Definition
Scherkraft ist die innere Kraft, die parallel zum Querschnitt eines Materials wirkt und benachbarte Schichten gegeneinander gleiten lässt. Einheiten: N/m² (Pa) oder psi.
Scher- vs. Normalkraft
- Normalkraft: Senkrecht zur Fläche → Zug (Streckung) oder Druck (Stauchung).
- Scherkraft: Parallel zur Fläche → Gleitverformung.
Quellen von Scherkraft
- Angewandte Lasten: Querlasten auf Trägern, Bolzen in einfacher Scherung, Stanzen.
- Reibung: Gleitkontakt zwischen Oberflächen.
- Strömung: Viskoser Strömungswiderstand an festen Grenzen (Grenzschubspannung).
- Torsion: Verdrehung erzeugt Schubspannungen in Wellen.
Auswirkungen auf Materialien
- Verformung: Scherdehnung (γ) = Verlagerung / Höhe.
- Fließgrenze/Versagen: Wenn Schubspannung > Scherfließgrenze (τ_y) oder Scherfestigkeit (τ_u).
- Verschleiß: Adhäsiver/abrasiver Verschleiß an Gleitstellen.
- Fatigue: Zyklische Scherung → Rissinitiierung/-fortpflanzung.
Konstruktive Ingenieurpraxis
- Träger: Scherkraftdiagramme (SFD) → Schubspannung (τ = VQ/Ib); gegen zulässige Werte prüfen.
- Bolzen/Nieten: Kapazität einfacher vs. doppelter Scherung.
- Nutverbindungen, Zinken, Stifte: Scherbolzen übertragen Drehmoment.
- Bodenmechanik: Scherfestigkeit (c, φ) bestimmt Hangstabilität, Lagerfähigkeit.
Wichtige Formeln
