Zestawy śrubowe HV – błędy wykonawcze przy montażu

Zestawy śrubowe SB

Objęte są zharmonizowaną normą EN 15048-(1-2):2016 stosowane są do połączeń niesprężanych. Zestawy śrubowe SB dostarczane są w kompletach śruba (EN-ISO 4014 lub EN-ISO 4017) + nakrętka (EN-ISO 4032). Opcjonalnie dostarczane są również podkładki (EN-ISO 7089). Zestawy SB stosujemy do połączeń zakładkowych dociskowych kategorii A oraz do połączeń doczołowych kategorii D wg Eurokodu EN-1993-1-8:2005+AC2005.

Zestawy śrubowe HV

Stosowane są do połączeń węzłów i styków konstrukcji ramowych, na podporach belek ciągłych, w stykach rygli i belek. Zestawy te znajdują zastosowanie w konstrukcjach narażonych na obciążenia dynamiczne lub oddziaływania sejsmiczne. Zalecane są również do połączeń, w których chcemy podwyższyć jakość i trwałość styków montażowych. Komplety śrubowe HV do połączeń sprężanych należy projektować wg Eurokodu EN-1993-1-8:2005+AC2005 tab.3.2. w przypadku zakładkowych połączeń ciernych w stanie granicznym użytkowania kategorii B, połączeń ciernych w stanie granicznym nośności kategorii C oraz doczołowych kategorii E. W skład kompletu HV wchodzą: śruba, nakrętka oraz dwie podkładki. Zestawy HV naleźy dostarczać zawsze w kompletach. Niezależnie od stosowanego zestawu, kluczową kwestią jest unikanie mieszania elementów składowych tych systemów. Fabrycznie dostarczony zestaw ma określoną klasę (K0, K1 lub K2) zgodnie EN 14399:2015, która determinuje właściwą metodę dokręcania (sprężania tych zestawów).

Stosuje się dwie metody sprężania zestawów HV: metoda kontrolowanych momentów oraz metoda kombinowana. W obu przypadkach należy wyznaczyć właściwy moment dokręcania dla obu etapów sprężania. W przypadku sprężania metodą kombinowaną obliczeniowy moment dokręcania należy wyznaczyć w oparciu o wartość obniżonej siły sprężania wyznaczonej ze wzoru:

F_p,C = 0,7 * ƒ_yb * A_s

wg PN-EN 1992-1-8/Ap2:2011.

Moment dokręcania wyznaczamy z zależności:

M_r,i = 0,125 * d * F_p,C

Etap 1 dokręcania polega na dokręceniu wszystkich zestawów w węźle wartością 0,75 M_r,i.

W etapie 2 dokonujemy właściwego sprężenia zestawów, wykonując dodatkowy obrót nakrętki o kąt określony badaniami, który zależny jest od długości zaciskowej śruby wg EN 14399-2 lub PN-EN 1090-2 tab. 21.

Zgodnie z zaleceniami PN-EN 1993-1-8:2006/Ap2:2011 w połączeniach sprężanych, w których stan graniczny zależy od wartości siły sprężania, zaleca się dokręcanie śrub klasy K1 metodą kombinowaną. W innych przypadkach, gdy stan graniczny połączenia sprężanego nie zależy od wartości F_p,c, można stosować zarówno metodę kombinowaną, jak i metodę kontrolowanego momentu.

Dokręcając zestawy śrubowe HV metodą kontrolowanego momentu, należy wyznaczyć wartość

M_r,i = k_m * d * F_pC.

Zgodnie z tabelą NA.1 w pierwszym etapie sprężania dokręcamy wszystkie zestawy w danym węźle wartością 0,75 M_r,i. Po dokręceniu wszystkich połączeń w danym węźle przystępujemy do drugiego etapu sprężenia, w którym dokręcamy zestawy momentem o wartości 1,1 M_r,i, używając do tego celu kalibrowanych kluczy dynamometrycznych bądź kluczy udarowych o sprawdzonej dokładności ±4%.

Połączenia sprężane

Połączenia sprężane należy skontrolować przed sprężeniem w zakresie przylegania łączonych części, poprawności ustawienia podkładek oraz długości zaciskowej. W konstrukcjach klasy EXC₂, EXC₃ i EXC₄ należy poddać kontroli procedurę sprężania oraz skalibrowanie kluczy dynamometrycznych. Na etapie wstępnego dokręcania połączenia sprawdza się wizualnie pod względem uzyskania ścisłego dolegania styków. Końcową kontrolę należy wykonać w celu wykrycia połączeń, które nie są dostatecznie sprężone. Niezgodności należy skorygować, a po wprowadzeniu korekty ponownie sprawdzić. Protokoły kontroli i odbioru technicznego połączeń sprężanych wchodzą w skład dokumentacji warunkującej przekazanie obiektu do użytkowania.

Jako producent i dostawca zestawów śrubowych przeanalizowaliśmy najczęstsze przypadki błędów wykonawczych podczas realizacji inwestycji związanych z dokręcaniem zestawów do połączeń sprężanych.

Analiza wskazała kilka przyczyn:

• skracanie procesu sprężania zestawów poprzez dokręcanie jednoetapowe śrub w węzłach docelowym momentem o wartości 1,1 M_r,i;
• dokręcanie zestawów wartościami momentów określonymi w starej normie EN 1090-2:2008, która nie uwzględniała fabrycznego smarowania zestawów smarem siarczkowo-molibdenowym. Wykonawcy, stosując wartości momentów podane w dokumentacji projektowej, nie uwzględniają wytycznych producenta. Skutkuje to często zerwaniem gwintów śrub i uszkodzeniem całych zestawów. Raz sprężony zestaw śrubowy po rozkręceniu nie nadaje się do ponownego użycia. Taki zestaw należy zutylizować, a do połączenia użyć fabrycznie nowego kompletu;
• mieszanie metod dokręcania zestawów bez uwzględnienia klasy zestawu oraz wytycznych, które producent umieszcza na opakowaniu;
• mieszanie zestawów śrubowych, nie zważając na ich klasy, stosując jednocześnie jedną metodę dokręcania śrub HV;
• skręcanie zestawów klasy K1 zalecaną metodą kombinowaną, stosując w drugim etapie sprężanie nie poprzez obrót nakrętki o określony kąt, a poprzez dokręcenie momentem o wartości 1,1 M_r,i.

Wnioski

Zestawy śrubowe HV są bardzo wrażliwe na różnice wynikające z produkcji i smarowania. Nałożenie dodatkowej powłoki smarnej zmienia siłę sprężania, co może prowadzić do błędów wykonawczych. W konsekwencji zestaw może nie uzyskać wymaganej nośności połączenia. Firma Marcopol jako producent stosuje pełne oznakowanie CE, zgodne z wymaganiami normy EN 14399:2015, któremu towarzyszą również wytyczne montażowe dla dostarczanych zestawów. Ważne jest, aby przed przystąpieniem do pracy montażyści każdorazowo zapoznawali się z informacjami zamieszczonymi na etykiecie produktu, a w jego trakcie stosowali się do wytycznych producenta, wybierając właściwą metodę dokręcania bez skracania procesu sprężania.

Janusz Kabała, Dyrektor Działu Rozwoju Produktów Marcopol

Sprawdź pozostałe artykuły w dziale TECHNOLOGIE ŁĄCZENIA.

Galeria

Zobacz więcej