• 7.1 Was heiβt HV-Verbindung
• 7.2 Abmessungen und Klemmlaengen
• 7.3 Atmosphaerische Korrosion
• 7.4 Verbindungen nach DIN 18800 (Nov. 1990)
• 7.5 Montage / Vorspannen
• 7.6 Pruefen
• 7.7 Geregelte Bauprodukte der Bauregelliste A Teil 1
• 7.8 Hinweis zur Pruefbescheinigung 3.1 B
• 7.9 Sechskantschrauben nach DIN 7990

7. Schrauben für den Stahlschrauben

7.1 Was heiβt HV-Verbindung

HV ist die Kennzeichnung einer Verbindung mit hochfesten Schrauben.
H bedeutet dabei Hochfest (Materialqualitaet der Schraube). V leitete sich ursprünglich von Vorgespannt (Zustand der Schraube) ab, aber die Weiterentwicklung der Schrauben hat auch zur Verwendung von hochfesten Schrauben geführt, die nicht oder nur teilweise ohne nachtraegliche überprüfung vorgespannt werden.

Die Verbindungen mit nicht oder nur teilweise vorgespannten hochfesten Schrauben machen heute im Stahlhochbau einen Anteil bis zu 90% aus. Sie dürfen jedoch nur für Bauteile mit vorwiegend ruhender Beanspruchung benutzt werden, wie zum Beispiel für Hallen, Bühnen, und Skelettkonstruktionen. Diese Verbindung wird, nach der Art der Beanspruchung, als Scher / Lochleibungsverbindung (SL-Verbindung) bezeichnet.

Die Kraftübertragung erfolgt durch die Beanspruchung auf Abscheren auf die Schraube und Flaechenpressung (Lochleibung) zwischen Schraubenschaft und Lochrand.

Lochleibung entsteht, wenn die Belastungskraft F den Schraubenschaft gegen die Lochwand presst. Durch ein teilweises Vorspannen der Schraube erhoeht sich der zulaessige Lochleibungsdruck.

Von Abscheren spricht man, wenn die Bauteile auf den Schraubenschaft wie Schneiden von Scheren wirken.

Wirkungsweise der SL-Verbindung

Bei nicht vorwiegend ruhender, d. h. dynamischer Beanspruchung, die z. B. bei Kranbahnen, Eisenbahnbrücken, besonders auch bei Baggern auftreten kann, besteht die Forderung, die Schrauben voll vorzuspannen. Die Kraftübertragung erfolgt bei dieser Verbindung durch Reibung zwischen den Berührungsflaechen der Bauteile. Damit kein Gleiten der Verbindung, d. h. Anlegen der Schrauben auf Lochleibung gegen den Schaft stattfindet, müssen die Berührungsfluechen durch Strahlen oder zugelassenen gleitfeste Anstriche gleitfest gemacht werden. Durch das Anziehen der Schrauben werden Kraefte senkrecht zur Schraubenrichtung übertragen (planmaeβiges Vorspannen der Schrauben) und es entsteht eine gleitfeste Verbindung.

Wirkungsweise der GL-Verbindungen

Oberflaechenbehandlung der Würth HV-Garnitur

Die Oberfaechenbehandlung spielt gerade bei HVSchrauben eine bedeutsame Rolle. Ihr Sinn liegt darin, den einzelnen Verbindungselementen mit Hilfe eines überzuges besondere Oberflaecheneigenschaften zu verleihen. Dies waere ein ausreichender Korrosionsschutz, erreicht durch Feuerverzinken und ein definierter Reibwert durch MoS2 behandelte Muttern.

Die Zinkschichtdicke soll laut DIN 267 Teil 10 mind. 40 μm betragen. Bei Würth HV-Schrauben wird durch thermisches Verzinken eine Schichtdicke von ca. 60 - 80 μm erreicht. Je nach Angriffsmedium (siehe Diagramm 7.3) stellt dies einen wirksamen Schutz für die Funktionsfaehigkeit der Schraubenverbindung dar.

Den Korrosionsschutz im unverzinkten Mutterngewinde übernimmt nach der Montage der Zinküberzug des Bolzens, der mit dem Gewinde in unmittelbarem Kontakt steht. Die Zinkschichtdicke ist mit den Gewindetoleranzen von Schraube und Mutter abgestimmt, welche die Gewindegaengigkeit gewaehrleistet.

Entsprechend der DIN 18800, Teil 1 sind nur komplette Garnituren (Schraube, Mutter, Scheibe) eines Herstellers zu verwenden!

