{"id":3371,"date":"2026-07-22T09:21:00","date_gmt":"2026-07-22T09:21:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cnxdauto.com\/?p=3371"},"modified":"2026-08-06T07:27:19","modified_gmt":"2026-08-06T07:27:19","slug":"bolt-shear-strength-calculation-guide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cnxdauto.com\/de\/blog\/bolt-shear-strength-calculation-guide\/","title":{"rendered":"Bolzen-Scherfestigkeit erkl\u00e4rt: Berechnung und Auswahl der richtigen Festigkeitsklasse"},"content":{"rendered":"

Die Scherfestigkeit eines Bolzens ist die h\u00f6chste seitliche Kraft, die ein Bolzen aushalten kann, bevor er entlang seiner Querschnittsfl\u00e4che bricht.<\/p>\n\n\n\n

Eine falsche Berechnung der Scherfestigkeit von Bolzen kann zu einem Versagen der Verbindungselemente f\u00fchren. Dies f\u00fchrt zu Sch\u00e4den und sogar gef\u00e4hrlichen Unf\u00e4llen.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Artikel beschreibt die Definition der Scherfestigkeit von Bolzen, Berechnungsmethoden und die Auswahl der Bolzenfestigkeitsklasse f\u00fcr die jeweilige Last in einer Verbindung.<\/p>\n\n\n

\n
\"Diagramm<\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Was ist die Scherfestigkeit von Bolzen?<\/h2>\n\n\n\n

Eine Kraft, die auf den Bolzen ausge\u00fcbt wird, der zwei Teile verbindet und dazu neigt, sie relativ zueinander gleiten zu lassen, wird als Scherung erfahren.<\/p>\n\n\n\n

Bei der Scherung wird die Last senkrecht zur Achse des Bolzens aufgebracht, im Gegensatz zur Zugbelastung, bei der die Last parallel zur Achse des Bolzens aufgebracht wird.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr die meisten Bolzen gibt es keine spezifizierte Scherfestigkeit. Die Scherfestigkeit eines Bolzens wird aus der Zugfestigkeit<\/strong><\/a> des Bolzens unter Verwendung eines bekannten Verh\u00e4ltnisses berechnet.<\/p>\n\n\n\n

Unter Verwendung der allgemein anerkannten Gleichung, die mit den Spezifikationen von AISC und Eurocode 3 \u00fcbereinstimmt, wird das Verh\u00e4ltnis von Scher- zu minimaler ultimativen Zugfestigkeit auf etwa 60 % festgelegt.<\/p>\n\n\n\n

Scherfestigkeit vs. Zugfestigkeit: Hauptunterschiede<\/h2>\n\n\n\n

Diese beiden Arten von Festigkeiten messen unterschiedliche Versagensarten.<\/p>\n\n\n\n

Die Zugfestigkeit misst den Bruchwiderstand eines Bolzens unter axialer Zugspannung. Die Scherfestigkeit misst hingegen den Widerstand gegen Scherung des Bolzenschafts.<\/p>\n\n\n\n

Beide Werte sind wichtig, aber in unterschiedlichen Verbindungsgeometrien. Ein geflanschter Bolzen unter Innendruck belastet die Bolzen auf Zug.<\/p>\n\n\n\n

Eine \u00dcberlappverbindung oder eine an einem Tr\u00e4ger befestigte Konsole belastet die Bolzen auf Scherung. Viele reale Baugruppen kombinieren beides, weshalb Ingenieure Interaktionsformeln verwenden, wenn kombinierte Lasten auftreten.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr Beschaffungszwecke ist die Tabelle der Zugfestigkeit von Bolzen die prim\u00e4re Referenz. Die Scherfestigkeit wird dann von diesem Wert abgeleitet, anstatt auf den meisten Datenbl\u00e4ttern f\u00fcr Bolzen unabh\u00e4ngig spezifiziert zu werden.<\/p>\n\n\n\n

Scherfestigkeit von Bolzen nach Festigkeitsklasse<\/h2>\n\n\n\n

Die folgende Tabelle zeigt die minimale Zugfestigkeit, die abgeleitete Scherfestigkeit und typische Anwendungen f\u00fcr g\u00e4ngige metrische und imperial Bolzenfestigkeitsklassen<\/a>. Die Scherwerte werden mit 60 Prozent der minimalen Zugfestigkeit berechnet.<\/p>\n\n\n\n

