1/6 1. Neuerungen beim Übergang auf den Eurocode 3 Diese technische Information zur beschreibt Randbedingungen, die derzeit nach noch rein Nationalen Normen im Metallbau gelten und künftig nach der bauaufsichtlichen Einführung entsprechender Europäischer Normen für die Bemessung und Ausführung bei der Montage und beim Anziehen von (planmäßig teilweise oder voll vorgespannten) HV-Verbindungen abgewandelt werden. Bemessung DIN 18800-1 (November 2008) Ausführung DIN (November 2008) Geltungsdauer National parallel Europäisch mit Ergänzung um schon langjährig bauaufsichtlich eingeführt DIN EN 1993-1-8 (Dezember 2010) DIN EN (Dezember 2008) DIN EN 1993-1-8/ (Dezember 2010) DIN EN /A1 (März 2011) Die bauaufsichtliche Einführung des Eurocode 3 ist für Deutschland in 2011 zur parallelen Anwendung vorgesehen. Bei der Erstellung der harmonisierten Europäischen Norm DIN EN 1399-1 sowie bei Aufnahme der Produktnormen für HV-Schrauben, HV-Muttern und HV-Scheiben in weitere Teile dieser Norm blieben die bewährten Produkteigenschaften erhalten. Für Konstruktionen, die nach Eurocode 3 bemessen werden, sind jedoch bei der Ausführung von HV-Verbindungen Neuerungen zu beachten. 2. Verwendung von HV-Garnituren EN 1993-1-8 Die e einer HV-Garnitur sind weiterhin aus beliebigen Fertigungslosen eines Herstellers uneingeschränkt kombinierbar und werden getrennt verpackt geliefert. Die daraus zusammengestellten HV-Garnituren der K-Klasse K1 können auch künftig für alle im Metallbau üblichen Ausführungsformen von Schraubenverbindungen eingesetzt werden. Da die Vorspannung in auf Scherung belasteten Verbindungen bei der Bemessung nach DIN EN 1993-1-8 nicht berücksichtigt wird, benennt diese die Fälle SLV (vorgespannte Scher-Lochleibungs-Verbindung) und SLVP (vorgespannte Scher-Lochleibungs-Pass-Verbindung) nicht mehr. Wenn überhaupt, dann ist eine Vorspannung für auf Scherung belastete Verbindungen nach 3. nur als Qualitätsmaßnahme vorgesehen. Für GV (vorgespannte gleitfeste Verbindung) entsprechend der künftigen Kategorien B und C muss das kombinierte Vorspannen (siehe 8.3 auf 5) angewendet werden. Die Möglichkeit des Vorspannens und Nachspannens von HV-Garnituren der K-Klasse K1 mittels Drehmomentverfahren entfällt für diesen Anwendungsfall. Für Zugbelastete Verbindungen der Kategorie E können auf Grundlage des Nationalen Anhangs DIN EN 1993-1-8/ neben dem Kombinierten Vorspannen auf F p,c = 0,7 f ub A S auch die ergänzenden Vorspannverfahren aus Anhang.A für F p,c * = 0,7 f yb A S angewendet werden. (519) Tab. 1 Ansonsten ist - wie bisher - grundsätzlich eine teilweise Vorspannung (0,5 F p,c * = 0,35 f yb A S bis F p,c * = 0,7 f yb A S ) an Hand des bewährten Drehmoment-Vefahrens (siehe 8.1 auf 5) möglich. Tab. 6 Anmerkung unter der Tab. 3.2 3..2 (1) Tab..A.2
2/6 3. Konformitätsnachweis EN DIN EN fordert für alle Schraubenverbindungen grundsätzlich eine Werksbescheinigung 2.1. Diese oder auch ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 darf jedoch durch eine Kennzeichnung je Herstellungslos ersetzt werden. Von der bisherigen Verpflichtung, für Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1.B nach DIN EN 1020 vorzulegen, sind HV-Schrauben auf Grund dieses eindeutigen Kennzeichens je Herstellungslos auf dem Kopf grundsätzlich befreit. Im Rahmen der Regelungen nach DIN EN 1399-1 (CE-Zeichen) werden auch abgewandelte HV-Schrauben als Sonderformen z. B. mit vergrößerter Auflagefläche oder Dehnschaft zulässig. Auch Schrauben mit nietähnlichem Kopf ohne Antrieb oder mit kleinerem Sechskant und Flansch (z. B. Entwurf FUCHS-WN 6919) dürfen künftig angewendet werden, wenn alle wesentlichen Gebrauchseigenschaften nach DIN EN 1399-2 gegeben sind.. Korrosionsschutz (526) (527) 5.2 Tab. 1 (519) 5.6. EN 1993-1-8 Überwiegend werden nach ISO 1068 feuerverzinkte Verbindungselemente eingesetzt. Die Feuerverzinkung der HV-Schrauben, HV-Muttern und HV-Scheiben darf nur vom Schraubenhersteller selbst oder von einem Fremdbetrieb unter Verantwortung des Schraubenherstellers