Systém HRC – použití sestav šroubů s kalibrovaným předpětím na mostních konstrukcích

• Foto

VLASTNOSTI HRC SESTAV
Visuální charakteristika
HRC sestava je půlkulatá hlava šroubu a dvanácticípý konec šroubu s drážkováním, který je nezbytný pro instalaci. HRC sestavy jsou vyráběny z oceli třídy 10.9, která je jakostně výše než třída 8.8 běžně používaná u šroubů s šestihrannou hlavou.

Analogie gumového šroubu
Konvenční šestihranný šroub se prostrčí otvorem v oceli, umístí se podložka a matice a poté se začne matice utahovat. Pokud si představíte, že šroub by byl vyroben z gumy, pak když matici budete utahovat, natahujete a napínáte šroub a současně do jeho dříku vnášíte obrovské množství kroutícího momentu. Jakmile přestanete utahovat a klíč sejmete, šroub má přirozenou tendenci vrátit se do své původního polohy. To může způsobit problémy na jakékoliv konstrukci, která je dynamicky namáhána (vibruje), jako je např. právě mostní konstrukce.

Axiální zatížení (v ose)/jediné napětí v HRC
Celá HRC sestava je utahována z jednoho konce, z něhož je též napínána. Tudíž není vyvolán žádný kroutící moment ve dříku šroubu, ale pouze axiální napětí.

Správné napětí předem určeno
Správné napětí v HRC sestavě není určeno pracovníkem nebo instalačním nástrojem, ale dvěma klíčovými rysy samotné HRC sestavy; (a) lomovým krčkem, ležícím mezi koncem šroubu s drážkováním a prvním závitem šroubu (b) koeficientem tření – proto všechny záruky správné instalace jsou pouze v samotné montáži šroubu.

Instalační nástroj: „Smyková utahovačka“
HRC sestavy jsou instalovány za použití speciálních, montážních, elektrických, smykových utahovaček. Jsou to jednoduché nástroje v tom, že nevyžadují žádné kalibrace. Veškerá záruka kvality a správné instalace je v samotné šroubové sestavě.

V utahovačce se nacházejí dvě koaxiální objímky, které se otáčí opačným směrem. Vnější objímka se otáčí ve směru a vnitřní proti směru hodinových ručiček. V zásadě se utahovačka skládá z několika skupin planetových soukolí a vždy otáčí objímkou, která klade menší odpor. Při dotahování, vnitřní objímka drží drážkovaný konec šroubu a vnější objímka otáčí maticí. Utahovačka je poháněna elektromotorem 110 nebo 230 V. Nástroj je beznárazový a vydává hluk, který je pod úrovní „přípustného expozičního limitu“ 85 dB. Když se utahovačka spustí, vnější objímka otáčí maticí, až do dosažení správného napětí. To je určeno, jak je podrobně uvedeno výše, v bodech (a) a (b). V tomto okamžiku se vnější objímka zastaví a začne se otáčet vnitřní objímka. Ta následně smykově odkroutí konec šroubu s drážkováním.

Drážkovaný konec odkroucen
Když HRC sestava dosáhne svého předpětí, drážkovaný konec se odkroutí a zanechá povrch bez ostrých hran a otřepů.

Nejlepší a nejbezpečnější spojovací technologie na světě
Vysokopevnostní sestavy HRC jsou pravděpodobně nejlepší a nejbezpečnější šroubová, spojovací technologie na světě a rozhodně nejúčinnější způsob řádně provedené instalace třecích spojů. Společnost Tension Control Bolts Ltd je držitelem ISO 9001 a má několik dalších britských certifikací. HRC sestavy jsou vyráběny podle evropské normy EN14399‑1 a získaly německou Ü značku pro použití na větrných turbínách. Protikorozní ochrana Greenkote převyšuje kategorii C5 u protikorozní zkoušky podle EN ISO 12944‑6. 

