Die Rolle hoch-fester Schrauben in Stahlverbindungen
Schraubverbindungen sind die gebräuchlichste Art, Stahlkonstruktionen vor Ort zusammenzubauen, und hoch{0}feste Strukturschrauben sind die Komponenten, die diese Verbindungen zuverlässig machen. Sie werden mit einer definierten Vorspannung angezogen, sodass die Verbindung die Last je nach Konstruktionsmethode durch Reibung oder Lager überträgt, und sie müssen als Baugruppe mit passenden Muttern und Unterlegscheiben funktionieren.
Bei internationalen Projekten muss die Schraubennorm mit dem maßgeblichen Konstruktionscode übereinstimmen: AISC 360 für US-Projekte, EN 1090-2 und den Eurocodes für europäische Projekte sowie den entsprechenden nationalen Codes an anderen Orten. Die Festigkeitsklassen sehen bei allen Systemen ähnlich aus, aber Gewindeabmessungen, Schlüsselweite, Scheibenhärte und Prüfanforderungen unterscheiden sich, sodass ein direkter Ersatz ohne technische Prüfung unsicher ist.
Internationale Standards auf einen Blick
| Standard | Region | Typische Noten | Notizen |
|---|---|---|---|
| ASTM F3125 | Vereinigte Staaten | A325, A490 | Konsolidiert die früheren A325- und A490-Spezifikationen für schwere Sechskant-Strukturschrauben |
| EN 14399 | Europa | Klassen 8.8, 10.9 | Vorgespannte Schraubverbindungen; Teile -1, -4 (HR-System), -6 (HRC-System) |
| EN 15048 | Europa | Klassen 8.8, 10.9 | Nicht-vorgespannte Strukturschrauben; dürfen nicht als Ersatz für EN 14399-Baugruppen verwendet werden |
| AS/NZS 1252 | Australien / Neuseeland | Note 8,8 | Assembly-getestetes System mit strikter K-Faktorkontrolle |
| GB/T 1228 | China | Noten 8,8S, 10,9S | Hoch-Sechskantschrauben für Stahlkonstruktionen |
Festigkeitsklassen und Mindestzugfestigkeiten
| Bezeichnung | Mindestzugfestigkeit | Streckgrenze | Maßgebender Standard |
|---|---|---|---|
| Klasse 8.8 | 800 MPa | 640 MPa | EN 14399 / EN 15048, ISO 898-1 |
| Klasse 10.9 | 1040 MPa | 940 MPa | EN 14399 / EN 15048, ISO 898-1 |
| A325 | 830 MPa (120 ksi) | 570 bis 660 MPa | ASTM F3125 |
| A490 | 1040 MPa (150 ksi) | Nicht als Ertrag angegeben | ASTM F3125 |
Die oben genannten Festigkeitswerte sind in den entsprechenden Normdokumenten definiert. A325 und Klasse 8.8 werden oft als gleichwertig beschrieben, aber die beiden Systeme unterscheiden sich in der Gewindetoleranz, der Schlüsselweite, der Härte der Unterlegscheiben und der Abnahmeprüfung. Die richtige Reaktion auf eine Zeichnung besteht also darin, Schrauben zu liefern, die gemäß der tatsächlich festgelegten Norm hergestellt und getestet wurden.
Kritische Risiken bei internationalen Projekten
Imperiale versus metrische Abmessungen
Zeichnungen in den USA und im Vereinigten Königreich geben häufig Schrauben in Zollgröße an, beispielsweise 3/4, 7/8 oder 1 Zoll. Ein Zoll entspricht 25,4 mm, und eine metrische Schraube mit der nächstgelegenen Nenngröße ist nicht dasselbe Produkt. Das Ersetzen einer 1-Zoll-Schraube durch eine M24-Schraube ändert den Lochdurchmesser, den Randabstand, die Auflagefläche und die Konstruktionsannahmen in den Verbindungsberechnungen. Wenn das Zeichnungssystem nicht eindeutig ist, besteht der richtige Schritt darin, eine Informationsanfrage (RFI) zu stellen und das System vor der Bestellung vom zuständigen Ingenieur bestätigen zu lassen.
Wasserstoffversprödung von verzinkten hochfesten Schrauben
Feuerverzinkung ist ein normaler Korrosionsschutz für viele Stahlprodukte, ist jedoch gemäß den maßgeblichen Spezifikationen wie der RCSC-Spezifikation und AISC 360 für ASTM F3125-Schrauben der Klasse A490 und für Baugruppen der Klasse 10.9, die in vorgespannten Verbindungen verwendet werden, generell verboten. Beim Säurebeizen und Verzinken können Wasserstoffatome in den Stahl diffundieren; Sobald die Schraube gespannt ist, kann der eingeschlossene Wasserstoff Mikrorisse und plötzliches Versagen auslösen, ein Phänomen, das als Wasserstoffversprödung bekannt ist. Wenn Zeichnungen A490 erfordern, ist die Beschichtung auf Zinklamellen- (Dacromet-Typ) oder Lacksysteme beschränkt.
