DK Juni Stahlbau. Schraubenverbindungen

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1 Verkauf der Österreichischen Normen und fremder Normen durch: Österreichisches Normungsinstitut (ON), Leopoldsgasse 4, Postfach 130, A-1021 Wien, Tel , Fernschreiber (Telex) DK Juni 1982 Stahlbau Schraubenverbindungen B 4600 Teil 11 Steel structures; bolted connections Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeines 1.1 Anwendungsbereich 1.2 Begriffe 2 Verbindungsmittel 2.1 Wahl der Verbindungsmittel 2.2 Werkstoff und Ausführung 2.3 Schraubenlänge 2.4 Kennzeichnung 2.5 Darstellung 3 Berechnung von Scher-Lochleibungsverbindungen (SL- und SLP-Verbindungen) 3.1 Allgemeiner Spannungsnachweis 3.2 Wöhlerfestigkeitsnachweis 3.3 Einschnittige Verbindungen 4 Berechnung von gleitfesten vorgespannten Reibungsverbindungen (GV- und GVP-Verbindungen) 4.1 Allgemeiner Festigkeitsnachweis 4.2 Wöhlerfestigkeitsnachweis 4.3 Einschnittige Verbindungen 5 Zusammenwirken verschiedenartiger Verbindungen 5.1 Beurteilung des Zusammenwirkens 5.2 Zusammenwirken einer SL-Verbindung oder einer SLP-Verbindung mit anderen Verbindungsarten 5.3 Zusammenwirken einer GV-Verbindung mit einer Nietverbindung 5.4 Zusammenwirken von HV-Schrauben und HVP-Schrauben 5.5 Zusammenwirken einer gleitfesten vorgespannten Reibungsverbindung mit einer Kehlnaht-Schweißverbindung 6 Besondere Verbindungsformen 6.1 Lange Anschlüsse 6.2 Kopfplattenanschlüsse 7 Konstruktionsregeln 7.1 Lochdurchmesser 7.2 Schraubenabstände 7.3 Verwendung von Scheiben 7.4 SL- und SLP-Verbindungen mit mittelbarer Kraftübertragung 7.5 Futterbleche 8 Ausführung von GV- und GVP-Verbindungen 8.1 Genauigkeitsanforderungen für den Zusammenbau bei Berührungsflächen 8.2 Lochung der Teile 8.3 Bearbeitung der Berührungsflächen 8.4 Zusammenbau 8.5 Anziehen der Schrauben 9 Anziehgeräte und Prüfen der Vorspannkräfte 9.1 Drehmomentenschlüssel 9.2 Schlagschrauber 9.3 Prüfung der Vorspannkräfte 10 Sicherung der Schraubenverbindungen 11 Korrosionsschutz 11.1 SL- und SLP-Verbindungen 11.2 GV- und GVP-Verbindungen 12 Zitierte Normen Textstellen in Kursivschrift, ausgenommen Formelzeichen, sind nicht Normentext. Fortsetzung Seiten 2 19 Fachnormenausschuß 013 Stahlbau JZS Nachdruck oder Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Österreichischen Normungsinstitutes gestattet. 18 Gesetzwidrige Verwertung der wird gerichtlich verfolgt.

