Schnittbelastung

Die Schnittbelastung, auch als Schubbelastung bezeichnet, ist die innere Beanspruchung, die in einem Bauteil durch Kräfte entsteht, die parallel zur Querschnittsfläche wirken. Sie erzeugt Schubspannungen entlang der Ebene des Schnittes und steht im Gegensatz zur Normalbelastung, die senkrecht zur Fläche wirkt. Schnittbelastung tritt auf, wenn Bauteile Querkräfte übertragen oder in Verbindungen wie Bolzen, Schrauben und Schweißnähten wirken, sowie bei Bauteilen, die Torsion oder Biegung ausgesetzt sind.

Berechnung und Messung: In der Technischen Mechanik wird die Schubspannung häufig mithilfe von tau = V Q / (I t) beschrieben, wobei V die Querkraft, Q der statische Moment der Fläche oberhalb der betrachteten Faser, I das Trägheitsmoment des Bauteils und t die Breite der betrachteten Faser ist. In einfachen Querschnitten lässt sich die mittlere Schubspannung als V/A bestimmen; die maximale Schubspannung kann für Rechteckquerschnitte etwa 1,5-mal die mittlere betragen. Für kompliziertere Geometrien wird die Verteilung durch passende Integrations- oder Näherungsverfahren bestimmt.

Anwendungsgebiete: Schnittbelastung spielt eine zentrale Rolle bei der Auslegung von Balken unter Querlast, Bolzen- oder Schweißverbindungen, Zahnrädern, Wellen und Lagerungen. Schubversagen kann durch Überschreiten der Schubgrenze, Ermüdung infolge zyklischer Belastung oder Flächenversagen an Verbindungen auftreten.

Design und Werkstoffe: Ingenieure berücksichtigen Schubfestigkeit, Werkstoffkennwerte und Sicherheitsfaktoren. In der Praxis werden Materialwahl, Oberflächenbearbeitung und Verbindungsgeometrien so gewählt, dass die zuständige Schubspannung deutlich unter der zulässigen Schubfestigkeit bleibt.