MB 322 Geschraubte Verbindungen im Stahlbau

Merkblatt 322
Geschraubte Verbindungen
im Stahlbau
Stahl-Informations-Zentrum

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Merkblatt 322
Stahl-Informations-Zentrum
Das Stahl-Informations-Zentrum ist eine
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Impressum
Merkblatt 322
„Geschraubte Verbindungen im Stahlbau“
Ausgabe 2012, ISSN 0175-2006
Herausgeber: Stahl-Informations-Zentrum,
Postfach 10 48 42, 40039 Düsseldorf
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. Rolf Kindmann,
Dr.-Ing. Jan Vette,
Ruhr Universität Bochum,
Lehrstuhl für Stahl-, Holz- und Leichtbau,
Universitätsstraße 150, 44801 Bochum
Redaktion: Stahl-Informations-Zentrum
Ein Nachdruck dieser Veröffentlichung ist –
auch auszugsweise – nur mit schriftlicher Genehmigung
des Herausgebers und bei Quellenangabe
gestattet. Die zugrunde liegenden Informationen
wurden mit größter Sorgfalt recherchiert
und redaktionell bearbeitet. Eine Haftung
ist jedoch ausgeschlossen.
DIN-Normen: Wiedergegeben mit Erlaubnis
des DIN Deutsches Institut für Normung e.V.
Maßgebend für das Anwenden der DIN-Norm
ist die Fassung mit dem neuesten Ausgabe -
datum, die bei der Beuth Verlag GmbH, Burg -
grafen straße 6, 10787 Berlin, erhältlich ist.
Inhalt
Seite
1 Einleitung und Übersicht .......................... 2
2 Schrauben, Muttern und Scheiben ............ 7
3 Herstellen von
geschraubten Verbindungen ..................... 16
4 Kraftübertragung und Tragverhalten ........ 20
5 Bemessung nach DIN EN 1993-1-8 ........... 25
6 Bemessungsbeispiele
nach DIN EN 1993-1-8 .............................. 33
7 Normen ..................................................... 38
8 Literatur .................................................... 39

1 Einleitung und Übersicht
1.1 Einführung
Stahltragwerke bestehen in der Regel aus
Trägern, Stützen und Rahmen, die aus Blechen
und gewalzten Profilen hergestellt werden. Für
die erforderlichen Verbindungen, Stöße, Anschlüsse
und Befestigungen werden geeignete
Techniken benötigt, die die Ausführung wirtschaftlicher
und dauerhafter Konstruktionen
ermöglicht.
Alte Stahlkonstruktionen belegen, dass man
Verbindungen früher ausschließlich mit Nieten
hergestellt hat. Da sie keine Zugkräfte aufnehmen
konnten, musste man so konstruieren,
dass sie nur durch Scherkräfte beansprucht wurden,
also nur durch Kräfte senkrecht zur Nietachse.
Von wenigen Ausnahmen abgesehen
kommen Nietverbindungen heutzutage nicht
mehr zum Einsatz. Aus wirtschaftlichen Gründen
sind sie schon seit langem durch geschweißte
und geschraubte Verbindungen ersetzt worden.
Aufgrund der runden, stiftartigen Form
sind Nieten und Schrauben unmittelbar miteinander
vergleichbar. Dies galt zeitweise auch
für das Tragverhalten, weil man Schrauben zunächst
so angeordnet hat, dass sie wie Nieten
nur durch Scherkräfte beansprucht wurden. Die
Weiterentwicklung der Konstruktionstechniken
und Schraubenfestigkeiten hat zwischenzeitlich
zu einem weiteren Wandel geführt: Heutzutage
können Schrauben sowohl Scherkräfte
als auch Zugkräfte aufnehmen. Diese Entwicklung
ist auch an den einschlägigen Normen für
Stahlbauten erkennbar. In den Regelungen von
DIN 18800 stehen Scher-/Lochleibungsverbindungen
im Vordergrund, was dort insbesondere
durch die Einteilung in sechs Ausführungsformen
von geschraubten Verbindungen deutlich wird.
In DIN EN 1993-1-8, die die DIN 18800 abgelöst
hat, werden scher- und zugbeanspruchte Verbindungen
mit Schrauben gleichrangig behandelt.
Grundlage der folgenden Ausführungen ist die
DIN EN 1993-1-8 in Verbindung mit dem nationalen
Anhang für Deutschland. Darüber hinaus
werden die aktuellen Produktnormen für Schrauben
und die DIN EN 1090-2 heran gezogen.
Dieses Merkblatt richtet sich an Studenten,
Ingenieure und Architekten. Es betrifft Stahlbauten
im Sinne der DIN EN 1993 (Eurocode 3)
und gilt für die Bemessung und Konstruktion
tragender Bauteile aus Stahl. Für Bauteile mit
nicht vorwiegend ruhender Belastung sind zusätzliche
Regelungen zu beachten, ebenso wie
zusätzliche Bestimmungen in den entsprechenden
Teilen der DIN EN 1993 oder in den Vor-
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
schriften der Bahn. Auf solche Regeln wird in
diesem Merkblatt nicht eingegangen. Das Merkblatt
behandelt die im Stahlbau üblichen Schrauben
mit metrischem Gewinde und Sechskantköpfen
der Festigkeitsklassen 4.6, 5.6, 8.8 und
10.9 sowie die zugehörigen Sechskantmuttern
und Scheiben, siehe Tabelle 2.5.
1.2 Inhalt der Kapitel
1.2.1 Einleitung und Übersicht
Nach einer allgemeinen Einführung in die
Thematik wird die prinzipielle Vorgehensweise
bei der Bemessung geschraubter Verbindungen
anhand eines Einführungsbeispiels beschrieben,
und es wird auf Grundsätze für die konstruktive
Ausbildung und die Berechnungen hingewiesen.
Darüber hinaus werden die Kategorien
für geschraubte Verbindungen nach DIN EN
1993-1-8 und die verwendeten Bezeichnungen
zusammengestellt.
1.2.2 Schrauben, Muttern und Scheiben
Dieses Kapitel enthält Informationen zu
den Produkten, die in Schraubengarnituren zu
verwenden sind. Im Wesentlichen geht es dabei
um die entsprechenden Normen, Abmessungen
und Festigkeiten.
1.2.3 Herstellung
Die Herstellung geschraubter Verbindungen
wird erläutert, aber auch die Darstellung auf
Zeichnungen vermittelt, und es werden Hinweise
zum Korrosionsschutz und zur Vorspannung
gegeben.
1.2.4 Kraftübertragung und Tragverhalten
Das Kapitel enthält Erläuterungen zur Berechnung
von Kräften in den Schrauben einer
Verbindung, zur Übertragung der Schnittgrößen
und zum Tragverhalten einzelner Schrauben.
1.2.5 Bemessung nach DIN EN 1993-1-8
Hier sind die wichtigsten Grundlagen für normengerechte
Nachweise zusammengestellt. Das
Kapitel enthält Berechnungsformeln und Tabellen
mit den Bemessungswerten der Tragfähigkeit
einzelner Schrauben nach DIN EN 1993-1-8.
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Merkblatt 322
1.2.6 Bemessungsbeispiele
Mithilfe von sechs Bemessungsbeispielen
wird die Durchführung der erforderlichen Nachweise
erläutert.
1.3 Einführungsbeispiel
Bei der konstruktiven Ausbildung und der
Bemessung geschraubter Verbindungen sind
die folgenden Grundsätze zu beachten:
– Stöße und Anschlüsse sollen gedrungen ausgebildet
werden.
– Es ist eine unmittelbare und symmetrische
Stoßdeckung anzustreben.
–Versatzmomente sollten möglichst vermieden
werden.
– Die einzelnen Querschnittsteile sollen für sich
angeschlossen oder gestoßen werden.
– Die Beanspruchung der Verbindung eines
Querschnittsteils soll aus den Schnittgrößenanteilen
dieses Querschnittsteils bestimmt
werden.
Abb. 1.1: Einführungsbeispiel Trägerstoß
Die Vorgehensweise bei der Bemessung
geschraubter Verbindungen wird mit dem in
Abb. 1.1 dargestellten Trägerstoß erläutert. Der
Träger besteht aus einem Walzprofil HEA500,
d.h., er hat einen doppeltsymmetrischen Querschnitt.
Die rechts in der Abbildung angegebenen
Schnittgrößen wirken unmittelbar an der
Stoßstelle.
Zunächst sollte man – entsprechend den
o.g. Grundsätzen – die Teilschnittgrößen in den
Einzelteilen des Querschnitts infolge N, M und
V ermitteln und dann festlegen, wie diese Teilschnittgrößen
durch die Schrauben übertragen
werden sollen.
Beim klassischen Laschenstoß, siehe Abb.
1.1b, werden die Schrauben nur durch Scherkräfte
beansprucht, was unmittelbar anhand
der Teilschnittgrößen erkennbar ist. Dies sind
in den Gurten die Normalkräfte infolge N und
M, die von den Gurten durch die Schrauben in
die Laschen und auf der anderen Seite des Stoßes
wieder in die Gurte übertragen werden.
Im Steg ergeben sich die Teilschnittgrößen Nw,
Mw und Vw = V, die die Schrauben ebenfalls
durch Scherkräfte beanspruchen. Bei der Ermittlung
der Kräfte in den Schrauben ist zu beachten,
dass infolge V ein Versatzmoment auftritt.
Als prinzipielle Vorgehensweise können
die folgenden Grundsätze für die Nachweisführung
herangezogen werden:
1. Teilschnittgrößen in den Einzelteilen des Querschnitts
ermitteln.
2. Scherkräfte in den einzelnen Schrauben ermitteln
(in der Regel die Maximalwerte).
3. Nachweise führen: Abscheren der Schrauben,
Lochleibung der Bleche, Beanspruchung des
Nettoquerschnitts (Lochabzug).
Bei dem in Abb. 1.1c dargestellten Stirnplattenstoß
wird der Obergurt infolge N und M
durch eine Drucknormalkraft beansprucht. Sie
kann unmittelbar durch die Stirnplatten und
Druckkontaktkräfte übertragen werden. Im
Untergurt ergibt sich infolge N und M eine Zug -
normalkraft, so dass die Schrauben im Bereich
des Untergurtes durch Zugkräfte beansprucht
werden. Die Tragfähigkeit des Stirnplattenstoßes
wird in der Regel unter Verwendung des
„T-Stummel-Modells“ ermittelt (siehe Abschnitt
5.12). Aufgrund der Zugbeanspruchung in den
Schrauben wird der Stirnplattenstoß gemäß
DIN EN 1993-1-8 den Kategorien D oder E zu -
geordnet (siehe Abschnitt 1.4). Die Querkraft V
wird in der Regel den Schrauben im Bereich
des Obergurtes zugewiesen. Sie hat häufig eine
untergeordnete Bedeutung.

1.4 Kategorien nach DIN EN 1993-1-8
Geschraubte Verbindungen werden gemäß
DIN EN 1993-1-8 in die Kategorien A bis E eingeteilt.
Die Kategorien beziehen sich auf die Beanspruchung
der Schrauben (Abscheren oder Zug)
und Varianten in der Ausführung (gleitfest, vorgespannt,
handfest angezogen). Weitere Einzelheiten
können Tabelle 1.1 entnommen werden.
Geschraubte Verbindungen mit scherbe -
anspruchten Schrauben werden in der Regel
für die Bemessung in folgende Kategorien
unterteilt:
a) Kategorie A:
Scher-/Lochleibungsverbindungen
Zu dieser Kategorie gehören Schrauben der
Festigkeitsklassen 4.6 bis 10.9. Vorspannung
und besondere Oberflächenbehandlungen sind
in der Regel nicht erforderlich. Der Bemessungswert
der einwirkenden Scherkraft darf weder
den Bemessungswert der Schertragfähigkeit
noch den Bemessungswert des Lochleibungswiderstandes
überschreiten, siehe Abschnitt 5.4.
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Kategorie Nachweiskriterium Anmerkungen
Scherverbindungen (scherbeanspruchte Schrauben)
A Fv,Ed ≤ Fv,Rd
Scher-/Lochleibungsverbindungen Fv,Ed ≤ Fb,Rd
Keine Vorspannung erforderlich.
Schrauben der Festigkeitsklassen 4.6 bis 10.9
dürfen verwendet werden.
B Fv,Ed,ser ≤ Fs,Rd,ser In der Regel sind hochfeste Schrauben
Gleitfeste Verbindungen im Grenz- Fv,Ed ≤ Fv,Rd der Festigkeitsklasse 8.8 oder 10.9 zu verwenden.
zustand der Gebrauchstauglichkeit Fv,Ed ≤ Fb,Rd Gleitwiderstand für die Gebrauchstauglichkeit.
C Fv,Ed ≤ Fs,Rd In der Regel sind hochfeste Schrauben der
Gleitfeste Verbindungen im Fv,Ed ≤ Fb,Rd Festigkeitsklasse 8.8 oder 10.9 zu verwenden.
Grenzzustand der Tragfähigkeit ΣFv,Ed ≤ Nnet,Rd Gleitwiderstand für die Tragfähigkeit.
Zugverbindungen (zugbeanspruchte Schrauben)
D Ft,Ed ≤ Ft,Rd
Nicht vorgespannt Ft,Ed ≤ Bp,Rd
E Ft,Ed ≤ Ft,Rd
Vorgespannt Ft,Ed ≤ Bp,Rd
Fv,Rd Grenzabscherkraft pro Schraube
Fb,Rd Grenzlochleibungskraft pro Schraube
Fs,Rd,ser Grenzgleitwiderstand pro Schraube im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
Fs,Rd Grenzgleitwiderstand pro Schraube im Grenzzustand der Tragfähigkeit
Ft,Rd Grenzzugkraft pro Schraube
Keine Vorspannung erforderlich.
Schrauben der Festigkeitsklassen 4.6 bis 10.9 dürfen
verwendet werden. Bp,Rd siehe Abschnitt 5.5.
In der Regel sind hochfeste Schrauben der
Festigkeitsklasse 8.8 oder 10.9 zu verwenden.
Bp,Rd siehe Abschnitt 5.5.
b) Kategorie B:
Gleitfeste Verbindungen im Grenzzustand
der Gebrauchstauglichkeit
Zu dieser Kategorie gehören hochfeste
Schrauben, die kontrolliert vorgespannt werden.
Im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit darf
in der Regel kein Gleiten auftreten. Der Bemessungswert
der einwirkenden Scherkraft im
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit darf in
der Regel den Bemessungswert des Gleitwiderstandes
nicht überschreiten. Der Bemessungswert
der einwirkenden Abscherkraft im Grenzzustand
der Tragfähigkeit darf in der Regel den
Bemessungswert der Schertragfähigkeit und des
Lochleibungswiderstandes nicht überschreiten.
c) Kategorie C:
Gleitfeste Verbindungen im Grenzzustand
der Tragfähigkeit
Zu dieser Kategorie gehören hochfeste
Schrauben, die kontrolliert vorgespannt werden.
Im Grenzzustand der Tragfähigkeit darf kein
Gleiten auftreten. Der Bemessungswert der einwirkenden
Scherkraft im Grenzzustand der Tragfähigkeit
darf den Bemessungswert des Gleit -
Tabelle 1.1:
Kategorien von
geschraubten Verbindungen
nach
DIN EN 1993-1-8
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widerstandes und des Lochleibungswiderstandes
nicht überschreiten. Zusätzlich darf bei Zugverbindungen
der Bemessungswert des plastischen
Widerstands des Nettoquerschnitts im kritischen
Schnitt durch die Schraubenlöcher Nnet,Rd
(siehe DIN EN 1993-1-1, 6.2) nicht überschritten
werden.
Für die Baupraxis hat die Kategorie A die
mit Abstand größte Bedeutung. Gleitfeste Verbindungen
nach den Kategorien B und C kommen
nur selten zum Einsatz, weil sie eine Behandlung
der Reibflächen zur Sicherstellung
der Reibung erfordern. Bezüglich des Tragverhaltens
bieten sie bei ermüdungsbeanspruchten
Verbindungen, d.h. bei häufig veränderlichen
Beanspruchungen, Vorteile.
Bei geschraubten Verbindungen mit zug -
beanspruchten Schrauben werden in der Regel
für die Bemessung folgende Kategorien unterschieden:
a) Kategorie D:
Nicht vorgespannt
Zu dieser Kategorie gehören Schrauben der
Festigkeitsklassen 4.6 bis 10.9. Vorspannung ist
nicht erforderlich. Diese Kategorie darf bei Verbindungen,
die häufig veränderlichen Zugbeanspruchungen
ausgesetzt sind, nicht verwendet
werden. Der Einsatz in Verbindungen, die durch
normale Windlasten beansprucht werden, ist
dagegen erlaubt.
b) Kategorie E:
Vorgespannt
Zu dieser Kategorie gehören hochfeste vorgespannte
Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8
oder 10.9, die kontrolliert vorgespannt werden.
In Tabelle 1.1 sind die Nachweiskriterien für
diese Verbindungskategorien zusammengefasst.
Vereinzelt werden Schrauben in Verbindungen
durch hohe Scher- und hohe Zugkräfte be -
ansprucht, so dass dann auch die Kombination
nachzuweisen ist. Einzelheiten zur Kraftüber -
tragung und zum Tragverhalten werden in
Kapitel 4 vermittelt, Einzelheiten zur Bemessung
nach DIN EN 1993-1-8 in Kapitel 5.
1.5 Bezeichnungen
Schrauben, Muttern und Scheiben
d Schraubendurchmesser
d1 Kerndurchmesser
d2 Flankendurchmesser
d0 Lochdurchmesser
Dd Lochspiel
A Schaftquerschnitt
As Spannungsquerschnitt
b Gewindelänge
s Schlüsselweite
e Eckenmaß
k Kopfhöhe
m Mutternhöhe
h Scheibendicke
P Steigung
ℓ Schraubenlänge (ohne Kopf)
Allgemeine Bezeichnungen
M Biegemoment
N Normalkraft
V Querkraft
A Querschnittsfläche (brutto)
Anet Querschnittsfläche (netto)
Fv Abscherkraft pro Schraube
Fb Lochleibungskraft pro Schraube
Ft Zugkraft pro Schraube
t Blechdicke
∑ t Klemmlänge
ts Paketdicke der verbundenen Bleche ohne
Scheiben
n Bedeutung 1: Anzahl der Schrauben in einer
Verbindung
Bedeutung 2: Abstand der Schraubenreihe
zum Angriffspunkt der Abstützkräfte
(T-Stummel-Modell)
m Bedeutung 1: Anzahl der Scherfugen
(Schnittigkeit)
Bedeutung 2: Abstand der Schraubenreihe
zum gezogenen Blech (T-Stummel-Modell)
e Abstand von der Schraubenreihe bis zum
Rand (T-Stummel-Modell)
p Abstand der Schrauben untereinander
gM0 Teilsicherheitsbeiwert für die Beanspruchbarkeit
von Querschnitten
gM1 Teilsicherheitsbeiwert für die Beanspruchbarkeit
von Bauteilen bei Stabilitätsversagen
gM2 Teilsicherheitsbeiwert für die Beanspruchbarkeit
von Querschnitten bei Bruchver -
sagen infolge Zugbeanspruchung
g F Teilsicherheitsbeiwert für Einwirkungen
m Reibungszahl
σ Normalspannung
t Schubspannung
fu Zugfestigkeit
fy Streckgrenze
Indizes
f Flansch (engl.: flange)
w Steg (engl.: web)
Ed Bemessungswert der Einwirkung
Rd Bemessungswert der Beanspruchbarkeit

