Połączenia sprężane stanowią krytyczny element nowoczesnych konstrukcji stalowych, gdzie precyzja wykonania i niezawodność są kluczowe dla bezpieczeństwa. Seria norm EN 14399 wprowadza kompleksowe wytyczne dotyczące systemów śrubowych wysokiej wytrzymałości, zapewniając standaryzację i kontrolę jakości w całej Europie.

Struktura i kluczowe komponenty połączeń sprężanych

Seria EN 14399 składa się z dziesięciu części, z których każda reguluje specyficzne aspekty systemów śrubowych.

Część 1: Wymagania ogólne.

Część 2: Badanie przydatności obciążaniem wstępnym.

Część 3: System HR – Zestawy śruby z łbem sześciokątnym i nakrętki sześciokątnej

Część 4: System HV – Zestawy śruby z łbem sześciokątnym i nakrętki sześciokątnej

Część 5: Podkładki okrągłe.

Część 6: Podkładki okrągłe ze ścięciem.

Część 7: System HR – Zestaw śruby z łbem stożkowym i nakrętki.

Część 8: System HV – Zestawy śruby pasowanej z łbem sześciokątnym i nakrętki sześciokątnej.

Część 9: System HR lub HV – Zestawy śruby i nakrętki z bezpośrednim wskaźnikiem napięcia.

Część 10: System HRC – Zestawy śruby i nakrętki z kalibrowanym sprężaniem.

Norma wprowadza trzy główne systemy: HR, HV oraz HRC, które różnią się geometrią i zastosowaniem. W wykorzystaniu najpopularniejsze są cztery rodzaje zestawów śrubowych do połączeń sprężanych:

Zestawy śrubowe HV oparte są na tzw. „podejściu niemieckim”. Wyróżniają się niskimi nakrętkami oraz krótkimi gwintami. Takie rozwiązanie pozwala uzyskać wymagane odkształcenie przez plastyczne odkształcenie gwintu bezpośrednio w nakrętce. Zestawy HV są bardziej wrażliwe na zbyt duże momenty dokręcania podczas montażu.

Zestawy śrubowe HR bazują na tzw. „podejściu brytyjsko-francuskim” i stanowią odwrotność koncepcji HV. Stosuje się tu dłuższe gwinty oraz wyższe nakrętki, co powoduje odkształcenie wolnej części gwintu pomiędzy śrubą a nakrętką. Takie rozwiązanie zapewnia większy margines tolerancji przy dokręcaniu. W przypadku zestawów HR w klasie 10.9 przekroczenie założonych wartości momentu dokręcania zwykle skutkuje natychmiastowym zerwaniem łącznika, co ułatwia wykrycie błędu montażowego.

Zestawy śrubowe HRC to system bazujący na śrubie wyposażonej w dodatkowy wielowypust na zakończeniu trzpienia, pozwalający na tzw. „podwójny system dokręcania”. W pierwszym etapie dokręca się śrubę przez nakrętkę, przytrzymując śrubę za wielowypust. W drugim etapie nakrętka jest unieruchomiona, a obracana jest śruba w przeciwnym kierunku. Po osiągnięciu wymaganej siły wstępnej dochodzi do kontrolowanego pęknięcia i oderwania się wielowypustu, co sygnalizuje prawidłowe dokręcenie.

Zestawy HV FIT są odmianą zestawów HV, wykorzystującą te same założenia konstrukcyjne (niska nakrętka, krótki gwint), jednak różnią się dopasowaniem wymiarowym sworznia (większe o około 1 mm w stosunku do standardowego wymiaru dla danej średnicy). To pasowanie jest znacznie zawężone, co wymaga dużej precyzji w produkcji, szczególnie przy pokryciu elementów cynkiem ogniowym i zachowaniu dopuszczalnych tolerancji grubości powłoki.

Wymagania techniczne i kontrola jakości

Wszystkie komponenty systemów śrubowych muszą spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące właściwości mechanicznych. Śruby produkowane są w klasie 10.9 (rzadziej spotykana jest klasa 8.8 – dopuszczalna dla systemu HR) , współpracując z nakrętkami klasy 10 (lub 8 w systemie HR, jeśli wykorzystano śruby klasy 8.8) oraz podkładkami o twardości minimum 300HV, zgodnie ze specyfikacjami określającymi własności mechaniczne części złącznych

• EN ISO 898-1 (Śruby i śruby dwustronne o określonych klasach własności – Gwint zwykły i drobnozwojny),
• EN ISO 898-2 (Nakrętki z określoną wartością obciążenia próbnego – Gwint zwykły i drobnozwojny),
• EN ISO 898-3 (Podkładki płaskie o określonych klasach własności).

Zestawy śrubowe zazwyczaj pokryte są cynkiem ogniowym wykonanym wg normy ISO 10684 (Części złączne – Powłoki cynkowe nanoszone metodą zanurzeniową).

Systemy znakowania i identyfikowalność

Norma wprowadza jednolity system znakowania komponentów, umożliwiający pełną identyfikowalność w łańcuchu dostaw. Każdy element zestawu śrubowego musi posiadać oznaczenia producenta, klasy własności mechanicznych oraz identyfikację systemu (HR lub HV). Dodatkowym wymogiem dla śrub i nakrętek jest znakowanie numerem partii. To rozwiązanie znacząco ułatwia kontrolę jakości i zapobiega przypadkowemu mieszaniu komponentów różnych systemów.

Innowacje techniczne

Seria EN 14399 wprowadza również innowacyjne rozwiązania, takie jak podkładki wskaźnikowe DTI (Direct Tension Indicators) oraz system HRC z kontrolowanym momentem zrywającym. Te zaawansowane rozwiązania pozwalają na precyzyjniejszą kontrolę siły sprężającej i upraszczają proces montażu.

Aspekty praktyczne i montaż

Prawidłowy montaż połączeń sprężanych wymaga szczególnej uwagi. Norma EN 14399-2 wprowadza metodologię badania przydatności do sprężania. Badanie przydatności połączenia ma na celu sprawdzenie wartości k-factor oraz ocenę połączenia gwintowanego śruba-nakrętka w warunkach dokręcania. Dokładność montażu zapewnia zastosowanie powłoki smarnej (np. z dwusiarczku molibdenu) naniesionej na nakrętki. Ponadto normy definiują restrykcyjne zakresy współczynnika tarcia, opisywanego przy pomocy tzw. K-factor, co pozwala na zachowanie kontroli nad obciążeniem wstępnym połączenia. Właściwe składowanie, konserwacja i przestrzeganie procedur montażowych są krytyczne dla osiągnięcia projektowanych parametrów połączenia.

Podsumowanie

Seria norm EN 14399 stanowi kompleksowe narzędzie zapewniające wysoką jakość i niezawodność połączeń śrubowych sprężanych. Zrozumienie różnic między systemami HR i HV oraz przestrzeganie wymagań normowych jest kluczowe dla projektantów, wykonawców i inspektorów nadzoru. Właściwe stosowanie tych standardów przekłada się bezpośrednio na bezpieczeństwo i trwałość konstrukcji stalowych.