Belastung

Ein wichtiger Bestandteil unseres Ratgebers zum Thema Schwerlastverankerung stellen äußere Einwirkungen dar, die wiederum einen großen Einfluss auf die Sicherheit der Konstruktion und somit auf die Wahl des Befestigungsmittels haben. In diesem Beitrag beschäftigen wir uns mit äußeren Einwirkungen in Form von Belastungen:

Äußere Einwirkungen – Belastung

Alle Kräfte, die von außen auf ein Bauteil wirken, verursachen innere Beanspruchungen im Bauteil, die (mechanische) Spannungen genannt werden. Je nachdem wie stark eine Belastung und wie steif ein Bauteil ist, führen Spannungen zu Verformungen.

Meist unterliegt ein Bauteil mehreren Belastungsarten gleichzeitig. Übersteigen entstehende Spannungen die Grenzen eines Bauteils, wie die Mindeststreckgrenze (R_P02) oder die Mindestzugfestigkeit (R_m), kommt es zu bleibenden Verformungen oder sogar Brüchen. Daher werden Belastungsgrenzen im Rahmen einer Zulassung geprüft und dokumentiert.

Die resultierenden Spannungsarten unterscheiden sich je nachdem, wie die Kräfte von außen angreifen. In der Verankerung beschäftigen uns folgende:

Zug-/Druckspannung

Wird ein Körper auseinandergezogen oder zusammengedrückt, verteilt sich die Belastung gleichmäßig auf die komplette Querschnittsfläche des Körpers. Die Fläche spielt also die Hauptrolle bei der Berechnung der Zug- und Druckspannung.

Scherspannung (Schub)

Scher- und Schubspannung entstehen zum Beispiel, weil sich Materialien bei Temperaturschwankungen unterschiedlich verhalten (Wärmeausdehnung). Hieraus bauen sich Spannungen auf.

Torsions-/Biegespannung

Werden Bauteile um die eigene Achse verdreht (Torsion) oder quer zur Achse mit einer Kraft belastet (Biegung) entstehen eine Vielzahl an Spannungen um die Bauteilmitte, die sogenannte neutrale Faser.

Belastungsarten

Beanspruchungen werden außerdem anhand ihrer Einwirkungsdauer unterteilt:

Statische Belastung

Die Kraft kommt konstant aus einer festen Richtung. Sie ruht, das heißt die Spannung bleibt gleich. Streckgrenze und Zugfestigkeit sind bei statischen Lasten die ausschlaggebenden Parameter, um die maximale Belastung eines Bauteils zu begrenzen. Zur statischen Belastung zählt auch die Einwirkung von Wind, da er als „vorwiegend ruhend“ eingestuft wird.
 

Dynamische Belastung

Die Größe und Richtung der Kraft variieren und somit auch die Spannung. Tiefergehend ergänzt man die dynamische Belastung nach der Dauer ihres Auftretens:

Richtung und Größe der Kraft ändern sich...

• regelmäßig: Zyklische Veränderung
• unregelmäßig: Pulsierende Last
• zufällig: Stoßlast

Um die Grenzen der dynamischen Belastung festzulegen, sind aufwendige Prüfungen und Berechnungen notwendig, wie beispielsweise zur Bestimmung der seismischen Leistungsklassen C1 oder C2. Produkte, die gegen Seismizität geprüft wurden, sind beispielsweise der Bolzenanker BA-V Plus, BA-E Plus, LIEBIG® SUPERPLUS BLS.
 

Alle Lastarten im Überblick

Fazit

Soll die Sicherheit eines Bauteils bestimmt werden, muss zunächst klar sein, welche Kräfte in welcher Form auf das Bauteil wirken, und welche Spannungen daraus entstehen. Anschließend müssen weitere Einwirkungen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit oder Hitze (Brand), berücksichtigt werden, denn Beschädigungen durch Korrosion oder hohe Temperaturschwankungen senken die Festigkeit des Materials. Hierüber berichten wir in Folgebeiträgen.