Rodzaj połączeń oraz użytych łączników w istotny sposób wpływa na pracę całej konstrukcji, także na odkształcalność złączy. Łączniki powinny być starannie dobrane do typu łączonych elementów oraz rozkładu sił w złączu, przy czym podatność łączników powinna być do siebie zbliżona, by zapewnić współpracę w przenoszeniu obciążenia.
W konstrukcjach stalowych połączenia na wkręty są stosowane w stykach przylgowych blach cienkich i wykonywane podczas montażu poszycia oraz ewentualnie ścian.
Na rynku dostępne są dwa rodzaje łączników:
- wkręty samogwintujące, które gwintują lub nacinają gwint (fot. 1);
- wkręty samowiercące (fot. 2).
Fot. 1. Przykłady wkrętów samogwintujących. Fot. 2. Przykłady wkrętów samowiercących. Fot. autora
Najczęściej wkręty dobiera się do typu łączonych materiałów, a w szczególności ich twardości i wytrzymałości. Mają one trzon w kształcie regularnego walca, co oznacza, że jego średnica jest taka sama na całej długości, z wyłączeniem końcówki, która może być zaostrzona. Zazwyczaj charakteryzują się niskim skokiem gwintu.
W zależności od rodzaju średnice trzpieni wynoszą d = 1,6–12,0 mm. Jednak w PN-EN 1090-2 [1] zalecono, aby do elementów budowlanych stosować wkręty w węższym zakresie średnic (3,0–6,8 mm). Rodzaj stali, z której wykonywane są wkręty, i sposób zabezpieczenia ich przed korozją są zamieszczane w katalogach dostawców. Podają oni również długości wyrobów. Ta różnorodność pozwala na odpowiedni dobór łączników do grubości łączonych blach i ich podłoży oraz rodzaju łączonych elementów.
>> Styki rozciągane kształtowników zamkniętych
>>> Projektowanie układów kratowych hal z kształtowników zamkniętych
Najczęściej spotykane są wkręty do metalu z łbem stożkowym, walcowym, płaskim (podkładkowe), kulistym oraz grzybkowym. Różnią się one również zastosowanym napędem. Najczęściej spotykane są pojedyncze nacięcia oraz gniazda: sześciokątne (imbusowe), krzyżowe i gwiazdkowe (torx). Szczególną podgrupą wkrętów do metalu są blachowkręty służące do łączenia blach.
Fot. © jholy – stock.adobe.com
Połączenia na wkręty należy wykonywać zgodnie z zaleceniami wytwórcy tych łączników. W PN-EN 1993-1-3 [2] stwierdzono, że te wytyczne powinny podawać:
- przykładany moment obrotu, którego wartość ustalono jako większą od momentu powodującego gwintowanie otworu;
- przykładany moment obrotu, którego wartość powinna być mniejsza od momentu powodującego zerwanie gwintu;
- jednocześnie moment obrotu gwintowania otworu powinien być mniejszy od wartości równej 2/3 momentu ścięcia główki.
Wkręty samogwintujące ostro zakończone służą do montażu elementów do konstrukcji metalowych lub drewnianych, natomiast tępo zakończone – do konstrukcji metalowych. Mogą być one wykonane ze stali węglowej i ocynkowane na żółto lub na biało oraz ze stali nierdzewnej. Ich długość wynosi zazwyczaj od 20 do 200 mm. Standardowe wkręty samogwintujące do metalu samodzielnie gwintują otwór (ale tylko przy łączeniu cienkich blach, przy grubszych z reguły konieczne jest wcześniejsze wiercenie otworu).
>>> Kształtowniki zamknięte w projektowaniu układów kratowych hal
>>> Technologie łączenia konstrukcji za pomocą śrub w remontach i naprawach
Wkręty samowiercące składają się z trzonu o kształcie walca, łba oraz końcówki wiercącej. Cynkowa powłoka, którą są pokryte, zapobiega korodowaniu metalu, co ma duży wpływ na ich trwałość oraz właściwości złącza. Wkręty samowiercące różnią się także od siebie skokiem oraz głębokością gwintu – zupełnie inne parametry będą mieć te przeznaczone do drewna, a jeszcze inne – do metalu. Technika łączenia za pomocą wkrętów polega na przyłożeniu końcówki wiercącej do materiału, a następnie dokręcaniu i dociskaniu jej do podłoża. Są one skonstruowane w taki sposób, że można je wkręcać bezpośrednio w metal. Wkręty samonawiercające do metalu najwygodniej jest wkręcać za pomocą wkrętarki, co skraca czas pracy. Należy również zawsze pamiętać o zachowaniu kąta 90° względem podłoża – tylko wówczas połączenie będzie odpowiednio solidne i estetyczne.
W dalszej części artykułu:
Materiały wykorzystywane do produkcji wkrętów
Ustalanie nośności wkrętów
Dobór średnicy wkrętów
Osadzanie wkrętów – wytyczne
Ustalanie przez projektanta wymagań dla poszycia
Przykłady obliczeniowe
Cały artykuł dostępny jest w numerze 9/2024 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
dr hab. inż. Mirosław Broniewicz, prof. PB
Politechnika Białostocka
Literatura
1. PN-EN 1090-2 Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych – Część 2: Wymagania techniczne dotyczące konstrukcji stalowych.