7.2 HV-Schrauben nach DIN 6919

7.3 Atmosphaerische Korrosion von Zink

(ohne spezielle agressive Medien)

Zinkdichte in μm

Beispiel:
Zinkabtrag (in Jahren) bei Schichtdicke 50 μm
Industrie-Atmosphaere 7 Jahre
Grossstadt-Atmosphaere 9 Jahre
Meeres-Atmosphaere 27 Jahre
Normal-Land-Atmosphaere 45 Jahre

Korrosionsschutz (Schichtdicke von ca. 60-80 μm)

Wirksamer Schutz auch in aggressiver Atmosphaere

7.4 Verbindungen nach DIN 18800 (Nov. 1990)

Rand - und Lochabstaende

Für die Abstaende der Schrauben gilt Tabelle 1. Die Abstaende werden von der Lochmitte aus gemessen.

Tab. 1

Beispiele für die Versteifung freier Raender im Bereich von Stoeβen und Anschlüssen. Dabei ist tdie Dicke des dünnsten der auβenliegenden Teile der Verbindung.

Theoretische Konstruktionsmaβe
für Schrauben mit einem Lochspiel von d = 1 mm und d = 2 mmm

Tab. 2

Grenzlochleibungskraefte

Die Beanspruchbarkeit auf Lochleibung ist von den gewahlten Rand- und Lochabstanden abhangig. Die Tabellenwerte sind mit der fur die jeweilige Kraftrichtung masgebende Blechdicke min X t (in cm) zu multiplizieren. Die maximale Beanspruchbarkeit auf Lochleibung ergibt sich bei einem Lochabstand e = 3,5 dL bzw. einen Randabstand e1 = 3dL. Das Zeichen X am Spaltenende bedeutet, das es sich bei der davor angegebenen Grenzlochleibungskraft um max Vl,Rd handelt, die auch für groeβere Abstaende anzunehmen ist. Beim Nachweis darf die Grenzlochleibungskraft einer Schraube nicht groeβer angenommen werden als deren Grenzabscherkraft. Für die Stahlsorte St 52 (S 355) koennen die Tabellenwerte mit dem Faktor 1,5 umgerechnet werden.

Tab. 3

Tab. 4

7.5 Monatage

Wichtig: HV-Schrauben nur komplett als Garnitur von einem Hersteller verwenden. Jede Schraube mit Unterlegscheiben unter Kopf und Mutter montieren. Dabei beachten, daβdie Anfasung der Unterlegscheiben nach auβen zeigt. Sie dient zur Aufnahme des Ausrundungsradius zwischen Schaft und Kopf. Um ein Hineinragen des Schraubengewindes in das zu verbindende Bauteil zu vermeiden, koennen unter der Mutter auch zwei Scheiben erforderlich werden. Die Mutter wird vor dem Anziehen in ganzer Hoehe von Hand aufgeschraubt.

Hinweis: Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben sind vor ihrer Verwendung geschützt zu lagern.

Vorbereitung für gleitfeste Verbindungen mit hochfesten Schrauben

Die Reibflaechen in gleitfesten Verbindungen sind vor dem Zusammenbau durch Strahlen mit den zur Oberflaechenvorbereitung von Stahlbauten üblichen Strahlmitteln (ausgenommen Drahtkorn) und Korngroeβen oder durch zweimaliges Flammstrahlen nach DIN 55928 Teil 4 zu reinigen. Soll die Reibflaeche beschichtet werden, sind Alkalisilikat- Zinkstaubfarben nach TL 918300 Blatt 85 der Deutschen Bundesbahn (zu beziehen beim Drucksachenlager der BD Hannover) zu verwenden.

Vorspannen

Würth HV-Schrauben werden durch Anziehen der Mutter vorgespannt. Das Vorspannen kann nach dem Drehmoment-, Drehimpuls- oder Drehwinkelverfahren erfolgen. Bei groeβeren Schraubenbildern die Schrauben in überspringender Reihenfolge bis 60% des Sollwertes anziehen. Danach die endgültige Vorspannung anziehen (die Schrauben an den Anschluβenden zuletzt).