2 Schrauben, Muttern und Scheiben
2.1 Normen
Die DIN EN 1993-1-8 umfasst die folgenden
Bezugsnormen hinsichtlich der Schrauben, Muttern
und Unterlegscheiben:
DIN EN 14399: Hochfeste planmäßig vorspannbare
Schraubenverbindungen für den
Metallbau
– Teil 1: Allgemeine Anforderungen
(2006-06)
– Teil 2: Prüfung der Eignung zum
Vorspannen (2006-06)
– Teil 3: System HR – Garnituren aus Sechskantschrauben
und -muttern (2006-06)
– Teil 4: System HV – Garnituren aus Sechskantschrauben
und -muttern (2006-06)
– Teil 5: Flache Scheiben (2006-06)
– Teil 6: Flache Scheiben mit Fase (2006-06)
DIN EN 20898-2: Mechanische Eigenschaften
von Verbindungselementen – Teil 2: Muttern
mit festgelegten Prüfkräften; Regelgewinde
(1994-02)
DIN EN ISO 898-1: Mechanische Eigenschaften
von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl
und legiertem Stahl – Teil 1: Schrauben
mit festgelegten Festigkeitsklassen – Regelgewinde
und Feingewinde (2009-08)
DIN EN ISO 4014: Sechskantschrauben mit
Schaft – Produktklassen A und B (2011-06)
DIN EN ISO 4016: Sechskantschrauben mit
Schaft – Produktklasse C (2011-06)
DIN EN ISO 4017: Sechskantschrauben mit
Gewinde bis Kopf – Produktklassen A und B
(2011-07)
DIN EN ISO 4018: Sechskantschrauben mit
Gewinde bis Kopf – Produktklasse C (2011-07)
DIN EN ISO 4032: Sechskantmuttern, Typ 1 –
Produktklassen A und B (2012-05)
DIN EN ISO 4033: Sechskantmuttern, Typ 2 –
Produktklassen A und B (2012-05)
DIN EN ISO 4034: Sechskantmuttern – Produktklasse
C (2012-06)
DIN EN ISO 7089: Flache Scheiben – Normale
Reihe, Produktklasse A (2000-11)
DIN EN ISO 7090: Flache Scheiben mit Fase –
Normale Reihe, Produktklasse A (2000-11)
DIN EN ISO 7091: Flache Scheiben – Normale
Reihe, Produktklasse C (2000-11)
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
In Klammern ist jeweils das Ausgabedatum
der zurzeit aktuellen Norm angegeben (z.B.
2011-10).
Darüber hinaus ist für die Ausführung von
Stahlbauten und somit auch für geschraubte Verbindungen
von Bedeutung:
DIN EN 1090-2: Ausführung von Stahltragwerken
und Aluminiumtragwerken – Teil 2:
Technische Regeln für die Ausführung von
Stahltragwerken (2011-10)
In der Ausführungsnorm DIN EN 1090-2
wird ergänzend auf die folgenden Normen verwiesen,
die geschraubte Verbindungen betreffen:
DIN EN 14399: Hochfeste planmäßig vorspannbare
Schraubenverbindungen für den
Metallbau
– Teil 7: System HR – Garnituren aus Senkschrauben
und Muttern (2008-03)
– Teil 8: System HV – Garnituren aus Sechskant-Passschrauben
und Muttern (2008-03)
– Teil 9: System HR oder HV – Direkte Kraft -
anzeiger für Garnituren aus Schrauben und
Muttern (2009-07)
– Teil 10: System HRC – Garnituren aus
Schrauben und Muttern mit kalibrierter
Vorspannung (2009-07)
DIN EN 15048: Garnituren für nicht planmäßig
vorgespannte Schraubenverbindungen für den
Metallbau
– Teil 1: Allgemeine Anforderungen (2007-07)
– Teil 2: Eignungsprüfung (2007-07)
Die aufgeführten, übergeordneten Regelwerke
DIN EN 14399-1 und DIN EN 15048-1
sind in der Bauregelliste B enthalten, so dass
auch nationale Produkte nach DIN-Normen,
die den Konformitätsnachweis dieser Normen
erfüllen, in Deutschland gehandelt werden dürfen
und die CE-Kennzeichnung tragen.
2.2 Schraubenformen und -arten
2.2.1 Beschreibung einer
geschraubten Verbindung
Eine Schraube besteht aus dem Kopf und
dem Schaft, siehe Abb. 2.1. Der Schaft hat bereichsweise
oder über die gesamte Länge ein
Gewinde. Bei den im Stahlbau üblichen Schrauben
werden in der Regel Schrauben mit glattem
Schaft und Gewinde verwendet (siehe Abb. 2.1,
oben).
7

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Merkblatt 322
Abb. 2.1: Schrauben
Die Mutter wird auf das Gewinde der Schraube
aufgeschraubt. Es gibt aber auch die Möglichkeit,
ein Gewinde in ein Bauteil einzuschneiden,
wobei das Bauteil dann die Funktion der Mutter
übernimmt.
Zwischen den zu verbindenden Blechteilen
und dem Schraubenkopf bzw. der Mutter werden
Unterlegscheiben (nachfolgend als Scheiben
bezeichnet) angeordnet. In der Regel befinden
sich diese unter dem Teil, das beim Anziehen
gedreht wird. Bei hochfesten planmäßig vorgespannten
Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9
sind sowohl unter dem Schraubenkopf als auch
unter der Mutter Scheiben anzuordnen. Sie dienen
zu einer gleichmäßigeren Krafteinleitung
und schützen durch Fasen den Übergang des
Schraubenkopfes in den Schaft vor einer Kerbwirkung.
Insgesamt werden die Schrauben zusammen
mit den Muttern und den zugehörigen Scheiben
als Schraubengarnitur bezeichnet, siehe
Abb. 2.2.
Während nach den alten, deutschen Regelungen
die Klemmlänge als Summe der als
Klemmpaket verbundenen Bleche definiert war
(jetzt Klemmpaketdicke ts), wird nach den europäischen
Regelungen die Klemmlänge als
Länge zwischen Schraubenkopf und Mutter
definiert, siehe Abb. 2.2. Die Klemmlänge ist
daher gleich der Dicke des Klemmpakets einschließlich
der Dicke der Scheiben.
Gemäß DIN EN 1993-1-1 wird zwischen
planmäßig vorgespannten und planmäßig
nicht vorgespannten Schraubenverbindungen
unterschieden. Vorgespannte Verbindungen
bestehen in der Regel aus planmäßig vorspannbaren
Schraubengarnituren. Vorge-
spannte, auf Zug beanspruchte Schrauben gemäß
Abschnitt 3.3.2 haben gegenüber nicht vorgespannten
Verbindungen, siehe Abschnitt 3.3.1,
Vorteile im Hinblick auf den Korrosionsschutz
und die Ermüdung. Auf den Begriff planmäßig
wird im Folgenden bei vorgespannten Verbindungen
verzichtet.
Gemäß den übergeordneten Schrauben -
normen DIN EN 14399-1 und DIN EN 15048-1
soll die gesamte Schraubengarnitur von einem
Hersteller geliefert werden. Er ist für die Funktionsfähigkeit
der Garnitur verantwortlich. Das
Gleiche gilt für den Oberflächenüberzug der
Garnituren, siehe Abschnitt 3.2. Der Grund hierfür
liegt darin, dass die Schrauben sehr empfindlich
auf Unterschiede in der Herstellung und
Schmierung reagieren.
Abb. 2.2: Schraubengarnitur mit Klemmpaket-
Bezeichnungen
2.2.2 Gewinde
Die im Stahlbau verwendeten Schrauben
und Muttern haben ein metrisches Gewinde
nach DIN ISO 724. Die Gewindetoleranzen sind
in DIN ISO 965-1 geregelt. Die Schrauben und
Muttern werden mit dem Buchstaben M bezeichnet.
M16 bedeutet: Schraube oder Mutter mit
metrischem Gewinde und Nenndurchmesser
d = 16 mm. In Abb. 2.3 ist ein typisches Regelgewinde
mit den wichtigsten Abmessungen
dargestellt. Folgende Bezeichnungen sind nach
DIN ISO 724 am Außengewinde zu unterscheiden:
d: Außendurchmesser (Nenndurchmesser)
d2: Flankendurchmesser
d1: Kerndurchmesser

Abb. 2.3: Metrisches Regelgewinde nach DIN ISO 724
Der Flankenwinkel ist für alle Durchmesser
konstant. Die Maße P und H sind von d abhängig.
Das ISO-Regelgewinde hat beispielsweise
für d = 12 mm (Schraube M12) die Steigung
P = 1,75 mm und bei M30 ist P = 3,5 mm. Außer
dem Regelgewinde gibt es noch Feingewinde,
die hier nicht behandelt werden, da sie im Stahlbau
keine Rolle spielen.
2.2.3 Schraubenköpfe und -schäfte
Im Allgemeinen werden Schrauben mit
Sechskantköpfen und Sechskantmuttern
verwendet. Das wichtigste Maß ist der Durchmesser
der Schraube, da die Tragfähigkeiten
von der Querschnittsfläche und somit vom
Durchmesser abhängen. Die übrigen Maße wie
z.B. die Schlüsselweite s und die Gewindelänge b
sind vom Durchmesser des Schraubenschaftes d
abhängig.
Schraubengarnituren, die für nicht vorgespannte
Schraubenverbindungen (Kategorien
A und D gemäß Tabelle 1.1) geeignet sind, werden
in der übergeordneten DIN EN 15048-1
geregelt. Darüber hinaus werden die Schrauben
in Produktklassen eingeordnet.
Für nicht vorgespannte Schraubengarnituren
können sämtliche Produktnormen herangezogen
werden, wenn sie den Konformitätsnachweis
nach DIN EN 15048-1 erfüllen. Dafür muss die
Übereinstimmung der Komponenten und Garnituren
mit den dort angegebenen Anforderungen
nachgewiesen werden. Diese umfassen eine
Erstprüfung und die werkseigene Produktionskontrolle
durch den Hersteller, einschließlich
der Beurteilung des Produktes.
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Nähere Informationen hierzu sind in DIN EN
15048-1 und bezüglich des Eignungsnachweises
in DIN EN 15048-2 enthalten. Aus diesem Grund
können Schraubengarnituren nach den europä -
ischen Normen, siehe Abschnitt 2.1, und auch
nach den deutschen Produktnormen verwendet
werden. Schrauben nach den deutschen Produktnormen
haben kürzere Gewinde. Damit
kann leichter erreicht werden, dass der glatte
Teil des Schaftes in der Scherfuge liegt, so dass
eine höhere Schertragfähigkeit ausgenutzt werden
kann (siehe Abschnitt 5.4). Nachteilig ist,
dass eine genaue Planung der Schraubenlängen
erforderlich ist. Die Produktklasse hängt im
Wesentlichen von der Festigkeitsklasse und dem
Schraubendurchmesser ab. Diese Angaben für
Stahlbauschrauben können Tabelle 2.1 entnom -
men werden. Bemerkenswert ist, dass neben den
Schrauben mit glattem Schaft auch die Schrauben
mit Gewinde bis zum Kopf verwendet werden
können. Die Angaben hierzu finden sich
ebenfalls in Tabelle 2.1.
Hochfeste Schraubengarnituren, die den
Anforderungen in DIN EN 14399-1 genügen,
dürfen als vorgespannte Schraubenverbindungen
(Kategorien B, C und E), aber auch als
nicht vorgespannte Schraubenverbindungen
(Kategorien A und D) verwendet werden. Für
den Nachweis der CE-Konformität ist neben der
Erstprüfung und der werkseigenen Kontrolle
auch der Nachweis der Funktionseigenschaften
gemäß DIN EN 14399-2 vorgeschrieben. Nach
DIN EN 14399 werden vorspannbare Schrauben
in HV-Schrauben (mit kurzem Gewinde) und HR-
Schrauben (mit mittellangem Gewinde) unterschieden.
Vorspannbare Schraubengarnituren
Produktnorm Gewindelänge Produkt- Festigb
klasse keitsklasse
DIN 7990
DIN 7968 1)
Kurz
≈ (1,4 bis 1,6) · d
Tabelle 2.1: Schrauben für
nicht vorspannbare Schraubenverbindungen
C
4.6, 5.6
DIN EN ISO 4014 Mittellang
≈ (2,2 bis 2,5) · d
≤ M24: A
> M24: B
5.6, 8.8,
10.9
DIN EN ISO 4016 C 4.6
DIN EN ISO 4017 Lang
≈ ℓ
≤ M24: A
> M24: B
5.6, 8.8,
10.9
DIN EN ISO 4018 C 4.6
1) Passschraube mit ds = d + 1 mm.
5.6
9

10
Merkblatt 322
Produktnorm Bez. Gewindelänge Produkt- Festigb
klasse keitsklasse
DIN EN 14399-3 HR
DIN EN 14399-4 HV
DIN EN 14399-8 1) HV
1) Passschraube mit ds = d + 1 mm.
Abb. 2.4:
Verbindung mit
einer Senkschraube
Mittellang
≈ (2,2 – 3,3) · d
Kurz
≈ (1,4 – 1,9) · d
Kurz
≈ (1,4 – 1,9) · d
Tabelle 2.2: Schrauben für
vorspannbare Schraubenverbindungen
B 8.8, 10.9
B 10.9
B 10.9
haben eine größere Schlüsselweite als nicht vorspannbare
Schraubengarnituren. Schrauben mit
geringerer Festigkeitsklasse (4.6 und 5.6) dürfen
grundsätzlich nur handfest angezogen, aber
planmäßig nicht vorgespannt werden. Nähere
Angaben enthalten die Tabellen 2.2 und 2.6.
Die HR-Schraube unterscheidet sich von
der HV-Schraube durch ihr längeres Gewinde.
Außerdem weisen die Muttern vom Typ HR eine
größere Höhe auf. Ansonsten sind die Abmessungen
nahezu identisch. Begründet werden
die Unterschiede damit, dass sich bei einer
HV-Garnitur das Verformungsvermögen durch
Abstreifen der Mutter einstellen soll. Demgegenüber
soll bei einer HR-Garnitur die Schraube ihr
Dehnungsvermögen durch plastische Verlängerung
der Schraube erreichen.
Passschrauben nach DIN 7968 (nicht vor -
gespannt) und DIN EN 14399-8 (vorspannbar)
werden nach DIN EN 1993-1-8 im Wesentlichen
wie normale Schrauben bemessen und daher
hier nicht gesondert behandelt.
Neben den Sechskantschrauben gibt es im
Stahlbau unter anderem die Senkschrauben nach
DIN 7969 bzw. DIN EN 14399-7 (siehe Abb. 2.4)
und HRC-Schrauben nach DIN EN 14399-10.
Aufgrund ihrer eher untergeordneten Bedeutung
werden sie hier nur der Vollständigkeit halber
erwähnt.
2.2.4 Muttern und Scheiben
Genauso wie die Schrauben sind auch die
Muttern sowie die Scheiben in Produktnormen
geregelt. Auch hierbei ist die Unterscheidung
zwischen Muttern und Scheiben für vorspannbare
und nicht vorgespannte Schraubengarnituren
zu beachten. In Tabelle 2.3 sind Produktnormen
für Muttern und in Tabelle 2.4 für Scheiben
zusammengestellt. Wie bei den Schrauben
sind die Schlüsselweiten der Muttern bei nicht
vorgespannten Verbindungen ca. 1,5 bis 1,6 · d.
Bei vorspannbaren Schraubengarnituren sind die
Muttern wie die Schraubenköpfe eine Schlüsselweite
größer als bei nicht vorspannbaren Garnituren
(siehe Tabelle 2.6).
Bei den Scheiben wird zwischen Scheiben
mit und ohne Fasen unterschieden. Während
es für die Scheiben unter den Muttern und bei
nicht vorspannbaren Schraubengarnituren auch
unter dem Kopf keine Rolle spielt, ob Scheiben
mit oder ohne Fase verwendet werden, dürfen
unter den Schraubenköpfen bei vorspannbaren
Schrauben nur die mit Fase verwendet werden.
Die Fasen sind innen und außen vorhanden und
sind beim Einbau dem Schraubenkopf bzw. der
Mutter zugewandt. Dadurch wird der Übergang
vom Schraubenkopf zum Schaft vor einer Kerbe
geschützt. Die außenliegende Fase ermöglicht
die Kontrolle des richtigen Einbaus von außen.
Auf der anderen Seite liegt die Scheibe vollflächig
auf und gewährleistet eine konstante Kraftübertragung.
2.3 Schraubenbezeichnung und
-kennzeichnung
Alle Schrauben und Muttern für geschraubte
Verbindungen müssen ein Herstellerkennzeichen
und die Kennzeichnung der Festigkeitsklasse
bzw. des Schraubentyps enthalten, so dass die
Gefahr einer Verwechselung minimiert wird und
eine spätere Kontrolle der Verbindungsmittel
möglich ist. In Abb. 2.5 sind beispielhaft die
Herstellerangaben auf Scheiben für vorspann -
bare Schraubengarnituren, auf Schraubenköpfen
und Muttern dargestellt.
Die Kennzeichnung der Festigkeitsklasse
für Schrauben erfolgt durch zwei Zahlen, z.B.
4.6. Die beiden Zahlen werden durch einen
Punkt getrennt; der Punkt wird mitgelesen: „vier
Punkt sechs“.
Für den Stahlhochbau kommen in Deutschland
gemäß nationalem Anhang zur DIN EN
1993-1-8 nur Schrauben der Festigkeitsklassen
4.6, 5.6, 8.8 und 10.9 in Frage. Für die Muttern

