Tragfähigkeit, Sicherheitsfaktor und Bruchlast: was die Zahlen bedeuten
Der Unterschied zwischen Tragfähigkeit, Prüflast und Mindestbruchlast, woher der Sicherheitsfaktor 5:1 stammt und warum ein in Tonnen bewerteter Schäkel nicht dasselbe ist wie einer in Kilonewton.
Auf Anschlagmitteln und in Katalogen erscheinen drei Zahlen, die regelmäßig verwechselt werden: Tragfähigkeit, Prüflast und Mindestbruchlast. Zu wissen, welche davon Sie vor sich haben, entscheidet über eine sichere oder eine überlastete Baugruppe.
Die drei Zahlen
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Tragfähigkeit (WLL) | Die Höchstlast, für die das Bauteil im normalen Betrieb ausgelegt ist. Mit dieser Zahl wird gerechnet — in jeder Berechnung, jedem Hubplan, jeder Auswahl. |
| Prüflast | Eine bei der Fertigung aufgebrachte Testlast zur Bestätigung des Bauteils, höher als die Tragfähigkeit, aber deutlich unter dem Versagen. Bei vielen Hebezeugteilen liegt sie beim 2- bis 2,5-Fachen der Tragfähigkeit. |
| Mindestbruchlast (MBL / MBS) | Die Last, bei der das Bauteil versagt. Sie ist ein Laborergebnis und niemals eine Arbeitsgröße — wer danach auslegt, hat gar keine Reserve. |
Woher der Faktor 5:1 stammt
Der Sicherheitsfaktor ist das Verhältnis zwischen Mindestbruchlast und Tragfähigkeit. Ein Sicherheitsfaktor von 5:1 bedeutet, dass das Bauteil voraussichtlich bei etwa dem Fünffachen der im Betrieb zugelassenen Last versagt.
Veröffentlichte Werte für gängige Bauteile: Alle Augenhaken aus Kohlenstoffstahl haben einen Sicherheitsfaktor von 5:1; Augenhaken aus legiertem Stahl von 1 t bis 22 t liegen bei 5:1, von 30 t bis 60 t bei 4,5:1. Für Drahtseilgehänge ist ein Sicherheitsfaktor von 5 vorgeschrieben.
Diese Reserve ist keine freie Kapazität zum Verbrauchen. Sie existiert, um aufzunehmen, was eine Berechnung nicht exakt erfassen kann: dynamische Wirkungen, leichte Winkelbelastung, Verschleiß, Fertigungsstreuung und den gelegentlichen unerwarteten Stoß.
Warum die Nennlast mit dem Winkel sinkt
Eine für geraden Zug angegebene Nennlast gilt nicht automatisch auch bei Schrägzug. Entfernt sich der Zug von der bewerteten Richtung, sinkt die Tragfähigkeit — bei Querbelastung eines Schäkels geben veröffentlichte Hinweise eine Verringerung um die Hälfte oder mehr an.
Deshalb nennen Ringschrauben nach DIN 580 und Ringmuttern nach DIN 582 drei Werte — F1, F2 und F3 — statt einem: Die Tragfähigkeit hängt von der Richtung des Zugs gegenüber der Ebene des Rings ab.
Einheiten: Tonnen und was sie bedeuten
Ein Schäkel mit der Kennzeichnung „WLL 2 t“ ist für zwei metrische Tonnen Kraft bewertet — rund 19,6 kN. Kataloge, die in Kilonewton angeben, nennen dieselbe Größe in einer anderen Einheit; 10 N entsprechen etwa 1 kgf, weshalb ein Wert von 2.300 N rund 234 kg entspricht.
Wenn Sie Tabellen zweier Lieferanten vergleichen, prüfen Sie zuerst die Einheit. Ein Wert in Pfund und einer in Kilogramm sehen bei kleinen Größen ähnlich aus und weichen darüber schnell stark voneinander ab.
Praktische Regeln
- Rechnen Sie mit der Tragfähigkeit, niemals mit der Bruchlast.
- Stimmen Sie das Bauteil auf die Gesamtlast am Anschlusspunkt ab, einschließlich der Winkelwirkung — nicht auf die Tragfähigkeit eines einzelnen Gehängestrands.
