Was ist der Spannungsquerschnitt einer Schraube?

Die Zugspannungsfläche (As) ist die effektive Querschnittsfläche, die zur Berechnung der Zugbelastbarkeit eines Gewindebefestigungselements verwendet wird. Sie ist kleiner als der Nennschaftquerschnitt, da sie die Geometrie des Gewindegrundes berücksichtigt. Sie ist in ISO 898-1 definiert und hängt vom Flankendurchmesser und Kerndurchmesser des Gewindes ab.

Wie wird die Zugfestigkeit von Schrauben berechnet?

Die maximale Zugfestigkeit einer Schraube berechnet sich nach der Formel Ft = Rm × As, wobei Rm die Zugfestigkeit des Schraubenmaterials (bestimmt durch die Festigkeitsklasse) und As die Zugspannungsfläche ist. Beispielsweise hat eine Schraube der Festigkeitsklasse 8.8 eine Zugfestigkeit von Rm = 800 MPa.

Was bedeutet die Festigkeitsklasse 8.8 bei Schrauben?

Die erste Zahl (8) entspricht 1/100 der minimalen Zugfestigkeit in MPa (800 MPa). Die zweite Zahl (8) entspricht dem Zehnfachen des Verhältnisses von Streckgrenze zu Zugfestigkeit (0,8). Somit beträgt die Streckgrenze 800 × 0,8 = 640 MPa.

Wie wird die Scherfestigkeit von Bolzen berechnet?

ISO 898-1 does not specify shear strength — it covers tensile and proof-load properties only. A common simplified estimate takes shear strength as 60% of tensile strength: Fs = 0.6 × Rm × As, based on the von Mises yield criterion. Design codes such as Eurocode 3 (EN 1993-1-8) apply their own factors (0.6 or 0.5 depending on property class) plus partial safety factors. For single shear, use one stress area; for double shear, multiply by 2.

Worin besteht der Unterschied zwischen Prüflast und Zugfestigkeit?

Die Prüflast ist die maximale Kraft, die eine Schraube ohne bleibende Verformung aushält (Elastizitätsgrenze). Die Zugfestigkeit ist die maximale Kraft bis zum Bruch. Die Prüflastspannung (Sp) beträgt für die meisten Festigkeitsklassen etwa 90 % der Streckgrenze.

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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.

ISO 898-1 M3 - M64 Klasse 4.6 – 12.9

Bolzengröße

Festigkeitsklasse

Scherflächen

Schnellvoreinstellungen

Ergebnisse

Maximale Zuglast (Ft)

—

Schertragfähigkeit (Fs, vereinfachte Abschätzung)

—

Spannungsquerschnitt (As)

—

Streckgrenzlast (Fy)

—

Zugfestigkeit (Rm)

—

Maximale Zugbelastung

Die maximale Zugkraft, die ein Bolzen vor dem Bruch aushalten kann:

R_m — Zugfestigkeit (MPa), aus der Eigenschaftsklasse
A_s — Spannungsquerschnitt (mm²), nach ISO 898-1 / ISO 261

Schertragfähigkeit (vereinfachte Abschätzung)

ISO 898-1 definiert die Zug- und Prüfkraft-Eigenschaften von Schrauben — sie nicht legt keine 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) F_v = α_v × f_ub × A mit α_v = 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

Beispiel – Schraube M10 × 8,8

Gegeben: M10-Schraube, Festigkeitsklasse 8.8, einschnittig

A_s = 58,0 mm², R_m = 800 MPa

F_t = 800 × 58,0 = 46.400 N = 46,4 kN

F_s = 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).

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