Zugfestigkeit

Was versteht man unter Zugfestigkeit?

Die Zugfestigkeit ist eine mechanische Materialeigenschaft, die angibt, welcher maximalen Spannung ein Material oder Bauteil standhält, bevor es reißt oder bricht. Sie wird in Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) oder Megapascal (MPa) angegeben und stellt eine der wichtigsten Kenngrößen zur Beurteilung der Belastbarkeit von Materialien dar.

Gemessen wird die Zugfestigkeit in einem genormten Zugversuch – und zwar nicht am fertigen Bauteil, sondern an einem sogenannten Probekörper. Dabei handelt es sich um ein standardisiertes Stück des Materials mit genau festgelegter Form und Abmessung. So lassen sich die Ergebnisse exakt berechnen und sicher vergleichen – unabhängig davon, ob der Werkstoff später zur Schraube, zur Trägerplatte oder zum Dübel verarbeitet wird. In einer Prüfmaschine wird der Probekörper mit stetig steigender Zugbelastung geprüft, bis er bricht. Entscheidend ist dabei nicht die aufgebrachte Kraft allein, sondern die daraus resultierende Spannung (σ = Spannung in N/mm² oder MPa (Megapascal)) – berechnet als Kraft (F = Zugkraft in Newton (N)) geteilt durch den ursprünglichen Querschnitt (A = ursprüngliche Querschnittsfläche des Probekörpers in mm²): σ = F/A

Bei welchen Anwendungen ist die Zugfestigkeit relevant?

Von der Küchenschrank-Montage bis zum Balkongeländer spielen Zugkräfte eine entscheidende Rolle. Denn wo Bauteile an Wänden oder Decken befestigt werden, wirken Kräfte, die an der Verbindung ziehen und sie im schlimmsten Fall lösen könnten. Insbesondere Schrauben, Bolzen und Dübel müssen solche Belastungen zuverlässig aufnehmen können.

In Bereichen mit erhöhtem Sicherheitsbedarf, wie bei Geländern, Absturzsicherungen oder Schwerlastbefestigungen mit Betonankern und chemischen Systemen, ist die Zugfestigkeit ein entscheidender Faktor. Das gilt vor allem bei Überkopfmontagen oder dynamischen Belastungen durch Vibrationen, bei denen die Befestigung dauerhaft beansprucht wird. Nicht zuletzt müssen auch Befestigungen im Außenbereich hohen Zugkräften standhalten (z.B. bei Fassadenelementen oder Wärmedämmverbundsystemen) – und zwar nicht nur durch ihr Eigengewicht, sondern auch durch die Belastung von Wind und Wetter.

Arten der Zugfestigkeit

Je nach Material und Anwendungsgebiet werden verschiedene Ausprägungen der Zugfestigkeit unterschieden:

Statische Zugfestigkeit beschreibt das Verhalten eines Materials unter langsam ansteigender, gleichmäßiger Belastung und ist der Standardwert für die meisten Bauanwendungen.
Dynamische Zugfestigkeit gibt Auskunft darüber, wie ein Material auf wechselnde Belastungen reagiert und ist besonders wichtig bei Konstruktionen, die Schwingungen oder häufigen Belastungsänderungen ausgesetzt sind.
Zeitfestigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, über einen längeren Zeitraum Zugbelastungen standzuhalten, ohne zu versagen. Dieser Wert ist niedriger als die statische Zugfestigkeit.
Temperaturabhängige Zugfestigkeit berücksichtigt, dass viele Materialien bei extremen Temperaturen andere mechanische Eigenschaften aufweisen als bei Raumtemperatur.
Spezifische Zugfestigkeit setzt die Zugfestigkeit ins Verhältnis zur Dichte des Materials und ist besonders im Leichtbau wichtig, wo sowohl Festigkeit als auch geringes Gewicht gefordert sind.

Zugfestigkeit im Kontext anderer Materialeigenschaften

Eine hohe Zugfestigkeit allein garantiert noch keine langlebige Verbindung. Druckfestigkeit, Biegefestigkeit und Scherfestigkeit sind ebenso wichtig – manchmal sogar wichtiger, je nachdem wie die Befestigung belastet wird.

Ebenso bedeutsam ist das Verformungsverhalten des Materials. Hochwertige Befestigungslösungen zeichnen sich nicht nur durch ihre Festigkeit aus, sondern auch durch eine gezielte Duktilität – also die Fähigkeit, sich unter Belastung plastisch zu verformen, bevor es zum Bruch kommt. Diese Eigenschaft wirkt wie ein Frühwarnsystem: Statt plötzlich zu versagen, zeigt das Material erkennbare Anzeichen einer Überlastung. Gerade in sicherheitsrelevanten Anwendungen erhöht das die Fehlertoleranz und ermöglicht vorbeugende Maßnahmen.

Für die Praxis sind außerdem Umwelteinflüsse zu beachten: Wie gut widersteht das Material Korrosion? Wie verhält es sich bei verschiedenen Temperaturen? Ist es beständig gegen Chemikalien? Bei Außendübeln ist neben der Zugfestigkeit auch die Langzeitbeständigkeit gegen Witterung und UV-Strahlung wesentlich.

Zugfestigkeit in der Praxis

Die praktische Bedeutung der Zugfestigkeit zeigt sich unterschiedlich je nach Anwenderprofil. Für Profis im Bauwesen dienen Zugfestigkeitswerte als wichtige technische Parameter bei der exakten Planung und Berechnung von Befestigungslösungen, besonders bei statisch relevanten oder sicherheitskritischen Konstruktionen. Die dazugehörigen detaillierten technischen Daten finden sich in Produktdatenblättern, Zulassungen und technischen Spezifikationen der Hersteller.

Heimwerker hingegen müssen sich nicht mit komplexen Zugfestigkeitswerten in N/mm² auseinandersetzen – hier übersetzen Hersteller wie fischer die technischen Daten in praxistaugliche Angaben auf den Produktverpackungen: maximale Belastbarkeit in Kilogramm, empfohlene Anwendungsbereiche und geeignete Untergründe. Weiterführende Informationen zum Thema Zuglasten finden Sie auf der fischer Website unter der Rubrik „Fachwissen“.