Eine wesentliche Voraussetzung für die Anwendung der geltenden Bemessungsvorschriften für Befestigungsmittel die in Beton verankert werden EC2, Teil 4, ist die Annahme einer biegesteifen Ankerplatte, wenn die Beanspruchung der Befestigungsmittel nach der Elastizitätstheorie bestimmt werden. Jedoch gibt es hierzu keine klaren Regelungen, ab wann eine Ankerplatte als ausreichend biegesteif anzusehen ist. Die notwendige Überprüfung dieser Annahme am Ende einer Bemessung erfolgt demzufolge in aller Regel nicht bzw. durch sehr aufwendige Berechnungen von Hand.  
 
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Die bestehende Problematik 
Die Annahme, dass sich die Ankerplatte unter den auf Basis der Elastizitätstheorie ermittelte Einwirkungen nicht verformt, ist für die in der Praxis üblichen Ankerplattendicken nicht immer gewährleistet. Wie bereits diskutieret wird bei einer biegesteifen Ankerplatte unter anderem angenommen, dass die resultierende Betondruckkraft am äußeren Ende der Ankerplatte angreift und sich somit der innere Hebelarm z ergibt (Bild 1a). 
Liegt jedoch im Gegensatz zur Annahme eine biegeweiche/flexible Ankerplatte vor, führt dies je nach Steifigkeit zu einer Reduzierung des Hebelarms der inneren Kräfte und damit zu höheren Lasten auf dem Befestigungsmittel. Im extremen Fall ist damit zu rechnen, dass sich ein plastisches Gelenk in der Ankerplatte am Rand des aufgeschweißten Profils bildet (Bild 1b). In diesem Fall wandert die resultierende Betondruckkraft zum Rand des Profils hin. Bildet sich ein plastisches Gelenk in der Ankerplatte auf der gezogenen Seite des Anschlusses, können sich bei großer Verformung der Ankerplatte die Plattenecken gegen den Beton abstützen, wodurch Abstützkräfte hervorgerufen werden, die zur Erhöhung der Zugkräfte in den Befestigungselementen führen. Diese Abstützkräfte können ebenfalls bei größeren Ankerplattenüberständen, biegeweicher Ankerplatte und überwiegender Zugbeanspruchung zustande kommen (Bild 1b). Durch die erheblichen Verformungen der belasteten Ankerplatte wird die lastverteilende Wirkung der Ankerplatte unterbunden. Dies kann zu einer erheblichen Überbelastung und eines vorzeitigen Versagens eines Befestigungsmittels innerhalb einer Gruppe führen.  
  

Abbildung 1a (links) zeigt die allgemeine Annahme, dass sich die Ankerplatte starr verhält,  

während die rechte Abbildung 1b links die Wirkung eines verringerten Hebelarms aufgrund einer flexiblen Ankerplatte zeigt.  

 
 
Die Lösung mithilfe Profis Engineering 
Um die Beurteilung der tatsächlichen Steifigkeit der Ankerplatte, ihrer Befestigungsmittel aber auch der Schweißnähte und des Anbauteils zu ermöglichen ist es notwendig, wirklichkeitsnahe Annahmen über das Last-Verformungsverhalten der einzelnen Komponenten zu treffen und somit Gleichgewichts- und Verträglichkeitsbedingungen zu berücksichtigen. Dieses kann dem Hilti Bemessunssoftware PROFIS Engineering Suite auf Basis der „Component Based Finite Element Model“ (kurz: CBFEM) Analyse erfolgen. Sie vereinigt die aus dem Stahlbau geläufige Komponentenmethode mit einer leistungsstarken Finite Elemente Berechnung und liefert präzise Nachweise aller Komponenten einer Verbindung. Dabei wird der Fußpunkt/Anschlusspunkt in einzelne Komponenten zerlegt. Die einzelnen Komponenten werden durch wirklichkeitsnahe Annahmen über das Last-Verformungsverhalten bzw. Spannungs-Dehnungslinien beschrieben. Das Verhalten des Gesamtsystems kann folglich durch die wirklichkeitsnahen Annahmen und der Kraftverteilung beschrieben werden. In der o.a. Software sind die berücksichtigten Komponenten für den gesamten Fußpunkt das Profil, die Steifen wenn vorhanden, die Ankerplatte, die Schweißnähte, das Befestigungsmittel und der Beton. 
Die Ankerplatte, das angeschweißte Profil, die Steifen um die Schweißnähte werden unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften nach EN 1993-1-1 [1] bzw. EN 1993-1-5 [2] beschrieben, nach der FE-Methode modelliert und mit einem elastisch-plastischen (Schweißnähte) bzw. elastisch-plastischen, linear verfestigenden (Profil, Steifen und Ankerplatte) Materialgesetz versehen. Die Betonantwort wird auf Basis der Betoneigenschaften nach EN 1992-1-1 [3] formuliert, wobei die Federsteifigkeit des Betons nach dem Winkler-Pasternak-Modell erfolgt. Das Last-Verformungsverhalten der Dübel, das einen wesentlichen Einfluss auf die Höhe der Abstützkräfte hat, wurde unter Berücksichtigung von Vorspannung, Material des Dübels und Reibungskoeffizient in einem Forschungsprojekt bei Hilti ermittelt. Es hat sich gezeigt, dass die erhaltenen Ankersteifigkeiten teilweise wesentlich von den Werten in den zugehörigen Zulassungsdokumenten abweichen. Dies lässt sich damit erklären, dass die in den entsprechenden Dokumenten/ Beurteilungen publizierten Verschiebungswerte des Befestigungsmittels unter einer anderen Philosophie ermittelt wurden (maximale Verschiebungswerte) als für die Ermittlung der Steifigkeit der Befestigungsmittel zur Bemessung der Ankerplatte (minimale Verschiebungswerte) notwendig ist. 

Schlussfolgerung 
Während bisher keine Überprüfung der tatsächlichen Ankerplattensteifigkeit erfolgte, wird dies nun am Ende des Berechnungsprozesses mithilfe der oben bereits benannten Hilti Bemessunssoftware PROFIS Engineering Suite durchgeführt. Dabei werden die nach der Elastizitätstheorie berechneten Ankerlasten unter Annahme einer biegestarren Ankerplatte den Ankerlasten unter Berücksichtigung der tatsächlichen Steifigkeit gegenübergestellt. Durch einen Vergleich der Ankerlasten unter Berücksichtigung beider Verfahren kann der Abstand zwischen Theorie (biegestarre Ankerplatte) und Praxis innerhalbe dieser Software bestimmt werden, siehe Abbildung 2.  

Abbildung 2: Vergleich der Ankerlasten unter Berücksichtigung der Steifigkeit der Ankerplatte mithilfe Hilti Bemessunssoftware PROFIS Engineering Suite 

 
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[1] EN 1993-1-1: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; Deutsche Fassung EN 1993-1-1:2005 AC:2009 
[2] EN 1993-1-5: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 5: Pfähle und Spundwände; Deutsche Fassung EN 1993-5:2007  AC:2009 
[3] EN 1992-1-1: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004  AC:2010