HET SAMENSPEL VAN KRACHTEN IN EEN BOUTVERBINDING

Het is vanzelfsprekend wenselijk dat schroefdraadverbindingen betrouwbaar zijn en niet vanzelf kunnen losraken. Voor een hoge mate van betrouwbaarheid is het uiterst belangrijk om inzicht te hebben in de krachten die in een boutverbinding optreden, omdat ieder onderdeel van de verbinding het eindresultaat beïnvloedt.

Figuur 1	Figuur 2

Eenvoudig gezegd zijn er twee mogelijke typen statische belasting in een boutverbinding:

Zonder klemkracht – de kracht wordt tussen de platen overgebracht door vlaktedruk en afschuifkrachten in de boutschacht of de schroefdraad. De te verbinden platen bewegen ten opzichte van elkaar totdat de boringen tegen de boutschacht of de schroefdraad aanliggen. In dit geval worden de bouten door een dwarsbelasting op afschuiving belast; zie figuur 1.
Met een hoge klemkracht – de klemkracht voorkomt dat de geklemde delen ten opzichte van elkaar verschuiven. De kracht wordt door wrijving overgebracht en de bouten worden door een axiale belasting op trek belast; zie figuur 2. Raadpleeg bij roestvaststalen verbindingen onze gids over het voorkomen van vreten bij roestvaststalen bevestigingsmaterialen.

Onderlinge verplaatsing van de te verbinden onderdelen is doorgaans ongewenst.

Daarom moet in de boutverbinding voldoende klemkracht worden aangebracht. Deze kracht is de voorspankracht die ontstaat nadat de moer of bout is aangedraaid.

De voorspankracht die veilig kan worden aangebracht, is onder andere afhankelijk van de sterkteklasse en proefkracht van de bout. De sterkte van een bout wordt bepaald door de warmtebehandeling — lees meer over de warmtebehandeling van bevestigingsmaterialen.

Wanneer de krachten op de constructie regelmatig van richting veranderen of niet constant zijn, wordt de verbinding dynamisch belast. Zoals hieronder wordt uitgelegd, kan dynamische belasting ertoe leiden dat boutverbindingen losraken of bouten breken.

Om een verbinding goed te laten functioneren, vooral bij dynamische belasting, moet de klemkracht behouden blijven.

ELASTISCHE VEERKRACHT VAN EEN SCHROEFDRAADVERBINDING

Bij het ontwerpen en maken van een schroefdraadverbinding is het zeer belangrijk om de volgende punten te begrijpen:

De bouten en verbonden onderdelen functioneren als één elastisch verend systeem. De geklemde delen worden elastisch samengedrukt, terwijl de bout tijdens de montage wordt uitgerekt. Wanneer de bout door een externe belasting verder wordt uitgerekt, veren de geklemde onderdelen terug.
De trekkracht in de bout is gelijk aan de drukkracht op de geklemde onderdelen, zoals weergegeven in figuur 3.

Figuur 3

Krachtevenwicht in een boutverbinding — diagram waarin de trekkracht in de bout gelijk is aan de drukkracht op de geklemde onderdelen

Het samenspel tussen kracht en vervorming wordt weergegeven in een zogenoemde kracht-vervormingsdriehoek, zoals hieronder weergegeven in grafiek A. Lijn 1 in de grafiek toont de vervorming die een bout ondergaat als gevolg van trekkracht. Lijn 2 heeft betrekking op het geklemde pakket, dat vervormt onder invloed van de door de bout veroorzaakte drukkracht.

Kracht-vervormingsdriehoek (grafiek A) — met de rekcurve van de bout en de compressiecurve van de geklemde onderdelen bij klemkracht Fm

fsm = verlenging van de bout als gevolg van klemkracht Fm

fpm = samendrukking van de geklemde onderdelen als gevolg van klemkracht Fm

Uit de bovenstaande grafiek blijkt dat bij een klemkracht Fm de verlenging van de bout gelijk is aan fsm en de samendrukking van de geklemde onderdelen gelijk is aan fpm. Omdat de gebruikte materialen en ontwerpen van de bout en de geklemde onderdelen verschillen, zijn fsm en fpm doorgaans niet gelijk.

Vervolgens wordt een externe belasting Fa op de boutverbinding aangebracht; zie figuur 4.

Figuur 4

Externe axiale belasting Fa op een boutverbinding — toont hoe de externe kracht op de voorgespannen verbinding inwerkt

Om deze externe trekkracht Fa in grafiek A weer te geven, moet deze tussen de twee vervormingskarakteristieken worden geplaatst. Wanneer de bout door de externe kracht wordt uitgerekt, veren de geklemde onderdelen met dezelfde afstand terug; zie grafiek B.

