Połączenia rozłączne HV i SB w konstrukcjach stalowych: jak dobrać właściwe rozwiązanie?

Projektowanie hal przemysłowych, mostów czy potężnych wiat wymaga podjęcia kluczowych decyzji konstrukcyjnych. Jedną z nich jest wybór sposobu łączenia poszczególnych stalowych elementów nośnych. Analizując połączenia rozłączne i nierozłączne, inżynierowie coraz częściej stawiają na te pierwsze ze względu na szybkość montażu na placu budowy oraz możliwość bezinwazyjnego demontażu. 

 Bezpieczne i stabilne połączenia mechaniczne opierają się dziś w ogromnej mierze na znormalizowanych zestawach śrubowych. Poniżej omówimy rodzaje połączeń rozłącznych, skupiając się na dwóch najważniejszych kategoriach w budownictwie stalowym: systemach SB (Structural Bolting) oraz HV (High-Strength Friction-Grip). Podpowiadamy, jak poprawnie dobrać połączenia rozłączne do specyfiki przenoszonych obciążeń. 

Najważniejsze informacje na start 

• Podział: systemy mocowań w konstrukcjach stalowych dzielimy na niesprężane (SB) oraz sprężane (HV). 
• Zestawy SB (EN 15048): przeznaczone do połączeń zakładkowych obciążonych statycznie, gdzie siły przenoszone są przez ścinanie trzpienia śruby i docisk do krawędzi otworu. 
• Zestawy HV (EN 14399): przeznaczone do połączeń sprężanych, pracujących na tarcie. Wymagają precyzyjnego dokręcenia kluczem dynamometrycznym do określonego momentu. 
• Oznakowanie: zestawy konstrukcyjne muszą posiadać znakowanie CE, co gwarantuje zgodność parametrów wytrzymałościowych śruby, nakrętki i podkładek w ramach jednego kompletu. 

Połączenia rozłączne i nierozłączne – na czym polega różnica? 

Zanim przejdziemy do samych śrub, warto ustalić podstawy: 

• Połączenia nierozłączne, czyli przede wszystkim spoiny (spawanie) oraz rzadziej już stosowane nitowanie na gorąco, tworzą trwałą integrację materiału. Ich rozebranie wymaga zniszczenia łącznika. 
• Z kolei połączenia rozłączne, czyli złącza śrubowe, pozwalają na wielokrotny montaż i demontaż konstrukcji. 

W nowoczesnym budownictwie dąży się do prefabrykacji – elementy spawa się w kontrolowanych warunkach w hali produkcyjnej, a na samym placu budowy wykonuje się wyłącznie połączenia mechaniczne za pomocą śrub. Zwiększa to tempo prac i uniezależnia jakość węzła od warunków atmosferycznych (wiatru, deszczu), które utrudniają poprawne spawanie w terenie. 

Rodzaje połączeń rozłącznych – zestawy SB 

Zestawy śrubowe SB (zgodne z normą EN 15048) to zestawy bez wstępnego sprężenia. Najczęściej występują w klasach wytrzymałości 4.6, 5.8 oraz 8.8. 

W tym układzie śruba działa jak klasyczny sworzeń. Gdy na połączone blachy działają siły rozciągające, blachy te minimalnie się przesuwają, aż oprą się o trzpień śruby. Wtedy śruba zaczyna pracować na ścinanie. 

• Zastosowanie: Lekkie hale magazynowe, wiaty, ryglowanie, stężenia i elementy konstrukcyjne, które nie są narażone na silne obciążenia dynamiczne czy zmęczeniowe. 
• Montaż: dokręcanie odbywa się standardowymi kluczami udarowymi lub płaskimi – wystarczy dokręcić złącze “do oporu”, aby zlikwidować luzy między blachami (tzw. dokręcenie na styk). 

Połączenia mechaniczne sprężane – zestawy HV 

Zestawy HV (zgodne z normą EN 14399) to arystokracja wśród połączeń konstrukcyjnych. Występują wyłącznie w wysokiej klasie wytrzymałości 10.9. Komplet składa się ze specjalnej śruby z powiększonym łbem, odpowiedniej nakrętki i dwóch twardych podkładek fazowanych. 

Tutaj mechanika działania jest zupełnie inna. Śruba jest celowo “naciągana” za pomocą potężnego momentu dokręcania. Powstaje ogromna siła ściskająca połączone blachy. Dzięki temu, gdy na węzeł działa obciążenie, siły przenoszone są wyłącznie przez tarcie między powierzchniami blach, a sama śruba nie jest ścinana. 

• Zastosowanie: mosty, wiadukty, suwnice, ciężkie konstrukcje nośne narażone na drgania, wibracje i obciążenia cykliczne, a także strefy sejsmiczne. 
• Montaż: wymaga wysoce wykwalifikowanego personelu. Śruby dokręca się wieloetapowo przy użyciu kalibrowanych kluczy dynamometrycznych lub metodą obrotu nakrętki o zadany kąt. 