durchgeführt werden. Hierbei ist die Richtlinie des GAV/DSV (Gemeinschaftsausschuss Verzinken e.v./deutscher Schraubenverband e.v.) zur Feuerverzinkung von Schrauben zu beachten. HV-Garnituren ohne Korrosionsschutz wie hergestellt sind zwar in DIN berücksichtigt, finden jedoch kaum Anwendung. Das Anziehverhalten wurde bei der Umstellung von DIN 691 ff auf DIN EN 1399-, -6 und -8 auf die K-Klasse K1 (vormals nur feuerverzinkt) vereinheitlicht. Eine galvanische Verzinkung nach ISO 02 ist nicht zulässig, da insbesondere für HV-Schrauben und HV-Scheiben auf Grund ihrer Festigkeit und örtlicher Zugbeanspruchung im Betrieb die Gefahr eines Sprödbruchs durch das unumgängliche fertigungsbedingte Angebot von Wasserstoff besteht. Andere Oberflächenausführungen, wie z. B. Zinklamellenbeschichtungen gemäß ISO 10683, sind jedoch grundsätzlich zulässig. Die Verfahrensprüfung zur Ermittlung des Anziehverhaltens erfolgt nach DIN EN 1399-2. 5. Anziehverhalten einer HV-Garnitur Der Hersteller muss für alle e seiner HV-Garnituren die Austauschbarkeit und das einheitliche Anziehverhalten für das Vorspannen durch Drehen der HV-Mutter entsprechend DIN EN 1399-2 sicherstellen. Neben den Regelungen der EN für F p,c = 0,7 f ub A S bleiben die aus DIN bewährten Anziehverfahren durch Übernahme in DIN EN 1993-1-8/ für F p,c * = 0,7 f yb A S ergänzend erhalten. (1013) (518) (1012) Anp.- Rili. Anp.- Rili. (519) 3.1.1 keine Vorgabe 3.1.1 3.1.1 Anhang.A
3/6 6. Anforderungen an zu verspannende Bauteile EN Während in feuerverzinkten oder unverzinkten Konstruktionen nach dem Anziehen im Allgemeinen nur geringe Vorspannkraftverluste durch Relaxation und Setzen auftreten, können zusätzliche Beschichtungen in den Trennfugen zu einem deutlichen Rückgang gegenüber der Montage- Vorspannkraft führen. Das Vorspannen von HV-Verbindungen darf nicht dazu genutzt werden, um Unvollkommenheiten der Konstruktion beim Zusammenziehen auszugleichen. Alle vor dem Verschrauben vorhandenen Abweichungen wirken sich nachteilig auf das verspannte System aus. Deshalb dürfen die nachfolgend genannten zulässigen Abweichungen nicht überschritten werden. Die Größe zulässiger Abweichungen wird durch DIN in Abhängigkeit von der jeweiligen Beanspruchung festgelegt. Die DIN EN unterscheidet diesbezüglich nicht. Nach DIN darf der Dickenunterschied aus Herstellungstoleranzen in scherbeanspruchten Laschenverbindungen bei vorwiegend ruhender Beanspruchung nicht mehr als 2 mm und bei nicht vorwiegend ruhender Beanspruchung 1 mm betragen. Nach DIN EN darf der Dickenunterschied aus Herstellungstoleranzen im Allgemeinen nicht mehr als 2 mm und bei planmäßig vorgespannten Verbindungen 1 mm betragen. Nach DIN darf die tatsächliche Neigung der Auflageflächen bei nicht vorwiegend ruhender Beanspruchung nicht mehr als 2 % betragen. Bei vorwiegend ruhender Beanspruchung darf die planmäßige Neigung von maximal 2 % auf bis zu insgesamt % tatsächliche Neigung zunehmen, sofern mutterseitig angezogen wird (keine wechselnde Biegung der Schraube). Nach DIN EN muss die tatsächliche Neigung der Auflageflächen grundsätzlich innerhalb der folgenden Grenzen liegen: a) 5,0 % = 1/20 (3 ) bei Schrauben mit d 20 mm; b) 3,3 % = 1/30 (2 ) bei Schrauben mit d > 20 mm. Zur Anpassung dürfen Futterbleche aus Stahl mit einer Mindestdicke von 1 mm nach DIN bzw. 2 mm nach DIN EN als Zwischenlagen eingesetzt werden. Diese müssen eben, von ausreichender Größe und Festigkeit sein. Mehr als 3 Futterblechen müssen nach DIN vorgebunden werden. Nach DIN EN sind bis zu 3 zulässig. Unterlegbleche aus Stahl dürfen nicht dünner als mm sein und müssen mindestens der Nennfestigkeit des Bauteils entsprechen. Der Einsatz über Langlöchern oder übergroßen Löchern erfordert einen statischen Nachweis. Es wird erwogen, große Scheiben zu normen, die Unterlegbleche für planmäßig vorgespannte Verbindungen in übergroßen runden sowie kurzen oder langen Langlöchern ohne statischen Nachweis ersetzen können. Tab. 8.5.1 und 10.8 (828) 8.3 (802) (81) 8.1 8.2. (802) 8.1 (803) 8.2.
