Kostenloses Engineering-Tool
Schrauben-Zug- und Scherfestigkeitsrechner
Berechnen Sie die maximale Zuglast metrischer Schrauben aus Festigkeitsklassendaten nach ISO 898-1 sowie eine vereinfachte Abschätzung der Schertragfähigkeit. Wählen Sie Schraubengröße und Festigkeitsklasse.
Dieser Rechner wurde vom Engineering-Team von Vibromera, den Herstellern der tragbaren Balanset-Auswuchtgeräte, entwickelt und geprüft.
Ergebnisse
Maximale Zugbelastung
Die maximale Zugkraft, die ein Bolzen vor dem Bruch aushalten kann:
- Rm — Zugfestigkeit (MPa), aus der Eigenschaftsklasse
- As — Spannungsquerschnitt (mm²), nach ISO 898-1 / ISO 261
Schertragfähigkeit (vereinfachte Abschätzung)
ISO 898-1 definiert die Zug- und Prüfkrafteigenschaften von Schrauben; sie legt nicht die Scherfestigkeit fest. Der hier angezeigte Wert ist eine weit verbreitete vereinfachte ingenieurmäßige Abschätzung, bei der die Scherfestigkeit mit etwa 60 % der Zugfestigkeit angesetzt wird (basierend auf dem von-Mises-Kriterium, τ ≈ 0,58 σ):
Bei doppelter Scherung mit 2 multiplizieren (zwei Scherebenen).
⚠️ Hinweis zur Scherauslegung: Die tatsächliche Schertragfähigkeit hängt davon ab, ob die Scherebene durch das Gewinde oder den gewindefreien Schaft verläuft, von Fugenverschiebung und Lochleibung sowie von Ermüdungsbeanspruchung. Normen legen ihre eigenen Werte fest — z. B. verwendet Eurocode 3 (EN 1993-1-8) Fv = αv × fub × A mit αv = 0.6 für die Klassen 4.6, 5.6 und 8.8, aber 0.5 für die Klassen 4.8, 5.8, 6.8 und 10.9, zusammen mit Teilsicherheitsbeiwerten. Überprüfen Sie scherbeanspruchte Verbindungen immer nach dem jeweils anwendbaren Tragwerks- oder Maschinennormcode, nicht allein anhand dieser vereinfachten Abschätzung.
Festigkeitsklassen gemäß ISO 898-1
| Klasse | Rm (MPa) | Rp0,2 (MPa) | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Niedrige Festigkeit, universell einsetzbar |
| 5.8 | 520 | 420 | Konstruktionsanwendung, nicht vorgespannt |
| 8.8 | 800 | 640 | Automobilindustrie, Maschinenbau (am häufigsten) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Hochfest, für Tragkonstruktionen |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Maximale Festigkeit (legierter Stahl) |
Praktisches Beispiel
Gegeben: M10-Schraube, Festigkeitsklasse 8.8, einschnittig
As = 58,0 mm², Rm = 800 MPa
Ft = 800 × 58,0 = 46.400 N = 46,4 kN
Fs = 0,6 × 800 × 58,0 = 27.840 N = 27,8 kN
⚠️ Hinweis: Dies sind die maximalen Tragfähigkeiten ohne Sicherheitsfaktoren. Für die Auslegung sind geeignete Sicherheitsfaktoren anzuwenden (typischerweise 2–3 für statische, 4–6 für Ermüdungsbeanspruchung).
Der Spannungsquerschnitt (As) ist die wirksame Querschnittsfläche zur Berechnung der Zugtragfähigkeit eines Gewindeteils. Er ist kleiner als der Nennschaftquerschnitt, da er die Geometrie des Gewindegrundes berücksichtigt. Die Werte sind in ISO 898-1 tabelliert.
Die Bruchkraft unter Zugbelastung beträgt Ft = Rm × As, wobei Rm die Zugfestigkeit (aus der Festigkeitsklasse) und As der Spannungsquerschnitt ist. Eine Schraube der Festigkeitsklasse 8.8 hat beispielsweise Rm = 800 MPa.
Die erste Zahl (8) steht für 1/100 der Mindestzugfestigkeit in MPa (800 MPa). Die zweite Zahl (8) gibt das 10×-Fache des Verhältnisses von Streckgrenze zu Zugfestigkeit an (0.8). Somit beträgt die Streckgrenze ≈ 800 × 0.8 = 640 MPa.
ISO 898-1 legt keine Scherfestigkeit fest — die Norm behandelt ausschließlich Zug- und Prüflasteigenschaften. Eine gängige überschlägige Abschätzung setzt die Scherfestigkeit auf Basis der Gestaltänderungsenergiehypothese (von Mises) mit 60% der Zugfestigkeit an: Fs = 0.6 × Rm × As. Bemessungsnormen wie Eurocode 3 (EN 1993-1-8) verwenden eigene Beiwerte (0.6 oder 0.5 je nach Festigkeitsklasse) sowie Teilsicherheitsbeiwerte. Bei zweischnittiger Abscherung (zwei Scherebenen) ist der Wert mit 2 zu multiplizieren.
Die Prüflast ist die maximale Kraft ohne bleibende Verformung (Elastizitätsgrenze). Die Zugfestigkeit (Bruchkraft) ist die Höchstkraft vor dem Bruch. Die Prüfspannung liegt bei den meisten Festigkeitsklassen bei etwa 90% der Streckgrenze.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
Professionelle Feldauswuchtgeräte und -software. Im Einsatz in über 50 Ländern.