KDE JSOU HRC INSTALOVÁNY
Stadiony, budovy, portálové brány, stožáry, věže, železnice, mosty
HRC sestavy byly použity na řadě stadionů včetně olympijského stadionu v Londýně – místo pro olympijské hry v roce 2012. Byly také instalovány v dalších velkých konstrukcích, včetně terminálu 5 na letišti Heathrow. Další aplikace zahrnují silniční portály, návěstní lávky, stožáry a věže včetně Crystal Palace a věží lanovky Emirates přes řeku Temži. HRC mají širokou škálu aplikací na železničních mostech, kde půlkulatá hlava je přirozenou náhradou za nýty.

INSTALACE
Nízký hluk
Utahovačka je beznárazový nástroj, který produkuje hluk nižší než 80 dB, tedy pod úrovní „přípustného expozičního limitu“, jenž je 85 dB. Není tedy nutné používat jakoukoliv ochranu sluchu. Nástroje jsou k dispozici v provedení 110 a 230 voltů.

Podložky a matice
Po umístění šroubu do ocelové konstrukce a navlečení podložky by měla být matice dotažena rukou. Tvrzené podložky mají zkosený okraj, který by měl být touto stranou proti matici a matice má stranu, která by měla být umístěna proti podložce. Matice má označení HRD, (výška je 1 x průměr dříku šroubu) což je více než konvenční HR nebo HV matic, které jsou buď 0,8 či 0,9 × průměr dříku. HRD matice mají tedy více kontaktních závitů. Matice má vizuální značky na vnější straně, které označují typ matice, třídu a výrobce. To umožňuje komukoliv vizuální inspekcí přímo na místě zjistit, zda byla použita správná sestava. Je‑li matice či podložka v sestavě umístěna opačně celistvost a kvalita spoje není nikterak ohrožena, avšak dozor může trvat na tom, aby zhotovitel sestavu odstranil a nainstaloval správný způsobem tak, aby vizuální kontrola byla možná a evidentní.

Obecná instalace
Všechny předepjaté šroubové sestavy by měly být nainstalovány přinejmenším ve dvoufázovém procesu od nejpevnější části spoje k té nejméně pevné.

Instalace smykovou utahovačkou – dvoufázový proces
Při utahování postupujeme od středu styčných ploch směrem ven s tím, že šrouby by měly být instalovány alespoň ve dvou fázích. Při fázi 1 „dosedací moment“ dotáhneme se stavu přibližně na 75 % plného předpětí. Při fázi 2 plně dotáhneme sestavu a odkroutíme drážkovaný konec.

Fáze 1: Dosedací moment
Když utahovačkou dotahujeme matici a blížíme se dosedacímu momentu, slyšíme změnu zvuku utahovačky. V této fázi utahovačku zastavíme, vnitřní soukolí se totiž již začalo otáčet zpět. To nyní dovolí sejmutí nástroje z matice. V této chvíli není ještě drážkovaný konec odtržen a pracovník bude dotahovat další šrouby. Jakmile jsou všechny šrouby ve spoji tímto způsobem dotaženy, překontroluje se dosednutí styčných ploch.

Fáze 2: dosaženo 100% předpětí
V tomto okamžiku pracovník odtrhne drážkovaný konec šroubu a tím dojde k plné instalaci HRC sestavy. Postupuje se ve stejném pořadí jako původně. Drážkované konce jsou bezpečně zachyceny v nástroji, nejsou horké a jsou bez ostrých otřepů. Pro naučení se správné instalaci HRC sestav si stačí zkusit nainstalovat pouze jeden šroub.

Rychlost instalace
Rychlost instalace je mnohem vyšší ve srovnání s konvenčními šrouby s šestihrannou hlavou. Na Ouse viaduktu v severovýchodní Anglii se zhotoviteli Balfour Beatty podařilo nainstalovat 10 000 šroubů za směnu, když použil HRC sestavy namísto konvenčních šroubů s šestihrannou hlavou, kterých zvládali instalovat pouze 1 500 za směnu.

Instalaci obstará jedna osoba
Instalaci HRC sestav může provádět pouze jedna osoba.

Vyčnívající závit
HRC lze nainstalovat jen s jedním vyčnívajícím závitem nad vnější hranu matice nebo i s mnoha vyčnívajícími závity. To znamená, že délky nutných šroubů mohou být často zredukovány a tak je menší pravděpodobnost chybně nainstalované sestavy, kdy pracovník umístí do otvoru nesprávný šroub. HRC byly takto pouze s jedním vyčnívajícím závitem instalovány na nejdelším britském železničním mostě Tay Rail Bridge.