Nicht vorspannbar
Vorspannbar
Produkt- Muttern- Produkt- Festignorm
höhe klasse keitsklasse
DIN EN ISO ≤ M16: A (6), 8,
4032 Mittel > M16: B 10
DIN EN ISO
4034
m ≈ 0,9 · d
DIN EN ISO Groß ≤ M16: A
4033 m ≈ d > M16: B
DIN EN
14399-3
(„HR“)
DIN EN
14399-4
(„HV“)
Mittel
m ≈ 0,9 · d
Kurz
m ≈ 0,8 · d
( ) – keine Vorzugsvariante
C 4, 5
(9), 12
B 8, 10
B 10
Tabelle 2.3: Muttern für nicht vorspannbare und
vorspannbare geschraubte Verbindungen
und Scheiben gelten die entsprechenden Festigkeits-
und Härteklassen (siehe Tabelle 2.5). Die
Bedeutung der Festigkeitsklassen für die Trag -
fähigkeit und die zugehörigen Werte werden in
den Kapiteln 4 und 5 behandelt. Darüber hinaus
muss bei Schrauben, Muttern und Scheiben
durch eine CE-Kennzeichnung auf dem Etikett
der Verpackung bestätigt werden, dass sie den
Anforderungen der Produktnorm entsprechen.
Durch eine werkseigene Produktionskontrolle
des Herstellers sind die geforderten Grenzbedingungen
im Zugversuch an einer kompletten
Garnitur nach DIN EN 15048-2 oder im Anziehversuch
nach DIN EN 14399-2 nachzuweisen.
Abb. 2.5: Kennzeichnung von Schrauben
Nicht vorspannbar
Vorspannbar
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Produkt- Geo- Pro- Min. Fasen
norm metrie dukt- Härte
klasse
DIN 7989-1 C
Typ 1
DIN 7989-2 A
Zusätzlich zur Festigkeitsklasse ist die Verwendungsart
der Schraubengarnitur durch ein
Kurzzeichen anzugeben. Schrauben für nicht
vorspannbare Verbindungen werden mit „SB“
(Structural Bolting) gekennzeichnet. Bei vorspannbaren
Verbindungen tragen Schrauben,
Muttern und Scheiben die Bezeichnung
„H“. Dazu kommt die Angabe des Systems, so
dass die vollständige Bezeichnung „HV“ oder
„HR“ zu finden ist. Die Kennzeichnung bei
Scheiben befindet sich auf der der Fase gegenüberliegenden
Seite, damit keine Beeinträchtigung
des Vorspannvorgangs entsteht. Scheiben
in nicht vorspannbaren Verbindungen brauchen
nicht gekennzeichnet zu werden.
Die folgende Angabe zeigt beispielhaft die
vollständige Bezeichnung einer Schraubengarnitur,
bestehend aus Schraube und Mutter:
Garnitur Schraube/Mutter
DIN EN 14399-4 – M16 x 80 – 10.9/10 – HV – tZn
Es handelt sich um eine vorspannbare
Schraubengarnitur mit d = 16 mm in der Festigkeitsklasse
10.9 vom Typ HV. Die zusätzliche
Bezeichnung tZn weist auf eine Feuerverzinkung
der Garnitur hin, siehe Abschnitt 3.2.
100 HV Ohne
DIN EN ISO
7089
A
200
oder
Ohne
DIN EN ISO
7090
Typ 2
300
HV
Außen
DIN EN ISO
7091
C 100 HV Ohne
DIN EN
14399-5
Ohne
Typ 3 A 300 HV
DIN EN Innen und
14399-6 außen
Typ 1: Dicke: h = 8 mm (dick)
Außen-∅: da ≈ e + (3 bis 5 mm)
Typ 2: Dicke: h ≈ 2,5 bis 5 mm (dünn)
Außen-∅: da ≈ e + (3 bis 5 mm)
Typ 3: Dicke: h ≈ 3 bis 6 mm (mittel)
Außen-∅: da ≈ e
Tabelle 2.4: Scheiben für nicht vorspannbare und
vorspannbare Verbindungen
11

12
Merkblatt 322
Kategorie Schrauben – Muttern – Flache Scheiben –
gemäß FK gemäß FK gemäß HK gemäß
DIN EN 1993-1-8 1) DIN EN ISO 898-1 DIN EN ISO 898-2 Produktnorm [HV]
A, D 4.6 > M16: 43) ≤ M16 : 53) A, D 5.6 5 3)
Tabelle 2.5: Schraubengarnituren nach DIN EN 15048 und
DIN EN 14399 in Abhängigkeit von der Kategorie
2.4 Zusammenstellung
der Schraubengarnituren
100
100
A, D 200
8.8 8 300
A–E 2) 300 4)
A–E 2) 10.9 10 300 4)
1) Grundsätzlich ist vorwiegend ruhende Zugbeanspruchung zulässig.
2) Zusätzlich auch für nicht vorwiegend ruhende Zugbeanspruchung zulässig.
3) Auch Muttern der Festigkeitsklasse 8 sind zulässig.
4) Zusätzlich gekennzeichnet mit dem Herstellerkennzeichen an der Fase
gegenüberliegenden Seite.
Entsprechend den Regelungen in den Produktnormen
wurden in Abschnitt 2.2 Schrauben,
Muttern und Scheiben vorgestellt. Dabei fällt
auf, dass es unterschiedliche Bezeichnungen
bei den Festigkeitsklassen gibt. Für Scheiben
wird statt einer Festigkeitsklasse (FK) eine Härteklasse
(HK) angegeben. Die Festigkeiten und
Härten beziehen sich auf DIN ISO 898-1 für
Schrauben, auf DIN ISO 898-2 für Muttern sowie
auf die Produktnormen der Scheiben. In
Tabelle 2.5 sind die Festigkeitsklassen so
zusammen gestellt, dass die Schraubengarnituren
den Forderungen nach DIN EN 1993-1-8
entsprechen, siehe auch DIN EN 15048-1 und
DIN EN 14399.
Bei der Konstruktion von vorwiegend nicht
ruhenden Konstruktionen sind in der Regel
vorgespannte Schraubenverbindungen oder
bei reiner Scherbeanspruchung auch Passschrauben
zu verwenden. Die wesentlichen Vorteile
der Vorspannung liegen in der Sicherung gegen
Lockern und in der Reduzierung des Spannungsspiels
in der geschraubten Verbindung, so dass
sie bezüglich der Ermüdung Vorteile aufweisen.
2.5 Abmessungen und Maße
In diesem Abschnitt sind Abmessungen von
Schrauben, Muttern und Scheiben sowie die
Klemmlängen für die in der Regel verwendeten
Stahlbauschrauben zusammengestellt.
Schrauben, die größer als M36 sind, werden
in der DASt-Richtlinie 021 „Schraubenverbindungen
aus feuerverzinkten Garnituren M39 bis
M64 entsprechend DIN 6914, DIN 6915, DIN
6916“ geregelt. Die Richtlinie ist in der Bau -
regelliste A enthalten und ist bauaufsichtlich
eingeführt. Der Übereinstimmungsnachweis
wird anhand des Ü-Zeichens bestätigt. Da sie
sich auf die deutschen Produktnormen bezieht,
ist zu überprüfen, ob sie auch in Verbindung
mit den europäischen Bemessungsnormen angewendet
werden darf.
Bei Passschrauben ist zu beachten, dass der
Nenndurchmesser gleich dem Gewindedurchmesser
ist. Der Schaftdurchmesser ist einen Millimeter
größer als der Nenndurchmesser (siehe
Tabelle 2.6).
Da in Deutschland zu einem sehr großen
Anteil die hochfesten vorspannbaren Schrauben
vom Typ HV verwendet werden, sind in
Tabelle 2.7 die Klemmlängen für vorspannbare
Schraubengarnituren nach DIN EN 14399-4 bzw.
14399-8 zusammengestellt.
Für ein einwandfreies Funktionieren der
vorspannbaren geschraubten Verbindungen müssen
die Klemmlängen ∑ t folgende Bedingung
erfüllen:
(lg max + 2 · P) < ∑ t < (lmin –P –mmax)
Darin ist P die Steigungshöhe und mmax
die maximale Mutternhöhe nach Tabelle 2.6.
Die in Tabelle 2.7 aufgeführten Klemmlängen
∑ tmin und ∑ tmax liegen in diesem Bereich.
Die Werte für ∑ tmax werden unter der Bedingung
festgelegt, dass im nicht vorgespannten
Zustand das Schraubengewinde mindestens eine
Steigungshöhe hinausragt.
In Tabelle 2.8 sind darüber hinaus die möglichen
Paketdicken ts unter Berücksichtigung
von Scheiben unter Schraubenkopf und Mutter
zusammengestellt.

Tabelle 2.6: Abmessungen von Schrauben, Muttern und Scheiben gemäß den Produktnormen
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Bezeichnungen M12 M16 M20 M24 M27 M30 M36
Gewinde(nenn)durchmesser in mm d 12 16 20 24 27 30 36
Schaftdurchmesser der Schrauben in mm d 12 16 20 24 27 30 36
Lochdurchmesser bei normalen runden Löchern d0 13 18 22 26 30 33 39
Schaftdurchmesser von Passschrauben in mm d 13 17 21 25 28 31 37
Schaftquerschnitt der Schrauben in mm2 A 113 201 314 452 573 707 1018
Schaftquerschnitt von Passschrauben in mm2 A 133 227 346 491 616 755 1075
Spannungsquerschnitt für normale Schrauben
und Passschrauben in mm2 As 84,3 157 245 353 459 561 817
Steigungshöhe in mm P 1,75 2 2,5 3 3 3,5 4
Schrauben für nicht vorspannbare Garnituren nach DIN EN ISO 4014, DIN EN ISO 4016, DIN EN ISO 4017, DIN EN ISO 4018 sowie DIN 7990
Schlüsselweite in mm s 18 24 30 36 41 46 55
Maß über Eck in mm e 19,85 26,17 32,95 39,55 45,2 50,85 60,79
Kopfhöhe in mm k 7,5 10 12,5 15 17 18,7 22,5
Gewindelänge in mm nach DIN 7990 b 17,75 21 23,5 26 29 30,5 –
Gewindelänge in mm nach Länge ≤ 125 mm b 30 38 46 54 60 66 –
DIN EN ISO 4014 und 125 mm < Länge ≤ 200 b 36 44 52 60 66 72 84
DIN EN ISO 4016 Länge > 200 mm b 49 57 65 73 79 85 97
Gewindelänge in mm nach DIN EN ISO 4017
und DIN EN ISO 4018
b Gewinde geht bis zum Kopf
Muttern für nicht vorspannbare Garnituren nach DIN EN ISO 4032, DIN EN ISO 4033, DIN EN ISO 4034
Schlüsselweite in mm s 18 24 30 36 41 46 55
Mutterhöhe m in mm
außer nach DIN EN ISO 4033
min./max. 10,37/10,8 14,1/14,8 16,9/18 20,2/21,5 22,5/23,8 24,3/25,6 29,4/31,0
Mutterhöhe m in mm nach DIN EN ISO 4033 min./max. 11,57/12,0 15,7/16,4 19,0/20,3 22,6/23,9 – 27,3/28,6 33,1/34,7
Scheiben für nicht vorspannbare Garnituren nach DIN EN ISO 7089, DIN EN ISO 7090 und DIN EN ISO 7091 sowie nach DIN 7989
Lochdurchmesser der Scheibe in mm,
außer nach DIN EN ISO 7091
d1 13 17 21 25 28 31 37
Lochdurchmesser der Scheibe in mm
nach DIN EN ISO 7091
d1 13,5 17,5 22 26 30 33 39
Scheibendurchmesser in mm d2 24 30 37 44 50 56 66
Scheibendicke nach DIN EN ISO 7089,
DIN EN ISO 7090 und DIN EN ISO 7091 in mm
h 2,5 3 3 4 4 4 5
Scheibendicke nach DIN 7989-1 und DIN 7989-2 in mm h 8
Schrauben für vorspannbare Garnituren nach DIN EN 14399-4 bzw. -8 (Typ HV) und DIN EN 14399-3 (Typ HR)
Schlüsselweite in mm s 22 27 32 41 46 50 60
Maß über Eck in mm e 23,91 29,56 35,03 45,2 50,85 55,37 66,44
Kopfhöhe in mm nach DIN EN 14399-4 (Typ HV) k 8 10 13 15 17 19 23
Gewindelänge in mm nach DIN EN 14399-4 (Typ HV) b 23 28 33 39 41 44 52
Kopfhöhe in mm nach DIN EN 14399-3 (Typ HR) k 7,5 10 12,5 15 17 18,7 22,5
Gewindelänge in mm nach
DIN EN 14399-3 (Typ HR)
Länge ≤ 125 mm b
125 mm < Länge ≤ 200 b
Länge > 200 mm b
30
–
–
38
44
–
46
52
65
54
60
73
60
66
79
66
72
85
78
84
97
Muttern für vorspannbare Garnituren nach DIN EN 14399-4 (Typ HV) und DIN EN 14399-3 (Typ HR)
Schlüsselweite in mm s 22 27 32 41 46 50 60
Mutterhöhe m in mm nach
DIN EN 14399-4 (Typ HV)
min./max.
= nom.
9,64/10 12,3/13 14,9/16 18,7/20 20,7/22 22,7/24 27,7/29
Mutterhöhe m in mm nach
DIN EN 14399-3 (Typ HR)
min./max. 10,37/10,8 14,1/14,8 16,9/18 20,2/21,5 22,5/23,8 24,3/25,6 29,4/31
Scheiben für vorspannbare Garnituren nach DIN EN 14399-5 (ohne Fasen) und DIN EN 14399-6 (mit Fasen)
Lochdurchmesser der Scheibe in mm d1 13 17 21 25 28 31 37
Scheibendurchmesser in mm d2 24 30 37 44 50 56 66
Dicke der Scheibe in mm h 3 4 4 4 5 5 6
13

14
Merkblatt 322
Schraube M12 M16 M20 M24 M27 M30 M36
Länge Klemmlängen Σ tmin und Σ tmax
30 – – – – – – –
35 16–21 1) – – – – – –
40 21–26 1) 17–22 1) – – – – –
45 26–31 1) 22–27 1) 18–23 1) – – – –
50 31–36 27–32 1) 23–28 1) – – – –
55 36–41 32–37 1) 28–33 1) – – – –
60 41–46 37–42 1) 33–38 1) 29–34 1) – – –
65 46–51 42–47 38–43 1) 34–39 1) – – –
70 51–56 47–52 43–48 1) 39–44 1) 36–41 1) – –
75 56–61 52–57 48–53 44–49 1) 41–46 1) 39–44 1) –
80 61–66 57–62 53–58 49–54 1) 46–51 1) 44–49 1) –
85 66–71 62–67 58–63 54–59 1) 51–56 1) 49–54 1) 43–48 1)
90 71–76 67–72 63–68 59–64 56–61 1) 54–59 1) 48–53 1)
95 76–81 72–77 68–73 64–69 61–66 59–64 1) 53–58 1)
100 – 77–82 73–78 69–74 66–71 64–69 1) 58–63 1)
105 – 82–87 78–83 74–79 71–76 69–74 63–68 1)
110 – 87–92 83–88 79–84 76–81 74–79 68–73 1)
115 – 92–97 88–93 84–89 81–86 79–84 73–78 1)
120 – 97–102 93–98 89–94 86–91 84–89 78–83 1)
125 – 102–107 98–103 94–99 91–96 89–94 83–88
130 – 107–112 1) 103–108 99–104 96–101 94–99 88–93
135 – – 108–113 104–109 101–106 99–104 93–98
140 – – 113–118 109–114 106–111 104–109 98–103
145 – – 118–123 114–119 111–116 109–114 103–108
150 – – 123–128 119–124 116–121 114–119 108–113
155 – – 128–133 124–129 121–126 119–124 113–118
160 – – – 129–134 126–131 124–129 118–123
165 – – – 134–139 131–136 129–134 123–128
170 – – – 139–144 136–141 134–139 128–133
175 – – – 144–149 141–146 139–144 133–138
180 – – – 149–154 146–151 144–149 138–143
185 – – – 154–159 151–156 149–154 143–148
190 – – – 159–164 1) 156–161 154–159 148–153
195 – – – 164–169 1) 161–166 159–164 153–158
200 – – – – 166–171 164–169 158–163
1) Nur nach DIN EN 14399-4.
Tabelle 2.7: Klemmlängen ∑ t nach DIN EN 14399-4 und DIN EN 14399-8 für vorspannbare Schrauben

Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Schraube M12 M16 M20 M24 M27 M30 M36
Länge Minimale und maximale Paketdicken ts
30 – – – – – – –
35 10–151) – – – – – –
40 15–201) 9–141) – – – – –
45 20–251) 14–191) 10–151) – – – –
50 25–30 19–241) 15–201) – – – –
55 30–35 24–291) 20–251) – – – –
60 35–40 29–341) 25–301) 21–261) – – –
65 40–45 34–39 30–351) 26–311) – – –
70 45–50 39–44 35–401) 31–361) 26–311) – –
75 50–55 44–49 40–45 36–411) 31–361) 29–341) –
80 55–60 49–54 45–50 41–461) 36–411) 34–391) –
85 60–65 54–59 50–55 46–511) 41–461) 39–441) 31–361) 90 65–70 59–64 55–60 51–56 46–511) 44–491) 36–411) 95 70–75 64–69 60–65 56–61 51–56 49–541) 41–461) 100 – 69–74 65–70 61–66 56–61 54–591) 46–511) 105 – 74–79 70–75 66–71 61–66 59–64 51–561) 110 – 79–84 75–80 71–76 66–71 64–69 56–611) 115 – 84–89 80–85 76–81 71–76 69–74 61–661) 120 – 89–94 85–90 81–86 76–81 74–79 66–711) 125 – 94–99 90–95 86–91 81–86 79–84 71–76
130 – 99–1041) 95–100 91–96 86–91 84–89 76–81
135 – – 100–105 96–101 91–96 89–94 81–86
140 – – 105–110 101–106 96–101 94–99 86–91
145 – – 110–115 106–111 101–106 99–104 91–96
150 – – 115–120 111–116 106–111 104–109 96–101
155 – – 120–125 116–121 111–116 109–114 101–106
160 – – – 121–126 116–121 114–119 106–111
165 – – – 126–131 121–126 119–124 111–116
170 – – – 131–136 126–131 124–129 116–121
175 – – – 136–141 131–136 129–134 121–126
180 – – – 141–146 136–141 134–139 126–131
185 – – – 146–151 141–146 139–144 131–136
190 – – – 151–1561) 146–151 144–149 136–141
195 – – – 156–1611) 151–156 149–154 141–146
200 – – – – 156–161 154–159 146–151
1) Nur nach DIN EN 14399-4.
Tabelle 2.8: Paketdicken ts = ∑ t – 2 h gemäß DIN EN 14399-4 und DIN EN 14399-8 für vorspannbare Schrauben
für Garnituren mit zwei Scheiben
15

16
Merkblatt 322
3 Herstellen von
geschraubten Verbindungen
3.1 Vorbemerkungen
Das Herstellen von geschraubten Verbindungen
kann in die Herstellung im Werk und das
Herstellen auf der Baustelle unterteilt werden.
Die Arbeitsvorgänge, die im Werk oder in
einer Fertigungshalle ausgeführt werden, z.B. das
Herstellen der Löcher und das Aufbringen des
Korrosionsschutzes, können als Herstellung
im Werk bezeichnet werden.
Die Herstellung auf der Baustelle umfasst
u.a. das Ausrichten der Bauteile und das Verbinden
mit den Schrauben. Dazu gehören z.B. das
Aufbringen der planmäßigen Vorspannung und
die Kontrolle der geschraubten Verbindungen.
Die normative Grundlage zur Herstellung
von geschraubten Verbindungen ist DIN EN
1090-2. In dieser Norm sind die Regelungen
enthalten, die für die Herstellung geschraubter
Verbindung von Bedeutung sind. Darüber hinaus
enthält der nationale Anhang der DIN EN
1993-1-8 ergänzende Regelungen, die bei der
Herstellung von geschraubten Verbindungen zu
beachten sind.
3.1 Schraubenlöcher
Um eine Schraube durch das vorbereitete
Loch stecken zu können, ist es erforderlich,
Fertigungstoleranzen zu berücksichtigen. Aus
diesem Grund werden die Schraubenlöcher
etwas größer gebohrt als der Durchmesser des
Schraubenschaftes beträgt. Die Differenz wird
als Lochspiel Dd bezeichnet und ist vom Durchmesser
der Schraube abhängig. Darüber hinaus
besteht die Möglichkeit, Langlöcher auszubilden,
um Verschiebungen der geschraubten Verbindung
in einer festgelegten Richtung zuzulassen.
In Tabelle 3.1 sind die Nennlochspiele von normalen
runden und übergroßen runden Löchern
sowie von kurzen und langen Langlöchern angegeben.
Für normale runde Schraubenlöcher
bei kleinen Schraubendurchmessern (M12) sind
nach DIN EN 1090-2 etwas kleinere Löcher zu
bohren als nach DIN 18800-7.
Werden jedoch die Schraubenlöcher für
Schrauben M12 wie in DIN 18800-7 mit einem
Lochspiel von 2 mm ausgeführt, so muss der
Bemessungswert der Abschertragfähigkeit kleiner
sein als der Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit.
Zusätzlich ist bei hochfes -
ten Schrauben die Abschertragfähigkeit um 15 %
zu reduzieren.
Bei geschraubten Verbindungen mit übergroßen
runden Löchern ist die Lochleibungstragfähigkeit
um den Faktor 0,8 abzumindern, bei
Langlöchern quer zur Längsachse um den Faktor
0,6. Nach DIN EN 1993-1-1 ist der Schlupf
in Schraubenlöchern bei der Tragwerksberechnung
zu berücksichtigen, falls er maßgebend ist.
Für Passschraubenverbindungen haben die
Schraubenlöcher den gleichen Nenndurchmesser
wie der Schaft (Dd = 0 mm). Während sich
für die normalen Löcher kaum Änderungen
ergeben, sind die Regelungen bei Passschraubenverbindungen
gegenüber der DIN 18800-7
(Dd = 0,3 mm) in der Form so verändert worden,
dass sie nun der Toleranzklasse H11 entsprechen
müssen. Die Abweichungen dürfen dementsprechend
bis zu Dd = 0,16 mm je nach
Durchmesser betragen. Aufgrund der hohen
Passgenauigkeit und des damit verbundenen
hohen Montageaufwands werden in der Regel
normale Schrauben den Passschrauben vorgezogen.
Lochdefinition Schraubengröße
Normale runde
Löcher
Übergroße runde
Löcher
Kurze Langlöcher
(in der Länge)
Lange Langlöcher
(in der Länge)
M12 M16 und M24 M27 und
M20 größer
1 2 2 3
3 4 6 8
4 6 8 10
1,5 · d
Tabelle 3.1: Nennlochspiel Dd in mm bei Schrauben und
Bolzen nach DIN EN 1090-2
Bezüglich Tabelle 3.1 sind folgende Anmerkungen
zu beachten:
Bei Anwendungsfällen, wie z.B. bei Türmen
oder Masten, muss das Nennlochspiel für normale
runde Löcher um 0,5 mm abgemindert
werden, sofern nichts anderes festgelegt wird.
Bei beschichteten Verbindungsmitteln M12
mit normalen runden Löchern kann das Nennlochspiel
von 1 mm um die Überzugdicke des
Verbindungsmittels erhöht werden.
Bei Schrauben in Langlöchern muss das Nennlochspiel
in Querrichtung gleich dem für normale
runde Löcher beim entsprechenden
Durchmesser sein.

3.2 Korrosionsschutz
Grundsätzlich gilt nach DIN EN 1090-2 der
Grundsatz, dass eine vergleichbare Korrosionsbeständigkeit
der Verbindungsmittel und der anzuschließenden
Bauteile bestehen soll.
Nach der Herstellung der Konstruktionsteile
oder nach der Montage der Bauteile erhalten die
Schrauben den gleichen Korrosionsschutz durch
Überzüge (z.B. Anstrich oder Verzinkung) wie
die Stahlkonstruktion. Bei verzinkten Konstruktionen
sind verzinkte Schrauben zu verwenden.
Immer häufiger werden auch bei nicht verzinkten
Konstruktionen verzinkte Schrauben ein -
gesetzt.
Bei wetterfesten Stählen werden entsprechende
wetterfeste Schrauben verwendet. Für
mechanische Verbindungselemente aus nichtrostenden
Stählen gelten gemäß der bauaufsichtlich
eingeführten Zulassung Z 30.3-6 die technischen
Lieferbedingungen nach DIN ISO 3506
Teil 1 und 2.
Stahlbauteile werden zum Schutz gegen
Korrosion häufig feuerverzinkt. Die Montage
dieser Teile erfolgt mit feuerverzinkten Schrauben,
deren technische Lieferbedingungen in
DIN EN ISO 10684 geregelt sind. Werden feuerverzinkte
oder galvanisch verzinkte Schrauben
verwendet, so ist die komplette Schraubengarnitur
entsprechend beschichtet.
Auch hochfeste Schrauben werden vorwiegend
in feuerverzinkter Ausführung verwendet.
Die namhaften Schraubenhersteller sind heute in
der Lage, auch hochfeste Schrauben so zu verzinken,
dass Wasserstoffversprödung, Sprödbruchanfälligkeit
und Spannungsrisskorrosion in der
Flüssigzinkphase ausgeschlossen werden können.
3.3 Anziehen und Vorspannen
von geschraubten Verbindungen
3.3.1 Handfestes Anziehen
Nach DIN EN 1090-2 sind geschraubte Verbindungen
mindestens „handfest“ anzuziehen.
Damit ist gemeint, dass der Schraubenkopf bzw.
die Mutter flächig aufliegt und das Klemmpaket
keine klaffenden Fugen aufweist. Die Ausnahme
sind Fälle, bei denen im mittleren Bereich der
Verbindung ein Anliegen der Kontaktflächen
erreicht wird und kein planmäßiger Kontaktstoß
festgelegt ist. Bei diesen Verbindungen dürfen
bei Konstruktionsmaterialien mit t ≥ 4 mm bei
Blechen und t ≥ 8 mm bei Profilquerschnitten
bis zu 4 mm große Spalte zwischen den Kanten
verbleiben.
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Inwieweit durch das handfeste Anziehen fest
definierte Vorspannkräfte bzw. Anziehmomente
aufzubringen sind, ist in DIN EN 1090-2 nicht
geregelt. Als Anhaltswert wird in [3] empfohlen,
10 % der Mindestvorspannkraft für hochfeste
Schraubengarnituren zu wählen. Die dadurch
aufgebrachte Vorspannkraft ist selbst
bei Schrauben der Festigkeitsklasse 4.6 mit
ca. 25–30 % der Streckgrenze als akzeptabel zu
bewerten.
3.3.2 Vorspannung von
hochfesten Schraubengarnituren
Für vorgespannte geschraubte Verbindungen
(Kategorien B, C und E nach Tabelle 1.1) sind
Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9
nach DIN EN 14399 zu verwenden (siehe Tabelle
2.2). Vorspannverfahren und Anforderungen an
die Vorspannung geschraubter Verbindungen
sind in DIN EN 1090-2 und im nationalen Anhang
zur DIN EN 1993-1-8 geregelt. Als Vorspannkraft
für gleitfeste Verbindungen (Kategorien B und
C) und für Verbindungen der Kategorie E ist in
der Regel die Mindestvorspannkraft wie folgt
anzusetzen:
Fp,C = 0,7 · fub · As
Für die Vorspannung als Qualitätssicherungsmaßnahme
und für nicht voll vorgespannte Verbindungen
der Kategorie E darf eine Vorspannkraft
von bis zu
Fp,C* = 0,7 · fyb · As
ausgeführt werden. Sie kann mit den in Tabelle
3.4 aufgeführten Verfahren aufgebracht werden.
Die geringere Vorspannkraft Fp,C* wird nach -
folgend als Regelvorspannkraft und Fp,C als
volle Vorspannkraft bezeichnet. Für die Sicherung
der Garnitur gegen Lockern reicht in der
Regel eine reduzierte Vorspannung von 50 %
von Fp,C* aus. Die volle Vorspannkraft Fp,C (70 %
der Zugfestigkeit) wird z.B. zur Sicherstellung
der Reibungskraft für gleitfeste Verbindungen
der Kategorien B und C benötigt, während die
Regelvorspannkraft Fp,C* (70 % der Streckgrenze)
als gebrauchstauglichkeitsorientiert angesehen
werden kann. Für vorgespannte Schrauben mit
voller Vorspannung Fp,C dürfen in der Regel
nur Schrauben nach DIN EN 14399-3 (HR) und
14399-4 (HV) mit den zugehörigen Muttern und
Scheiben verwendet werden.
Zum Aufbringen der vollen Vorspannkraft
sind nach DIN EN 1090-2 verschiedene Vorspannverfahren
zugelassen. Hierbei sind besonders
das Drehmomentverfahren und das kombinierte
17

18
Merkblatt 322
Vorspannverfahren zu nennen. Um vom auf -
gebrachten Drehmoment Mr Rückschlüsse auf
die Vorspannkraft Fp,C machen zu können, ist
der Einfluss der Schmierung von Schraube und
Mutter von Bedeutung. Daher sind die Verfahren
in verschiedene k-Klassen eingeteilt. In Abhängigkeit
von der k-Klasse ist der Faktor km zu
bestimmen.
Bei der K1-Klasse, geeignet für das kombinierte
Vorspannverfahren, liegt der km-Faktor
in der Mitte des vom Schraubenhersteller gewährleisteten
Streubands, d.h. zwischen 0,1 <
ki < 0,16. Sofern nichts anderes festgelegt ist,
kann daher km = 0,13 vereinfachend angesetzt
werden.
Bei der K2-Klasse, geeignet für das Dreh -
momentverfahren oder das kombinierte Vorspannverfahren,
ist der mittlere km-Faktor individuell
und für jede Schraubenlieferung separat
zu bestimmen. Er berechnet sich als tatsächlicher,
statistisch ermittelter Wert, der bei der
Auslieferung angegeben wird. Er liegt in den
Grenzen 0,10 < km < 0,23. Das Referenzdrehmoment
Mr kann dementsprechend wie folgt bestimmt
werden:
Mr = km · d · Fp,C
Das planmäßig aufzubringende Drehmoment
MA,Soll ist für das Drehmomentverfahren bei
der K2-Klasse zusätzlich um 10 % gegenüber dem
Referenzdrehmoment Mr2 zu erhöhen.
Eine planmäßige Vorspannung wird meistens
mithilfe von Drehmomentschlüsseln aufgebracht,
die bei Erreichen eines einstellbaren
Drehmoments deutlich knacken, oder mit elek -
tronisch geregelten Elektroschraubern. Impulsschrauber
sind zum planmäßigen Vorspannen
eher nicht geeignet. Die planmäßige Vorspannung
wird in der Regel in zwei Schritten auf -
gebracht. Der Ablauf des Vorspannens und
weitere Hinweise zu den Vorspannverfahren
können DIN EN 1090-2 entnommen werden.
Darüber hinaus werden in [3] die Vorspannverfahren
kritisch beurteilt. Dort wird herausgestellt,
dass mit dem kombinierten Vorspannverfahren
– Voranziehen mit festen Anziehmomenten
(0,75 · Mr1) und drehwinkelgesteuertem
Nachziehen – ein kontrollierteres und gleichmäßigeres
Vorspannen der hochfesten Schrauben
möglich ist. In Tabelle 3.2 sind die Weiterdrehwinkel
für den zweiten Anziehvorgang des
kombinierten Verfahrens zusammengestellt.
Die Werte in den Klammern beziehen sich
auf das Aufbringen der Regelvorspannkraft nach
DIN EN 1993-1-8/NA mit dem modifizierten kombinierten
Verfahren (nur für 10.9-Schrauben).
Bei diesem Verfahren besteht eine deutlich ge-
ringere Abhängigkeit vom Schmierungsgrad der
Schrauben und der Muttern. Es wird daher in
[3] empfohlen, das kombinierte Vorspannverfahren
anzuwenden. Gemäß NA zur DIN EN
1993-1-8 sind Verbindungen der Kategorien
B, C und E mit dem kombinierten Vorspannverfahren
nach DIN EN 1090-2 und der vollen
Vorspannkraft Fp,C vorzuspannen.
Klemmlänge ∑t Während des zweiten
Anziehschrittes aufzubringender
Weiterdrehwinkel
Winkel in [°] Drehung
∑ t < 2 · d 60 (45) 1/6 (1/8)
2·d ≤ ∑ t < 6 · d 90 (60) 1/4 (1/6)
6·d ≤ ∑ t < 10 · d 120 (90) 1/3 (1/4)
10·d < ∑ t Keine Empfehlung
Tabelle 3.2: Weiterdrehwinkel für das kombinierte
Vorspannverfahren nach DIN EN 1090-2 (8.8- und
10.9-Schrauben)
Das Aufbringen der Regelvorspannkraft
Fp,C* kann gemäß Anhang A des NA zur DIN EN
1993-1-8 mit den folgenden Vorspannmaßnahmen
erfolgen:
– Drehimpulsverfahren
– modifiziertes Drehmomentverfahren
– modifiziertes kombiniertes Verfahren
Einzelheiten zu diesen Verfahren sind in
Tabelle 3.3 für Garnituren der Festigkeitsklassen
8.8 und 10.9 zusammengestellt. Sie gelten
für die k-Klasse K1 nach DIN EN 14399-1. Das
modifizierte kombinierte Verfahren darf nur für
Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 verwendet
werden.
3.4 Kontrolle von vorgespannten Verbindungen
Zunächst müssen alle Verbindungen mit
planmäßig vorgespannten mechanischen Verbindungsmitteln
vor Beginn des Vorspannens
einer Sichtprüfung unterzogen werden, nachdem
sie am örtlich ausgerichteten Tragwerk
verschraubt wurden.
Ist die Ursache für die Nichtkonformität ein
Dickenunterschied in der gleichen Lage, der
die in DIN EN 1090-2 Abschnitt 8.1 festgelegten
Werte überschreitet, muss die Verbindung durch
Futterbleche ergänzt werden. Andere Nichtkon-

Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Volle Vorspannkraft Regelvorspannkraft Drehimpuls- Modifiziertes Modifiziertes
Fp,C [kN] Fp,C* [kN] verfahren Drehmoment- kombiniertes
verfahren Verfahren
Tabelle 3.3: Volle Vorspannkräfte für das kombinierte Verfahren nach DIN EN 1090-2 und Regelvorspannkräfte
sowie Drehimpulsverfahren, modifiziertes Drehmomentverfahren und modifiziertes kombiniertes Verfahren nach
DIN EN 1993-1-8/NA – k-Klasse K1 nach DIN EN 14399-1
formitäten dürfen, falls möglich, durch Anpassung
der örtlichen Bauteilausrichtung korrigiert
werden.
Korrigierte Verbindungen sind erneut zu
prüfen. Bei den Ausführungsklassen EXC2 bis
EXC4 müssen die Vorspannverfahren nach den
Regelungen in DIN EN 1090-2 kalibriert und
überprüft werden.
Nach dem Anziehen ist die Kontrolle der
vorgespannten Verbindungen stichprobenhaft
durchzuführen. Für Bauwerke der Ausführungsklasse
EXC2 sind 5 % aller Verbindungen und
für Bauwerke der Klassen EXC3 und EXC4 sind
mindestens 10 % aller Verbindungen zu überprüfen.
Die Überprüfung erfolgt je nach Vorspannverfahren
nach DIN EN 1090-2. Die Einteilung
der Stahlkonstruktion in die EXC-Ausführungsklassen
erfolgt ebenfalls nach DIN EN
1090-2.
Einzustellende Aufzubringendes Voranzieh-
Vorspannkraft Fv,DI [kN] Anziehmoment MA [Nm] moment
zum Erreichen der zum Erreichen der MA,MKV
Regelvorspannkraft Regelvorspannkraft
Fp,C* Fp,C* [Nm]
Oberflächenzustand: feuerverzinkt und geschmiert *)
oder wie hergestellt und geschmiert *)
Schraube 8.8 10.9 8.8 10.9 8.8 10.9 8.8 10.9 10.9
M12 47 59 35 50 40 60 70 100 75
M16 88 110 70 100 80 110 170 250 190
M20 137 172 110 160 120 175 300 450 340
M24 198 247 150 220 165 240 600 800 600
M27 257 321 200 290 220 320 900 1250 940
M30 314 393 245 350 270 390 1200 1650 1240
M36 458 572 355 510 390 560 2100 2800 2100
* ) Muttern mit Molybdänsulfid oder gleichwertigem Schmierstoff behandelt.
3.5 Sinnbilder für Schrauben
In DIN 407 waren Sinnbilder für Schrauben
und Nieten genormt, die z.T. auch in CAD-Programmen
verwendet worden sind. 1983 ist die
internationale Norm ISO 5261-1981 unverändert
in die Deutsche Norm DIN ISO 5845-1 übernommen
worden. Danach werden die Schrauben
oder Nieten in der Beschriftung angegeben, z.B.
4 M16 x 100 – DIN EN ISO 14399-8 – 10.9 (für
4 Passschrauben M16, Länge 100 mm). Zusätzlich
zur Produktnorm ist stets die Festigkeitsklasse
anzugeben. Dies kann entweder durch
eine globale Angabe oder einzeln für jede
Schraube erfolgen. In den Zeichnungen wird
nach der Darstellung senkrecht zur Achse (Draufsicht)
und der Darstellung parallel zur Achse
(Schnitt oder Seitenansicht) unterschieden (siehe
Tabelle 3.4).
19

20
Merkblatt 322
Bedeutung des Zeichenebene
Symbols Senkrecht zur Achse Parallel zur Achse
Schraube in der
Werkstatt eingebaut
Schraube auf der
Baustelle eingebaut
Schraube auf
der Baustelle gebohrt
und eingebaut
Tabelle 3.4: Sinnbilder für Löcher und Schrauben nach DIN ISO 5845-1
4 Kraftübertragung und Tragverhalten
4.1 Vorbemerkungen
In den folgenden Abschnitten werden die
Kraftübertragung und mögliche Versagensarten
bei geschraubten Verbindungen erläutert. Dabei
geht es zunächst um die Übertragung von Scheroder
Zugkräften durch einzelne Schrauben, ihr
Tragverhalten und die gängigen Berechnungsmodelle
für normengerechte Nachweise. Danach
werden die Berechnung von Schraubenkräften
in scherbeanspruchten Verbindungen und die
Ermittlung der Tragfähigkeit in Verbindungen
mit zugbeanspruchten Schrauben behandelt.
4.2 Scherverbindungen Kategorie A
Scherverbindungen der Kategorie A sind
Scher-/Lochleibungsverbindungen, die abgekürzt
auch SL-Verbindungen genannt werden (siehe
auch Tabelle 1.1). Gemäß Abb. 4.1 werden die
äußeren Kräfte durch Kontaktspannungen von
den Blechen auf den Schraubenschaft übertragen.
Dadurch entstehen im Schraubenschaft
Schubspannungen, so dass er durch Scherkräfte
beansprucht wird. Bei der SL-Verbindung in
Abb. 4.1 wird die Kraft F durch zwei Scherfugen
in die außenliegenden Bleche übertragen. Es
handelt sich daher um eine zweischnittige Verbindung
(m = 2).
In der Praxis werden hauptsächlich ein- und
zweischnittige, jedoch teilweise auch mehr-
Nicht Senkung auf der Mutterseite Mutterseite Senkung
gesenkt Vorderseite Rückseite freigestellt rechts rechts
Bei den Sinnbildern für Löcher entfällt der Punkt in der Mitte bzw. in der Ansicht parallel zur Achse die senkrechten Striche.
Zusätzlich ist der Lochdurchmesser anzugeben.
Abb. 4.1: Scherbeanspruchung einer Schraube
schnittige Verbindungen ausgeführt. Tabelle 5.3
(siehe Abschnitt 5.4) zeigt die maximalen Scherkräfte
Fv,Rd von Schrauben für eine Scherfuge,
die bei zweischnittigen Verbindungen verdoppelt
werden müssen. Wegen der Bedeutung für
die Bemessung ist die Bestimmung der Scher -
fugen in Abb. 4.2 anschaulich dargestellt. Ergänzend
zu Abb. 4.1 sind in Abb. 4.2 die auf den
Schraubenschaft und auf die Bleche wirkenden
Lochleibungsspannungen eingezeichnet.

Abb. 4.2: Ein- und zweischnittige SL-Verbindungen
Die Tragfähigkeit von SL-Verbindungen wird
bei vorwiegend ruhender Belastung durch drei
mögliche Versagensarten begrenzt. Sie sind anhand
eines Beispiels in Abb. 4.3 dargestellt.
Wenn man dicke, breite Bleche mit Schrauben
verbindet, die im Vergleich zu den Blechen
kleine Durchmesser haben, kommt es zum Abscheren
der Schraubenschäfte. Bei vergleichs-
Abb. 4.3: Mögliche Versagensarten bei einer SL-Verbindung
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
weise dünnen Blechen kann der Lochleibungsdruck
auf die Bleche so groß werden, dass ein
unzulässiges Aufweiten der Löcher bzw. Aus -
reißen der Bleche das maßgebende Versagenskriterium
ist. Die Rand- und Lochabstände müssen
daher ausreichend groß sein. Die dritte Versagensart
ergibt sich, wenn Schrauben mit großem
Durchmesser im Vergleich zur Breite der
Bleche die Tragfähigkeit der Bleche so stark
reduzieren, dass das Blech im Nettoquerschnitt
versagt.
Aufgrund der drei möglichen Versagensarten
in Abb. 4.3 ergeben sich Schubspannungen im
Schraubenschaft (a), Lochleibungsdruckspannungen
zwischen Blech und Schraubenschaft
(b) sowie Zugnormalspannungen im Blech mit
Lochschwächung (c). Die Spannungen haben
nach der Elastizitätstheorie stark nichtlineare
Verläufe in den Schrauben und Blechen. Zur anschaulichen
Erläuterung sind die qualitativen
Spannungsverläufe in Abb. 4.4 skizziert.
Da geschraubte Verbindungen duktiles Verhalten
aufweisen, plastizieren bei Steigerung
der Belastung Teile der Konstruktion, so dass
Spannungsspitzen abgebaut und die Spannungsverteilungen
vergleichmäßigt werden. Bei weiterer
Laststeigerung bis hin zur Grenztragfähigkeit
ergeben sich näherungsweise konstante
Spannungsverteilungen (Abb. 4.4c). Für die Bemessung
von geschraubten Verbindungen werden
daher folgende Verteilungen angenommen:
a) konstante Schubspannungen ta im Schraubenschaft
b) konstanter Lochleibungsdruck σl im Blech
über Blechdicke und Schraubenschaftdurchmesser
c) konstante Normalspannungen σx im Nettoquerschnitt
des Bleches
Die Annahme konstanter Spannungen ist
eine Näherung, die die Berechnung erleichtern
soll. Sie führt zu einer ausreichend sicheren Bemessung,
da die zulässigen Beanspruchbarkeiten,
Konstruktionsregeln und Bemessungsvorschriften
auf diese Annahme abgestimmt sind. Zu
beachten ist jedoch, dass ausreichend duktiles
Tragverhalten nur bei vorwiegend ruhender Belastung
vorausgesetzt werden kann. Wenn die
Ermüdung eine Rolle spielt, haben Spannungsspitzen
große Bedeutung.
Das in diesem Abschnitt beschriebene Tragverhalten
gilt für Schrauben mit glattem Schaft
(„Stahlbauschrauben“) und Schrauben mit Gewinde
bis zum Schraubenkopf. Die Berechnung
der Schraubenkräfte in SL-Verbindungen wird
in Abschnitt 4.5 behandelt, die Bemessung in
Abschnitt 5.4.
21

Abb. 4.4:
Spannungsver -
teilungen in
SL-Verbindungen
22
Merkblatt 322
4.3 Scherverbindungen
der Kategorien B und C
Gleitfeste Verbindungen im Grenzzustand
der Gebrauchstauglichkeit bzw. der Tragfähigkeit
sind gemäß Tabelle 1.1 Scherverbindungen
der Kategorien B und C. Ihre Wirkungsweise
wird mithilfe von Abb. 4.5 erläutert.
Wenn die Schrauben einer Verbindung vorgespannt
werden, können Kräfte senkrecht zur
Schraubenachse durch Reibung übertragen werden.
Durch das Vorspannen werden die Schrauben
auf Zug beansprucht und es entstehen zwischen
Schraubenkopf und -mutter Druckkräfte.
Sie pressen die Kontaktflächen der Bleche örtlich
Abb. 4.5: Kraftübertragung in gleitfesten Verbindungen
zusammen, so dass die äußeren Kräfte F durch
Reibung übertragen werden können. Die Größe
der übertragbaren Reibkräfte hängt von der Vorspannung
und der Beschaffenheit der Blechoberflächen
ab (gestrahlt, aufgeraut, gleitfester
Anstrich). Gemäß DIN EN 1993-1-8 werden die
Gleitflächenklassen A, B, C und D unterschieden,
denen Reibungszahlen von m = 0,5, 0,4, 0,3 bzw.
0,2 zugeordnet sind. Nach dem Überschreiten
der Reibkräfte wirkt eine gleitfeste Verbindung
wie eine SL-Verbindung, so dass gemäß Tabelle
1.1 entsprechende Nachweise zu führen sind.
Im Vergleich zu SL-Verbindungen treten bei
gleitfesten Verbindungen kleinere Spannungen
in den verbundenen Blechen auf, solange die
Kraftübertragung durch Reibung wirksam ist.
Die Skizzen in Abb. 4.6 zeigen die Spannungsverläufe
qualitativ. Da die ausgeprägten Spannungsspitzen
an den Schraubenlöchern entfallen,
ist die Ermüdungsfestigkeit von gleitfesten
Verbindungen wesentlich höher als die von
SL-Verbindungen. Sie werden aufgrund dieses
Vorteils bevorzugt bei dynamisch beanspruchten
Konstruktionen verwendet.
Abb. 4.6: Spannungen in Blechen bei SL-Verbindungen
und gleitfesten Scherverbindungen

4.4 Zugverbindungen der Kategorien
D und E
Geschraubte Verbindungen können auch
so konstruiert werden, dass Kräfte in Richtung
der Schraubenachse auftreten. Gemäß Abb. 4.7
werden die Schrauben dann durch Zugkräfte
beansprucht, was die kennzeichnende Beanspruchung
der Verbindung ist. Bei dieser Verbindungsart
können Abstützkräfte auftreten,
die Auswirkungen auf die Schraubenzugkräfte
und auf die Beanspruchungen der Anschlussbleche
haben. Gemäß Abb. 4.7 kommen folgende
Versagensarten in Frage:
a) Überschreiten der maximalen Schraubenzugkräfte
b) Überschreiten der maximalen Blechbiegemomente
c) Durchstanzen der Schraubenköpfe oder der
Mutter durch die Anschlussbleche
Abb. 4.7: Verbindung mit zugbeanspruchten Schrauben
sowie Versagensarten
Zugbeanspruchte Schrauben kommen hauptsächlich
in Verbindung mit Stirnplatten vor.
Auf die Ermittlung der Tragfähigkeit dieser Verbindungen
wird in Abschnitt 4.6 näher eingegangen.
Maximale Schraubenzugkräfte können
Tabelle 5.7 entnommen werden.
4.5 Schraubenkräfte in
Scherverbindungen
Geschraubte Verbindungen werden fast ausschließlich
so konstruiert, dass alle Schrauben
der Verbindung den gleichen Durchmesser und
gleiche Abstände untereinander haben (siehe
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
beispielsweise Abb. 4.3 b). Von Ausnahmen abgesehen
werden die Schrauben symmetrisch angeordnet,
so dass der Schwerpunkt S des Schraubenbildes
im Schnittpunkt der Symmetrielinien
liegt. Gemäß Abb. 4.8 werden die Schnittgrößen
NS, VS und MS auf diesen Punkt bezogen.
Sofern die zu übertragenden Schnittgrößen des
anzuschließenden Querschnittsteils (siehe Abschnitt
1.3) nicht in diesem Punkt wirken, sind
entsprechende Schnittgrößentransformationen
durchzuführen.
Die allgemein übliche Vorgehensweise zur
Ermittlung der Schraubenkräfte ist in Abb. 4.8
an einem Beispiel mit vier Schrauben dargestellt:
1. Zunächst werden die Schnittgrößen NS und
VS gleichmäßig auf die vier Schrauben verteilt,
so dass man Ni = NS / 4 und Vi = VS / 4
erhält.
2. Nun werden die Schraubenkräfte infolge
MS ermittelt, die senkrecht auf den Hebel -
armen ri zum Schwerpunkt S stehen. Bei
dem Beispiel in Abb. 4.8 ergeben sie sich
aus Gleichgewichts- und Symmetriegründen
zu MS / (4 · ri).
3. Nun wird die maximale Schraubenkraft infolge
NS, VS und MS berechnet. Sie tritt stets
in Schrauben auf, die vom Schwerpunkt am
weitesten entfernt liegen. Bei dem Beispiel
in Abb. 4.8 genügt ein Blick, um festzustellen,
dass die Schraube unten links die größte
Schraubenkraft aufnehmen muss.
Abb. 4.8:
Ermittlung der
Schraubenkräfte bei
symmetrischen
Schraubenbildern
23

Abb. 4.9:
Bezeichnung bei
symmetrischer
und regelmäßiger
Anordnung der
Schrauben
24
Merkblatt 322
Bei symmetrischer und regelmäßiger Anordnung
der Schrauben kann die maximale Schraubenkraft
mithilfe von Abb. 4.9 und Tabelle 4.1
wie folgt berechnet werden:
|Ns| |Ms| a
max Vx,i = –––– – + –––––– · ––––––––––––––––––
n h l + b · (b/h) 2
|Vs| |Ms| a b
max Vz,i = –––– – + –––––– · –––––––––––––––––– · ––
n h l + b · (b/h) 2 h
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
max Ri = √max V 2 x,i + max V 2 z,i (Resultierende)
Erläuterungen:
nx: Anzahl der Schrauben in x-Richtung
nz: Anzahl der Schrauben in z-Richtung
n = nx · nz
b = (nx – 1) · ex
h = (nz – 1) · ez
für nx =
nz 1 2 3 4
2 1,0000 0,5000 0,3333 0,2500
3 1,0000 0,5000 0,3333 0,2500
4 0,9000 0,4500 0,3000 0,2250
5 0,8000 0,4000 0,2667 0,2000
6 0,7143 0,3571 0,2381 0,1786
7 0,6429 0,3214 0,2143 0,1607
8 0,5833 0,2917 0,1944 0,1458
9 0,5333 0,2667 0,1778 0,1333
10 0,4909 0,2455 0,1636 0,1227
6 nz –1
a = –––––––– · –––––––
nx · nz nz + 1
Tabelle 4.1: Beiwerte a und b zur Ermittlung maximaler Schraubenkräfte
Bei der Berechnung werden zunächst die
horizontale Komponente max Vx,i infolge NS und
MS sowie die vertikale Komponente max Vz,i
infolge VS und MS ermittelt und anschließend
wird damit die Resultierende max Ri bestimmt.
Diese Resultierende ist die maximale Schraubenkraft
des untersuchten Schraubenbildes. Sie darf
unter Beachtung der Scherfugen gemäß Abb. 4.2
nicht größer sein als die in Tabelle 5.3 zusam -
mengestellten Tragfähigkeiten Fv,Rd. Darüber
hinaus ist damit auch der Lochleibungsdruck
gemäß Abschnitt 5.4 zu überprüfen.
4.6 Schraubenkräfte in Zugverbindungen
Typische Anwendungsbeispiele für Verbindungen
mit zugbeanspruchten Schrauben sind
Trägerstöße mit Stirnplatten, siehe beispielsweise
Abb. 1.1c, Einführungsbeispiel. Abb. 4.10 zeigt
den Stoß eines Trägers mit überstehenden Stirnplatten.
Der I-förmige Trägerquerschnitt besteht
aus dem Steg und den beiden Gurten. Die Verbindung
wird in der Regel so bemessen, dass
das Biegemoment durch ein Kräftepaar ersetzt
wird, dessen Kräfte in den Gurten wirken. Bezüglich
der Kraftübertragung wird angenommen,
dass die Druckkraft im Obergurt durch Druckkontakt
zwischen den Stirnplatten ausgeglichen
wird. Die Zugkraft im Untergurt muss durch
Schraubenzugkräfte übertragen werden. Dabei
entstehen auf dem Wege zu den Schrauben
Biegemomente in den Stirnplatten (Blechbiegemomente)
und, wie in Abb. 4.7 dargestellt,
ggf. Abstützkräfte. Für die Bemessung kann das
in Abschnitt 5.12 erläuterte Modell des äquivalenten
T-Stummels mit Zugbeanspruchung verwendet
werden. Bei vielen baupraktischen
b für nx =
nz 1 2 3 4
2 – 1,000 0,667 0,556
3 – 1,500 1,000 0,833
4 – 1,800 1,200 1,000
5 – 2,000 1,333 1,111
6 – 2,143 1,429 1,191
7 – 2,250 1,500 1,250
8 – 2,333 1,556 1,296
9 – 2,400 1,600 1,333
10 – 2,455 1,636 1,364
nx + 1 nz –1
b = –––––––– · –––––––
nx –1 nz + 1

