Schraubenberechnung

Schraubennachweise können in vorgespannte und nicht vorgespannte Verbindungen unterteilt werden. Entscheidend ist, dass die Querkraft auf die Verbindung entweder über den Schraubenschaft oder über die Reibung der verbundenen Platten übertragen wird.

Bei Übertragung über den Schraubenschaft, auch Scher-Lochleibungs-Verbindung genannt, erfolgt die Kraftübertragung über die Schubspannung (Scherkraft) über den Querschnitt der Schraube. Dies ist auch bei Bolzen oder Nieten so. Ein typischer Standard für den Nachweis dieser Verbindungen ist der Eurocode 3, DIN EN 1993-1-8. Dies umfasst auch den Nachweis der verbundenen Platten gegen Durchstanzen (aufgrund Axialkraft) und gegen Lochleibung (aufgrund Querkraft). Die auftretenden Kräfte sind Eingangsgrößen in die Berechnung, dabei ist darauf zu achten, dass die Teilsicherheitsbeiwerte auf den Lasten berücksichtigt sind. Die Kräfte können z. b. mit Hilfe von FEM – Berechnungen durchgeführt werden.

Bei gleitfest vorgespannten Schraubverbindungen ist das Prinzip, dass die Vorspannung der Schraube für eine ausreichend große Reibkraft sorgt, so dass Gleitfestigkeit gegeben ist. Beim Eurocode 3 wird dieser Nachweis „vereinfacht“ durchgeführt und geprüft, ob die auftretende Querkraft übertragen werden kann.

Die Schraubenberechnung nach VDI 2230 basiert im Wesentlichen auf dem Prinzip, dass die notwendige Vorspannkraft kleiner ist als die zulässige Vorspannkraft. Dabei wird neben der Querkraftübertragung auch die notwendige Klemmkraft bei Dichtungsfunktionen berücksichtigt. Bei der zulässigen Vorspannkraft wird vor allem das Anziehverfahren berücksichtigt, da erzielbaren Vorspannkräfte dadurch eine relevante Streuung haben. Weitere Punkte sind z. B. die Vorspannkraftverluste durch Setzen und thermische Belastung. In der VDI 2230 werden auch weitere Punkte wie z. B. die Mindesteinschraubtiefe, die zyklische Belastung der Schraube und die Flächenpressung berücksichtigt.