/6 7. Klemmlänge von HV-Garnituren EN HV-Schrauben werden in Nennlängen mit einer Abstufung von jeweils 5 mm gefertigt, um insbesondere für Scher-Lochleibungs-Verbindungen eine möglichst optimale Anpassung an die Dicke der zu verspannenden Teile zu ermöglichen. Der in DIN EN 1399- und -8 zugeordnete Klemmlängenbereich stellt sicher, dass die im Regelfall mit zwei Scheiben ausgeführte Verbindung planmäßig vorspannbar und im Betrieb auf Zug belastbar ist. In der nächsten Überarbeitung EN 1399 ist vorgesehen, dass die in DIN 691 ff zur Auswahl der Nennlänge genutzte Paketdicke zwischen den Scheiben wieder als praktische Information für die Anwender zusätzlich angegeben wird. Bei der Umstellung auf die DIN EN 1399 war diese durch die neue Definition der Klemmlänge als Abstand zwischen den Auflageflächen von Schraubenkopf und Mutter ersetzt worden. Zur Anpassung der Klemmlänge dürfen bei der Ausführung einseitig bis zu drei Scheiben eingebaut werden. Hierdurch wird jedoch die Anzahl der Trennfugen größer, was grundsätzlich zu einem geringfügig erhöhten Vorspannkraftverlust führt. Derzeit ist die Gesamtdicke dieser Scheiben auf maximal 12 mm begrenzt, so dass aber ab M27 (Scheibendicke 5 mm) maximal zwei Scheiben und ab M2 (Scheibendicke 8 mm) sogar nur eine Scheibe zulässig sind. Es wäre wünschenswert, diese willkürliche Begrenzung der Gesamtdicke bei der nächsten Überarbeitung EN entfallen zu lassen. Um eine Beeinträchtigung des Anziehverhaltens auszuschließen, ist vorgegeben, dass die zusätzlichen Scheiben unter dem Teil eingebaut werden, das beim Anziehen nicht gedreht wird (normalerweise der Kopf). Aus konstruktiver Sicht wäre es jedoch sinnvoller, die zusätzlichen Scheiben unter der Mutter anzuordnen. So bleibt sichergestellt, dass die Lage des Schaftes bzw. des Gewindeauslaufs der Bemessung entspricht. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass alle Scheiben beim Anziehen nicht mitdrehen, sondern die Relativbewegung beim Vorspannen planmäßig zwischen der Mutter und der äußeren Scheibe auftritt. Wenn die Auswahl der Nennlänge einer Schraube an Hand der Klemmlängentabellen EN 1399- oder -8 erfolgt, ist auf Grund der Fertigungstoleranzen der e einer HV-Garnitur sichergestellt, dass der im Einbauzustand tatsächlich nutzbare Klemmlängenbereich stets größer ist. Um Verwechselungen zu vermeiden, wird in DIN EN grundsätzlich gefordert, dass das Ende der Schraube mindestens einen Gewindegang aus der Mutter herausragt. Die baupraktisch unbedenkliche Ausnahme für nicht planmäßig vorgespannte Verbindungen ohne Zugbelastung aus DIN entfällt: Diese Schrauben durften (trotzt des am Ende teilweise unvollständig ausgebildeten Gewindes) mit der Außenfläche der Mutter abschließen. 8.2.2 (813) 8.2. (813) 8.2. 8.2.2 (809)
