Direkte Schubspannung für Bolzen und Niete berechnen

Dieser Rechner bestimmt die mittlere direkte Schubspannung eines Querschnitts, wenn eine Kraft parallel zur widerstehenden Fläche wirkt. Geben Sie die gesamte Scherkraft, die Querschnittsfläche einer Scherebene und die Anzahl identischer lastteilender Ebenen ein. Das Ergebnis in Pascal und Megapascal eignet sich für Vorprüfungen von Bolzen, Schrauben, Nieten, gestanzten Querschnitten und ähnlichen Verbindungen. Die elementare Beziehung für die mittlere Spannung unterscheidet ausdrücklich zwischen Einfach- und Doppelscherung.

Bestimmen Sie den widerstehenden Querschnitt

Direkte Scherung liegt vor, wenn entgegengesetzte Kräfte zwei Bauteile entlang eines festgelegten Querschnitts gegeneinander verschieben wollen. Ein Bolzen zwischen Blechen, eine Schraube in einer Überlappungsverbindung oder eine lastübertragende Niete lässt sich zunächst mit der mittleren direkten Schubspannung beurteilen. Die Grundgleichung teilt die Scherkraft durch die gesamte widerstehende Fläche.

Der Rechner bezeichnet die Kraft als V, die Fläche einer Ebene als A und die Zahl gleicher Ebenen als n; er verwendet somit tau = V / (A * n). Tragen Sie den Querschnitt ein, den eine Scherebene tatsächlich durchläuft, nicht die Lochleibungsfläche zwischen Verbindungsmittel und Blech und nicht die Zugfläche des angeschlossenen Teils. Bei einem runden Bolzen mit Durchmesser d beträgt die Bruttofläche pi mal d zum Quadrat geteilt durch vier.

Gewinde, Nuten, Korrosion oder andere Schwächungen können nach der maßgebenden Norm eine kleinere wirksame Fläche erfordern. Das Ergebnis ist ein Mittelwert und bildet Spannungsspitzen an Löchern, Kanten, Spielen oder Geometriesprüngen nicht ab. Nutzen Sie es als transparente Vorprüfung und nicht als vollständigen Sicherheitsnachweis der Verbindung.

Wählen Sie Einfach- oder Doppelscherung richtig

Die Zahl der Scherebenen beschreibt, wie viele getrennte Querschnitte desselben Verbindungsmittels die Last aufnehmen. Bei einer einfachen Überlappung schneidet eine Grenzfläche die Schraube, daher ist n gleich 1. Bei einer Gabelverbindung liegt das mittlere Teil zwischen zwei Laschen und der Bolzen wird an zwei Grenzflächen geschnitten, daher ist n gleich 2.

Haben beide Ebenen dieselbe Fläche und teilen sie die Last gleichmäßig, verdoppelt ein doppeltes n die Gesamtfläche und halbiert die mittlere Spannung. Geben Sie nicht die halbe Kraft zusammen mit zwei Ebenen ein, denn dadurch würden Sie die Last zweimal teilen und ein unsicheres Ergebnis erhalten. Verwenden Sie die gesamte dem Verbindungsmittel zugeordnete Kraft und anschließend die Zahl identischer Ebenen.

Mehr als zwei Ebenen sind für besondere Stapel möglich, doch die gleichmäßige Verteilung bleibt eine Annahme. Das Werkzeug verteilt keine Lasten innerhalb einer Schraubengruppe und modelliert weder Blechsteifigkeit noch ungleiche Spiele. Ermitteln Sie bei mehreren Schrauben oder Nieten zuerst die Kraft des maßgebenden Verbindungsmittels mit einer geeigneten Gruppenanalyse.

Deuten Sie das Ergebnis und prüfen Sie den Entwurf

Die Eingaben verwenden konsistente SI-Einheiten: Newton für die Kraft und Quadratmeter für die Fläche einer Ebene. Der Quotient ergibt Pascal und wird zusätzlich durch eine Million in Megapascal umgerechnet. Prüfen Sie zuerst, ob die angezeigte Gesamtfläche A mal n entspricht.

Vergleichen Sie die mittlere Schubspannung danach mit dem zulässigen Wert oder Bemessungswiderstand aus Werkstoffspezifikation, Sicherheitskonzept und geltender Norm. Der Rechner wählt keine Festigkeit und erklärt die Verbindung nicht für sicher, weil Werkstoffgüte, Temperatur, Ermüdung, Lastdauer, Herstellung und Rechtsraum maßgebend sind. Untersuchen Sie außerdem Lochleibung, Rand­ausbruch, Nettozugquerschnitt, Blockversagen, Bolzenbiegung, kombinierte Belastung, Ermüdung und Verformung.

Fehlende oder ungültige Werte, eine Nullfläche oder eine nicht ganzzahlige Ebenenzahl führen zu einer klaren Fehlermeldung.