MB 322 Geschraubte Verbindungen im Stahlbau

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8 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
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