Normnachweis von Schrauben und vorgespannten Schrauben nach russischen Normen

Schrauben

Schrauben werden gemäß SP 16, Abschn. 14.2 nachgewiesen. Die Zug- und Querkraft in jeder Schraube wird durch die Methode der finiten Elemente bestimmt. Abhebekräfte werden durch die Methode der finiten Elemente ermittelt und berücksichtigt. Jede Scherfuge wird einzeln nachgewiesen. Das Lochleibungsversagen wird gegen die Summe der Querkräfte an benachbarten Scherfugen nachgewiesen.

Schraube auf Abscheren

Eine Schraube, die einer Bemessungsquerkraft ausgesetzt ist, wird gemäß Abschn. 14.2.9 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:

$$N_s \le N_{bs} = R_{bs} A_b \gamma_b \gamma_c$$

wobei:

• N_s – Querkraft in einer Scherfuge einer Schraube
• N_bs – Abschertragfähigkeit der Schraube
• R_bs – Bemessungsscherfestigkeit der Schraube – SP 16, Tabelle 5
• A_b – Bruttoquerschnittsfläche der Schraube
• γ_b – Betriebsfaktor der Schraubenverbindung – SP 16, Tabelle 41 – γ_b = 1,0 für Einzelverschraubung und Mehrfachverschraubung mit Genauigkeitsklasse A, γ_b = 0,9 für Mehrfachverschraubung und Genauigkeitsklasse B sowie hochfeste Schrauben (R_bun ≥ 800 MPa)
• γ_c – Betriebsfaktor – SP 16, Tabelle 1, editierbar in den Normeneinstellungen

Jede Scherfuge wird einzeln nachgewiesen.

Schraube auf Zug

Eine Schraube, die einer Bemessungszugkraft ausgesetzt ist, wird gemäß SP 16, Abschn. 14.2.9 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:

$$N_t ≤ N_{bt} = R_{bt} A_{bn} \gamma_c$$

wobei:

• N_t – Zugkraft in einer Schraube
• N_bt – Zugtragfähigkeit der Schraube
• R_bt – Bemessungszugfestigkeit – SP 16, Tabelle 5
• A_bn – Nettoquerschnittsfläche der Schraube
• γ_c – Betriebsfaktor – SP 16, Tabelle 1, editierbar in den Normeneinstellungen

Schraube unter kombinierter Scher- und Zugbeanspruchung

Eine Schraube, die gleichzeitig Scher- und Zugkräften ausgesetzt ist, wird gemäß SP 16, Abschn. 14.2.13 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:

$$\sqrt{\left ( \frac{N_t}{N_{bt}} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_s}{N_{bs}} \right ) ^2} \le 1.0$$

wobei:

• N_t – Zugkraft in einer Schraube
• N_bt – Zugtragfähigkeit der Schraube
• N_s – Querkraft in einer Scherfuge einer Schraube
• N_bs – Abschertragfähigkeit der Schraube

Lochleibung

Ein Blech, das infolge einer abgescherten Schraube einer Lochleibungskraft ausgesetzt ist, wird gemäß SP 16, Abschn. 14.2.9 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:

$$N_s ≤ N_{bp} = R_{bp} d_b t \gamma_b \gamma_c$$

wobei:

• N_s – Querkraft in einer Schraube, die auf ein Blech wirkt
• N_bp – Lochleibungstragfähigkeit eines Blechs
• R_bp – Bemessungslochleibungsfestigkeit; R_bp = 1,6 · R_u für Genauigkeitsklasse A und R_bp = 1,35 · R_u für Genauigkeitsklasse B – SP 16, Tabelle 5
• R_un – Zugfestigkeit des angeschlossenen Bauteils
• d_b – Schraubendurchmesser
• t – Blechdicke
• γ_b – Betriebsfaktor der Schraubenverbindung – SP 16, Tabelle 41
• γ_c – Betriebsfaktor – SP 16, Tabelle 1, editierbar in den Normeneinstellungen

Jedes Blech wird einzeln nachgewiesen und der maßgebende Fall wird angezeigt. SP 16 gibt den Betriebsfaktor der Schraubenverbindung, γ_b, für Fälle außerhalb der konstruktiven Grenzen nicht an. Daher wird der Lochleibungsnachweis für solche Fälle nicht durchgeführt.

