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Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

HV-Verbindungen und Anzugsmomente

HV-Garnituren im Stahlbau: Festigkeitsklasse 10.9, Vorspannkraft, k-Klasse, Drehmoment- und kombiniertes Verfahren sowie gleitfeste Verbindungen.

15 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Hochfeste Schrauben im Stahlbau werden als Garnitur aus Schraube, Mutter und gehärteten Scheiben nach DIN EN 14399 geliefert. Schraube und Mutter haben eine große Schlüsselweite, die Schraube im deutschen Stahlbau fast immer die Festigkeitsklasse 10.9. Sie werden je nach Bemessung als Scher-Lochleibungsverbindung (SL) ohne planmäßige Vorspannung oder als vorgespannte Verbindung eingebaut. In der gleitfesten Verbindung (GV) überträgt die Reibung zwischen den vorbereiteten Kontaktflächen die Kraft; solange die Verbindung nicht gleitet, wird die Schraube nicht auf Abscheren belastet. Die Kontaktflächen werden dafür meist gestrahlt und bleiben ohne Beschichtung.

Die Sollvorspannkraft beträgt 70 % der Bruchlast im Spannungsquerschnitt. Wie viel Moment dafür nötig ist, hängt von der Reibung im Gewinde und unter der Mutter ab. Der Hersteller gibt sie als k-Klasse und Anziehbeiwert an. Deshalb werden Garnituren nicht gemischt, nicht nachgeschmiert und nicht entfettet und trocken in der Originalverpackung gelagert. Angezogen wird mit kalibriertem Werkzeug an der Mutter, in zwei Schritten und vom steifen Teil des Stoßes zu den freien Rändern.

DIN EN 1090-2 nennt mehrere Anziehverfahren. Beim Drehmomentverfahren wird aus Anziehbeiwert, Durchmesser und Vorspannkraft ein Bezugsmoment berechnet und in zwei Schritten bis zu dem in der Norm festgelegten Endwert aufgebracht. Beim kombinierten Verfahren wird erst mit einem Moment vorgezogen und dann um einen Winkel weitergedreht, der von der Klemmlänge abhängt. Vor dem Vorspannen müssen die Bleche satt anliegen. Nach dem Anziehen werden die Garnituren gekennzeichnet, stichprobenweise mit einem kalibrierten Drehmomentschlüssel geprüft und im Protokoll festgehalten. Vorgespannte Garnituren werden nach dem Lösen nicht wiederverwendet.

Das solltest du dir merken

  • HV-Garnituren nur als Einheit aus einer Lieferung einbauen, Schmierzustand nicht verändern.
  • Die Sollvorspannkraft ist 0,7 mal Zugfestigkeit mal Spannungsquerschnitt.
  • mm mal kN ergibt Nm; so wird aus k_m, d und F_p,C direkt das Bezugsanziehmoment.
  • Gleitfeste Verbindungen brauchen saubere, vorbereitete Reibflächen und satt anliegende Bleche.
  • Lochversatz wird nach Freigabe aufgerieben, nie mit dem Brenner aufgeweitet.

Formeln

Sollvorspannkraft
in N, Zugfestigkeit der Schraube in N/mm² (10.9 ergibt 1000 N/mm²), Spannungsquerschnitt in mm²
Bezugsanziehmoment beim Drehmomentverfahren
Bezugsmoment in Nm (der Endwert des zweiten Anziehschritts liegt nach DIN EN 1090-2 mit einem Zuschlag darüber), mittlerer Anziehbeiwert der Lieferung, Nenndurchmesser in mm, in kN
Gleitwiderstand je Schraube
Beiwert der Lochform (1 bei normalen Löchern), Zahl der Reibflächen, Reibungszahl,

Typische Fehler in der Prüfung

  • Mit dem Nennquerschnitt statt mit dem Spannungsquerschnitt gerechnet.
  • Bei der Vorspannkraft den Faktor 0,7 vergessen und mit der vollen Bruchlast weitergerechnet.
  • Beim Doppellaschenstoß nur eine Reibfläche gezählt.
  • Garnituren verschiedener Lieferungen gemischt oder nachgefettet; das Moment ergibt dann nicht die geforderte Vorspannkraft.

Tipps aus der Werkstatt

  • Vorspannkraft HV 10.9: 0,7 mal 1000 N/mm² mal Spannungsquerschnitt, bei M20 also 0,7 · 245 = 171,5 kN. Fürs Moment k_m mal d in mm mal F in kN, das ergibt direkt Nm. Häufiger Prüfungsfehler: Nennquerschnitt statt Spannungsquerschnitt oder beim Doppellaschenstoß nur eine Reibfläche gezählt.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

15 Aufgaben zu „HV-Verbindungen und Anzugsmomente“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Konstruktionsmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 11 (Montieren und Demontieren von Metallkonstruktionen); DIN EN 14399; DIN EN 1090-2. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.