5/6 8. Planmäßiges Vorspannen 8.1 Teilweise Vorspannung mittels Drehmoment-Verfahren Kleinere planmäßige Vorspannkräfte zwischen 50 % und 100 % der Vorspannkraft F p, C * = 0,7 f yb A S sind nach DIN EN 1993-1-8/ weiterhin zulässig, sofern dies bei der Bemessung berücksichtigt wurde. Durch das bewährte Drehmoment-Verfahren mit einheitlichem Anziehdrehmoment je Durchmesser können HV-Garnituren der K-Klasse K1 auf einfache Weise vorgespannt, nachträglich überprüft oder nachgezogen werden. Die bei nicht vorgespannten Verbindungen zu erwartenden Nachteile hinsichtlich der Gebrauchstauglichkeit (z. B. selbsttätiges Lösen, Aufreißen von Beschichtungen und Korrosion in Spalten) werden vermieden. Größere planmäßige Vorspannkräfte als F p, C * = 0,7 f yb A S dürfen bei der Bemessung nach DIN 18800-1 grundsätzlich nicht vorausgesetzt werden. Nach DIN EN 10990-2 ist es ebenfalls nicht zulässig HV-Garnituren der K-Klasse K1 mittels Drehmoment-Verfahren auf F p, C = 0,7 f ub A S vorzuspannen (siehe hierzu 8.3). (830) (830) EN 3..2 (1).A.3 Anmerkung unter der Tab. 3.2 3..2 (1) 8.2 Drehwinkel-Verfahren Um mangelnde Klemmkräfte auf Grund von Formabweichungen der verspannten Teile auszuschließen, wurde das Drehwinkel-Verfahren nach DIN weder in den Nationalen Anhang DIN EN 1993-1-8/ noch in DIN EN übernommen. (80) entfällt 8.3 Kombiniertes Vorspannverfahren / modifizierte Weiterdrehwinkel Die bewährten Voranziehmomente aus DIN können auch künftig für das kombinierte Verfahren nach DIN EN beibehalten werden. Die nach DIN EN 1993-1-8 für GV-Verbindungen festgelegte höhere Vorspannkraft F p, C = 0,7 f ub A S kann nur durch das kombinierte Vorspannverfahren nach DIN EN 1909-2 sicher erreicht werden. Die tatsächlichen Weiterdrehwinkel dürfen eine Abweichung von -15 (oder +30 ) aufweisen. Eine nachträgliche Kontrolle der verbleibenden Vorspannkraft oder späteres Nachziehen der einmal vorgespannten Verbindung sind jedoch nicht möglich. Dieses Vorspannkraftniveau wird bei Anwendung des modifizierten kombinierten Vorspannverfahrens mit den geringeren Weiterdrehwinkeln nach DIN und DIN EN 1993-1-8/ zunächst ebenfalls sicher erreicht (Angaben zur zulässigen Abweichung der tatsächlichen Weiterdrehwinkel gegenüber den Vorgabewerten fehlen). Bei der Bemessung wird jedoch nur die etwas geringere Vorspannkraft F p, C * = 0,7 f yb A S angesetzt, um Vorspannkraftverluste durch Relaxation ausreichend zu berücksichtigen. Tab. 6 Tab..A.2 3..2 (1) 12.5.2.5 8.6.5 Tab..A.3.A. 3..2(1)
6/6 Erforderliche Drehwinkel ϑ für das kombinierte oder modifizierte kombinierte Vorspannverfahren Klemmlänge l k (zwischen Kopf und Mutter, einschließlich Scheiben) Weiterdrehwinkel ϑ nach DIN und DIN EN 1993-1-8/ für das modifizierte kombinierte Vorspannverfahren bei Bemessung mit F p, C * = 0,7 f yb A S Weiterdrehwinkel ϑ in Übereinstimmung mit DIN EN für das kombinierte Vorspannverfahren bei Bemessung mit F p, C = 0,7 f ub A S 1 l k < 2 d 5 5 bis 60 2 2 d l k < 6 d 60 75 bis 90 3 6 d l k < 10 d 90 105 bis 120 10 d < l k keine Empfehlung Keine Empfehlung 9. Hinweis Falls diese Zusammenstellung von Anwendern als Grundlage für eigene Arbeitsanweisungen bzw. Ausführungsanweisung herangezogen wird, erfolgt diese Nutzung stets eigenverantwortlich. Der Inhalt von Normen und sonstigen mit geltenden Unterlagen ist vom Anwender jeweils im Einzelfall zu überprüfen. Jegliche Haftung durch FUCHS als Herausgeber dieser technischen Information wird hiermit ausgeschlossen.