Gleitfeste Verbindungen

Bei gleitfesten Verbindungen ist das Gleiten zu begrenzen und gemäß SP 16, Abschn. 14.3 nachzuweisen. Diese Schrauben sind zusätzlich als lochleibungsbeanspruchte Verbindungen für den Grenzzustand der Tragfähigkeit nach dem Gleiten nachzuweisen. Eine auf Querkraft beanspruchte Schraube muss folgende Bedingung erfüllen:

$$N_s \le N_{bf} = Q_{bh} \gamma_b \gamma_c$$

wobei:

• N_s – Querkraft, die auf eine vorgespannte Schraube und eine Gleitfuge wirkt
• N_bf – Gleitfugen-Abschertragfähigkeit einer vorgespannten Schraube und einer Gleitfuge
• Q_bh = R_bh A_bn μ / γ_h – Bemessungsgleittragfähigkeit einer vorgespannten Schraube und einer Gleitfuge
• R_bh = 0,7 · R_bun – Bemessungsvorspannkraft der vorgespannten Schraube – SP 16, Abschn. 6.7
• R_bun – Zugtragfähigkeit der Schraube
• A_bn – Spannungsquerschnitt
• μ – Reibungskoeffizient für vorgespannte Schrauben – SP 16, Tabelle 42, editierbar in den Normeneinstellungen
• γ_h – Koeffizient beim Anziehen der Schraube – SP 16, Tabelle 42

  • Regelbohrungen: statische Belastung, Δ ≤ 4 mm; dynamische Belastung, Δ ≤ 1 mm:

    • γ_h = 1,12 für μ ≥ 0,42
    • γ_h = 1,17 für 0,35 ≤ μ < 0,42
    • γ_h = 1,30 für μ < 0,35
  • Übergroße Bohrungen: statische Belastung, Δ > 4 mm; dynamische Belastung, Δ > 1 mm:

    • γ_h = 1,70 für μ < 0,35
    • γ_h = 1,35 für μ ≥ 0,35
• Δ – Differenz zwischen dem Durchmesser des Schraubenlochs und dem Schraubendurchmesser
• γ_b – Betriebsfaktor der Gleitverbindung – SP 16, Abschn. 14.3.4
• γ_c – Betriebsfaktor – SP 16, Tabelle 1, editierbar in den Normeneinstellungen

Statische oder dynamische Belastung kann in den Normeneinstellungen festgelegt werden.

Die Anzahl der wirksamen Kontaktflächen, κ, ist stets gleich 1, da jede Kontaktfläche einzeln nachgewiesen wird.

Gemäß SP 16, Abschn. 14.3.6 wird für Schrauben in gleitfesten Verbindungen unter kombinierter Scher- und Zugbeanspruchung der Betriebsfaktor der Gleitverbindung, γ_b, multipliziert mit:

$$\gamma_b = \gamma_b \cdot \left ( 1 - \frac{N_t}{P_b} \right )$$

wobei:

• N_t – Zugkraft in einer Schraube
• P_b = R_bh A_bn – Vorspannkraft in einer Schraube
• R_bh = 0,7 · R_bun – Bemessungsvorspannkraft der vorgespannten Schraube – SP 16, Abschn. 6.7
• A_bn – Spannungsquerschnitt

Gleitfeste Verbindungen sind zusätzlich für den Grenzzustand der Tragfähigkeit nachzuweisen. Der Schraubentyp ist auf lochleibungsbeansprucht – Zug-/Scherwechselwirkung umzustellen, die Lasten sind entsprechend zu erhöhen und die Verbindung ist erneut nachzuweisen.