Zugfestigkeit ist die höchste mechanische Spannung, die ein Werkstoff im Zugversuch aushält, bevor er reißt oder bricht. Sie wird in N/mm² (gleich MPa) angegeben und ergibt sich aus der Höchstkraft geteilt durch den ursprünglichen Querschnitt. Sie zeigt, wie viel Zug ein Bauteil, ein Seil oder eine Schraube maximal tragen kann.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Zugfestigkeit (Formelzeichen Rm) ist ein Materialkennwert, keine zulässige Last. Im Bau wird immer mit Sicherheitsabstand gerechnet.
- Stahl und Holz (längs zur Faser) nehmen Zug gut auf. Beton, Mauerwerk und Putz sind dagegen zugschwach.
- Bei Dübeln und Schrauben zählen die Herstellerangaben zur zulässigen Last und der Untergrund, nicht der reine Stahlwert.
Was ist Zugfestigkeit?
Bei einem Zugversuch wird eine genormte Probe langsam auseinandergezogen, bis sie reißt. Die dabei gemessene Höchstkraft wird auf den Anfangsquerschnitt bezogen. Das Ergebnis ist die Zugfestigkeit. Für metallische Werkstoffe beschreibt DIN EN ISO 6892-1 dieses Prüfverfahren.
Ein Rechenbeispiel: Eine Stahlprobe mit 10 mm² Querschnitt und einer Zugfestigkeit von 500 N/mm² hält theoretisch 5.000 Newton aus. Das entspricht etwa der Gewichtskraft von 500 kg. In der Praxis wird dieser Wert nie ausgereizt.
Funktionsweise: vom elastischen Bereich zum Bruch
Wird ein Werkstoff gezogen, dehnt er sich zuerst elastisch. Lässt die Kraft nach, springt er zurück. Ab der Streckgrenze verformt sich zum Beispiel Stahl dauerhaft (plastisch). Bei der Zugfestigkeit ist die Höchstkraft erreicht, danach schnürt sich die Probe ein und bricht. Für die Bemessung tragender Bauteile ist deshalb oft die Streckgrenze wichtiger als die Zugfestigkeit.
Typische Werte im Vergleich
Die Werte sind Richtwerte. Sie schwanken je nach Sorte, Feuchte und Prüfung stark.
| Material | Zugfestigkeit (Richtwert) |
|---|---|
| Baustahl S235 | 360 bis 510 N/mm² (Streckgrenze mindestens 235 N/mm²) |
| Schraube, Festigkeitsklasse 8.8 / 10.9 | 800 / 1.000 N/mm² (Nennwert) |
| Edelstahl (austenitisch, z. B. V2A) | etwa 500 bis 700 N/mm² |
| Stahldrahtseil | Drähte bis etwa 1.800 N/mm² |
| Fichte, fehlerfrei, längs zur Faser | etwa 80 bis 100 N/mm² |
| Bauholz C24 (Rechenwert) | etwa 14 N/mm² (Festigkeitsklasse nach DIN EN 338) |
| Kunststoff (z. B. PVC-U) | etwa 30 bis 60 N/mm² |
| Beton ohne Bewehrung | nur wenige N/mm², etwa ein Zehntel der Druckfestigkeit |
Auffällig ist der große Abstand zwischen fehlerfreiem Holz und Bauholz. Äste, Risse und Faserabweichungen senken die nutzbare Festigkeit deutlich. Deshalb arbeitet die Tragwerksplanung mit Festigkeitsklassen statt mit Laborwerten.
Zugfestigkeit und Druckfestigkeit
Die Druckfestigkeit beschreibt den Widerstand gegen Zusammendrücken. Beton, Ziegel und Naturstein sind darin stark, bei Zug aber schwach. Deshalb sitzt im Stahlbeton Bewehrungsstahl dort, wo Zugspannungen auftreten. Auch bei Mauerwerk reißen Fugen und Steine, sobald Zug oder Biegung auftreten. Wo Zugkräfte nötig sind, kommen Zuganker, Stahlträger oder Holzzangen zum Einsatz.
Anwendung in Bau und Renovierung
- Dachstuhl und Decken: Zangen, Hängestangen und Anker nehmen Zugkräfte auf. Hier rechnet der Tragwerksplaner.
- Dübel und Schrauben: Entscheidend ist die zulässige Last laut Hersteller. Sie hängt vom Untergrund ab, etwa Vollziegel, Hochlochziegel, Gipskarton oder Porenbeton.
- Klebeverbindungen: Bei Spiegeln, Paneelen oder Sockelleisten zählt die Haftzugfestigkeit des Klebers und des Untergrunds. Der Untergrund reißt oft zuerst.
- Selbstbau: Hängeliege, Schaukel oder Hochbett brauchen Seile, Ketten und Beschläge mit ausgewiesener Tragfähigkeit.
Praxis-Tipps und typische Fehler
- Werkstoffkennwert nicht mit der zulässigen Last verwechseln. Zwischen beiden liegt ein Sicherheitsfaktor.
- Zuglast der Befestigung und Tragfähigkeit des Untergrunds getrennt prüfen. Ein starker Haken in schwacher Wand hält nicht.
- Bei dynamischen Lasten, etwa Schaukeln, deutlich größere Reserven einplanen als bei ruhenden Lasten.
- Rost, Risse, Holzfäule und Feuchte vermindern die Festigkeit. Alte Bauteile vor einer Wiederverwendung prüfen.
- Holz nur längs zur Faser auf Zug belasten. Quer zur Faser spaltet es schon bei geringer Last.
- Tragende Teile und Deckenabhängungen mit hohen Lasten gehören in die Hand von Fachleuten.
Häufige Fragen zu Zugfestigkeit
Was ist der Unterschied zwischen Zugfestigkeit und Streckgrenze?
Die Streckgrenze ist die Spannung, ab der sich ein Werkstoff dauerhaft verformt. Die Zugfestigkeit ist die höchste Spannung vor dem Bruch. Bei Stahl liegt die Streckgrenze niedriger, und für die Bemessung ist sie oft maßgebend.
In welcher Einheit wird Zugfestigkeit angegeben?
In Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) oder gleichwertig in Megapascal (MPa). Beide Einheiten haben denselben Zahlenwert, 1 N/mm² entspricht 1 MPa.
Warum braucht Beton eine Bewehrung?
Beton hält Druck gut aus, reißt aber bei geringem Zug. Der eingelegte Bewehrungsstahl nimmt die Zugkräfte auf. So entsteht Stahlbeton als Verbundbaustoff.
Wie viel Last darf ich an einen Dübel hängen?
Das gibt der Hersteller als zulässige Last für den jeweiligen Untergrund an. Die Zugfestigkeit des Stahls allein sagt dazu wenig aus. Bei schweren Lasten über Kopf immer Reserven einplanen und im Zweifel Fachleute fragen.
Ist Holz zugfest?
Längs zur Faser ja, quer zur Faser kaum. Äste und Risse senken die Festigkeit deutlich. Deshalb gelten für Bauholz geringere Rechenwerte als für fehlerfreie Proben.
Verwandte Begriffe
Stauchhärte, Edelstahl, Estrich, Fliesenkleber, Kernsanierung
