Belastbarkeit von Schrauben und Muttern berechnen

Wie viel Gewicht eine Schraube bzw. eine Mutter aushält, hängt von ihrer Größe und der Festigkeitsklasse ab. Wir zeigen wie man die Belastbarkeit von Schrauben einfach berechnen kann!

Festigkeitsklassen einer Schraube

Die Festigkeit einer Schraube wird mit 2 Zahlen angegeben, welche durch einen Punkt getrennt werden. Man findet sie meist auf dem Schraubenkopf. Beispiele sind 8.8 oder 12.9.

Mit dieser Zahlenkombination lassen sich die Zugfestigkeit und die Streckgrenze ermitteln.

Schraube und Mutter mit besonderer Belastbarkeit
Eine Schraubverbindung hält mehr aus als man denkt!

Zugfestigkeit von Schrauben

Die Zugfestigkeit einer Schraube legt fest, wie viel Kraft sie mindestens aushält bevor sie abreißt oder bricht. Dieser Wert wird in Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) angegeben.

Um diesen Wert zu ermitteln wird die erste Zahl der Angabe verwendet und mit 100 N/mm² multipliziert.

Hier einmal am Beispiel einer Schraube mit der Festigkeit 12.9:

12.9 => 12 x 100 N/mm² = 1200 N/mm²

Streckgrenze von Schrauben

Die sogenannte Streckgrenze bestimmt die Kraft, bei der sich die Schraube dauerhaft verformt.

Das kann man sich am besten mit einer Zugfeder vorstellen: Zieht man nur leicht an der Feder, federt sie beim loslassen wieder in ihre Ausgangsposition zurück.

Zieht man jedoch zu stark, leiert die Feder aus und bleibt dauerhaft verformt.

Ähnlich verhält es sich bei einer Schraube, jedoch sind die Verformungen dort natürlich viel kleiner.

Um die Streckgrenze zu errechnen, multipliziert man die erste Zahl mit der zweiten Zahl und dann nochmal mit 10N/mm².

Hier nochmal am Beispiel mit der Festigkeit 12.9:

12.9 => 12 x 9 x 10 N/mm² = 1080 N/mm²

Die Streckgrenze ist der entscheidende Faktor bei der Auswahl von Schrauben. Die auftretende Belastung sollte immer unter der Streckgrenze liegen.

Aber wie viel Gewicht kann man an so eine Schraube jetzt anhängen?

Wie viel Gewicht hält eine Schraube aus?

Je dicker eine Schraube ist, desto mehr Gewicht hält sie logischerweise aus.

Zunächst berechnen wir die maximale Kraft. Dafür benötigen wir die Streckgrenze der Schraube und den sogenannten Spannungsquerschnitt.

Der Spannungsquerschnitt ist abhängig vom verwendeten Gewinde und kann aus einer Maßtabelle entnommen werden.

Für unser Beispiel verwenden wir eine M8 Schraube mit einer Festigkeitsklasse von 8.8.

Sie besitzt einen Spannungsquerschnitt S von 36,6 mm² und eine Streckgrenze Re von 8 x 8 x 10 N/mm² = 640 N/mm².

Die Formel lautet Fmax = Re x S

In unserem Fall: Fmax = 640 N/mm² x 36,6 mm² = 23424 N

Die Schraube hält also eine Belastung von maximal 23424 N aus. Doch wie viel ist das nun in Kilogramm?

Dafür wird die Kraft durch die Erdanziehungskraft, also 9,81 m/s² dividiert.

23424 N / 9,81 m/s² = 2387.76 kg

Unsere Beispielschraube kann also 2387.87 kg bzw. 2,387 Tonnen tragen. Mit nur dieser einen Schraube könnte man die meisten Autos problemlos an die Decke hängen.

Auto könnte von einer Schraube gehalten werden
Ein ganzes Auto könnte man an nur einer einzigen Schraube aufhängen

Festigkeit einer Mutter

Zu einer Schraubverbindung gehört meist auch eine Mutter. Diese muss natürlich ebenfalls für die auftretende Belastung vorgesehen sein.

Im Gegensatz zu Schrauben besteht die Angabe der Festigkeit aus nur einer Zahl. Sie ist meist auch nicht auf der Mutter zu finden.

Die Zahl bestimmt die Zugfestigkeit der Mutter. Dazu wird sie wie bei einer Schraube mit 100 N/mm² multipliziert.

Beispiel an einer Mutter mit der Festigkeitsklasse 8:

8 x 100 N/mm² = 800 N/mm²

Die Mutter muss immer zu der Schraube passen. Deswegen sollte die Festigkeit der Mutter mit der ersten Zahl der Schraube übereinstimmen oder sogar höher sein.

Eine Mutter mit Festigkeit 8 wird also idealerweise mit einer 8.8 oder 8.6 Schraube verwendet. Sie kann auch mit einer 6.4 verwendet werden, niemals aber zum Beispiel mit einer 10.2.

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