Wichtig: Würth HV-Muttern DIN 6915 sind mit Molybdaendisulfid beschichtet. Eine zusaetzliche Schmierung aller oder einzelner Verbindungselemente veraendert die Vorspannwerte.

a) Vorspannen mit Drehmomentschlüssel (Drehmomentverfahren) Die erforderliche Vorspannkraft Fv wird durch ein meβbares Drehmoment Mv (siehe Tab. 5, Spalte 3) erzeugt. Um eine falsche Vorspannkraft zu vermeiden, ist der Momentenschlüssel vor der Verwendung und waehrend des Einsatzes mindestens halbjaehrlich zu überprüfen. Die Fehlergrenze beim Einstellen oder Ablesen darf +/- 0,1 Mv nicht überschreiten.

b) Vorspannen mit Schlagschraubern (Drehimpulsverfahren) Die erforderliche Vorspannkraft Fv wird durch Drehimpulse erzeugt. Das Anziehgeraet ist vor der Verwendung auf die vorgeschriebene Vorspannkraft (siehe Tab. 5, Spalte 4) einzustellen und mit geeigneten Meβeinrichtungen (z.B. Tensimeter) an mindestens drei der für den Einbau vorgesehenen Schrauben zu prüfen. Es dürfen nur typengeprüfte Schlagschrauber verwendet werden.

c) 3. Vorpannen nach dem Drehwinkelverfahren Nach dem Aufbringen des Voranziehmomentes (siehe Tab. 5, Spalte 5) wird die Mutter durch Weiterdrehen um den vorgegebenen Drehwinkel (siehe Tab. 5, Spalte 6-8) angezogen.

Erforderliche Anziehmomente, Vorspannkraefte und Drehwinkel.
Wichtig: Die Tabellenwerte gelten nur bei Verwendung MoS2 geschmierten HV-Muttern DIN 6915 feuerverzinkt!

Für das Aufbringen einer teilweisen Vorspannkraft = 0,5 x Fv genügen jeweils die halben Werte der Spalten 3, 4 und 7 bzw. 8 sowie handfester Sitz nach Spalte 5.

7.6 Prüfen

Die überprüfung der Vorspannung erstreckt sich auf 5% aller Schrauben in der Verbindung. Sie ist mit einem dem Anziehgeraet entsprechendem Prüfgeraet vorzunehmen, d.h. handangezogene Schrauben sind mit einem Handschlüssel, maschinell angezogene mit einem maschinellen Anziehgeraet zu prüfen. Die Prüfung erfolgt ausschlieβlich durch Weiteranziehen.

a) Bei allen mit handbetriebenen Drehmomentenschlüsseln nach dem Drehmomentverfahren angezogenen und zu prüfenden Schrauben ist das Drehmoment 10% hoeher als in Tabelle 5, Spalte 3 angegeben, einzustellen.

b) Bei allen mit auf Fv geeichten Schlagschraubern angezogenen Schrauben genügt zur überprüfung das Wiederansetzen und Betaetigen eines auf Fv nach Tabelle 5, Spalte 4, eingestellten Schlagschraubers.

c) Bei allen nach dem Drehwinkelverfahren angezogenen, zu prüfenden Schrauben empfehlen wir, die ausführliche Dokumentation der Montage, welche die korrekte Ausführung belegt. (Die DIN 18800 gibt leider nur die Auskunft: Bei allen nach dem Drehwinkelverfahren angezogenen, zu prüfenden Schrauben ist je nach dem verwendeten Anziehgeraet die Prüfmethode nach a) oder b) anzuwenden, d.h. die Prüfgeraete sind fallweise auf die Werte der Tabelle 5, Spalten 3 bzw. 4 einzustellen.)

Drehwinkelverfahren

Massnahmen	Weiterdrehwinkel	Beurteilung
Weiterdrehen der Mutter bis zum Erreichen des Pruefmomentes nach a), b) oder c)	< 30 Grad	Vorspannung ausreichend (gepruefte Schrauben muessen nicht ausgewechselt werden)
	30 bis 60 Grad	Vorspannung ausreichend, zusaetzlich 2 weitere Schrauben im gleichen Stoss pruefen (gepruefte Schrauben muessen nicht ausgewechselt werden)
	> 60 Grad	Schraube auswechseln, zusaetzlich 2 weitere Schrauben im gleichen Stoss pruefen

Grenzgleitkraefte für nicht zugbeanspruchte Schrauben

Grenzgleitkraft in kN je Scherfuge fuer N = 0 und X = 0,5
Schraube DIN 6914	M 12	M 16	M 20	M 22	M 24	M 27	M 30
Vg;R,d	21,74	43,48	69,57	82,61	95,65	126,1	152,2

N = 0 = > bedeutet keine anteilig auf die Schraube anfallende Zugbeanspruchung
μ = 0,5 = > Haftreibzahl, erreicht durch eine besondere Behandlung der Berührungsflaechen

7.7 Geregelte Bauprodukte der Bauregelliste A Teil 1

Würth HV-Garnituren sind geregelte Bauprodukte gemaeβBauregelliste A, Teil 1, Fall üZ. Geregelte Bauprodukte entsprechen den in der Bauregelliste A Teil 1 bekanntgemachten technischen Regeln oder weichen von ihnen nicht wesentlich ab. Ihre Verwendbarkeit ergibt sich aus der übereinstimmung der bekanntgemachten Regeln und tragen deshalb das übereinstimmungszeichen (ü-Zeichen).