Abb. 4.10: Trägerstoß mit überstehenden Stirnplatten und
Übertragung des Biegemomentes My
Anwendungsfällen wird der Versagensmodus 2
„Schraubenversagen gleichzeitig mit Fließen
der Stirnplatte“ gemäß Tabelle 5.9 maßgebend.
Die Nachweisführung mithilfe von Abschnitt
5.12 (T-Stummel) in Verbindung mit Abschnitt
5.13 (wirksame Längen für Stirnplatten) ist re -
lativ aufwändig. Man kann sie abkürzen, wenn
man das vereinfachte Modell gemäß Abb. 4.11
verwendet. Bei diesem Modell wird der Steg
des Trägers beim T-Stummel vernachlässigt, so
dass alle vier Schrauben die gleichen Zugkräfte
aufnehmen. Auf der sicheren Seite kann darüber
hinaus der Nachweis ohne Abstützkräfte geführt
werden. Mithilfe von Tabelle 5.9 unten ergibt
sich folgender Doppelnachweis:
Nz Mpl,l,Rd bp · t 2 p · fy,p
Ft,Ed = –––– ≤ –––––––––– = ––––––––––––––––––
4 2 m 8 m · g M0
Ft,Ed ≤ Ft,Rd
Abb. 4.11: Vereinfachtes Modell für Trägerstöße
mit überstehender Stirnplatte
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Abb. 4.12: Trägerstoß mit bündigen Stirnplatten
Sofern nur kleine Biegemomente im Stoß zu
übertragen sind, reichen bündige Stirnplatten
wie in Abb. 4.12 aus. Bei dieser Lösung wird
die Zugkraft im Untergurt auf zwei Wegen durch
die Schrauben geführt. Einerseits erfolgt die
Kraftübertragung vom Flansch aus und andererseits
vom Trägersteg aus in die Stirnplatte.
Die Stirnplatten werden durch Biegemomente
beansprucht und es können wie bei den überstehenden
Stirnplatten in Abb. 4.10 und 4.11
Abstützkräfte entstehen.
5 Bemessung nach DIN EN 1993-1-8
5.1 Allgemeines
Die Bemessung von Anschlüssen ist in
DIN EN 1993-1-8 (150 Seiten) und dem zuge -
hörigen deutschen nationalen Anhang (20 Seiten)
geregelt. Im Folgenden werden aus diesen
Dokumenten wichtige Grundlagen für die Bemessung
geschraubter Verbindungen zusammengestellt
und ergänzend dazu Bemessungshilfen
gegeben, die die Nachweisführung erleichtern.
5.2 Werkstofffestigkeiten
Gemäß NA (nationaler Anhang) dürfen
Schrauben der Festigkeitsklassen 4.6, 5.6, 8.8
und 10.9 verwendet werden. Die Streckgrenzen
und die Zugfestigkeiten können Tabelle 5.1
entnommen werden.
25

Tabelle 5.2:
Nennwerte der
Streckgrenze fy
und der Zug -
festigkeit fu für
warmgewalzten
Baustahl
26
Merkblatt 322
Festigkeitsklasse
der Schraube
Streckgrenze
fyb [N/mm2 ]
Zugfestigkeit
fub [N/mm2 ]
Da bei geschraubten Verbindungen auch
Nachweise für die Anschlusskonstruktionen
(Bleche und Profile) zu führen sind, werden
Werkstoffkennwerte für Baustahl in Tabelle 5.2
als Auszug aus der DIN EN 1993-1-1 (siehe dort
Tabelle 3.1) angegeben.
5.3 Teilsicherheitsbeiwerte
Für die Ermittlung der Beanspruchbarkeit
von Schrauben ist als Teilsicherheitsbeiwert
g M2 = 1,25 zu verwenden. Dieser Wert gilt auch
für das Versagen auf Zug im Nettoquerschnitt
geschraubter Anschlüsse. Für Bauteile und deren
Querschnitte sind gemäß DIN EN 1993-1-1 und
NA g M0 = 1,0 und g M1 = 1,1 für den Grenzzustand
der Tragfähigkeit anzusetzen.
5.4 Scherverbindungen Kategorie A
Für Scherverbindungen der Kategorie A
dürfen Schrauben der Festigkeitsklassen 4.6
bis 10.9 verwendet werden. Die Tragfähigkeit
einer Schraube ist bezüglich des Abscherens
einer Scherfuge mit
Fv,Rd = av · fub · As / g M2
4.6 5.6 8.8 10.9
240 300 640 900
400 500 800 1000
Tabelle 5.1: Nennwerte der Streckgrenze fyb und der Zugfestigkeit
fub von Schrauben
zu ermitteln, wenn das Schraubengewinde in
der Scherfuge liegt. Dabei ist As die Spannungsquerschnittsfläche
der Schraube und av wie folgt
festgelegt:
av = 0,6 für die Festigkeitsklassen 4.6, 5.6
und 8.8
av = 0,5 für die Festigkeitsklasse 10.9
Wenn der glatte Teil des Schraubenschaftes
in der Scherfuge liegt, ist
Fv,Rd = 0,6 · fub · A / g M2
Hier ist A die Querschnittsfläche des Schraubenschaftes.
Als Bemessungshilfe sind in
Tabelle 5.3 Grenzabscherkräfte für gängige
Schraubengrößen und die Festigkeitsklassen
4.6, 5.6, 8.8 und 10.9 zusammengestellt.
Festig- Schraubengröße
keit
M12 M16 M20 M24 M27 M30
Glatter Teil des Schaftes in der Scherfuge
4.6 21,7 38,6 60,3 86,8 110,0 135,7
5.6 27,1 48,2 75,4 108,5 137,5 169,7
8.8 43,4 77,2 120,6 173,6 220,0 271,5
10.9 54,3 96,5 150,7 217,0 275,0 339,4
Gewinde in der Scherfuge
4.6 16,2 30,1 47,0 67,8 88,1 107,7
5.6 20,2 37,7 58,8 84,7 110,2 134,6
8.8 32,4 60,3 94,1 135,6 176,3 215,4
10.9 33,7 62,8 98,0 141,2 183,6 224,4
Tabelle 5.3: Tragfähigkeit Fv,Rd von Schrauben bezüglich
Abscheren (eine Scherfuge)
Werkstoffnorm Stahlsorte Blechdicke t ≤ 40 mm 40 mm < t ≤ 80 mm
fy [N/mm2 ] fu [N/mm2 ] fy [N/mm2 ] fu [N/mm2 ]
S 235 235 360 215 360
EN 10025-2 S 275 275 430 255 410
Unlegierte Baustähle S 355 355 490 335 470
S 450 440 550 410 550
EN 10210-1
Warmgefertigte Hohlprofile
S 235 H
S 275 H
S 355 H
235
275
355
360
430
510
215
255
335
340
410
490
EN 10219-1 S 235 H 235 360
Kaltgefertigte geschweißte S 275 H 275 430
Hohlprofile S 355 H 355 510

Neben dem Abscheren ist auch die Loch -
leibung der Anschlusskonstruktionen, d.h. der
Druck des Schraubenschaftes auf die Bleche,
nachzuweisen. Die Tragfähigkeit bezüglich Lochleibungsdruck
auf ein Blech der Dicke t wird
durch
Fb,Rd = ab · kl · fu · d · t / g M2
begrenzt. Dabei ist d der Nennwert des Schraubendurchmessers
und fu die Zugfestigkeit des
Bleches. Die Beiwerte ab und k1 können mit -
hilfe von Tabelle 5.4 ermittelt werden. Sie sind
in Abhängigkeit von den Lochabständen untereinander
und zu den Rändern hin (in und senkrecht
zur Kraftrichtung) zu bestimmen. Sofern
die Loch- und Randabstände groß sind und darüber
hinaus fub ≥ fu ist, kann mit den maximal
möglichen Werten ab = 1,0 und k1 = 2,5 gerechnet
werden. Bei schräg angreifenden Schraubenkräften
darf die Lochleibungstragfähigkeit getrennt
für die Kraftkomponenten parallel und
senkrecht zum Rand nachgewiesen werden.
Beiwert b
Beiwert k1
(in Kraftrichtung) (senkrecht zur Kraftrichtung)
Innere Schrauben: Innere Schrauben:
p1 1 p2
ab = –––––– – –– k1 = 1,4 · –– – 1,7
3 · d0 4 d0
Randschrauben: Randschrauben:
e1
ab = ––––––
3 · d0
e2
k1 = 2,8 · –– – 1,7
d0
fub
Jedoch ab ≤ –––
fu
und ab ≤ 1
p2
≤ 1,4 · –– – 1,7
d0
Jedoch k1 ≤ 2,5
Tabelle 5.4: Beiwerte ab und k1 zur Ermittlung
der Tragfähigkeit bezüglich Lochleibung
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Bei der Anordnung der Schrauben müssen
Grenzwerte für die Rand- und Lochabstände eingehalten
werden. Sie sind in Tabelle 5.5 für die
übliche Lochanordnung ohne gegenseitigen Versatz
angegeben. Darüber hinaus gelten sie für
Stahl, der dem Wetter oder anderen korrosiven
Einflüssen ausgesetzt ist, jedoch nicht für wetterfeste
Baustähle.
Als Bemessungshilfe sind in Tabelle 5.6
maximale Tragfähigkeiten max Fb,Rd und dazu
erforderliche minimale Rand- und Lochabstände
zusammengestellt.
Schraubengröße M12 M16 M20 M24 M27 M30
Maximale Tragfähigkeiten bezüglich Lochleibung in kN für 1 cm Blechdicke
S 235, t = ≤ 40 mm 86 115 144 173 194 216
S 355, t = ≤ 40 mm 118 157 196 235 265 294
Minimale Rand- und Lochabstände in mm
Innere Schrauben: Schrauben 4 und 5
Randschrauben in Kraftrichtung: Schrauben 3 und 6
Randschrauben senkrecht zur Kraftrichtung:
Schrauben 1, 2 und 3
Rand- bzw. Kleinste Größte
Lochabstände Abstände Abstände
Löcher, → : p1 2,2 · d0 200 mm; 14 · t
Ränder, → : e1 1,2 · d0 40 mm + 4 · t
Ränder, ↓ : e2 1,2 · d0 40 mm + 4 · t
Löcher, ↓ : p2 2,4 · d0 200 mm; 14 · t
Tabelle 5.5: Grenzwerte für Rand- und Lochabstände von
Schrauben
Lochdurchmesser 13 18 22 26 30 33
min p1 49 68 83 98 113 124
min e1 und min p2 3 54 66 78 90 99
min e2 20 27 33 39 45 50
Tabelle 5.6:
Maximale Tragfähigkeiten
max Fb,Rd sowie
erforderliche
Rand- und Lochabstände
27

28
Merkblatt 322
Durch die Schraubenlöcher in den Anschlusskonstruktionen
wird die Tragfähigkeit dieser Bauteile
beeinträchtigt. Die erforderlichen Nachweise
sind in der DIN EN 1993-1-1 wie folgt geregelt:
Abschnitt 6.2.3 Zugbeanspruchung
Als Bemessungswert der Zugbeanspruchbarkeit
des Nettoquerschnitts längs der kritischen
Risslinie durch die Löcher wird
Nu,Rd = 0,9 · Anet · fu / g M2
angesetzt.
Abschnitt 6.2.4 Druckbeanspruchung
Außer bei übergroßen Löchern oder Lang -
löchern nach DIN EN 1090 müssen Löcher
bei druckbeanspruchten Bauteilen nicht abgezogen
werden, wenn sie mit den Verbindungsmitteln
gefüllt sind.
Abschnitt 6.2.5 Biegebeanspruchung
Löcher für Verbindungsmittel dürfen in zugbeanspruchten
Flanschen vernachlässigt werden,
wenn folgende Bedingung für die Flansche
eingehalten wird:
Af,net · 0,9 · fu / g M2 ≥ Af · fy / g M0
Dabei ist Af die Fläche des zugbeanspruchten
Flansches. Ein Lochabzug im Zugbereich von
Stegblechen ist nicht notwendig, wenn die
o.g. Bedingung für die gesamte Zugzone, die
sich aus Zugflansch und Zugbereich des Stegbleches
zusammensetzt, sinngemäß erfüllt
wird. Außer bei übergroßen Löchern und
Langlöchern müssen Löcher in der Druck -
zone vom Querschnitt nicht abgezogen werden,
wenn sie mit den Verbindungsmitteln
gefüllt sind.
Abschnitt 6.2.6 Querkraftbeanspruchung
Bei Verbindungen ist daher der Nettoquerschnitt
anzusetzen.
5.5 Zugverbindungen der Kategorien D und E
Für Zugverbindungen der Kategorie D (nicht
vorgespannt) dürfen Schrauben der Festigkeitsklassen
4.6 bis 10.9 verwendet werden. Bei der
Kategorie E (vorgespannt) sind in der Regel
hochfeste Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8
und 10.9 einzusetzen. Die Tragfähigkeit einer
Schraube bezüglich einer Zugkraft in Richtung
der Schraubenachse ist mit
Ft,Rd = k2 · fub · As / g M2
zu ermitteln. Als Beiwert ist k2 = 0,9 bei normalen
Schraubenköpfen anzusetzen, jedoch bei
Senkschrauben nur k2 = 0,63. Tabelle 5.7 zeigt
eine Zusammenstellung von Schraubenzugkräften
für gängige Schraubengrößen. Im Ver-
Festig- Schraubengröße
keit
M12 M16 M20 M24 M27 M30
4.6 24,3 45,2 70,6 101,7 132,2 161,6
5.6 30,3 56,5 88,2 127,1 165,2 202,0
8.8 48,6 90,4 141,1 203,3 264,4 323,1
10.9 60,7 113,0 176,4 254,2 330,5 403,9
Tabelle 5.7: Tragfähigkeit Ft,Rd von Schrauben auf Zug
gleich zu den Abscherkräften in Tabelle 5.3, Fall
„Gewinde in der Scherfuge“, sind die Schraubenzugkräfte
bei den Festigkeitsklassen 4.6, 5.6
und 8.8 um 50 % größer, bei der Festigkeitsklasse
10.9 sogar um 80 %.
Bei zugbeanspruchten Schrauben besteht
die Gefahr, dass die Anschlusskonstruktionen
über die Schraubenköpfe hinweg abgerissen
werden. Die Schraubenköpfe werden dabei
durch die Bleche „gestanzt“. Die Tragfähigkeit
einer Schraube bezüglich Durchstanzen ist mit
Bp,Rd = 0,6 · p · dm · tp · fu / g M2
zu ermitteln. Dabei ist dm der Mittelwert aus
Eckmaß und Schlüsselweite des Schrauben -
kopfes oder der Schraubenmutter. Maßgebend
ist der kleinere Wert. tp ist die Blechdicke des
angeschlossenen Bleches. (Anmerkung: Gemäß
DIN EN 1993-1-8 ist tp die Blechdicke der Scheibe.
Dies ist offensichtlich nicht zutreffend.) Das
Durchstanzen ist in der Regel nicht maßgebend,
weil aufgrund der Blechbiegung entsprechend
dicke Bleche benötigt werden. Beispielsweise
erhält man für eine Schraube M30 der Festigkeitsklasse
10.9 und ein 15 mm dickes Blech
aus S 235 die folgende Durchstanzkraft:
Bp,Rd = 0,6 · p · (5,0 + 5,54) / 2 · 1,5 · 36,0 / 1,25
= 429 kN
Der Vergleich mit der maximalen Schraubenzugkraft
von 403,9 kN (siehe Tabelle 5.7)
zeigt, dass das Durchstanzen für tp ≥ 15 mm bei
Schrauben bis M30 der Festigkeitsklasse 10.9
nicht maßgebend ist.
Zugkräfte können in Schrauben nur eingeleitet
werden, wenn sie durch Bleche dorthin
übertragen werden. Die Bleche werden dabei
durch Biegemomente beansprucht (Blechbiegung).
Häufig ist die Blechbiegung das maßgebende
Tragfähigkeitskriterium und muss daher
unbedingt beachtet werden. In der Regel wird
die Biegemomententragfähigkeit eines Bleches

der Breite b und der Dicke t nach der Plastizitätstheorie
wie folgt bestimmt:
Mpl,Rd = 0,25 · b · t 2 · fy / g M0
Einzelheiten der Nachweisführung werden
in Abschnitt 5.12 behandelt.
5.6 Kombination Scher-/Lochleibung und Zug
Sofern Schrauben durch Scherkräfte (Kat. A)
und gleichzeitig durch Zugkräfte (Kat. D und E)
beansprucht werden, ist diese Kombination mit
der folgenden Bedingung nachzuweisen:
Fv,Ed Ft,Ed
–––––– + ––––––––––––– ≤ 1,0
Fv,Rd 1,4 · Ft,Rd
5.7 Scherverbindungen der Kategorien B und C
Gemäß Tabelle 1.1 handelt es sich um gleitfeste
Verbindungen, bei denen die Kräfte durch
Reibung übertragen werden. Sie werden in
der Baupraxis relativ selten eingesetzt und daher
hier nicht im Detail behandelt (siehe auch
Abschnitt 4.3).
5.8 Lange Scherverbindungen
Wenn der Abstand Lj zwischen den Achsen
des ersten und des letzten Verbindungsmittels
in einem langen Anschluss, gemessen in Richtung
der Kraftübertragung, mehr als 15 · d be-
Abb. 5.1: Abminderungsfaktor für lange Scherverbindungen
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
trägt, so ist in der Regel der Bemessungswert
der Abschertragfähigkeit Fv,Rd (siehe Abschnitt
5.4) aller Verbindungsmittel mit einem Abminderungsbeiwert
bLf abzumindern. Er kann wie
in Abb. 5.1 angegeben bestimmt werden.
Wenn man eine Abminderung so weit wie möglich
vermeiden will, sollten für den Lochabstand
p1 die kleinsten Abstände, also p1 = 2,2 · d0,
gewählt werden. Die Abminderung wird erst
dann wirksam, wenn mehr als n = 1 + 6,8 d / d0
Schrauben nebeneinander angeordnet werden.
5.9 Einschnittige Scherverbindungen
mit einer Schraubenreihe
In einschnittigen Anschlüssen mit nur einer
Schraubenreihe sollten Scheiben sowohl unter
dem Schraubenkopf als auch unter der Mutter
eingesetzt werden. Die Lochleibungstragfähigkeit
Fb,Rd der Schrauben ist zu begrenzen auf:
Fb,Rd ≤ 1,5 fu · d · t / gM2
Im Vergleich zur Ermittlung von Fb,Rd in Abschnitt
5.4 bedeutet dies, dass ab · k1 = 1,5 angesetzt
wird, also 60 % des maximal möglichen
Wertes. Bei Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8
und 10.9 in einschnittigen Anschlüssen mit
nur einer Schraube oder einer Schraubenreihe
sind in der Regel gehärtete Scheiben zu verwenden.
Abb. 5.2: Einschnittige Verbindung mit einer Schraubenreihe
5.10 Einschenklig angeschlossene Winkel
unter Zugbelastung
Die Exzentrizität von Anschlüssen sowie
die Einflüsse von Loch- und Randabständen der
Schrauben sind in der Regel bei der Bestimmung
der Tragfähigkeiten von
unsymmetrischen Bauteilen und
symmetrischen Bauteilen, deren Anschluss
unsymmetrisch erfolgt, z.B. bei einseitig angeschlossenen
Winkeln,
zu berücksichtigen.
Einschenklig mit einer Schraubenreihe angeschlossene
Winkel, siehe Abb. 5.3, dürfen wie
zentrisch belastete Winkel bemessen werden,
wenn die Tragfähigkeit Nu,Rd mit einem effektiven
Nettoquerschnitt wie folgt bestimmt wird:
29

