeit von Schienen
Je nach Einbausituation und Kraftrichtung sind Montageschienen unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt: Es gibt Beanspruchungen durch Zugkraft, Druckkraft, Torsion oder Biegung. Am häufigsten
tritt die Biegebeanspruchung auf, sie ist
für die Auslegung einer Schiene am relevantesten. Biegebeanspruchung entsteht,
wenn beispielsweise eine horizontal liegende Schiene durch eine Kraft vertikal belas
tet wird – die Schiene biegt sich durch. Im
Inneren der Schiene entstehen Biegespannungen. Sind die Belastungen klein, geht
die Schiene nach der Entlastung wieder in
ihre ursprüngliche Lage zurück. Werden
die Belastungen zu groß, bleibt die Schiene auch nach der Entlastung deformiert.
In diesem Fall wurde sie über den elastischen Bereich hinaus bis zum plastischen
Bereich beansprucht. Die Streckgrenze des
Stahls wurde überschritten.
Damit dies in der Praxis nicht vorkommt, wird für Montageschienen wie
für alle Bauteile ein Sicherheitswert eingerechnet. Die Sicherheit gibt an, um welchen
Faktor die Belastungsgrenze eines Bauteils
oder Materials niedriger liegt, als sie durch
Berechnung oder im Belastungsversuch ermittelt worden ist. Bei Montageschienen,
die den Qualitätsanforderungen der RAL
Gütegemeinschaft Rohrbefestigung genügen, wird ein Sicherheitsfaktor von 1,54 in
die empirisch ermittelten Belastungsergebnisse eingerechnet.
Die rechnerisch zulässige Spannung ergibt sich aus dem Verhältnis von werkstoffspezifischer Streckgrenze und Sicherheit:
f
f y zul. =�y[N/mm²]
f y zul. = Zulässige Spannung [N/mm²]
f y = Streckgrenze der Schienen [N/mm²]
� = Sicherheitsfaktor
Widerstandsmoment
und Flächenträgheitsmoment
Doch die Belastbarkeit einer Schiene
hängt nicht nur vom Material bzw. der
Stahlgüte ab, sondern auch von ihrem
Querschnitt. Dabei ist nicht nur die Größe
des Querschnittes relevant, sondern auch
dessen Form und Lage. Je höher beispiels11/2015 IKZ-HAUSTECHNIK
Klassische Deckenschiene mit mehreren Rohren nebeneinander.
Aussteifungselemente in Längsrichtung der Rohre, wie beispielsweise zusätzliche Abstrebungen,
verbessern die Lastaufnahme der Konstruktion.
weise eine Schiene oder ein Träger bei gleicher Querschnittsfläche ist, desto tragfähiger ist sie. Steht ein Träger hochkant,
kann er hohe Lasten aufnehmen, dagegen
hat derselbe Träger, flach liegend, wesentlich geringere Tragwerte. Zwei Kenngrößen sind hierbei wichtig:
•• Das Widerstandsmoment ist notwendig bei der Berechnung der Biegespannung (relevant bei kurzen Schienenabschnitten).
•• Das Flächenträgheitsmoment ist notwendig bei der Berechnung der Durchbiegung (relevant bei langen Schienenabschnitten).
Beide Kennwerte beschreiben, welchen
Widerstand eine Schiene einer Durchbiegung entgegensetzt. Sie beschreiben die
Steifigkeit einer Querschnittsgeometrie,
und zwar unabhängig vom Werkstoff. Die
Werte für die einzelnen Profilschienen wer-
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●● Befestigungsabstände wählen
Der maximal mögliche Abstand zwischen den einzelnen Montageschienen
wird in der Regel in Tabellen der Rohrhersteller vorgegeben. Bei Rohren verschiedener Größe richtet er sich zunächst nach
dem Rohr mit dem kleinsten Durchmesser.
Denn je kleiner der Rohrdurchmesser, des
to kleiner auch der maximal mögliche Befestigungsabstand. Doch auch hier muss
natürlich die Einbausituation im Detail berücksichtigt werden. Bei zu groß gewählten Befestigungsabständen kann die Belas
tung für die Schiene oder das Bauteil zu
hoch werden, oder es gibt Schwierigkeiten
bei der Verlegung der Rohre.
