Anwender oder Installateure neigen oft dazu, die Funktionsweise von Gewindeelementen wie Bolzen, Schrauben oder Stiften mit nachträglich eingebauten Außengewindeankern zu verwechseln. (Ein Beispiel für diese zuletzt aufgeführten sind die Verankerungen der Serie MT). Infolgedessen treten häufig Situationen auf, in denen Verankerungen der “Güte 8.8” verlangt werden. Im Folgenden wird die Funktionsweise der einzelnen Produkte nach ihrer Typologie erläutert:
Arten von Bolzen und Schrauben
Gewindeelemente, die gemeinhin als Schrauben bezeichnet werden, werden häufig nach ihren mechanischen Eigenschaften klassifiziert. Diese wiederum werden in Muttern oder Gewindebohrungen in Metallbauteilen eingeschraubt. Nach EN-ISO 898-1* bezieht sich die zur Unterscheidung verwendete Klassifizierung auf die “Stahlgüte”. Zu den gängigsten Güten gehören 4.8, 5.8, 6.8, 8.8 und 10.9.
Codierung von Gewindeelementen
Die obige Klassifizierung ist die in der Norm verwendete. Entsprechend dieser Kennzeichnung bezieht sich die erste Zahl auf die Zugtragfähigkeit (fub), ausgedrückt in N/mm2 und multipliziert mit 100. Die zweite, die Zahl nach dem Punkt, ist der Prozentsatz, bei dem die Streckgrenze (fyb) erreicht wird, ebenfalls ausgedrückt in N/mm2. Das häufigste Beispiel ist eine Schraube der Güte 8.8, was Folgendes bedeutet:
fub= 800 N/mm2, ist die betreffende Zugtragfähigkeit.
fyb= 80% de 800 = 640 N/mm2, ist die betreffende Streckgrenz.
Die endgültigen Werte hängen von der Größe der Schraube ab; logischerweise haben M6- und M24-Schrauben unterschiedliche Tragfähigkeiten. Im Falle eines Versagens oder Bruchs der Schraube treten diese am Schaft auf und sind vom Querschnitt der Schraube und der Stahlgüte abhängig. Da diese Elemente zur Verbindung von Metallteilen verwendet werden, ist dies ihr Hauptmerkmal zur Messung ihrer Tragfähigkeit.
Aus diesem Grund ist diese Methode zur Messung der Tragfähigkeit eines Gewindeelements sowohl in der Industrie als auch in den Köpfen der Anwender und Konstrukteure weit verbreitet.
Bei Verankerungen bzw. Dübeln und insbesondere bei solchen, deren Funktionsprinzip auf der Reibung basiert und eine kraftkontrollierte Spreizung erfolgt, wie z. B. bei Außengewindeankern, kann diese Methode nicht 1:1 angewendet werden.
Zunächst einmal ist zu beachten, dass eine mechanische Verankerung aus folgenden Gründen unter Zugbeanspruchung versagen kann:
Traktionsausfälle
Stahlversagen
Versagen durch Herausziehen
Versagen durch Betonausbruch oder Spalten
Damit eine Verankerung aus einem dieser drei Gründe versagt, muss die Last größer sein als die Tragfähigkeit der Verankerung für eine dieser Versagensarten. Im Folgenden wird das Stahlversagen genauer betrachtet: Wie bereits erwähnt, hängt die Tragfähigkeit eines Gewindeelements von 2 Faktoren ab: Stahlfestigkeitsstufe und Stahlquerschnitt.
- Stahlfestigkeitsstufe: Infolge des Kaltfertigungsverfahrens ist diese Tragfähigkeit nicht gleichmäßig über die Achse verteilt. Der Grund: Die Verkleinerung des Halsabschnitts, in dem die Spreizhülse untergebracht ist, hat aufgrund der Härte des Materials zum einen eine erhöhte Tragfähigkeit zur Folge.
- Zum anderen ist der Achsquerschnitt nicht über die gesamte Länge konstant; er ist im Halsbereich kleiner.
In der Regel tritt ein Stahlversagen früher im Halsbereich als im Gewindebereich der Achse auf.
In jedem Fall ist bei Verankerungen des Typs MT die Tragfähigkeit bei Versagen durch Herausziehen oder Betonausbruch in der Regel geringer als die des Stahls selbst, so dass dies in der Regel kein relevanter Faktor für die Leistung der Verankerung ist.
Die Tragfähigkeit des Stahls bei mechanischen Verankerungen mit Außengewinde ergibt sich aus den während des Zulassungsverfahrens durchgeführten Prüfungen und ist in der entsprechenden europäischen technischen Bewertung (ETA) angegeben. Sie können diese Werte wie folgt abrufen:
- Öffnen Sie das Zulassungsdokument für das Produkt, das Sie einsehen möchten.
- Suchen Sie im Kapitel „Tragfähigkeit“ den Abschnitt „STAHLVERSAGEN“. Hier finden Sie die betreffenden charakteristischen Werte sowie den Teilsicherheitsbeiwert.
Beispiel: MTH
| MTH: VERZINKTE VERANKERUNG | Leistungen | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M6 | M8 | M10 | M12 | M14 | M16 | M20 | |||
| STAHLVERSAGEN | |||||||||
| NRk,s | Charakteristische Tragfähigkeit | [kN] | 7.4 | 13.0 | 23.7 | 33.3 | 49.1 | 60.1 | 99.5 |
| yM,s | Teilsicherheitsbeiwert | [-] | 1.40 | 1.40 | 1.40 | 1.40 | 1.40 | 1.40 | 1.40 |
* Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl. Teil 1: Schrauben mit festgelegten Festigkeitsklassen. Regelgewinde und Feingewinde. (ISO 898-1:2013).
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