Śruby HV wg EN 14399: zestawy do połączeń sprężanych

W połączeniu sprężanym śrubę dokręca się do dużej, kontrolowanej siły — napięcia wstępnego. Eurokod 3 przyjmuje dla niej Fp,C = 0,7 · fub · As: dla śruby M20 klasy 10.9 to 0,7 × 1000 MPa × 245 mm² ≈ 172 kN. Tak dociśnięte blachy mogą przenosić siłę poprzeczną tarciem, a styk nie rozwiera się pod zmiennym obciążeniem. Co znaczy sama klasa 10.9, wyjaśniamy w artykule klasy wytrzymałości śrub.

To, które połączenie ma być sprężane, jaką metodą i do jakiej siły, rozstrzyga projekt konstrukcji. Norma wyrobu odpowiada za to, żeby zestaw tę siłę osiągnął w sposób przewidywalny. Do połączeń niesprężanych konstrukcji stalowych przeznaczone są zestawy wg PN-EN 15048.

Norma europejska objęła dwie tradycje. Brytyjsko-francuski system HR ma wysoką nakrętkę i długi gwint śruby: ciągliwość daje wydłużenie plastyczne trzpienia, a przeciągnięta śruba po prostu się zrywa — widać to od razu. Niemiecki system HV (dawniej DIN 6914, 6915 i 6916) ma niższą nakrętkę i krótki gwint: ciągliwość daje odkształcenie plastyczne zwojów w nakrętce. Jest przez to wrażliwszy na przeciągnięcie, a zniszczenie gwintu mało zapowiada się z zewnątrz.

Elementy różnych systemów nie są zamienne, a pomylić je łatwo, bo opisuje je jedna rodzina norm. Dlatego śruby i nakrętki noszą na sobie symbol systemu — HR albo HV — obok klasy wytrzymałości.

To, jaką siłę da w śrubie moment na kluczu, zależy od tarcia w gwincie i pod nakrętką. Ujmuje je współczynnik k w zależności M = k · d · F: moment dokręcania to iloczyn k, średnicy gwintu i siły napięcia. Ten sam moment przy innym tarciu daje inną siłę — a w połączeniu sprężanym liczy się właśnie siła.

Producent bada zestaw w próbie przydatności do sprężania wg PN-EN 14399-2 i deklaruje wynik jako klasę k. Wynik dotyczy konkretnej pary śruba–nakrętka, z jej powłoką i fabrycznym smarowaniem nakrętki, oraz z podkładkami; nie przenosi się na nakrętkę z innej dostawy ani na gwint nasmarowany inaczej. Stąd wymaganie, żeby śruby, nakrętki i podkładki w jednym połączeniu pochodziły od jednego producenta. Zestawy dostarcza się w opakowaniach z elementami jednej partii.

Klasa k decyduje o tym, którymi metodami wolno dokręcić zestaw według normy wykonawczej PN-EN 1090-2:

Klasę k podaje etykieta opakowania — obok znaku CE — oraz deklaracja właściwości użytkowych; na samych śrubach jej nie ma. Na etykiecie wygląda to np. tak: HV-10.9-K1.

Śrubę HV poznasz też po większym sześciokącie. Wg karty normy EN 14399-4 M16 ma łeb pod klucz 27, M20 — 32, M24 — 41; zwykła śruba ISO 4017 tych średnic — 24, 30 i 36. Długość śruby HV dobiera się z tablicy zakresów grubości zacisku, którą również podaje karta normy. Wszystkie rozmiary kluczy — w artykule jaki klucz do śruby.

Zestawy HV w katalogu są ocynkowane ogniowo. Według kart norm cynkowanie zanurzeniowe wykonuje się wg ISO 10684, a wymiary i tolerancja gwintu śruby dotyczą stanu przed cynkowaniem. Gwinty śruby i nakrętki są dobrane do siebie w zestawie — kolejny powód, by nie wkręcać nakrętki HV na inną śrubę ocynkowaną ogniowo i odwrotnie. Czym ocynk ogniowy różni się od galwanicznego, piszemy w artykule ocynk ogniowy czy galwaniczny, a o tym, czy śrubom 10.9 z powłoką grozi wodór — w artykule kruchość wodorowa.

Zestawu dokręconego do napięcia wstępnego nie używa się ponownie: przy sprężaniu zwoje gwintu odkształcają się plastycznie. Jeżeli po dokręceniu końcowym śrubę albo nakrętkę poluzowano, śrubę, nakrętkę i podkładki wymienia się na nowe.