Nově vystavěné mosty
HRC byly použity na mostě Montrose, Clyde Arc, The White Horse Bridge a již na řadě rekonstruovaných železničních mostů v ČR.

Autorizace BBA HAPAS
Společnost TCB má autorizaci, která znamená, že HRC sestavy, které mají Greenkote^®, mohou být použity na jakékoliv dálniční konstrukci ve Velké Británii.

Bezpečnost práce
Smyková utahovačka je beznárazový nástroj při jehož používání nehrozí nebezpečí profesionální traumatické vazoneurózy (syndrom bílých prstů).

NOVÝ BEZPEČNOSTNÍ UZÁVĚR – ČERNOBYL
Proč HRC
HRC sestavy byly vybrány konsorciem společnosti Novarka k vybudování nového ochranného uzávěru nad zničenou jadernou elektrárnou Černobyl. Konstrukce je navržena tak, aby zachytila záření unikající z reaktoru 4 a je to nejvýznamnější ocelová konstrukce postavená v posledních 4 letech. HRC šrouby byly vybrány, protože jsou velmi houževnaté a jejich instalace je rychlá a snadná. Rychlost instalace je v radioaktivním prostředí důležitým faktorem.

HRC PRODUKTY

• Sortiment 
  Standardní produktová řada HRC je od M12 až po M36.
• HRC svorník 
  Vyobrazen na obrázku 3.
• HRC se zapuštěnou hlavou 
  Vyobrazen na obrázku 4.
• HRC spřahovací trn 
  Vyobrazen na obrázku 5.
• HRC z patinující oceli 
  Sestavy M24 jsou též dostupné z patinující oceli.

CAD
Velikosti a výkresy k nástrojům
Smykové utahovačky jsou k dispozici v různých velikostech s nástavci a v rohovém provedení pro těžko přístupné spoje. Pro všechny šrouby a utahovačky společnost DH EFFECT s. r. o. dodává CAD výkresy, abyste již ve fázi návrhu mohli zkontrolovat, zda instalace bude možná.

POVRCHOVÉ ÚPRAVY
Zinkování
Zinkování jako známá možnost povrchové ochrany byla dříve používána, avšak má mnoho přidružených vad. Zinkování neabsorbuje snadno barvu. Může též ucpat závit šroubu a matice a vzhledem k tlaku působícímu na šroub, může dojít k praskání a odlupování, které zanechá ocel obnaženou a ta pak začne již během několika hodin korodovat.

Greenkote^®
Jako alternativa naše HRC sestavy jsou potažené povrchovou úpravou Greenkote^®, která vykazuje skvělé výsledky při testu v solné mlze a testu ztrátě povlaku, provedených v nezávislých laboratořích Keighley Laboratories Ltd.

Termo‑chemická povrchová modifikace (TCSM)
Nanášecí proces je termo‑chemická modifikace povrchu a lze použít pro různé kovy, slitiny, slinuté železité materiály, šedé litiny a litiny.

Výhody Greenkote^® procesu
Žádné odpadní plyny, žádné odpadní kapaliny, žádné pevné odpadní látky, žádné dusičnany ani kyanidy se neuvolňují do podzemní vody nebo ovzduší. Jedná se o zcela nezávadný proces.

Procesní výhody Greenkote^®
Proces je šetrný k životnímu prostředí, výdrž v solné mlze až 5 000 hodin, žádné vodíkové křehnutí, rezistentní vůči poškození, neobjevuje se bílá koroze, dlouhodobá antikorozní ochrana až do 400 °C, stejnoměrnost povlaku ±5 μm, vynikající příprava pro průmyslové nátěry, neobsahuje šestimocný chróm, může být použit pro vysokotažné prvky.

Materiál byl prezentován na Mezinárodním sympoziu Mosty 2016.

Use of Tension Control Bolts on Bridge Structures
An overview of Tension Control Bolts covering the key features of a TCB, the installation advantages of TCBs as well as the application of TCBs in bridges. The lecture will also focuson the innovative coating Greenkote^®.

Autor

• Hollas Daniel