Überdrehtes-Gewinde der Mutter nach dem Verzinken
Verzinkbare Güten wie A325 können feuerverzinkt werden, aber die Zinkschicht auf den Gewinden macht die Montage von Standardmuttern unmöglich. Die richtige Vorgehensweise besteht darin, Muttern mit Übermaß innerhalb der Grenzen der geltenden Norm zu schneiden und Schraube, Mutter und Unterlegscheiben als geprüfte Baugruppe zusammenzubringen. Über-Ein Gewindeschneiden über den zulässigen Bereich hinaus verringert den Gewindeeingriff und kann dazu führen, dass sich die Gewinde beim Anziehen lösen, sodass die Verbindung nie die vorgesehene Vorspannung erreicht.
Baugruppenabgleich und Wiederverwendung
Hochfeste Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben sollten von einem einzigen Hersteller stammen und als Baugruppe geprüft werden, da die Maßkompatibilität zwischen Komponenten Teil der Norm ist. Vorgespannte Strukturschrauben werden im Allgemeinen als Einwegschrauben behandelt. Spannungskontrollschrauben (TC) sind ausschließlich für den einmaligen -Gebrauch bestimmt. Wenn eine Schraube über den plastischen Bereich hinaus gespannt wurde, kann die Wiederverwendung zum Versagen der Verbindung führen und jede Wiederverwendung muss von einem Statiker genehmigt werden.
Checkliste für Beschaffung und Qualitätssicherung
Bestätigen Sie, ob im Projekt metrische oder zöllige Schrauben verwendet werden, und melden Sie eine RFI, wenn die Zeichnungen nicht eindeutig sind
Passen Sie die Schraubennorm an den Konstruktionscode an: AISC 360 für US-Projekte, EN 1090-2 für EU-Projekte
Fordern Sie vollständige Materialtestberichte (MTRs) mit Schmelznummern für jede Charge
Überprüfen Sie die angegebene Vorspannmethode: Drehen-der-Mutter, Drehmomentsteuerung oder direkte Spannungsanzeigen
Überprüfen Sie die Beschichtung anhand der Güteklasse: A490 mit Zinklamellen oder Farbe, nicht mit Feuerverzinkung
Vereinbaren Sie vor-den Versand Zug- und k{1}}Faktortests, wenn die Projektnorm Montagetests erfordert
Verpacken Sie Befestigungselemente in versiegelten Stahlfässern oder Sperrholzkisten mit Feuchtigkeitsschutz und detaillierten Packlisten
Informationen zu strukturellen Verbindungselementen, die nach diesen Standards hergestellt werden, finden Sie in unserem Verbindungselementsortiment unter strukturelle Verbindungselemente.
Häufig gestellte Fragen
F: Kann eine GB/T 1228 8.8S-Schraube eine ASTM A325-Schraube ersetzen?
Nicht ohne technische Überprüfung. Die Festigkeitsniveaus sind vergleichbar, aber Gewindeabmessungen, Schlüsselweite, Scheibenhärte, Markierung und Abnahmeprüfung unterscheiden sich zwischen den Systemen und das gelieferte Produkt muss den in den Zeichnungen angegebenen Standard erfüllen.
F: Warum dürfen A490-Schrauben nicht feuerverzinkt sein?
Durch saures Beizen und Verzinken kann Wasserstoff in den hochfesten Stahl diffundieren. Unter Vorspannung kann der eingeschlossene Wasserstoff zu plötzlichem Sprödbruch führen, daher verbieten die RCSC-Spezifikation und AISC 360 Feuerverzinkung und Elektroverzinkung für A490; Stattdessen kommen Zinklamellen- oder Lacksysteme zum Einsatz.
F: Können hochfeste Schrauben wiederverwendet werden?
Generell nein. Vorgespannte Schrauben sind für ein einmaliges Anziehen ausgelegt, und TC-Schrauben (Tension Control) sind ausschließlich für den einmaligen - Gebrauch bestimmt. Jede Wiederverwendung muss von einem Statiker beurteilt und genehmigt werden.
F: Was ist der Unterschied zwischen EN 14399 und EN 15048?
EN 14399 deckt vorgespannte Schraubverbindungen der Klassen 8.8 und 10.9 ab, die so geprüft werden, dass die Verbindung mit einer definierten Vorspannung angezogen werden kann. EN 15048 deckt nicht-vorgespannte Konstruktionsschrauben ab. Die beiden Systeme sind in vorinstallierten Verbindungen nicht austauschbar.
F: Welche Schraube muss nach dem Anziehen korrekt herausragen?{0}
Nach dem Anziehen sollte eine gleichmäßige Länge des Schraubenendes über die Mutter hinausragen, um optisch zu prüfen, ob die Schraube lang genug ist. Ein übermäßiger Überstand, insbesondere bei sichtbarer Gewindeeinschnürung, weist auf eine zu hohe Spannung hin und die Schraube sollte ersetzt werden.
F: Welche Dokumente sollte ein Lieferant von Verbindungselementen bereitstellen?
Mindestens: Materialtestberichte mit Schmelzzahlen, Zugtestzertifikate und, sofern von der Norm gefordert, K--Faktor- oder Montagetestberichte. Diese Unterlagen werden von Prüfern vor Ort und von Versicherungsprüfern geprüft.