Die Kräfte in den Schrauben einschließlich der Abhebekräfte werden durch die Finite-Elemente-Analyse bestimmt. Die Schraubentragfähigkeiten werden nach S16 – Kapitel 13 nachgewiesen.
Schrauben
Zugtragfähigkeit von Schrauben
Die Zugtragfähigkeit einer Schraube wird gemäß Abschnitt 13.12.1.3 bewertet und wie folgt angesetzt:
wobei:
- ϕb = 0,8 – Widerstandsbeiwert für Schrauben, editierbar in den Normeinstellungen
- Ab – Querschnittsfläche einer Schraube basierend auf ihrem Nenndurchmesser
- Fu – angegebene Mindestzugfestigkeit einer Schraube
Wenn das Schraubengewinde von einer Scherfuge geschnitten wird, wird die Querkrafttragfähigkeit mit 0,7 Vr angesetzt.
Querkrafttragfähigkeit von Schrauben
Die Querkrafttragfähigkeit einer Schraube wird gemäß Abschnitt 13.12.1.2 bewertet. Jede Scherfuge einer Schraube wird separat nachgewiesen. Sie wird wie folgt angesetzt:
wobei:
- ϕb = 0,8 – Widerstandsbeiwert für Schrauben, editierbar in den Normeinstellungen
- Ab – Querschnittsfläche einer Schraube basierend auf ihrem Nenndurchmesser
- Fu – angegebene Mindestzugfestigkeit einer Schraube
Wenn das Schraubengewinde von einer Scherfuge geschnitten wird, wird die Querkrafttragfähigkeit mit 0,7 Vr angesetzt.
Kombinierte Zug- und Querkraftbeanspruchung bei Lochleibungsverbindungen
Die Tragfähigkeit einer Schraube unter kombinierter Zug- und Querkraftbeanspruchung wird gemäß Abschnitt 13.12.1.4 bewertet und wie folgt angesetzt:
wobei:
- Vf und Tf sind die Bemessungsquerkraft bzw. die Zugkraft, die auf die Schraube wirken
- Vr und Tr sind die Bemessungsquerkrafttragfähigkeit bzw. die Zugtragfähigkeit der Schraube
Lochleibungstragfähigkeit in Schraubenlöchern
Die Tragfähigkeit, die an der Schraube in einer Schraubenverbindung unter Lochleibungs- und Querkraftbeanspruchung entwickelt wird, wird gemäß Abschnitt 13.12.1.2 bewertet und wie folgt angesetzt:
Br = 3 ϕbr t d Fu für normale Schraubenlöcher
Br = 2,4 ϕbr t d Fu für Langlöcher, die senkrecht zu diesen Löchern belastet werden
wobei:
- ϕbr = 0,8 – Widerstandsbeiwert für die Lochleibung von Schrauben auf Stahl
- t – geringere Dicke der verbundenen Bleche
- d – Durchmesser einer Schraube
- Fu – Zugfestigkeit des verbundenen Werkstoffs
Lochausreißen einer Schraube
Die Tragfähigkeit gegen Lochausreißen einer Schraube wird für einzelne Schrauben gemäß Abschnitt 13.11 wie folgt nachgewiesen:
wobei:
- ϕu = 0,75 – Widerstandsbeiwert für Baustahl
- Agv = 2 ∙ l ∙ t – Bruttofläche in Schubrichtung
- Fy – Streckgrenze des verbundenen Werkstoffs
- Fu – Zugfestigkeit des verbundenen Werkstoffs
- l – Abstand von der Schraubenmittelachse zum Rand in Richtung der Querkraft
- t – Dicke des verbundenen Werkstoffs
Für Stahlgüten mit Fy > 460 MPa ist (Fy + Fu) / 2 bei der Bestimmung von Tr durch Fy zu ersetzen.
Schrauben in gleitfesten Verbindungen
Die Gleittragfähigkeit einer Schraubenverbindung wird gemäß Abschnitt 13.12.2 wie folgt bewertet:
Vs = 0,53 cs ks Ab Fu
wobei:
- cs – Beiwert, der in Abhängigkeit von ks und der Schraubenklasse bestimmt wird:
- für ks < 0,52 Klasse A cs = 1,00 (A325) oder 0,92 (A490) oder 0,78 (andere)
- für ks ≥ 0,52 Klasse B cs = 1,04 (A325) oder 0,96 (A490) oder 0,81 (andere)
- ks – Reibungsbeiwert, editierbar in den Normeinstellungen, der gemäß Tabelle 3 in S16-14 festzulegen ist; beträgt 0,3 für Klasse A oder 0,52 für Klasse B
- Ab – Querschnittsfläche einer Schraube basierend auf ihrem Nenndurchmesser
- Fu – angegebene Mindestzugfestigkeit einer Schraube
Bei Verwendung von Langlöchern in gleitfesten Verbindungen gilt: Vs = 0,75 ∙ 0,53 cs ks Ab Fu.
Eine Schraube, die sowohl auf Zug als auch auf Querkraft beansprucht wird, muss folgende Bedingung erfüllen:
wobei:
- Vf und Tf sind die Bemessungsquerkraft bzw. die Zugkraft, die auf die Schraube wirken
Abschnitt 13.12.2 legt fest, dass die Tragfähigkeiten der Verbindung gemäß Abschnitt 13.12.1 nachzuweisen sind. Der Anwender sollte daher den Zustand nach dem Gleiten überprüfen, d. h. die Querkraftübertragung der Schrauben von „Reibung" auf „Lochleibung – Zug- und Querkraftwechselwirkung" umstellen.
Konstruktive Durchbildung
Bei der konstruktiven Durchbildung von Schraubenverbindungen werden der Mindestschraubenabstand und der Mindestrandabstand gemäß S16-14 – 22.3 nachgewiesen. Der Mindestschraubenabstand (2,7 d – editierbar in den Normeinstellungen) und der Mindestrandabstand (1,25 d) werden überprüft.