Kracht-vervormingsdiagram met externe belasting (grafiek B) — toont de toename van de boutbelasting Fsa, de afname van de klemkracht Fpa en de resterende klemkracht Fkr

Effect van een elastische bout op de krachtverdeling (grafiek C) — toont dat een vlakkere vervormingscurve van de bout de toename van de boutbelasting door een externe kracht vermindert

Fm = oorspronkelijke klemkracht in de verbinding

Fa = externe axiale belasting

Fpa = afname van de klemkracht als gevolg van Fa

Fsa = toename van de boutbelasting als gevolg van Fa

Fkr = resterende klemkracht in de verbinding

Fs = totale belasting op de bout

EEN ELASTISCHERE BOUT VEROORZAAKT EEN KLEINERE TOENAME VAN DE BOUTBELASTING

Enerzijds veroorzaakt Fa een afname van de klemkracht, aangeduid als Fpa. Anderzijds veroorzaakt Fa een toename van de belasting op de bout, aangeduid als Fsa.

Het is wenselijk om de toename van de boutbelasting zo klein mogelijk te houden, niet alleen om overbelasting van de bout te voorkomen. Wanneer de externe belasting dynamisch is, ondervindt de bout de schommelingen in Fsa. Een hoge amplitude van Fsa kan snel leiden tot een vermoeiingsbreuk. Ook mag de resterende klemkracht Fkr nooit nul worden. Wanneer dit gebeurt, gaat de verbinding open en kan deze niet langer correct functioneren.

De toename van de boutbelasting Fsa kan worden beperkt door een elastischere bout te gebruiken. Hierdoor wordt de vervormingscurve van de bout minder steil en wordt een groter deel van de externe kracht opgenomen door een afname van de klemkracht; zie grafiek C.

Hetzelfde effect kan worden bereikt door zeer stijve geklemde materialen te gebruiken. De vervormingscurve van de geklemde materialen wordt hierdoor steiler en het grootste deel van de externe kracht wordt opgenomen door een afname van de klemkracht; zie grafiek D.

Effect van stijve geklemde materialen op de krachtverdeling (grafiek D) — toont dat een steilere materiaalcurve de externe kracht opvangt door een afname van de klemkracht

Stijvere geklemde materialen veroorzaken een kleinere toename van de boutbelasting.

IN HET KORT

Vooral bij dynamische belasting is het uiterst belangrijk om iedere extra belasting op de bout zo laag mogelijk te houden, omdat plotselinge breuk door vermoeiing kan optreden.

Wanneer een externe belasting wordt aangebracht, zijn er verschillende manieren om de extra kracht op de bout te beperken:

De constructiedelen moeten zo stijf mogelijk zijn.
De klemkracht moet zo hoog zijn als veilig mogelijk is en groter blijven dan de externe kracht die de verbinding uit elkaar probeert te trekken.
Er kunnen elastischere bouten worden gebruikt. Kies een hoge verhouding tussen klemlengte en diameter van minimaal 5×D, selecteer waar mogelijk een grotere schroefdraadlengte en gebruik indien nodig een bout met gereduceerde schacht. Raadpleeg voor dynamisch belaste verbindingen onze gids over borgmethoden voor bevestigingsmaterialen.

ONTWERPPARAMETERS VOOR BOUTVERBINDINGEN

Ontwerpparameter	Effect op de boutbelasting	Effect op de klemkracht	Aanbeveling
Elastischere bout met een grotere L/D-verhouding	↓ Vermindert de extra boutbelasting Fsa	↓ Grotere afname van de klemkracht Fpa	Gebruik een klemlengte van minimaal 5×D.
Stijve geklemde materialen	↓ Vermindert de extra boutbelasting Fsa	↓ Grotere afname van de klemkracht Fpa	Gebruik stijve materialen zoals staal of gietijzer en vermijd waar mogelijk zachte pakkingen.
Hogere voorspankracht Fm	Geen verandering in de amplitude van Fsa bij een gelijkblijvende stijfheid van de verbinding	↑ Hogere resterende klemkracht Fkr	Draai, wanneer het ontwerp en de aanhaalmethode dit toelaten, aan tot ongeveer 90% van de proefkracht van de bout.
Gereduceerde schachtdiameter	↓ Maakt de bout elastischer	Zie ‘elastischere bout’	Gebruik speciaal ontworpen bouten met een gereduceerde schacht. Waar passend kan een gedeeltelijk van schroefdraad voorziene bout, zoals DIN 931, een langere onbewerkte schacht hebben dan DIN 933.
Grotere schroefdraadlengte binnen de klemlengte	↓ Maakt de bout elastischer	Zie ‘elastischere bout’	Kies een grotere schroefdraadlengte wanneer het ontwerp van de verbinding en de vereiste inschroeflengte dit toelaten.
Zachte pakkingen of sluitringen	↑ Vergroot de schommeling van de boutbelasting	↑ Groter verlies van voorspankracht na verloop van tijd	Vermijd waar mogelijk zachte onderdelen. Wanneer deze onvermijdelijk zijn, kunnen schotelveren en een geschikte borgmethode worden toegepast.
Dynamische belasting of trillingen	↑ Het risico op vermoeiing neemt toe	↓ Risico op volledig verlies van de klemkracht	Gebruik een geschikte borgoplossing, zoals Nord-Lock wigborgende sluitringen of Spiralock-schroefdraad. Raadpleeg onze gids over borgmethoden.

VEELGESTELDE VRAGEN OVER KRACHTEN IN BOUTVERBINDINGEN

Wat is voorspankracht in een boutverbinding?