30
Merkblatt 322
bei einer Schraube:
2,0 · (e2 – 0,5 · d0) · t · fu
Nu,Rd = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––
gM2 bei zwei Schrauben:
b2 · Anet · fu
Nu,Rd = ––––––––––––––––––
gM2 bei drei und mehr Schrauben:
b3 · Anet · fu
Nu,Rd = ––––––––––––––––––
gM2 b2, b3 Abminderungsbeiwerte abhängig vom
Lochabstand p1 gemäß Tabelle 5.8.
Zwischenwerte dürfen linear interpo-
Anet
liert werden.
Nettoquerschnittsfläche des Winkel -
profils. Bei ungleichschenkligen Winkelprofilen
mit Anschluss des kleineren
Schenkels ist für Anet die Nettoquerschnittsfläche
eines entsprechenden
gleichschenkligen Winkelprofils mit
einer Schenkellänge gleich der kleineren
Schenkellänge anzunehmen.
Abb. 5.3: Einschenklig angeschlossene Winkel
Lochabstand p1 ≤ 2,5 d0 ≥ 5,0 d0
2 Schrauben b2 = 0,4 b2 = 0,7
3 Schrauben und mehr b3 = 0,5 b3 = 0,7
Tabelle 5.8: Abminderungsbeiwerte b2 und b3
5.11 Blockversagen von Schraubengruppen
Bei den in Abb. 5.4 und 5.5 dargestellten
Anschlüssen kann es zum Herausreißen der
Anschlussbereiche kommen, wenn große Anschlusskräfte
in relativ kleinen Anschlussbereichen
übertragen werden sollen. Gemäß DIN EN
1993-1-8 handelt es sich um das Blockversagen
von Schraubengruppen, was durch die Kombination
von Schub- und Zugversagen der Anschlussbleche
verursacht wird. Für eine symmetrisch
angeordnete Schraubengruppe unter zentrischer
Belastung ergibt sich der Widerstand
gegen Blockversagen zu:
fy
Veff,1,Rd = fu · Ant / g M2 + ––––– · A nv / g M0
√ −− 3
Dabei ist Ant die zugbeanspruchte und Anv
die schubbeanspruchte Querschnittsfläche. Für
eine Schraubengruppe unter exzentrischer Belastung
wird in DIN EN 1993-1-8 folgender
Grenzwert angegeben:
fy
Veff,2,Rd = 0,5 · fu · Ant / g M2 + ––––– · A nv / g M0
√ −− 3
Abb. 5.4: Blockversagen von Schraubengruppen
bei Knotenblechen
Abb. 5.5: Blockversagen von Schraubengruppen
an Trägerenden
5.12 T-Stummel mit Zugbeanspruchung
Zur Berechnung der Tragfähigkeit der folgenden
Grundkomponenten geschraubter Anschlüsse
kann das Modell des äquivalenten
T-Stummels mit Zugbeanspruchung verwendet
werden:
Stützenflansch mit Biegebeanspruchung
Stirnblech mit Biegebeanspruchung
Flanschwinkel mit Biegebeanspruchung
Fußplatte mit Biegebeanspruchung infolge
Zugbeanspruchung

Abstützkräfte können auftreten, d.h. Lb ≤ Lb *
Die Abmessungen eines äquivalenten T-Stummel-Flansches
sind in Abb. 5.6 angegeben.
Seine Tragfähigkeit kann mithilfe von Tabelle
5.9 bestimmt werden. Wenn Abstützkräfte auftreten
können, ist die Zugtragfähigkeit FT,Rd
eines T-Stummel-Flansches als der kleinste der
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Modus 1 Verfahren 1 Verfahren 2 (alternatives Verfahren)
4 · Mpl,1,Rd
(8n – 2ew) Mpl,1,Rd
Ohne Futterplatten FT,1,Rd = ––––––––––– FT,1,Rd = –––––––––––––––––––
m 2mn – ew (m + n)
4 · Mpl,1,Rd + 2 · Mbp,Rd
(8n – 2ew) Mpl,1,Rd + 4n Mbp,Rd
Mit Futterplatten FT,1,Rd = –––––––––––––––––––––––– FT,1,Rd = ––––––––––––––––––––––––––––––––
m 2mn – ew (m + n)
Modus 2
2 · Mpl,2,Rd + nSFt,Rd
FT,2,Rd = ––––––––––––––––––––––––
m + n
Modus 3 FT,3,Rd = SFt,Rd
Keine Abstützkräfte
2 · Mpl,1,Rd
Modus 1 und Modus 2 FT,1,Rd = FT,2,Rd = ––––––––––––
m
Modus 3 FT,3,Rd = SFt,Rd
Modus 1: Vollständiges Fließen des Flansches
Modus 2: Schraubenversagen gleichzeitig mit Fließen des Flansches
Modus 3: Schraubenversagen
Die in Tabelle 5.9 enthaltenen Parameter haben
folgende Bedeutung:
Lb
Dehnlänge der Schraube, angesetzt mit der
gesamten Klemmlänge (Gesamtdicke des Blechpakets
und der Scheiben), plus der halben
Schraubenkopfhöhe und halben Mutternhöhe.
Bei Ankerschrauben die Dehnlänge, angesetzt
mit der Summe aus dem 8-fachen Schraubendurchmesser,
den Dicken der Mörtelschicht,
der Fußplatte, der Scheiben und der halben
Mutternhöhe.
8,8 · m 3 · As · nb
Lb * = –––––––––––––––––
∑ℓeff,1 · t f 3
FT,Rd
Bemessungswert der Zugtragfähigkeit
eines T-Stummel-Flansches
Mpl,1,Rd = 0,25 ∑ℓeff,1 tf 2 fy / g M0
Mpl,2,Rd = 0,25 ∑ℓeff,2 tf 2 fy / g M0
Mbp,Rd = 0,25 ∑ℓeff,1 tbp 2 fy,bp / g M0
Q Abstützkraft
n = emin, jedoch n ≤ 1,25 · m
Anzahl der Schraubenreihen
(mit 2 Schrauben je Reihe)
nb
Ft,Rd Bemessungswert der Zugtragfähigkeit
der Schraube, siehe Tabelle 5.7
∑Ft,Rd Summe aller Ft,Rd der Schrauben im
T-Stummel
∑ℓeff,1 Wert von ∑ℓeff für Modus 1
∑ℓeff,2 Wert von ∑ℓeff für Modus 2
emin, m und tf sind in Abb. 5.6 dargestellt
fy,bp
tbp
ew
dw
Streckgrenze der Futterplatten
(siehe Abb. 5.7)
Dicke der Futterplatten
= dw/4
Durchmesser der Scheibe oder Eckmaß des
Schraubenkopfes oder der Mutter je nach
Maßgeblichkeit
Anmerkung: Bei Verfahren 2 wird angenommen, dass
die zwischen T-Stummel-Flansch und Schraubenkopf
bzw. Mutter wirkenden Kräfte gleichmäßig verteilt sind
und nicht konzentriert in der Schraubenachse angreifen
(siehe Skizze in Tabelle 5.9). Diese Annahme führt zu
einer höheren Tragfähigkeit für Modus 1.
Werte für die drei möglichen Versagensarten
Modus 1, Modus 2 und Modus 3 anzusetzen.
Treten keine Abstützkräfte auf, ist die Zugtragfähigkeit
FT,Rd eines T-Stummel-Flansches als
der kleinste der Werte für die beiden möglichen
Versagensarten nach Tabelle 5.9 festzulegen.
Tabelle 5.9:
Tragfähigkeit
FT,Rd eines
T-Stummel-
Flansches bei
Zugbean -
spruchung
31

Tabelle 5.10:
Wirksame
Längen für
Stirnplatten
32
Merkblatt 322
Abb. 5.6: Abmessungen eines äquivalenten
T-Stummel-Flansches
Abschnitt 6.2.4 der DIN EN 1993-1-8 enthält
ergänzende Regelungen für Verstärkungsbleche,
einzelne Schraubenreihen, Schraubengruppen
und Gruppen von Schraubenreihen,
die bei der Ermittlung der Tragfähigkeit zu beachten
sind (siehe Abb. 5.7).
5.13 Stirnbleche mit Biegebeanspruchung
Zur Ermittlung der Tragfähigkeit von T-Stummel-Flanschen
mithilfe von Tabelle 5.9 werden
wirksame Längen ℓeff benötigt. Sie können nach
Abb. 5.7: Stützenflansch mit Verstärkungsblechen
(Futterplatten)
DIN EN 1993-1-8 für ausgesteifte und nicht ausgesteifte
Stützenflansche sowie für Stirnbleche
bestimmt werden. Als Beispiel ist hier die Ermittlung
wirksamer Längen für Stirnbleche
in Tabelle 5.10 dargestellt. Der Beiwert a in
Abb. 5.8 wird benötigt, wenn aufgrund zusätzlicher
Aussteifungen (im Vergleich zu Abb. 5.6
rechts) die Schraubenkräfte in zwei Richtungen
übertragen werden können.
Die Durchführung der Berechnungen wird
mit den Berechnungsbeispielen in den Abschnitten
6.5 und 6.6 erläutert.
Lage der Schraubenreihe Schraubenreihe als Teil
Schraubenreihe einzeln betrachtet einer Gruppe von Schraubenreihen
Äußere Schraubenreihe
neben Trägerzugflansch
Kreisförmiges Nicht kreisförmiges Kreisförmiges Nicht kreisförmiges
Muster Muster Muster Muster
ℓeff,cp ℓeff,nc ℓeff,cp ℓeff,nc
Der kleinste Der kleinste Wert von:
Wert von: 4mx + 1,25ex
2pmx e + 2mx + 0,625ex – –
pmx + w 0,5bp
pmx + 2e 0,5w + 2mx + 0,625ex
Innere Schraubenreihe am
2pm
neben Trägerzugflansch
(a siehe Abb. 5.8)
Andere innere
Schraubenreihe
Andere äußere
Schraubenreihe
0,5p + am
pm + p – (2m + 0,625e)
(a siehe Abb. 5.8)
2pm 4m + 1,25e 2p p
2pm 4m + 1,25e pm + p 2m + 0,625e + 0,5p
Modus 1: ℓeff,1 = ℓeff,nc, jedoch ℓeff,1 ≤ ℓeff,cp Σℓeff,1 = Σℓeff,nc, jedoch Σℓeff,1 ≤ Σℓeff,cp
Modus 2: ℓeff,2 = ℓeff,nc Σℓeff,2 = Σℓeff,nc

Abb. 5.8: Beiwert a zur Ermittlung wirksamer Längen für
ausgesteifte Stützenflansche und Stirnplatten
6 Bemessungsbeispiele
nach DIN EN 1993-1-8
6.1 Vorbemerkungen
In den folgenden Abschnitten werden Nachweise
für sechs Berechnungsbeispiele geführt.
Grundsätzlich ist dabei vorab zu klären, in welche
Kategorie der geschraubte Anschluss ein -
zuordnen ist und welche Nachweiskriterien einzuhalten
sind. Hierzu ist Tabelle 1.1 als Grundlage
heranzuziehen.
Für in der Praxis häufig vorkommende standardisierte
Anschlüsse können die Tragfähigkeiten
nach [2] bestimmt werden.
Zahlreiche weitere Beispiele sowie ergänzende
Erläuterungen zum Tragverhalten geschraubter
Verbindungen finden sich in [4].
6.2 Anschluss Flachblech/Knotenblech
Der Anschluss entspricht der Kategorie A
nach Tabelle 1.1 und ist in Abb. 6.1 dargestellt.
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Abb. 6.1: Anschluss einer Zuglasche
Die Zugkraft wird auf alle Schrauben gleichmäßig
verteilt, so dass Fv,Ed = 240 / 4 = 60 kN
beträgt.
Zum Nachweis ausreichender Tragfähigkeit
sind das Abscheren und die Lochleibung zu
untersuchen. Außerdem ist die Tragfähigkeit im
Nettoquerschnitt zu überprüfen.
Nachweiskriterium Abscheren:
N
M16–8.8 (Gewinde): d = 16 mm; fub = 800 ––––––
mm2 Fv,Rd = av · fub · As / gM2 = 0,6 · 80 · 1,57 / 1,25 = 60,3 kN
(siehe Tabelle 5.3, Gewinde in der Scherfuge)
Fv,Ed 60,0
––––––––= –––––– = 0,995 ≤ 1,0
Fv,Rd 60,3
Nachweiskriterium Lochleibung:
Die Abstände genügen offensichtlich den
Mindestabständen, da die Randabstände größer
als 1,2 d0 und die Lochabstände größer als 2,2 d0
sind.
Beiwerte k1 und ab nach Tabelle 5.4 (für alle
Schrauben):
p2
6,0
1,4 · –––– – 1,7 = 1,4 · ––––––– – 1,7 = 2,97
d0
1,8
e2
3,0
2,8 · –––– – 1,7 = 2,8 · ––––––– – 1,7 = 2,97 kl = 2,5
d0
1,8
2,5
p1 1 6,0 1
––––––– – ––– = ––––––––––– – ––– = 0,86
3 · d0 4 3 · 1,8 4
e1
–––––––
3 · d0
3,0
= –––––––––––
3 · 1,8
= 0,55
ab = 0,55
fub
–––
fu
80
= –––––
36
1,0
= 2,2
33

34
Merkblatt 322
Bemessungswert der Tragfähigkeit:
Fb,Rd = kl · ab · d · t · fu / gM2 = 2,5 · 0,55 · 1,6 · 1,2 · 36 / 1,25
= 76,0 kN
Nachweis:
Fb,Ed 60
–––––––– = –––––– = 0,789 < 1,0
Fb,Rd 76,0
Tragfähigkeit im Nettoquerschnitt:
Anet = (12 – 2 · 1,8) · 1,2 = 10,08 cm2 0,9 · 10,08 · 36
Nu,Rd = –––––––––––––––––––––– = 261 kN
1,25
NEd = 240 kN < Nu,Rd
6.3 Einseitig an ein Knotenblech
angeschlossener Winkel
Für den in Abb. 6.2 abgebildeten Anschluss
eines zugbeanspruchten Winkels an ein Knotenblech
sind die Tragfähigkeitsnachweise zu
führen. Auch in diesem Fall kann der Anschluss
in die Kategorie A (Tabelle 1.1) eingeordnet
werden.
Gemäß DIN EN 1993-1-8 ist neben den Nachweisen
gegen Abscheren und Lochleibung auch
die Tragfähigkeit des Profils zu untersuchen.
Wenn der Nachweis nach Abschnitt 5.10 für
einen effektiven Nettoquerschnitt erfolgt, kann
der Winkel als zentrisch belastet angesehen
werden.
Abb. 6.2: Anschluss eines auf Zug beanspruchten Winkels
an ein Knotenblech
Nachweiskriterium Abscheren:
N
M20–5.6 (Schaft): d = 20 mm; fub = 500 ––––––
mm2 50
Fv,Rd = 0,6 · 3,14 · ––––– = 75,4 kN
1,25
Nachweis mit Fv,Ed = 110 / 2 = 55 kN:
Fv,Ed 55
–––––––– = –––––– = 0,730 < 1,0
Fv,Rd 75,4
Nachweiskriterium Lochleibung:
Die Mindestrand- und Lochabstände sind eingehalten
(siehe Tabelle 5.5).
Beiwerte k1 und ab:
e2
3,6
2,8 · –––– – 1,7 = 2,8 · ––––––– – 1,7 = 2,88
d0
2,2
kl = 2,5
2,5
p1 1 7,0 1
––––––– – ––– = ––––––––––– –––– = 0,81
3 · d0 4 3 · 2,2 4
e1 5,0
––––––– = ––––––––––– = 0,76
3 · d0 3 · 2,2
ab = 0,76
fub
–––
fu
50
= –––––
49
1,0
= 1,02
49
Fb,Rd = 2,5 · 0,76 · 0,8 · 2,0 · ––––––
1,25
= 119,2 kN
Nachweis:
Fb,Ed 55
–––––––– = ––––––– = 0,461 < 1,0
Fb,Rd 119,2
Nachweiskriterium Zugstab:
Die Tragfähigkeit des mit zwei Schrauben angeschlossenen
Winkels darf wie folgt bestimmt
werden:
3,18 – 2,5
b = 0,4 + 0,3 ·––––––––––––– (mit p1/d = 70/22 = 3,18)
5,0 – 2,5
= 0,48
Anet = 13,89 – 0,8 · 2,2 = 12,13 cm 2
0,48 · 12,13 · 49
Nu,Rd = –––––––––––––––––––––––– = 228,2 kN
1,25
NEd = 110 kN < Nu,Rd

