Warum ist der Tabellenwert für das Vorspannkraftniveau einer „hochfest vorspannbaren HV Garnitur“ nach EN 14399-4 vermeintlich niedriger als das einer gleich großen normalen Schraube ISO 4014 10.9?
REYHER klärt auf:
Für die Berechnung der Vorspannkräfte nach EN 1993-1-8 (Stahlbau) und VDI 2230 (Maschinenbau) gibt es unterschiedliche Grundannahmen:
Hochfest vorspannbare Garnituren nach EN 14399-4 können beispielsweise nach der DASt-Richtlinie 024 vorgespannt werden. Dabei ist das Grundprinzip bei der Berechnung der zu erreichenden Montagevorspannkraft ein minimales Vorspannkraftniveau. Die Erreichung des Mindestwertes stellt das Funktionieren der tragsicherheitsrelevanten Verbindung dar und kann daher auch als tragsicherheitsrelevantes Vorspannen bezeichnet werden. Die maßgeblich beeinflussenden Faktoren wie der Schmierungszustand oder das Anziehverfahren werden explizit vorgegeben und bei der Auslegung berücksichtigt.
Anders verhält es sich bei der Schraubenauslegung nach VDI 2230, hier ist eine Ausnutzung der Streckgrenze von maximal 90% die Basis der Berechnung. Grund dafür ist eine optimale Ausnutzung der werkstofftechnischen Eigenschaften sowie eine Vermeidung einer Überdimensionierung. Die maßgeblich beeinflussenden Faktoren wie die Reibungszahl werden hierfür z.B. mit µmin = 0,14 angenommen. Da kein Montageverfahren explizit definiert wird, entsteht eine Streuung der erreichten Montagevorspannkraft durch das Nutzen unterschiedlicher Anziehverfahren.
Am Beispiel:
Die Montage einer EN 14399-4 HV Garnitur in der Größe M 20 in der Festigkeitsklasse 10.9 führt nach Montage nach DASt-Richtlinie 024 zu einer Mindestvorspannkraft von FP,C = 172 kN.
Die Montage der ISO 4014 in der Größe M 20 in der Festigkeitsklasse 10.9 gibt bei einer angenommenen Reibungszahl von µmin = 0,14 eine theoretisch maximal zu erreichende Vorspannkraft von FV = 181 kN an. Praktisch sollte hier jedoch noch die Streuung des Montageverfahrens – abgebildet durch den Anziehfaktor αA – berücksichtigt werden. Für die Montage mit einem handelsüblichen Drehmomentschlüssel wird hier ein gemittelter Anziehfaktor von 1,6 (Vgl. VDI 2230-1) angenommen. Daraus ergibt sich eine minimale Montagevorspannkraft im Beispiel zu FM,min = 113 kN – und liegt damit unter der Mindestvorspannkraft einer hochfest vorspannbaren Garnitur mit FP,C = 172 kN.
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