Festigkeitsberechnung von Bauteilen, Schraub- und Schweißverbindungen

Für einfache Festigkeitsnachweise gilt immer die Form Kraft durch Fläche. Bei Zug und Druck ist die Fläche der Querschnitt des Bauteils; bei Gewindestangen und Schrauben zählt im Gewinde der kleinere Spannungsquerschnitt aus der Tabelle. Bei der Flächenpressung ist es die Berührfläche, etwa die Auflagerplatte eines Trägers auf Mauerwerk, das deutlich weniger Pressung verträgt als Stahl. Beim Abscheren zählt der Querschnitt der Schraube oder des Bolzens in jeder Scherfuge; eine zweischnittige Verbindung hat bei gleicher Schraube die doppelte Scherfläche. Gedrückte, schlanke Bauteile können zusätzlich knicken.

Schraubverbindungen ohne Vorspannung tragen über Abscheren und Lochleibung. Die Tragfähigkeit je Schraube und Scherfuge steht in Tabellen oder ergibt sich nach Eurocode 3 aus Zugfestigkeit, Fläche und dem Beiwert für Verbindungen. Die erforderliche Schraubenzahl ist die Kraft geteilt durch die Tragfähigkeit je Schraube und Fuge, immer aufgerundet. Liegt das Gewinde in der Scherfuge, sinkt die Tragfähigkeit, deshalb wählt man die Schraubenlänge passend.

Bei Kehlnähten rechnet man mit der Nahtfläche aus Nahtdicke a und wirksamer Nahtlänge. Endkrater zählen nicht mit, die Nahtüberhöhung ebenfalls nicht. Die Tragfähigkeit steigt mit größerer Nahtdicke, längeren Nähten oder einer zusätzlichen Stirnnaht. Im Nachweis wird die Spannung aus Bemessungslasten mit der Grenzspannung verglichen, beim Querschnitt aus Baustahl die Streckgrenze geteilt durch den Materialbeiwert; das Verhältnis heißt Ausnutzung und muss höchstens 1 sein.