Auszug aus Anlage 1 Revision1, vom 30.09.1999 zum überwachungsvertrag zwischen August Friedberg GmbH und RWTüV Anlagentechnik GmbH

Produkt	Nr. der "Bauregelliste"*	Technische Regel	Abmessung	Festigkeit
Sechskantschrauben mit grossen Schluesselweite	4.8.2	DIN 6914; 1989-10	M 12 bis M 36	10.9
Sechskantmuttern mit grossen Schluesselweite	4.8.10	DIN 6915; 1989-10	M 12 bis M 36	10.9
Garnituren aus Sechskantschrauben fuer HV-Verbindungen	4.8.10	DIN 6914; 1989-10 DIN 6915; 1989-10	M 12 bis M 36	10.9/10

*) Teil 1 Ausgabe 99/1 oder in der die zum überwachungszeitpunkt der regelmaeβigen Fremdüberwachung jeweils gültigen Ausgabe, solange das aufgeführte Bauprodukt mit dem in der Ausgabe 99/1 genannten übereinstimmt.

7.8 Hinweis zur Prüfbescheinigung 3.1B für Stahlbauschrauben der Festigkeitsklasse 8.8 und 10.9

Gemaeβ der derzeit gültigen Anpassungsrichtlinie zur DIN 18800 Teil 1, Element 412 wird bei der Konstruktion und Bemessung von Stahlbauten für die verwendeten Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9 generell die Belegung der Festigkeitseigenschaften durch die Prüfbescheinigung 3.1B gefordert.

• Gemaeβder Bauregelliste A gelten lediglich die Ausfuehrungsnorm DIN 18800 Teil 7 und die Produktspezifikation als technische Lieferbedingung fuer HV-Garnituren. Die DIN 18800 Teil 1 ist eine fuer den Anwender gueltige Norm. Ihm obliegt daher die Verantwortung dafuer die jeweiligen Verbindungselemente mit einer Pruefbescheinigung 3.1B zu bestellen. Er traegt dafuer auch die wirtschaftliche Las

Zukünftig soll die Art der Bescheinigung in der neuen DIN 18800 Teil 7 und nicht mehr in der Anpassungsrichtlinie DIN 18800 Teil 1 geregelt werden. Damit wird dies Bestandteil der technischen Lieferbedienung für Stahlbauschrauben. In der derzeitigen Entwurfsfassung findet sich folgende Formulierung:

Sofern bei einer Verbindung nur ein einziges Verbindungsmittel verwendet wird und dessen Versagen das Versagen der gesamten Tragkonstruktion zu Folge haben kann und auβerdem stets bei Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 und 10.9 sind die Festigkeitseigenschaften durch ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1B nach DIN EN 10204 zu belegen. Falls Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9 ein Chargenkennzeichen tragen und der Hersteller damit jederzeit auf Grund der werkseigenen Produktionskontrolle auf ermittelte Kennwerte zurückgreifen kann, muβ kein Abnahmeprüfzeugnis ausgestellt werden.“

Damit waere dann die Prüfbescheinigung 3.1B für HV-Schrauben mit Chargenkennung nicht mehr noetig.

Eine Verabschiedung und bauaufsichtliche Einführung dieser Norm wird im Jahr 2000 angestrebt.

7.9 Sechskantschrauben nach DIN 7990

mit Sechskantmuttern DIN 555, thermisch verzinkt = feuerverzinkt

Abmessungen und Klemmlaengen

Anziehdrehmomente für feuerverzinkte Schrauben-Garnituren

Gewinde- durchmesser	Richtwerte fuer ein aufzubringendes Anziehdrehmoment* in Nm
M 12	25
M 16	70
M 20	120
M 24	215
M 27	330

* Richtwerte für ein Anziehmoment zur Erzielung einer nur teilweisen Vorspannung (rd. 0,3 RmAs). Schraubengarnitur nicht definiert geschmiert.