Rahmengestelle, an der Decke befestigt, mit zweigeschossiger Auflagerung der Rohre.
Mehrgeschossige Schienenrahmen sind ebenfalls möglich, um Rohrtrassen beispielsweise komplett auf einer Seite eines Versorgungsschachtes zu befestigen.
den von den Montageschienen-Herstellern
in ihren technischen Unterlagen aufgeführt.
Ein weiteres Grenzmaß ist die zulässige
Durchbiegung. Diese beträgt nach der RAL
Richtlinie GZ 655 bei Montageschienen
L/200, bei Konsolen L/150. Eine Schiene
mit einer Länge von 3 m darf sich demnach
in der Mitte maximal um 15 mm durchbiegen (3000 mm/200 = 15 mm).
Schienenkonstruktionen
richtig auslegen
Von der Theorie zurück zur Praxis.
Für die Planung von Schienenkonstruk-
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tionen und Auswahl der passenden Produkte sind folgende Daten zu berücksichtigen:
●● Lasten ermitteln
Die Lastermittlung ist der erste Schritt.
Sie ergibt sich aus der Rohrbelegung. Neben der Anzahl der zu befestigenden Rohre
ist deren Dimension (Außendurchmesser)
zu berücksichtigen, wobei ggf. erforderliche Rohrisolierungen mit einzuplanen
sind. Das Rohrmaterial (Guss, Stahl, PE
etc.) spielt ebenso eine Rolle wie das Medium (Wasser, Gas etc.).
●● Trassenbreite festlegen
Die Trassenbreite, also die Spannweite der Schienen, ergibt sich aus den Rohrdimensionen und natürlich aus den baulichen Gegebenheiten: Wie breit muss die
Trasse mindestens sein, damit alle Rohre
Platz finden? Wie breit kann sie aufgrund
des Raumangebots maximal sein? Sollen
die Rohre nebeneinander verlaufen, oder
müssen die Leitungen in mehreren Etagen
übereinander verlegt werden?
Neben dem zur Verfügung stehenden
Platz spielt hier die Frage möglicher Befestigungspunkte eine Rolle: An welchen
Stellen kann und darf überhaupt am Bauuntergrund befestigt werden? Jede Installation erfordert eine individuelle Planung.
●● Umwelteinflüsse beachten
Bei der Auswahl der passenden Produktlösung sind natürlich auch die Bedingungen am Einsatzort zu beachten: Je
nach Umgebungsfeuchte, Luftbelastung
oder sonstigen Umwelteinflüssen können
galvanisch verzinkte, feuerverzinkte, beschichtete Schienen oder Edelstahlschienen gewählt werden.
●● Rohrausdehnungen einplanen
Ein weiterer Faktor, den es bei der Planung von Schienenkonstruktionen zu berücksichtigen gilt, ist die thermisch bedingte Längenänderung bei warm- und
kaltgehenden Leitungen. Um zu vermeiden, dass aus Bewegungen der Rohrleitung
Schäden entstehen, muss der Leitung eine
gewisse Bewegungsfreiheit gelassen werden. Bei größer dimensionierten Rohren
und bei großen Temperaturdifferenzen
sind Gleitelemente erforderlich.
Oft unterschätzt wird hierbei die in
Richtung der Rohrachse auftretende Kraft.
Wenn das Rohr anfängt zu schieben, muss
erst der Haftreibungsfaktor überwunden
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werden, bis das Gleitelement wirklich zu
gleiten beginnt. Sinnvoll ist es daher, Aussteifungselemente in Längsrichtung der
Rohre einzuplanen, wie beispielsweise zusätzliche Abstrebungen oder mitlaufende
Längsaussteifungsschienen.