Przeglądaj produkty według kategorii 

W konstrukcjach stalowych stosowane są różne typy elementów złącznych dostępnych w ofercie Elgo: 

– zobacz kategorię połączenia sprężane HV EN 14399
– przejdź do kategorii połączenia niesprężane SB EN 15048
– sprawdź podkładki okrągłe płaskie do konstrukcji stalowych
– zobacz kategorię nakrętki sześciokątne 

Przykładowy wybór produktów Elgo 

W doborze odpowiedzialnych zestawów do budownictwa nie ma miejsca na błędy. Poniżej przedstawiamy atestowane komponenty z naszej oferty: 

• Zestaw EN 14399-4/6 kl. 10.9 typ HV tZn – kompletny, certyfikowany zestaw do połączeń sprężanych w trwałym ocynku ogniowym. 
• Zestaw EN 04014 kl. 8.8 typ SB tZn – zestaw do połączeń niesprężanych (śruba z gwintem niepełnym, nakrętka). 
• Zestaw EN 04017 kl. 8.8 typ SB tZn – zestaw niesprężany, w którym śruba posiada gwint na całej długości trzpienia. 
• Podkładki okrągłe płaskie do konstrukcji stalowych DIN 7989 tZn – pogrubione podkładki dedykowane do stabilizacji węzłów w ciężkich konstrukcjach. 
• Śruby z łbem sześciokątnym z gw-na całej dł trzp. DIN 933 8.8 oc-b – standardowe śruby mocujące do lekkich prac instalacyjnych w środowiskach suchych. 

Często poruszane kwestie 

Czy można skompletować zestaw HV z oddzielnych śrub i nakrętek? 

Zdecydowanie nie. Zestawy konstrukcyjne (zarówno SB, jak i HV) muszą pochodzić od jednego producenta i być dostarczane jako komplet posiadający wspólną etykietę i certyfikat CE. Gwarantuje to, że elementy te zostały przetestowane wspólnie, a współczynnik tarcia na gwincie jest ściśle określony, co jest krytyczne dla osiągnięcia właściwej siły sprężającej. 

Czy zestawy HV można cynkować ogniowo? 

Tak, zestawy HV występują bardzo często w wersji cynkowanej ogniowo (tZn), co chroni je przed warunkami atmosferycznymi przez dziesięciolecia. Proces ten musi być jednak przeprowadzany przez producenta pod ścisłym nadzorem technologicznym, aby uniknąć kruchości wodorowej w twardej stali klasy 10.9 oraz zachować odpowiednie pasowanie gwintów na nakrętce. 

Czy zestawy HV i SB można stosować zamiennie? 

Nie, są to rozwiązania o odmiennej charakterystyce pracy. Zestaw SB wkręcony zamiast HV w suwnicy szybko ulegnie ścięciu pod wpływem obciążeń dynamicznych. Z kolei zastosowanie zestawu HV w miejscu zaprojektowanym pod zwykłe śruby SB (np. w miękkiej blasze) spowoduje odkształcenie plastyczne łączonych profili w momencie próby ich sprężenia zadanym momentem. 

Ekspert Elgo radzi 

Na placach budowy wielokrotnie spotykam się z problemem nieprawidłowego magazynowania zestawów śrubowych. Komponenty HV są fabrycznie smarowane, co pozwala uzyskać precyzyjnie założony współczynnik tarcia niezbędny podczas dokręcania kluczem dynamometrycznym. Pozostawienie otwartych pojemników na deszczu lub w pyle powoduje wypłukanie smaru lub zanieczyszczenie gwintu. W efekcie, podczas dokręcania zadanym na kluczu momentem, energia idzie w pokonanie tarcia (zardzewiałego gwintu), a nie w rozciągnięcie samej śruby. Połączenie pozostaje niedokręcone i luźne, mimo że kontrolka na kluczu zasygnalizowała poprawny moment. Zestawy konstrukcyjne należy traktować jak precyzyjne części maszyn – otwierajcie paczki bezpośrednio przed montażem i chrońcie je przed brudem.

Elgo – własna produkcja i kompleksowe wsparcie specjalistów 

Jako doświadczony dystrybutor i producent, opieramy naszą działalność na własnym, świetnie wyposażonym parku maszynowym, co daje nam rynkową niezależność. Oferujemy produkcję dociętych na wymiar prętów gwintowanych, w tym precyzyjnych prętów do kotwienia konstrukcji stalowych oraz maszyn w fundamentach betonowych. Nasz asortyment uzupełniają specjalistyczne śruby do połączeń sprężanych HV i niesprężanych SB, a także inne niezbędne elementy złączne, powlekane trwałym ocynkiem ogniowym. 

Doskonale rozumiemy restrykcyjne normy przemysłu petrochemicznego, energetycznego i chemicznego, dlatego z powodzeniem realizujemy produkcję zgodną z PED. Korzystając z certyfikowanych gatunków stali kotłowej i żarowytrzymałej (np. 42CrMo4, 25CrMo4), dostarczamy atestowane komponenty do instalacji ciśnieniowych i połączeń kołnierzowych. 

Największą siłą Elgo jest nasz zespół specjalistów i inżynierów. Na każdym etapie realizacji zamówienia gwarantujemy fachowe doradztwo techniczne, pomagając w optymalnym doborze materiałów i powłok do środowiska pracy Twojej instalacji. Aby zapewnić swojemu projektowi bezpieczeństwo i ciągłość dostaw, zapraszamy do bezpośredniej rozmowy – wejdź w kontakt z Elgo i powierz swoje zapotrzebowanie naszym ekspertom.