Was ist Zugfestigkeit?

Zugfestigkeit ist die höchste Zugspannung, die ein Werkstoff aushält, bevor er bricht. Bei Zug wird ein Material auseinandergezogen, das Gegenteil von Druck. Die Zugfestigkeit wird in Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) angegeben, was Megapascal (MPa) entspricht. Sie wird im Zugversuch ermittelt: Eine Probe wird in einer Prüfmaschine immer stärker gedehnt, bis sie reißt.

Zugfestigkeit und Streckgrenze

Bei Metallen wie Stahl sind zwei Werte wichtig:

Streckgrenze: die Spannung, ab der sich der Werkstoff bleibend verformt. Bis dahin federt er nach Entlastung zurück. Tragwerksplaner rechnen meist mit diesem Wert.
Zugfestigkeit: die höchste Spannung im Zugversuch, danach schnürt der Werkstoff ein und reißt.

Bei Baustahl steckt die Zahl im Namen: S235 und S355 haben eine Mindeststreckgrenze von 235 bzw. 355 N/mm². Betonstahl B500 hat eine Streckgrenze von 500 N/mm². Die Zugfestigkeit liegt bei Stahl jeweils höher als die Streckgrenze.

Zugfestigkeit gängiger Baustoffe

Stahl: sehr hohe Zugfestigkeit und zäh; er dehnt sich deutlich, bevor er reißt. Daher ideal für Zugstäbe, Seile und Bewehrung.
Beton: druckfest, aber die Zugfestigkeit beträgt nur etwa ein Zehntel der Druckfestigkeit. Beton reißt deshalb schnell unter Zug oder Biegung. Darum wird er bewehrt: Der Betonstahl nimmt die Zugkräfte auf.
Holz: parallel zur Faser recht zugfest, quer zur Faser dagegen sehr schwach. Deshalb spaltet Holz leicht, wenn Schrauben oder Nägel nah am Hirnholz sitzen.
Mauerwerk: kaum Zugfestigkeit. Wände reißen daher, wenn sie sich biegen oder das Fundament ungleich setzt.

Was bedeutet das in der Praxis?

Unbewehrten Beton nur dort einsetzen, wo fast nur Druck auftritt, etwa bei einer Sauberkeitsschicht oder Rückenstütze von Bordsteinen. Für Decken, Balken und Stürze ist Bewehrung nötig.
Schrauben und Nägel nicht zu nah am Rand oder Hirnholz setzen; Vorbohren verhindert Spalten.
Tragende Bauteile immer berechnen lassen. Die Zugfestigkeit eines Werkstoffs ist nur ein Wert; auch Verbindungen, Querschnitt und Sicherheitsbeiwerte zählen.