Normnachweis von Schrauben und vorgespannten Schrauben nach chinesischer Norm
Schrauben
Schrauben werden gemäß GB 50017, Abschn. 11.4 nachgewiesen. Die Zug- und Querkraft in jeder Schraube wird durch die Finite-Elemente-Analyse bestimmt. Abhebekräfte werden durch die Finite-Elemente-Analyse ermittelt und berücksichtigt. Jede Scherfuge wird einzeln nachgewiesen. Die Platte im Lochleibungsbereich wird gegen die Summe der Querkräfte in benachbarten Ebenen nachgewiesen.
Bemessungswerte der Zug- und Schertragfähigkeit einer Schraube; fub[MPa] – Zugfestigkeit einer Schraube; abgeleitet aus Tabelle 4.4.6
| \(f_{ub}\) [MPa] | \(f_t^b \) | \(f_v^b\) |
| \(f_{ub} \le 400 \) | \(0.425 \cdot f_{ub}\) | \(0.35 \cdot f_{ub}\) |
| \(400<f_{ub}<830\) | \(0.42 \cdot f_{ub}\) | \(0.38 \cdot f_{ub}\) |
| \(830 \le f_{ub}\) | \(40/83 \cdot f_{ub}\) | \(32/83 \cdot f_{ub}\) |
Schraube auf Zug
Eine auf Zugkraft beanspruchte Schraube wird gemäß Abschn. 11.4.1.2 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:
\[ N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b \]
wobei:
- Nt – Zugkraft in einer Schraube
- Ntb – Bemessungswert der Zugtragfähigkeit
- \( A_s = \frac{\pi d_e^2}{4} \) – Spannungsquerschnitt einer Schraube
- de – effektiver Durchmesser einer Schraube im Gewindebereich
- ftb – Bemessungswert der Zugfestigkeit einer Schraube
Schrauben auf Abscherung
Eine auf Querkraft beanspruchte Schraube wird gemäß Abschn. 11.4.1.1 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:
\[ N_v \le N_v^b = A_g \cdot f_v^b \]
wobei:
- Nv – Querkraft in einer Schraube in der untersuchten Ebene
- \( A_g = \frac{\pi d^2}{4} \) – Bruttoquerschnittsfläche einer Schraube
- d – Nenndurchmesser einer Schraube
- fvb – Bemessungswert der Schertragfähigkeit einer Schraube
Jede Scherfuge wird einzeln nachgewiesen, d. h. Anzahl der Scherfugen nv = 1.
Schrauben auf kombinierten Zug und Abscherung
Eine gleichzeitig auf Quer- und Zugkraft beanspruchte Schraube wird gemäß Abschn. 11.4.1.3 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:
\[ \sqrt{\left ( \frac{N_v}{N_v^b} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_t}{N_t^b} \right ) ^2} \le 1.0 \]
wobei:
- Nv – Querkraft in einer Schraube in der untersuchten Ebene
- Nt – Zugkraft in einer Schraube
- Nvb – Bemessungswert der Schertragfähigkeit einer Schraube
- Ntb – Bemessungswert der Zugtragfähigkeit einer Schraube
Schrauben auf Lochleibung
Eine Platte, die infolge einer auf Abscherung beanspruchten Schraube auf Lochleibung beansprucht wird, wird gemäß Abschn. 11.4.1.1 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:
\[ N_v \le N_c^b = d\cdot t \cdot f_c^b \]
wobei:
- Nv – Querkraft, die auf eine Platte wirkt; vektorielle Summe der Querkräfte in benachbarten Ebenen
- d – Nenndurchmesser der Schraube
- t – Plattendicke
- fcb – Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit einer Platte
Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit einer Platte; fu – Zugfestigkeit einer Platte; abgeleitet aus Tabelle 4.4.6
Vorgespannte Schrauben
Hochfeste Schrauben in gleitfesten Verbindungen werden gemäß Abschn. 11.4.2 bemessen.
Vorgespannte Schrauben auf Zug
Die Zugtragfähigkeit einer vorgespannten Schraube wird wie folgt bestimmt:
\[ N_t \le N_t^b = 0.8 \cdot P \]
wobei:
- Nt – Zugkraft in einer Schraube
- Ntb – Bemessungswert der Zugtragfähigkeit
- P – Vorspannkraft einer hochfesten Schraube – Tabelle 11.4.2-2
Tabelle 11.4.2-2 – Vorspannkraft einer hochfesten Schraube P [kN]
| Schraubenklasse | M16 | M20 | M22 | M24 | M27 | M30 |
| 8.8 | 80 | 125 | 150 | 175 | 230 | 280 |
| 10.9 | 100 | 155 | 190 | 225 | 290 | 355 |
Eine vorgespannte Schraube, die nicht in Tabelle 11.4.2-2 enthalten ist und auf Zugkraft beansprucht wird, wird gemäß Abschn. 11.4.1.2 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:
\[ N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b \]
wobei:
- Nt – Zugkraft in einer Schraube
- Ntb – Bemessungswert der Zugtragfähigkeit
- \( A_s = \frac{\pi d_e^2}{4} \) – Spannungsquerschnitt einer Schraube
- de – effektiver Durchmesser einer Schraube im Gewindebereich
- ftb – Bemessungswert der Zugfestigkeit einer Schraube
Vorgespannte Schrauben auf Abscherung
Der Bemessungswert der Schertragfähigkeit einer vorgespannten Schraube wird gemäß Abschn. 11.4.2.1 bestimmt:
\[ N_v \le N_v^b = 0.9 k \mu P \]
wobei:
- Nv – Querkraft in der untersuchten Ebene
- Nvb – Bemessungswert der Schertragfähigkeit einer Schraube
- k – Faktor für Schraubenlöcher; k = 1 für Normallöcher, k = 0,85 für übergroße Löcher, k = 0,6 für Langlöcher
- μ – Gleitbeiwert an der Reibungsfläche gemäß Tabelle 11.4.2-1; in den Normeinstellungen bearbeitbar
- P = Ntb / 0,8 – Vorspannkraft einer hochfesten Schraube für Schrauben, die nicht in Tabelle 11.4.2-2 enthalten sind
Jede Scherfuge wird einzeln nachgewiesen, d. h. Anzahl der Scherfugen nf = 1.
Vorgespannte Schrauben auf kombinierten Zug und Abscherung
Eine gleichzeitig auf Quer- und Zugkraft beanspruchte Schraube wird gemäß Abschn. 11.4.2.3 bemessen und muss folgende Bedingung erfüllen:
\[ \frac{N_v}{N_v^b} + \frac{N_t}{N_t^b} \le 1.0 \]
wobei:
- Nv – Querkraft in der untersuchten Ebene
- Nt – Zugkraft in einer Schraube
- Nvb – Bemessungswert der Schertragfähigkeit einer Schraube
- Ntb – Bemessungswert der Zugtragfähigkeit einer Schraube