- Ist die Kennzeichnung unleserlich, ist die Nennlast unbekannt. Behandeln Sie das Teil als unbewertet.
- Wird ein Bauteil Vibration, Drehung oder dauerhaftem Einbau ausgesetzt, wählen Sie die mechanisch gesicherte Ausführung statt der bequemen.
Sicherheitsfaktor nach Bauteiltyp
Der Sicherheitsfaktor ist nicht für alles gleich. Dies sind die veröffentlichten Mindestwerte — wo amerikanisches und europäisches System abweichen, sind beide angegeben, statt einen als richtig darzustellen.
| Bauteil | ASME (USA) | Europäisch | Hinweis |
|---|---|---|---|
| Gehänge aus Stahldrahtseil | 5:1 | EN 1492 / EN 13411 | ASME B30.9 fordert 5:1. Die für Gehänge genannten Katalogwerte beruhen darauf. |
| Textile Gurtband-Gehenge | 5:1 | EN 1492 | ASME B30.9 fordert 5:1. Polyester-Rundschlingen liegen bei demselben Wert. |
| Textile Rundschlingen | 5:1 | EN 1492 | Wie oben. Zusätzlich den Faktor 75 % für den Choker-Anschlag unten beachten. |
| Gehänge aus legiertem Kettenstahl | 4:1 | EN 818 | ASME B30.9 fordert 4:1 — das einzige gängige Anschlagmittel, das unter 5 liegt. |
| Anschlag-Schäkel | mindestens 4:1 (B30.26) | 6:1 (EN 13889 Güteklasse 6) | Die Quellen weichen ab, und die Abweichung ist real: ASME B30.26 setzt 4:1 als Untergrenze, während Schäkel der Güteklasse 6 nach EN 13889 wie Crosby G-209 / G-210 mit 6:1 angegeben werden. Maßgeblich ist immer der Wert im Zeugnis des jeweiligen Produkts. |
| Hebe- und Lasthaken | mindestens 4:1 (B30.10) | nach Produktnorm | ASME B30.10 setzt 4:1 als Untergrenze. Viele veröffentlichte Hakentabellen liegen darüber — Crosby-Augen-haken üblicherweise bei 5:1, größere legierte Ausführungen sinken ab. |
| Ringschrauben | 5:1 (B30.26) | DIN 580 / DIN 582, richtungsabhängig | DIN 580 und DIN 582 nennen drei richtungsabhängige Werte (F1 / F2 / F3) statt eines einzigen, weil die Tragfähigkeit vom Winkel der Zugrichtung zur Ebene des Rings abhängt. |
| Personenheben (jedes Bauteil) | — | nach nationalem Recht | Personenheben liegt außerhalb des Geltungsbereichs allgemeiner Anschlagmittel-Normen und unterliegt nationalem Recht. Eine allgemeine Anschlagmittel-Bewertung deckt das nicht ab. |
Auch die Anschlagart verändert die Nennlast
Bevor einer der obigen Faktoren angewendet werden kann, muss die Anschlagart feststehen. Basket-Anschlag und Choker-Anschlag gehen nicht von derselben Zahl aus, und das ist kein Detail.
| Anschlagart | Bezugsgröße | Begründung |
|---|---|---|
| Senkrechter Anschlag | 100 % | Ein Strang gerade nach oben. Der Wert auf dem Etikett gilt direkt. |
| Basket-Anschlag (doppelt umgelegt) | 200 % | Beide Enden des Gehänges tragen die Last. Unter 90° um sin(Winkel) reduziert, zusätzlich der D/d-Biegeverlust. |
| Choker-Anschlag (umschlungen) | 75 % | Das Gehänge zieht sich um die Last zusammen. Die Reduzierung gilt der Biegespannung an der Umschlingungsstelle — wird oft vergessen. |
| Vierstrang-Gehänge | wie drei Stränge bewerten | Vier Stränge teilen die Last selten gleichmäßig. Ohne nachgewiesene Ebenheit der Anschlagpunkte ist davon auszugehen, dass nur zwei Stränge tatsächlich tragen. |
| Zweistrang-Gehänge | 2 × Einzelstrang, winkelmäßig reduziert | Sobald die Stränge nicht senkrecht stehen, trägt jeder Strang mehr als die Hälfte der Last. |
Tabelle Anschlagwinkel
Diese Berechnung wünschen Käufer am häufigsten fertig. Der Faktor ist der Sinus des von der Horizontalen gemessenen Winkels — beachten Sie diese Richtung, denn derselbe Hub, von der Vertikalen aus beschrieben, ergibt eine andere Zahl.