2 Seite 2 B 4600 Teil 11 1 Allgemeines 1.1 Anwendungsbereich Diese ist für Schraubenverbindungen in Stahltragwerken anzuwenden, die Kräfte normal zu den Schraubenachsen (Schubkräfte) und/oder in Richtung der Schraubenachsen (Zugkräfte) übertragen. Sie gilt nicht für Ankerschrauben. Sie soll an Stelle der in den Teilen 2 und 7 dieser derzeit noch enthaltenen Bestimmungen über Schraubenverbindungen angewendet werden, denen gegenüber sie neue Erkenntnisse berücksichtigt. Die Anwendung der Teile 2 und 7 für Schraubenverbindungen ist jedoch auch weiterhin zulässig. 1.2 Begriffe Entsprechend dem Tragverhalten gegenüber Schubkräften wird zwischen Scher-Lochleibungsverbindungen ohne planmäßige Vorspannung der Schraubenbolzen (SL-Verbindungen) und gleitfesten Reibungsverbindungen mit planmäßiger Vorspannung der Schraubenbolzen (GV-Verbindungen) unterschieden. Entsprechend der Größe des Spieles zwischen dem Schraubenschaft und dem zugehörigen Durchgangsloch (im Stahlbau als Lochspiel bezeichnet) wird in dieser Norm zwischen Schrauben (SL- und GV-Verbindungen) und Paßschrauben (SLP- und GVP-Verbindungen) unterschieden. Über die Größe des Lochspieles siehe Abschnitt Scher-Lochleibungsverbindungen (SL- und SLP-Verbindungen) Nach Überwindung eines planmäßig nicht vorgesehenen Reibungsschlusses an den Berührungsflächen kommen unter zunehmender Belastung die Schraubenbolzen an den Lochleibungen zum Anliegen. Die Größe des Schlupfes hängt vom Lochspiel, der Anzahl der Schrauben und der Genauigkeit der Anarbeitung ab. Bei weiterem Lastanstieg wird die Verbindung auf Scherung und Lochleibungsdruck beansprucht. Das Versagen einer solchen Verbindung kann eintreten durch: Abscheren der Schraubenbolzen Aufreißen des Loches vor der Schraube Aufreißen des Loches neben der Schraube Verquetschen der Lochränder in solchem Ausmaß, daß durch das Nachgeben der ganzen Verbindung die Wirkungsweise und die Form der Konstruktion Schaden leidet Gleitfeste vorgespannte Reibungsverbindungen (GV- und GVP-Verbindungen) Durch das Vorspannen hochfester Schrauben (HV-Schrauben) oder hochfester Paßschrauben (HVP- Schrauben) werden in den zu den Schraubenachsen normalen, in der Regel besonders vorbereiteten Berührungsflächen der zu verbindenden Teile Pressungen erzeugt. Dadurch können in diesen Flächen Schubkräfte durch Reibung übertragen werden. Maßgebend für die zulässige Tragkraft ist die Gleitlast, bei der nach Überwindung der Reibungskräfte ein Gleiten eintritt. Die Schraubenbolzen kommen danach an den Lochleibungen zum Anliegen. Damit wird im überkritischen Bereich, d. h. nach Überwindung der Gleitgrenze eine zusätzliche Tragwirkung erzeugt, die es erlaubt, die Sicherheit gegen Gleiten kleiner zu halten. Zugbelastungen erzeugen in der Regel so lange keine nennenswerten zusätzlichen Beanspruchungen der Schrauben als sie kleiner als die Vorspannkräfte sind. Sie bewirken jedoch eine Verminderung der Pressungen in den Reibungsflächen. Diese Kräfteumlagerung ist zu berücksichtigen.

3 B 4600 Teil 11 Seite 3 2 Verbindungsmittel 2.1 Wahl der Verbindungsmittel Im allgemeinen sind entsprechend der Verbindungsart Schrauben, Muttern und Scheiben gemäß der in Tabelle 1 angegebenen Normen und Festigkeitsklassen, mit Nenndurchmessern von 12 mm 30 mm zu verwenden. Die Begriffe Festigkeitsklasse und Ausführung sowie die zugehörigen Angaben entsprechen den Definitionen der M Werkstoff und Ausführung Für Werkstoff und Ausführung der Verbindungsmittel gilt Tabelle 1. Die Festigkeitsklasse der Mutter hat mindestens der ersten Zahl der Festigkeitsklasse der Schraube zu entsprechen. Für planmäßig vorgespannte Schrauben sind gehärtete Scheiben zu verwenden. Tabelle 1: Normen und Festigkeitsklassen der Verbindungsmittel Verbindungsart Schraube Mutter Scheibe Keilscheibe Normen Festig- Festig- Werkkeitsklasseklassen Normen keits- Normen stoffe Normen Flanschneigung 8 % Flanschneigung 14 % Werkstoffe nicht vorgespannt vorgespannt SL M 5012 M 5010 M 5011 M 5100 M 5101 SLP DIN 7968 GV M 5210 M 5240 DIN 555 DIN DIN 7989 DIN DIN 125 DIN 7989 DIN DIN DIN 6916 M 5100 M M DIN 6916 GVP DIN DIN DIN 6916 Stahl DIN 434 DIN 435 Stahl C 45 gehärtet DIN 6918 DIN 6917 C 45 gehärtet 2.3 Schraubenlänge Die Schraubenlänge ist so zu wählen, daß der Bolzen um mindestens einen Gewindegang über die Mutter hinausragt. Die Gewindelänge muß das planmäßige Anziehen der Mutter zulassen. Bei Schrauben gemäß M 5012 und DIN 6914 gelten die Klemmlängen-Tabellen dieser Normen.