Klasse<\/th>Standard<\/th>Min. Zugfestigkeit (MPa)<\/th>Abgeleitete Scherfestigkeit (MPa)<\/th>Typische Verwendung<\/th><\/tr><\/thead>
4.8<\/td>ISO 898-1<\/td>420<\/td>252<\/td>Leichte Konstruktion, allgemeine Montage<\/td><\/tr>
8.8<\/td>ISO 898-1<\/td>800<\/td>480<\/td>Baustahl, Maschinen<\/td><\/tr>
10.9<\/td>ISO 898-1<\/td>1040<\/td>624<\/td>Automobil, schwere Maschinen<\/td><\/tr>
12.9<\/td>ISO 898-1<\/td>1220<\/td>732<\/td>Hochbelastete, pr\u00e4zise Baugruppen<\/td><\/tr>
Klasse 5<\/td>SAE J429<\/td>827<\/td>496<\/td>Allgemeine Industrie, imperial<\/td><\/tr>
G\u00fcte 8<\/td>SAE J429<\/td>1034<\/td>620<\/td>Konstruktion, Antriebsstrang, hohe Belastung<\/td><\/tr>
A325<\/td>ASTM F3125<\/td>827<\/td>496<\/td>Stahlbauverbindungen<\/td><\/tr>
A490<\/td>ASTM F3125<\/td>1034<\/td>620<\/td>Schwere Konstruktion, Br\u00fccken<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
Tabelle der Scherfestigkeit von Bolzen nach Festigkeitsklasse (ISO 898-1 \/ SAE J429 \/ ASTM F3125)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Diese Tabelle der Bolzenfestigkeit deckt die am h\u00e4ufigsten in Industrie und Bauwesen verwendeten Festigkeitsklassen ab.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr eine detailliertere Tabelle der Zugfestigkeit von Bolzen f\u00fcr alle Gr\u00f6\u00dfen und Unterklassen siehe ISO 898-1 f\u00fcr metrische und ASTM F3125 f\u00fcr imperiale Konstruktionsklassen.<\/p>\n\n\n\n

Berechnung der Scherfestigkeit von Bolzen<\/h2>\n\n\n\n

Die Grundformel f\u00fcr die Scherfestigkeit eines Bolzens bei einfacher Scherung lautet:<\/p>\n\n\n\n

Scherfestigkeit = 0,6 x Fub x As<\/p>\n\n\n\n

Wobei Fub die minimale Zugfestigkeit in MPa und As die Spannungsfl\u00e4che des Bolzens in Quadratmillimetern ist.<\/p>\n\n\n\n

Beispiel<\/h3>\n\n\n\n

Ein Bolzen der Gr\u00f6\u00dfe M16, Festigkeitsklasse 10.9, hat eine Spannungsfl\u00e4che von 157 mm\u00b2 und eine minimale Zugfestigkeit von 1.040 MPa.<\/p>\n\n\n\n

Scherfestigkeit = 0,6 x 1.040 x 157 = 97.968 N, ungef\u00e4hr 98 kN pro Bolzen.<\/p>\n\n\n\n

Diese Abbildung stellt die theoretische Einzelscherfestigkeit einer Schraube dar, bevor ein Sicherheitsfaktor angewendet wird.<\/p>\n\n\n\n

Bei der Tragwerksplanung wendet die Eurocode 3 einen Teilsicherheitsfaktor von 1,25 an. Dies reduziert die Bemessungsscherfestigkeit in der Praxis auf etwa 78 kN f\u00fcr diese Schraube.<\/p>\n\n\n\n

Bei metrischen Schrauben gilt die gleiche Formel, wobei die Zugfestigkeit in Pfund pro Quadratzoll (psi) und die Spannungsfl\u00e4che in Quadratzoll verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n

Eine 1\/2-Zoll-Schraube der Festigkeitsklasse 8 mit einer Spannungsfl\u00e4che von 0,1419 in\u00b2 und einer Zugfestigkeit von 150.000 psi ergibt eine Einzelscherfestigkeit von etwa 0,6 x 150.000 x 0,1419 = 12.771 lbf. Das sind ungef\u00e4hr 12,8 kips.<\/p>\n\n\n\n

Einfache Scherung vs. Doppelte Scherung<\/h2>\n\n\n\n

Die Anzahl der Scherebenen in einer Verbindung \u00e4ndert die wirksame Tragf\u00e4higkeit jeder Schraube erheblich.<\/p>\n\n\n\n

Einfache Scherung<\/h3>\n\n\n\n

Bei einer Einzelscherverbindung durchl\u00e4uft die Schraube eine Scherebene. Eine einfache \u00dcberlappungsverbindung, bei der zwei Platten \u00fcberlappen und durch Schrauben verbunden sind, ist eine typische Einzelscherkonfiguration. Jede Schraube nimmt die volle angelegte Last \u00fcber einen Querschnitt auf.<\/p>\n\n\n\n

Doppelte Scherung<\/h3>\n\n\n\n

Bei einer Doppelscherverbindung durchl\u00e4uft die Schraube drei Platten: ein inneres und zwei \u00e4u\u00dfere Bauteile.<\/p>\n\n\n\n

Dies erzeugt zwei Scherebenen, und die Schraube nimmt Last \u00fcber zwei Querschnitte gleichzeitig auf. Dies verdoppelt effektiv die Scherfestigkeit der Schraube bei gleichem Schraubendurchmesser und gleicher Festigkeitsklasse.<\/p>\n\n\n\n

Kopfplattenverbindungen, Gabelgelenke und einige Tr\u00e4ger-St\u00fctzen-Verbindungen verwenden Doppelscherkonfigurationen, um die Anzahl der Schrauben zu reduzieren oder Schrauben mit kleinerem Durchmesser zu verwenden. Bei der Berechnung der Tragf\u00e4higkeit f\u00fcr Doppelscherung multiplizieren Sie den Wert der Einzelscherung mit zwei.<\/p>\n\n\n\n

Auswahl der richtigen Bolzenfestigkeitsklasse f\u00fcr Scherkr\u00e4fte<\/h2>\n\n\n\n\r\n\r\n\r\n