| Winkel zur Horizontalen | Situation | Faktor (sin) | erhaltene Tragfähigkeit | Lastzunahme |
|---|---|---|---|---|
| 90° | Senkrecht — Referenzfall | 1,00 | 100 % | 1,00× |
| 75° | Steil, gut handhabbar | 0,966 | 97 % | 1,04× |
| 60° | Von ASME B30.9 empfohlenes Minimum für Standardhübe | 0,866 | 87 % | 1,16× |
| 45° | Darunter wächst der Verlust stark an | 0,707 | 71 % | 1,41× |
| 30° | Technische Prüfung und freigegebener Hebeplan erforderlich | 0,500 | 50 % | 2,00× |
| Unter 30° | Nicht für Standardhübe | unter 0,500 | unter 50 % | über 2,00× |
D/d: was das Biegen um Bolzen oder Kante kostet
Ein Gehänge, das um einen Schäkelbolzen, einen Hakenbügel oder eine harte Kante biegt, behält nur einen Teil seiner Katalogfestigkeit. Das D/d-Verhältnis sagt, welchen Teil.
| D/d-Verhältnis | Wirkungsgrad | In der Praxis |
|---|---|---|
| 1:1 | 50 % | Um einen Gegenstand mit eigenem Durchmesser gebogen. Die Hälfte der Festigkeit ist verloren. |
| 2:1 | 65 % | Um einen Bolzen vom doppelten Gehängedurchmesser. Immer noch eine starke Biegung. |
| 4:1 | 75 % | In der Praxis häufig — ein Viertel der Festigkeit ist dennoch weg. |
| 6:1 | 83 % | Ein sinnvolles Arbeitsminimum für Stahldrahtseil. |
| 10:1 | 90 % | Angenehme Biegung. |
| 20:1 | 95 % | Der Wert, auf dem die meisten Basket-Angaben in Katalogen beruhen. |
| 25:1 | 96 % | Darüber ist für die meisten Katalogzwecke keine Anpassung nötig. |
| 40:1 und mehr | 100 % | Vernachlässigbarer Verlust. |
Vier Abkürzungen, die man kennen sollte
Sie erscheinen in Spezifikationen und Käufermails häufiger als alle anderen und werden leicht überlesen. Zwei davon fehlen auf unserer Glossarseite.
| Begriff | Bedeutung | Herkunft |
|---|---|---|
| MRC — vom Hersteller angegebene Tragfähigkeit | Die Last, die der Hersteller für das Bauteil unter festgelegten Prüfbedingungen angibt. In der europäischen Praxis üblich und zunehmend in britischen und Commonwealth-Spezifikationen verwendet. | Unterscheidet sich von der WLL darin, dass ein geprüfter Wert unter genannten Bedingungen beschrieben wird und keine allgemeine Betriebsgrenze. Nennt ein Vertrag MRC, gilt diese Definition. |
| PBF — Prüflastfaktor | Das Vielfache der Nenntragfähigkeit, mit dem das Bauteil im Werk geprüft wird. | Bei Anschlagteilen üblich sind 2 bis 2,5. Das ist eine Prüflast aus der Fertigung, kein Betriebswert und niemals eine Arbeitslast. |
| DR — Design Ratio (Auslegungsverhältnis) | Das Verhältnis von Mindestbruchlast zu Nenntragfähigkeit. Dieselbe Größe wie der Sicherheitsfaktor; in manchen europäischen Unterlagen DR genannt. | DR = MBL / WLL, angegeben als 5:1, 6:1 und so weiter. |
| Prüfkraft | Die Kraft in kN, die bei einer Prüfung aufgebracht wird. | Wird in Zeugnissen verwendet, wo eine Kraft in Newton statt einer Masse verlangt wird. |
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