●● Bauuntergrund berücksichtigen
Die Beschaffenheit des Befestigungsuntergrunds entscheidet über die Wahl der
Dübel. Empfohlen werden Produkte mit
bauaufsichtlicher Zulassung, die für den
jeweiligen Untergrund wie Beton, Mauerwerk etc. optimiert sind. Für die Anbringung von Profilen an Stahlträgern haben
die jeweiligen Hersteller Trägerklammern
im Programm.
Die Wahl der passenden Schienen
Unter Berücksichtigung der Last und
der notwendigen Trassenbreite kann der
erforderliche Schienentyp ermittelt werden. Je nach Einsatzbereich rechnet man
entweder für den Kaltbereich oder für den
Brandfall (nach der Stahlbaunorm DIN EN
1993 bzw. Eurocode 3).
Bei einfachen Konstruktionen kann der
Planer oder Installateur die passenden Montageschienen mithilfe von Tragwerttabellen
der Hersteller oder einfach zu bedienender
Excel-Auswahlhilfen ermitteln. Wenn es sich
um große und schwierigere Installationsaufgaben handelt, bei denen natürlich auch die
Kosten immer im Blick sein müssen, stoßen
diese Berechnungsprogramme jedoch an
ihre Grenzen. Denn diese Tools fassen die
anfallenden Lasten vereinfachend zusam-
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Sicherheit durch RAL-geprüfte Produkte
Das Gütezeichen Rohrbefestigung bietet Sicherheit und Orientierung bei der
Auswahl einer Rohrbefestigung. Es wird nur an Produkte verliehen, welche
die Anforderungen der Güte- und Prüfbestimmungen der RAL-GZ 655 erfüllen. Dieses technische Regelwerk beinhaltet Vorschriften für Rohrbefestigungen unterschiedlichster Art und kennzeichnet Rohrschellen, Konsolen,
Montageschienen und Zubehör.
Die einschlägigen Vorschriften speziell für Montageschienen sind im Teil C
der RAL-GZ 655 zusammengefasst. Alle mit dem RAL Gütezeichen ausgezeichneten Produkte werden durch eine unabhängige Stelle, beispielsweise die
Materialprüfanstalt Braunschweig, geprüft. Sämtliche Produkte unterliegen einer fortlaufenden Fremdüberwachung durch diese Prüfstelle und durch die Gütegemeinschaft. Mehr
Informationen unter: www.safe-connection.de
men und sind nicht in der Lage, komplexe
Konstruktionen differenziert abzubilden.
Will man eine Überdimensionierung
der Befestigungstechnik vermeiden und
eine sowohl sichere als auch wirtschaftliche Produktauswahl treffen, empfiehlt es
sich, mit den Statik-Programmen der Hersteller – wie beispielsweise „MEFA Statik“
– zu arbeiten, bzw. deren Service in Anspruch zu nehmen. Die technischen Abteilungen übernehmen in der Regel auf Kundenwunsch die komplette Planung und
Auslegung von Schienenkonstruktionen.
Auch bei Projekten mit erhöhten Brandschutzanforderungen empfiehlt es sich,
den Hersteller in die Planung einzubeziehen. Hier müssen deutlich tragfähigere
Schienen zum Einsatz kommen, da der
Stahl im Brandfall durch die hohen Temperaturen sehr stark an Tragkraft verliert.
Auf Befestigungstechnik für den SHK-Bereich spezialisierte Anbieter rechnen für
ihre Kunden die tatsächliche Einbausituation durch und können auf diese Weise zuverlässig ermitteln, welche Schienen auch
im Brandfall Sicherheit bieten.
Grundsätzlich ist es empfehlenswert,
bei der Befestigungstechnik auf Qualitätsprodukte zu setzen. Besondere Sicherheit bietet das RAL Gütezeichen „Rohrbefestigung“. Es kennzeichnet Rohrschellen,
Konsolen, Montageschienen und Zubehör,
deren technische Leistungsfähigkeit und
Qualität in umfangreichen neutralen Tests
nachgewiesen wurde.
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Autor: Dipl.-Ing. (FH) Volker Weber, Produktmanager MEFA Befestigungs- und Montagesys
teme GmbH
Bilder: MEFA Befestigungs- und Montagesysteme
GmbH
www.mefa.de
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