Voorspankracht, aangeduid als Fm, is de oorspronkelijke klemkracht die ontstaat wanneer een bout wordt aangedraaid. De voorspankracht drukt de geklemde onderdelen samen en rekt de bout uit, waardoor een elastisch systeem ontstaat dat bestand is tegen externe belastingen. Zonder voldoende voorspankracht werken externe krachten directer op de bout, waardoor het risico op vermoeiingsbreuk toeneemt. Onvoldoende of verloren voorspankracht wordt in verband gebracht met ongeveer 80% van de boutbreuken tijdens gebruik.

Waarom raken boutverbindingen los door trillingen?

Trillingen kunnen microslip tussen de geklemde oppervlakken veroorzaken, waardoor de klemkracht of voorspankracht geleidelijk afneemt. Naarmate de resterende klemkracht Fkr afneemt, wordt een groter deel van iedere belastingscyclus als wisselende spanning rechtstreeks op de bout overgebracht. Wanneer Fkr nul bereikt, kan de verbinding opengaan. Borgmiddelen zoals Nord-Lock wigborgende sluitringen of Spiralock-schroefdraad helpen de voorspankracht onder dynamische belasting te behouden. Raadpleeg onze gids over borgmethoden voor bevestigingsmaterialen.

Hoe beïnvloedt de elasticiteit van een bout de vermoeiingslevensduur?

Een elastischere bout kan worden verkregen met een grotere verhouding tussen klemlengte en diameter van minimaal 5×D, een langere schroefdraadsectie binnen de klemlengte of een gereduceerde schacht. In het kracht-vervormingsdiagram betekent een vlakkere boutcurve dat een kleiner deel van de externe kracht Fa wordt omgezet in een toename van de boutbelasting Fsa. Omdat schommelingen in Fsa bijdragen aan vermoeiing, kan het beperken van deze toename de vermoeiingslevensduur van de bout verlengen.

Wat is de verhouding tussen klemlengte en boutdiameter en waarom is deze belangrijk?

De verhouding tussen klemlengte en boutdiameter, ook wel de L/D-verhouding genoemd, is de totale dikte van het geklemde materiaal gedeeld door de nominale boutdiameter. Een verhouding van minimaal 5:1 wordt aanbevolen, omdat de bout hierdoor voldoende elastisch wordt om externe belastingen op te nemen zonder buitensporige spanningsschommelingen. Korte bouten met een lage L/D-verhouding zijn relatief stijf en brengen een groter deel van een dynamische belasting rechtstreeks over op de bout.

Hoe kies ik tussen een op afschuiving belaste en een op trek belaste boutverbinding?

Bij op afschuiving belaste verbindingen met een dwarsbelasting wordt de kracht overgebracht doordat de boutschacht of de schroefdraad tegen de boring aanligt. Hiervoor kunnen pasbouten, boringen met een kleine tolerantie of geruimde gaten nodig zijn. Bij op trek belaste verbindingen met een axiale belasting veroorzaakt de klemkracht wrijving die voorkomt dat de platen verschuiven. Sterk voorgespannen trekverbindingen zijn doorgaans beter voorspelbaar, eenvoudiger op vermoeiing te ontwerpen en geschikt voor standaard spelingsgaten. Raadpleeg voor corrosieve omgevingen onze gids over roestvaststalen bevestigingsmaterialen.

Laatst bijgewerkt: 12 juli 2026

GERELATEERDE PRODUCTEN EN TECHNISCHE GIDSEN

Gerelateerde producten

Hoogvaste bouten in sterkteklassen 8.8, 10.9 en 12.9 — de juiste boutsterkte en proefkracht zijn essentieel bij het aanbrengen van een hoge voorspankracht. De sterkte van bouten wordt bepaald door warmtebehandeling; raadpleeg onze gids over warmtebehandeling.
Moeren voor hoogvaste boutverbindingen — selecteer een moer met een passende sterkteklasse en schroefdraadspecificatie.
Nord-Lock wigborgende sluitringen — ontwikkeld om de voorspankracht te helpen behouden in verbindingen die aan trillingen en dynamische belasting worden blootgesteld.
Zoek naar bouten met een gereduceerde schacht — een gereduceerde schacht kan de elasticiteit van de bout vergroten en schommelingen in de boutbelasting verminderen.
Schotelveren en Belleville-veren — geschikt voor toepassingen waarin gecontroleerde elastische compensatie vereist is.

Gerelateerde technische gidsen

Borgmethoden voor bevestigingsmaterialen — vergelijk methoden om de voorspankracht te behouden en losraken door trillingen te voorkomen.
Vreten bij roestvaststalen bevestigingsmaterialen voorkomen — ontdek hoe wrijving, smering en montageomstandigheden roestvaststalen verbindingen beïnvloeden.
Warmtebehandeling van bevestigingsmaterialen — lees hoe warmtebehandeling de sterkte, hardheid en mechanische eigenschappen van bouten bepaalt.
Roestvaststalen bevestigingsmaterialen — selecteer geschikte roestvaststalen bevestigingsmaterialen voor corrosieve omgevingen.