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Müssen HV-Schrauben immer vorgespannt werden?

Während der Beratung wird häufig gefragt, ob HV-Schrauben grundsätzlich vorgespannt werden müssen. Antwort: „HV-Schrauben müssen angezogen werden. In vielen Fällen reicht aber auch ein „handfestes“ Anziehen aus.“

Grundsätzlich ist jede Schraubengarnitur mindestens „handfest“ anzuziehen. So steht es auch in EN 1090-2 [2]. Dabei ist der Anziehvorgang innerhalb einer Schraubengruppe schrittweise vom Bereich der höchsten Steifigkeit hin zum Bereich mit geringster Steifigkeit durchzuführen.
In [1] werden „Handfest“-Anziehmomente empfohlen. Schrauben mit der Güte 10.9 werden damit bis auf ca. 10 % der Mindestvorspannkraft angezogen und Schrauben mit der Güte 4.6 auf ca. 30 % der Streckgrenze.

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Abbildung 1 - Empfohlene "handfest"-Anziehmomente

Eine planmäßige Vorspannung ist nur bei Schrauben der Güte 8.8 und 10.9 vorgesehen. Unterschieden werden dabei zwei sogenannte Zielebenen. In Zielebene 1 wird die Vorspannung eingesetzt, um die Tragfähigkeit der Verbindung sicherzustellen bzw. zu erhöhen. Dies wird z.B. erreicht durch eine hohe Reibwirkung im Klemmpaket, welche die Lochleibungstragwirkung ausschaltet. Solche Verbindungen werden häufig im Brücken- und Kranbau eingesetzt. (Anmerkung: Für das Aufbringen der vollen Vorspannkraft gibt es sehr genaue Regeln, die sorgfältig beachtet werden müssen). 

In der Zielebene 2 wird eine Vorspannung eingesetzt, um eine qualitative Verbesserung der Gebrauchstauglichkeit zu erreichen. Durch die Verbesserung soll erreicht werden, dass sich klaffende Fugen schließen, dass der Schlupf minimiert wird und/oder, dass sich die Verformungssteifigkeit erhöht.
HV-Schrauben der Güte 10.9 werden sehr häufig bei den „typisierten Anschlüssen“ eingesetzt, wie sie in [3] beschrieben werden. In diesen Unterlagen wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine Vorspannung der Schrauben im Berechnungsmodell nicht berücksichtigt wird. Eine Vorspannung wird aber empfohlen, um eine klaffende Fuge zu vermeiden (Zielebene 2).

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Abbildung 2 - Beispiel typisierter Anschluss (Bild: MegaCAD)

Für die Zielebene 2 wird die reduzierte Vorspannkraft (Fp,C), auch Regelvorspannkraft genannt, empfohlen. Die Vorspannung kann mit dem Modifizierten Drehmoment-Vorspannverfahren nach DIN EN 1993-1-8/NA aufgebracht werden. Dazu sind folgende Schritte erforderlich:

Erster Anziehschritt (Das Anziehmoment kann beliebig gewählt werden).

Zweiter Anziehschritt – Aufzubringendes Anziehmoment zum Erreichen der Regelvorspannkraft Fp,C.

Kontrolle der Verbindungen nach den Vorgaben der EN 1090-2.

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Abbildung 3 - Anziehmomente zum Erreichen der Regelvorspannkraft

Fazit: Eine volle Vorspannkraft ist nur dann erforderlich und sinnvoll, wenn diese in der Statik berücksichtigt ist. Schrauben der Güte 10.9 sollten mit reduzierter Vorspannkraft angezogen werden, um eine qualitative Verbesserung der Gebrauchstauglichkeit zu erreichen. Für die Monteure sollten gute praxisorientierte Arbeitsanweisungen zur Herstellung und Kontrolle der Verbindungen vorhanden sein. In der Zeichnung müssen die Vorgaben der Statik für die Schraubverbindung umgesetzt sein. Fehlen in der Statik Angaben, sollten diese ausdrücklich nachgefragt werden.

Stephan Stickling
Landesverband Metall
Niedersachsen/Bremen
Tel.: 0511 / 909 85-29
E-Mail: s.stickling@lvm.metallhandwerk.de

Literatur
[1] Ausführung geschraubter Verbindungen nach DIN EN 1090-2, in: Stahlbau-Kalender 2011, Hrsg.: Kuhlmann, U., Verlag: Ernst & Sohn GmbH & Co. KG, Berlin, 2011.
[2] DIN EN 1090-2:2011-10, Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken –Teil 2: Technische Regeln für die Ausführung von Stahltragwerken; Deutsche Fassung EN 1090-2:2008+A1:2011
[3] Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau nach DIN EN 1993-1-8, Gesamtausgabe 2013, Stahlbau Verlags- und Service GmbH Düsseldorf
[4] DIN EN 1993-1-8/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen

 


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letzte Änderung: 16.03.2017