Zestawy śrubowe HV są systemem połączeń sprężanych stosowanym w konstrukcjach stalowych, gdzie wymagane jest kontrolowane obciążenie wstępne. Opisane zostały w normach EN 14399-4 (Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych, Zestaw HV) oraz EN 14399-6 (Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych, Podkładki okrągłe ze ścięciem). Wymagane są przez normę EN 1090-2 (Wykonanie konstrukcji stalowych, Wymagania techniczne dotyczące konstrukcji stalowych).

HV czyli podejście niemieckie opierające się na stosowaniu niższych nakrętek oraz krótszych gwintów. Takie połączenie pozwala na uzyskanie wymaganego odkształcenia poprzez odkształcenie plastyczne bezpośrednio gwintów w nakrętce.

W skład zestawu HV wchodzą:

• Śruba z łbem sześciokątnym o zwiększonym rozmiarze pod klucz w klasie własności 10.9,
• Nakrętka sześciokątna o zwiększonym rozmiarze pod klucz i zmniejszonej wysokości, w klasie własności 10 odpowiadającej śrubom,
• Dwie podkładki hartowanych i odpuszczanych (pod łeb śruby i pod nakrętkę) o twardości 300-370 HV.

Geometria komponentów

Zestawy śrubowe HV można spotkać w zakresach od M12 do M36 (według DASt-Richtlinie 021 nawet do M72). Cechą szczególną śrub jest krótsza niż w śrubach wg ISO długość gwintu. Ta cecha jak wspomniano powyżej, wraz z niższą nakrętką pozwala na wytworzenie konkretnego sposobu odkształcenia śruby w trakcie sprężania. Z drugiej strony ułatwia montaż, szczególnie w miejscach trudno dostępnych, gdzie krótsza śruba jest poręczniejsza.

Całość dopełniają dwie podkładki o ściśle określonej geometrii, z charakterystycznymi ścięciami pod kątem 45 stopni po jednej stronie. Te ścięcia ważne są w chwili montażu zestawów, ponieważ muszą znaleźć się od strony powierzchni oporowej śruby i nakrętki. Założenie ich odwrotnie doprowadzi do zaburzenia wartości K-factor i tym samym, może skutkować uzyskaniem innych wartości siły zacisku czyli uzyskanego obciążenia wstępnego.

Wytwarzane zestawy HV muszą charakteryzować się konkretnym znakowaniem. Szczególnie ważne jest oznaczenie numeru partii, pozwalające na zachowanie identyfikowalności zestawu do partii produkcyjnej producenta czyli informacji o wykonywanych procesach jak obróbka cieplna lub wytopie wykorzystanego materiału. Nakrętki montujemy tak, żeby znakowanie znajdowało się na zewnątrz zestawu, dzięki czemu jest widoczne i możliwe do weryfikacji.

Na powierzchni łba śruby i powierzchni nakrętki muszą się znaleźć:

• Klasa własności mechanicznej,
• Numer partii,
• Oznaczenie „HV”
• Znakowanie producenta,

Na powierzchni podkładki:

• Oznaczenie „HV”
• Znakowanie producenta.

Powłoka – cynk ogniowy

Najczęściej wykorzystywaną powłoką do pokrycie komponentów zestawu jest cynk ogniowy. Powłoka wykonywana jest według standardu ISO 10264 (Części złączne – Powłoki cynkowe nanoszone metodą zanurzeniową). Wykorzystanie tej powłoki daje dużo lepsze własności odporności na korozję z uwagi na grubość, przekraczającą średnio 50µm. Dodatkową zaletą jest też odporność na wszelkiego rodzaju uszkodzenia mechaniczne, wynikające nawet z transportu śrub. Sam cynk ogniowy nie daje jednak stabilności w trakcie dokręcania połączeń śrubowych.

K-factor – wpływ na połączenie sprężane

Zapewnienie dokładności w montażu wynika z powłoki smarnej naniesionej na nakrętki (zazwyczaj dwusiarczku molibdenu) oraz restrykcyjnych zakresów współczynnika K-factor będącego uproszczoną oceną współczynnika tarcia. Wykorzystanie dwusiarczku molibdenu pozwala na obniżenie tarcia pomiędzy powierzchniami, przez co możliwe jest wygenerowanie wyższej siły zacisku.

Standard dopuszcza trzy k-klasy, K0, K1, K2. Najczęściej wykorzystuje się k-klasę K1 w przedziale 0,10 ≤ k ≤ 0,16 lub k-klasę K2 w przedziale 0,10 ≤ km ≤ 0,23

Montaż i kontrola jakości

Zestawy śrubowe HV są bardziej narażone na wpływ nadmiernego dokręcenia podczas montażu. Do ich skręcenia zazwyczaj wykorzystuje się dwie metody opisane w normie EN 1090-2 ,czyli metoda kontrolowanego momentu obrotowego lub metoda kombinowana.Podane metody znajdują zastosowanie w połączeniach kategorii B, C oraz E czyli dla połączeń sprężanych. Jeśli wykorzystujemy systemy HV w połączeniach kategorii A lub D należy sięgnąć po zmodyfikowaną metodę kontrolowanego momentu dokręcania według DASt – Richtlinie 024 (Anziehen von geschraubten Verbindungen der Abmessungen M12 bis M36).

Zestawy śrubowe HV wymagają konieczności precyzyjnej kontroli podczas dokręcania, szczególnie momentu obrotowego i stosowania kalibrowanych narzędzi, aby uniknąć nadmiernego dokręcenia. Pomimo to zyskują na popularności w Polsce, gdzie są szeroko stosowane w halach przemysłowych, mostach, szczególnie tam, gdzie pojawiają się kategorie połączeń B, C oraz E według EN 1993-1-8 (Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-8: Projektowanie węzłów).

Podsumowanie

Zestawy śrubowe HV to precyzyjnie zaprojektowane rozwiązania, które łączą precyzję z funkcjonalnością dostosowaną do wymagających konstrukcji stalowych. Krótsze gwinty, niższe nakrętki oraz specjalistyczne powłoki zapewniają niezawodność połączeń nawet w najbardziej wymagających warunkach. Dzięki ich unikalnym właściwościom są szeroko stosowane w mostach, halach przemysłowych i innych kluczowych projektach infrastrukturalnych, gdzie trwałość i bezpieczeństwo są priorytetem.