4 Seite 4 B 4600 Teil Kennzeichnung Schrauben und Muttern der Festigkeitsklassen 8.8 und 8 oder höher sind gemäß M 5001 zu kennzeichnen, hochfeste Paßschrauben (HVP-Schrauben) sind zusätzlich als solche zu kennzeichnen. Scheiben und Keilscheiben für vorgespannte Verbindungen müssen das Kennzeichen HV tragen. Die Lage der Innenfase der Scheibe muß durch eine auf derselben Seite angebrachte Außenfase auch in eingebautem Zustand erkennbar sein. Nicht gekennzeichnete Schrauben und Muttern gleichen Durchmessers, aber verschiedener Festigkeitsklassen dürfen nicht beim selben Bauvorhaben verwendet werden. 2.5 Darstellung In den Bauvorlagen sind die Schrauben gemäß A 6230 darzustellen. 3 B e r e c h n u n g v o n S c h e r - L o c h l e i b u n g s v e r b i n d u n g e n (SL- und SLP-Verbindungen) 3.1 Allgemeiner Spannungsnachweis Belastung einer Verbindung normal zu den Schraubenachsen (1) Es gilt für den Nachweis der Scherspannung Es bedeuten F die von einer Schraube je Schnittfläche zu übertragende Kraft A den Bolzenquerschnitt nach Tabelle 2 A Sp den Spannungsquerschnitt nach Tabelle 2 Tabelle 2: Schraubenquerschnitte Schraube A mm² A Sp mm² M M M M M M Der Bolzenquerschnitt A darf in Rechnung gestellt werden, wenn das Gewinde nicht in die Scherfläche reicht. Der Spannungsquerschnitt A Sp ist in Rechnung zu stellen, wenn das Gewinde in die Scherfläche reichen kann; er darf als Fläche eines Kreises, dessen Durchmesser gleich dem Mittelwert aus dem Flankendurchmesser des Gewindes und dem Kerndurchmesser ist, errechnet werden.

5 B 4600 Teil 11 Seite 5 Die Werte der zulässigen Spannungen W zul sind für Regelfall in Tabelle 3 und für den Erhöhungsfall in Tabelle 4 zusammengestellt. Tabelle 3: Zulässige Spannungen für den Regelfall bei vorwiegend ruhender Belastung in N/mm² Güte SL SLP W zul V zul W zul V zul Tabelle 4: Zulässige Spannungen für den Erhöhungsfall bei vorwiegend ruhender Belastung in N/mm² Güte SL SLP W zul V zul W zul V zul (2) Es gilt für den Nachweis der Lochleibungsspannung Es bedeuten F die aufzunehmende Kraft t die Dicke des Bleches d den Schraubendurchmesser V zul die zulässige Spannung des Grundwerkstoffes für den Regelfall nach Tabelle 2 und für den Erhöhungsfall nach Tabelle 3 der B 4600 Teil 2 a einen Beiwert, welcher der Tabelle 5 zu entnehmen ist Tabelle 5: a-werte zur Ermittlung der zulässigen Lochleibungsspannungen Abstand der Löcher vom belasteten Rand 1 ) 3 d 2 d 1,5 d 1,2 d Abstand der Lochmitten 1 ) 3,5 d 2,5 d Beiwerte a 3,0 2,0 1,4 1,0 1 ) Maßgebend ist jener Abstand, der den kleineren Wert a ergibt. (3) Der Nachweis ausreichender Tragsicherheit der durch die Schraubenlöcher geschwächten Querschnitte ist nach B 4600 Teil 2 zu führen.