6.4 Gelenkiger Trägeranschluss mit Winkel
In Abb. 6.3 ist ein gelenkiger Nebenträgeranschluss
an einen Hauptträger dargestellt. Die
verwendeten Anschlusswinkel sind mit zuge -
hörigen Maßen in Abb. 6.4 abgebildet. Die zu
übertragende Querkraft beträgt Vz,Ed = 80 kN
und wirkt in der Stegachse des Hauptträgers.
Für den dargestellten Anschluss sind zwei
Verbindungen nachzuweisen: die Verbindungen
Träger – Winkel und Winkel – Querträger. Sie
werden getrennt voneinander untersucht. Der
Gelenkpunkt liegt im Steg des Hauptträgers.
Abb. 6.3: Anschluss eines Nebenträgers an einen Hauptträger
mit Winkeln
Verbindung Nebenträger – Winkel:
Schnittgrößen im Schwerpunkt des Winkelanschlusses:
Vz,Ed = 80 kN
My,Ed = 80 · (5,5 + 1,4 / 2) = 496 kNcm
Schraubenkräfte in x- und z-Richtung sowie
Resultierende:
Vz,Ed,i = 80 / 2 = 40 kN
Vx,Ed,i = 496 / 11 = 45,1 kN
−−−−−−−−−−−−
VR,Ed,i = √402 + 45,12 = 60,3 kN
Nachweis Abscheren:
Fv,Rd,i = 2 · 96,5 = 193 kN (siehe Tabelle 5.3,
Schaft in den Scherfugen,
2 Scherfugen)
Fv,Ed,i 60,3
–––––––––– = –––––– = 0,312 < 1,0
Fv,Rd,i 193
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Abb. 6.4: Detail Anschlusswinkel (S 235) mit Abmessungen
Nachweiskriterium Lochleibung
Nebenträger:
Der Nachweis bezüglich Lochleibung kann
für jede Richtung separat geführt werden. Der
Spalt zwischen Nebenträger und Hauptträger
beträgt planmäßig 5 mm.
Horizontale Richtung:
el = 55 – 5 = 50 mm → el /d0 = 2,78 Mit
e2 = 46 mm → e2 /d0 = 2,56 Tab. 5.4
p2 = 110 mm → p2 /d0 = 6,11 kl · ab =2,3
Fb,Rd = 2,3 · 0,71 · 1,6 · 36 / 1,25 = 75,2 kN
Fb,Ed 45,1
–––––––– = –––––– = 0,600
Fb,Rd 75,2
Vertikale Richtung:
el = 46 mm
p1= 110 mm
Mit Tab. 5,4
e2 = 55 – 5 = 50 mm kl · ab =2,1
Fb,Rd = 2,1 · 0,71 · 1,6 · 36 / 1,25 = 68,7 kN
Fb,Ed 40
–––––––– = –––––– = 0,582
Fb,Rd 68,7
Nachweiskriterium Lochleibung Winkel:
Horizontale Richtung:
el = 35 mm → el /d0 = 1,94 Mit
e2 = 45 mm → e2 /d0 = 2,50 Tab. 5.4
p2 = 110 mm → p2 /d0 = 6,11 kl · ab =1,6
Fb,Rd = 1,6 · 0,9 · 1,6 · 36 / 1,25 = 66,4 kN
Fb,Ed 45,1 / 2
–––––––– = ––––––––– – = 0,340 < 1,0
Fb,Rd 66,4
Vertikale Richtung:
analog zur horizontalen Richtung, o.w.N.
35

Abb. 6.5:
Biegesteifer Stoß
eines HEB 260
36
Merkblatt 322
Verbindung Winkel – Hauptträger:
Schnittgrößen im Schwerpunkt des Schraubenbildes:
Vz,Ed = 80 / 2 = 40 kN
Mx,Ed = 40 · (5,5 + 0,71 / 2) = 234,2 kNcm
Da die Schraubenkräfte hinsichtlich des
Abscherens in etwa identisch oder kleiner sind,
ist der Nachweis offensichtlich erfüllt. Ähnlich
verhält es sich mit dem Nachweis bezüglich
Lochleibung, der im vorliegenden Fall nicht
maßgebend wird. Neben den Nachweisen für
die geschraubte Verbindung ist auch die Querschnittstragfähigkeit
des Winkels und des ausgeklinkten
Trägers zu untersuchen.
6.5 Biegesteifer Stoß mit Laschen
Im Folgenden wird der biegesteife Laschenstoß
gemäß Abb. 6.5 betrachtet. Neben der
Zugkraft NEd = 250 kN sind das Biegemoment
My,Ed = 160 kNm und die Querkraft Vz,Ed = 180 kN
zu übertragen. Der Anschluss entspricht der Kategorie
A nach Tabelle 1.1.
Teilschnittgrößen:
Zunächst werden die Beanspruchungen der
Gurte und des Steges ermittelt. Die Normalkraft
und das Biegemoment werden den Gurten zugeteilt.
Die Querkraft wird dem Steg zugewiesen.
Dabei ist das Versatzmoment von der Stoßmitte
bis zum Schwerpunkt des Schraubenbildes
zu berücksichtigen.
Flansch oben:
250 16000
NOG = –––––– – –––––––––––––––– = – 535 kN
2 (26 – 1,75)
Flansch unten:
250 16000
NUG = –––––– + –––––––––––––––– = 785 kN
2 (26 – 1,75)
Steg:
Vz = 180 kN
My,versatz = 180 · (10 + 7) / 2 = 1530 kNcm
Verbindung Untergurt – Lasche:
Für die Bemessung der Flanschverbindungen
ist die Laschenverbindung des unteren Flansches
maßgebend.
Nachweiskriterium Abscheren:
Fv,Ed 785 / 6
––––––––= ––––––––– = 0,60 < 1,0
Fv,Rd 217
Nachweiskriterium Lochleibung:
el /d0 = 50 / 26 = 1,92
e2 /d0 = 60 / 26 = 2,30 Nach Tab. 5.4
p1 /d0 = 70 / 26 = 2,69 kl · ab =1,60
p2 /d0 = 140 / 26 = 5,38
Maßgebend ist der Trägerflansch
mit tf = 17,5 mm.
Fb,Ed
785 / 6
––––––––= ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 0,676 < 1,0
Fb,Rd 1,6 · 1,75 · 2,4 · 36 / 1,25
Tragfähigkeit des unteren Flansches:
0,9·(26–2·2,6)·1,75·36
NUG,Rd = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 944 kN
1,25
NUG,Ed = 785 kN < Nu,Rd
Verbindung Steg – Lasche:
Die maximalen Schraubenkraftkomponenten
in x- und z-Richtung betragen (Tabelle 4.1:
a = 0,5; b = 1):
1530 0,5
Fx,Ed = ––––––– · ––––––––––––––––––––––––– = 54,2 kN
8 1 + 1 · (7,0 / 8,0) 2
180 7,0
Fz,Ed = –––––– + 54,2 · –––– = 92,4 kN
4 8,0
Nachweiskriterium Abscheren für die zweischnittige
Verbindung (m = 2):
−−−−−−−−−−−−−−
Fv,Ed √54,22 + 92,42 107,1
–––––––– = ––––––––––––––––––––– = ––––––– = 0,247 < 1,0
Fv,Rd 217 · 2 434
Nachweiskriterium Lochleibung:
Vertikale Komponente:
el /d0 = 45 / 26 = 1,73
e2 /d0 = 50 / 26 = 1,93 Nach Tab. 5.4
p1 /d0 = 80 / 26 = 3,08 kl · ab =1,19
p2 /d0 = 70 / 26 = 2,69

Laschen:
Fb,Ed
92,4
––––––––= –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 0,702 < 1,0
Fb,Rd 1,19·0,8·2·2,4·36/1,25
Steg:
e1/d0 > 3,0; e2 /d0 = 45/26 = 1,73
→ k1 · ab = 1,6
Fb,Ed 92,4
––––––––= –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 0,836 < 1,0
Fb,Rd 1,6 · 1,0 · 2,4 · 36 / 1,25
Horizontale Komponente:
Bei analoger Vorgehensweise erhält man:
Fb,Ed /Fb,Rd = 54,2 / (1,44 · 1,0 · 2,4 · 36 / 1,25)
= 0,55
6.6 Anschluss eines Zugstabes mit Stirnplatte
Ein vertikaler Zugstab soll an einen horizontal
liegenden Träger mithilfe einer Stirnplattenverbindung
angeschlossen werden, siehe
Abb. 6.6. Die Verbindung soll aus Gründen der
Gebrauchstauglichkeit planmäßig vorgespannt
werden. Sie entspricht der Kategorie E nach
Tabelle 1.1.
Abb. 6.6: Anschluss eines Zugstabes mit Stirnplatte
Für die Nachweisführung wird der Anschluss
in zwei T-Stummel-Anschlüsse mit jeweils vier
Schrauben aufgeteilt, siehe Abb. 6.7. Die Zugkraft
wird zu gleichen Teilen auf die Gurte aufgeteilt
und der günstige Einfluss des Steges wird
vernachlässigt.
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
Abb. 6.7: T-Stummel des Anschlusses von einem
Zugstabflansch
Mpl,Rd = 0,25 · leff · tp 2 · fy / g M0
= 0,25 · 17 · 2 2 · 23,5 / 1,0 = 400 kNcm
Ft,Rd = 176,4 kN
Tragfähigkeit des T-Stummels nach Tabelle 5.9
(vereinfacht, ohne den Steg des IPE 300):
Lb = 2,0 + 2,6 + 2 · 0,4 + 1,6 / 2 + 1,3 / 2 = 6,85 cm
8,8 · 3,173 ·2,45·2
Lb * = –––––––––––––––––––––––––––– = 10,1 cm
17,0 · 2,03 Wegen Lb < Lb * können Abstützkräfte auftreten.
4 · 400
FT,1,Rd = ––––––––––
3,17
= 505,0 kN
2 · 400 + 3,0 · 4 · 176,4
FT,2,Rd = ––––––––––––––––––––––––––––––––––
3,17 + 3,0
= 473,0 kN (maßgebend)
FT,3,Rd = 4 · 176,4 = 705,6 kN
Nachweis des T-Stummels:
NEd 400
–––––––– = ––––– = 0,846 < 1,0
FT,Rd 473
6.7 Biegesteifer Stoß mit Stirnplatten
Der in Abb. 6.8 dargestellte Stoß (Katego -
rien A und E nach Tabelle 1.1) eines IPE 400 mit
überstehenden Stirnplatten ist für die folgenden
Einwirkungen nachzuweisen:
My,Ed = 185 kNm
Vz,Ed = 100 kN
Wie bei dem vorherigen Beispiel wird das
T-Stummel-Modell verwendet und es wird der
günstige Einfluss des Steges vernachlässigt. Den
37

38
Merkblatt 322
Abb. 6.8: Biegesteifer Stoß eines IPE 400 mit Stirnplatten
beiden oberen Schrauben wird die Übertragung
der Querkraft zugewiesen, die daher der
Kategorie A nach Tabelle 1.1 zuzuordnen sind.
Die Schrauben am Untergurt werden gemäß
Abschnitt 4.6 durch Zugkräfte beansprucht und
zusätzlich vorgespannt (Kategorie E).
Die Zugnormalkraft im unteren Flansch beträgt:
NEd = 18500 / (40–1,35) = 478,6 kN
Für die Berechnung der Tragfähigkeit des
T-Stummels werden folgende Werte benötigt:
n = e = 3,0 cm
leff = b = 18 cm
m = (9,5 – 1,35) / 2 – 0,8 · 0,9 · √ − 2 = 3,06 cm
Ft,Rd = 176,4 kN
Mpl,Rd = 0,25 · 2 2 · 18 · 23,5 / 1,0 = 423 kNcm
Bemessungswert der Tragfähigkeit unter
der Annahme, dass sich Abstützkräfte ausbilden
können:
4 · 423
FT,1,Rd = ––––––––––
3,06
= 553 kN
2 · 423 + 3,0 · 4 · 176,4
FT,2,Rd = ––––––––––––––––––––––––––––––––––
3,06 + 3,0
= 489 kN (maßgebend)
FT,3,Rd = 4 · 176,4 = 705,6 kN
Nachweis des T-Stummels:
NEd 478,6
––––––––= –––––––– = 0,979 < 1,0
FT,Rd 489
Die Querkraft wird den beiden Schrauben
im Bereich des oberen Trägerflansches zugewiesen.
Nachweiskriterium Abscheren:
Fv,Ed = 100 / 2 = 50 kN < 150,7 kN = Fv,Rd
(siehe Tabelle 5.3, Schaft in der Scherfuge)
Nachweiskriterium Lochleibung:
Mit e2 /d0 = 45 / 22 = 2,05 ergibt sich ab · k1 =
2,5, so dass Fb,Rd für 1 cm Blechdicke aus
Tabelle 5.6 abgelesen werden kann.
Fv,Ed = 50 kN < 114 · 2,0 = 228 kN = Fb,Rd
7 Normen
DIN EN 1090-2
Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken
– Teil 2: Technische Regeln für
die Ausführung von Stahltragwerken (2011-10)
DIN EN 1993-1-1
Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von
Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln
und Regeln für den Hochbau (2010-12)
mit NA (2010-12)
DIN EN 1993-1-8
Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von
Stahlbauten – Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen
(2010-12) mit NA (12-2010)
DIN EN 14399
Hochfeste planmäßig vorspannbare Schraubenverbindungen
für den Metallbau
– Teil 1: Allgemeine Anforderungen (2006-06)
– Teil 2: Prüfung der Eignung zum Vorspannen
(2006-06)
– Teil 3: System HR – Garnituren aus Sechskantschrauben
und -muttern (2006-06)
– Teil 4: System HV – Garnituren aus Sechskantschrauben
und -muttern (2006-06)
– Teil 5: Flache Scheiben (2006-06)
– Teil 6: Flache Scheiben mit Fase (2006-06)
– Teil 7: System HR – Garnituren aus Senkschrauben
und Muttern (2008-03)
– Teil 8: System HV – Garnituren aus Sechskant-
Passschrauben und Muttern (2008-03)
– Teil 9: System HR oder HV – Direkte Kraft -
anzeiger für Garnituren aus Schrauben und
Muttern (2009-07)
– Teil 10: System HRC – Garnituren aus Schrauben
und Muttern mit kalibrierter Vorspannung
(2009-07)

DIN EN 15048-1
Garnituren für nicht planmäßig vorgespannte
Schraubenverbindungen für den Metallbau –
Teil 1: Allgemeine Anforderungen (2007-07)
DIN EN 20898-2
Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen
– Teil 2: Muttern mit festgelegten
Prüfkräften; Regelgewinde (1994-02)
DIN EN ISO 286-2
Geometrische Produktspezifikation (GPS) – ISO-
Toleranzsystem für Längenmaße – Teil 2: Tabellen
der Grundtoleranzgrade und Grenzabmaße
für Bohrungen und Wellen (2010-11)
DIN EN ISO 898-1
Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen
aus Kohlenstoffstahl und legiertem
Stahl – Teil 1: Schrauben mit festgelegten Festigkeitsklassen
– Regelgewinde und Feingewinde
(2009-08)
DIN EN ISO 4014
Sechskantschrauben mit Schaft – Produktklassen
A und B (2011-06)
DIN EN ISO 4016
Sechskantschrauben mit Schaft – Produktklasse
C (2011-06)
DIN EN ISO 4017
Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf – Produktklassen
A und B (2011-07)
DIN EN ISO 4018
Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf – Produktklasse
C (2011-07)
DIN EN ISO 4032
Sechskantmuttern, Typ 1 – Produktklassen A und
B (2012-05)
DIN EN ISO 4033
Sechskantmuttern, Typ 2 – Produktklassen A und
B (2012-05)
DIN EN ISO 4034
Sechskantmuttern – Produktklasse C (2012-06)
DIN EN ISO 7089
Flache Scheiben – Normale Reihe, Produktklasse
A (2000-11)
DIN EN ISO 7090
Flache Scheiben mit Fase – Normale Reihe, Produktklasse
A (2000-11)
Geschraubte Verbindungen im Stahlbau
DIN EN ISO 7091
Flache Scheiben – Normale Reihe, Produktklasse
C (2000-11)
DIN ISO 724
Metrische ISO-Gewinde allgemeiner Anwendung
– Grundmaße (ISO 724:1993 + Cor. 1:2009)
(2010-01)
DIN ISO 965-1
Metrisches ISO-Gewinde allgemeiner Anwendung
– Toleranzen – Teil 1: Prinzipien und
Grundlagen (1999-11)
DIN ISO 1891
Mechanische Verbindungselemente – Benennungen
(2009-09)
8 Literatur
[1] Oberegge, O., Hockelmann, H.-P.:
Bemessungshilfen für profilorientiertes Konstruieren.
Stahlbau-Verlagsgesellschaft mbH, 3. Auflage,
Köln 1997
[2] Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau.
Stahlbau-Verlagsgesellschaft, 2. Auflage, Düsseldorf
2002
[3] Schmidt, H., Stranghöner, N.:
Ausführung geschraubter Verbindungen nach
DIN EN 1090-2. Stahlbau-Kalender 2011, Verlag
Ernst & Sohn, Berlin 2011
[4] Kindmann, R., Stracke, M.:
Verbindungen im Stahl- und Verbundbau. Verlag
Ernst & Sohn, 2. Auflage, Berlin 2009
[5] Kindmann, R., Kraus, M., Niebuhr, H. J.:
Stahlbau kompakt. Verlag Stahleisen, 2. Auflage,
Düsseldorf 2008
[6] Schneider, S., Ungermann, D.:
Geschraubte Anschlüsse und Verbindungen nach
DIN EN 1993-1-8. Stahlbau 89, Verlag Ernst &
Sohn, Berlin 2010
[7] Weynand, K., Stark, S.:
Anwendungen von Schrauben im Stahlbau. Merkblatt
322, Stahl-Informations-Zentrum, Düsseldorf
2001
39

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