6 Seite 6 B 4600 Teil Belastung einer Verbindung parallel zu den Schraubenachsen Es gilt für den Nachweis der Zugspannungen Die Werte der zulässigen Spannungen V zul sind für den Regelfall in Tabelle 3 und für den Erhöhungsfall in Tabelle 4 zusammengestellt. Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 und 10.9 müssen vorgespannt werden und sind nach Abschnitt zu berechnen Belastung einer Verbindung normal und parallel zu den Schraubenachsen Die Vergleichsspannung V Q im Schrauben-Querschnitt darf die Werte V zul der Tabelle 3 bzw. der Tabelle 4 nicht überschreiten. 3.2 Wöhlerfestigkeitsnachweis Bei Tragwerken, für die ein Wöhlerfestigkeitsnachweis zu führen ist, sind SL-Verbindungen nicht zulässig. Für SLP-Verbindungen dürfen nur Schrauben der Güte 5.6 verwendet werden. Es gilt B 4600 Teil Einschnittige Verbindungen Bei einschnittigen Verbindungen, bei denen die Laschen Momente erhalten, ist die Außermittigkeit des Anschlusses zu berücksichtigen. 4 Berechnung von gleitfesten vorgespannten Reibungsv e r b i n d u n g e n (GV- und GVP-Verbindungen) 4.1 Allgemeiner Festigkeitsnachweis Belastung einer Verbindung normal zu den Schraubenachsen (1) Die zulässige übertragbare Kraft F S zul je Schraube und Reibungsfläche ist Es bedeuten F V Mindestvorspannkraft für die Schraube nach Tabelle 6 P Reibbeiwert nach Tabelle 7 Q Sicherheitszahl Abschnitt 8.1 ist zu beachten. Bei GVP-Verbindungen darf F S zul um 60 % erhöht werden. Tabelle 6: Mindestvorspannkräfte F X in kn für Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9 Schraube F X [kn] M M M M M M

7 B 4600 Teil 11 Seite 7 (2) Der Reibbeiwert P ist im allgemeinen nur von der Bearbeitung der Berührungsflächen abhängig. Für die in Tabelle 7 angegebenen Behandlungsarten sind die dort angeführten Reibbeiwerte zulässig, sofern die Ausführungsbestimmungen nach Abschnitt 8 eingehalten werden. Bei Nachbehandlung von im Werk sandgestrahlten Flächen durch Flammstrahlen auf der Baustelle gelten die Reibbeiwerte für Sandstrahlen. Tabelle 7: Reibbeiwerte P für verschieden behandelte Berührungsflächen Art der Behandlung der Berührungsflächen Reibbeiwert P Zeile Hartgußkies 0,5 1 Sandstrahlen mit Quarzsand 0,5 2 Korund 0,45 3 Flammstrahlen 0,5 4 keine Behandlung 0,2 5 Die Reibbeiwerte nach Tabelle 7, Zeilen 1, 2 und 3, dürfen um 10 % erhöht werden, wenn die ausführende Stahlbaufirma nachstehende Voraussetzungen erfüllt: Das Strahlen muß in geschlossenen Anlagen erfolgen und das Strahlgut muß in diesen Anlagen bei jedem Umlauf entstaubt werden. Es müssen alle Bedingungen des Abschnittes (1) (7) der B 4600 Teil 2 für die Inanspruchnahme des Erhöhungsfalles erfüllt sein. Die Reibbeiwerte bei der Verwendung reibfester Anstriche sind nach den Richtlinien des Österreichischen Stahlbauverbandes für die Verwendung reibfester Anstriche für die Berührungsflächen von HV- und HVP-Verbindungen festzulegen. Bei anderen Behandlungsarten, z. B. Metallüberzügen, ist sinngemäß nach dieser Richtlinie vorzugehen. (3) Die Sicherheitszahl Q muß beim Allgemeinen Festigkeitsnachweis betragen: Für den Regelfall nach B 4600 Teil 2, Abschnitt 3.3 Q = 1,40 Für den Erhöhungsfall unter Einhaltung der Bestimmungen der B 4600 Teil 2, Abschnitt (1) (7) Q = 1, Belastung einer Verbindung parallel zu den Schraubenachsen Vorgespannte Schrauben dürfen in Richtung der Schraubenachsen auf Zug zu 70 % der Mindestvorspannkraft belastet werden: Belastung einer Verbindung normal und parallel zu den Schraubenachsen Wirkt in einer GV-Verbindung neben einer Kraft normal zu den Schraubenachsen auch eine Zugkraft in Richtung der Schraubenachsen, so verbleibt als zulässige Kraft je Schraube und Reibungsfläche normal zur Schraubenachse Bei GVP-Verbindungen darf F S zul um 60 % erhöht werden.