Par skrūvēm

Saistībā ar Maxima veikala sabrukšanu pēdējā laikā tiek izteikti visādi minējumi par notikušā iemesliem un cēloņiem. Ir skaidrs, ka sabrukums notika kopnes montāžas mezgla skrūvēs, un tiek izteikti viedokļi par skrūvju sabrukuma iemesliem. Tiek minēta pārslodze, nepietiekošs skrūvju skaits, nekvalitatīvas vai neatbilstošas skrūves vai uzgriežņi. Nesteigšos notikumiem priekšā, cenšoties piedāvāt sabrukuma iemeslus, bet analizēšu vienu no pieņēmumiem – par nekvalitatīvām vai neatbilstošām skrūvēm.

Par šo tēmu tagad daudz runā eksperti un pseidoeksperti, izsakot minējumus, kāpēc uzgriežņiem tika norauta vītne, nevis pārrauta skrūve. Lai nemēģinātu atrast vainīgo tikai skrūvēs, gribu paust savu viedokli par skrūvēm, to standartiem un kvalitāti.

Esmu Latvijā sertificēts būvinženieris, strādāju globālā ārzemju kompānijā, kura nodarbojas arī ar skrūvju ražošanu un testēšanu, līdz ar to man ir pieredze šajā jautājumā.

 

Par standartiem

Eiropā ir spēkā divi EN standarti skrūvēm un uzgriežņiem:

1. EN 14399

a. EN 14399-3 “High-strength structural bolting assemblies for preloading. Part 3 System HR. Hexagon bolt and nut assemblies”

b. EN 14399-4 “High-strength structural bolting assemblies for preloading. Part 4 System HV. Hexagon bolt and nut assemblies”

2. EN ISO 4032 “Hexagon nuts style 1. Grades A and B”

Standarts DIN 934 vairs nav spēkā – to aizstāj EN ISO 4032. Cik likumīgi ir turpināt izmantot DIN 934, lai spriež nozares atbildīgās institūcijas.

Mehāniskās īpašības uzgriežņiem ir noteiktas ISO 898-2 „Mechanical properties of fasteners – Part 2 Nuts with specified proof load values — Coarse thread”.

Viens no pašpasludinātajiem ekspertiem “Rak-Tek Solutions” galvenais (un vienīgais) inženieris Tomass Kaljass piemin, ka tikuši izmantoti DIN 934 uzgriežņi. Viņam it kā esot skrūve no negadījuma vietas (ko viņam it kā iedevis glābējs). Vai šāda lietisko pierādījumu nonākšana atsevišķu indivīdu rokās ir likumīga, lai izvērtē policija.

Uzgriežņa augstums pēc DIN 934 un EN 14399-4 ir vienāds (M20 m_max=16, m_min=14.9) un atšķiras tikai atslēgas izmērs DIN 934(M20 s_max=30, s_min=29.16) EN 14399-4 (M20 s_max=32, s_min=31).

Tā kā pēc izskata DIN 934 un EN 14399-4 ir gandrīz vienādi un nav pieejama oficiālā informācija, tad ļausim ekspertīzei noskaidrot izmantoto standartu.

Uzgriežņu augstums ir noteicošais tā spējai pārnest slodzi uz skrūvi, jo nodrošina lielāku kontaktvirsmu un mazākus virsmas spriegumus. Pie uzgriežņa augstuma apmēram 0.8 no nominālā skrūves diametra iestājas balanss, kur skrūves un uzgriežņa nestspēja statikā ir apmēram vienāda.

Tā kā pēc DIN 934 un EN 14399-4 uzgriežņa augstums ir vienāds, tad var pieņemt, ka no nestpējas viedokļa DIN 934 un EN 14399-4 ir vienāds. Un apskatīt tikai EN14399 un EN ISO 4032.

EN ISO 4032 un EN 14399-3 ir ar vienādiem augstumiem (M20 m_max=18, m_min=16.9) un līdzvērtīgu nestspēju, kas ir nedaudz augstāka nekā DIN 934 un EN 14399-4.

 

Par papildus uzgriežņiem

Pašpasludinātais eksperts Tomass Kaljass izteicies: “Tāpat Kaljass kritizē arī savienojumos izmantotos DIN 934 tipa uzgriežņus, kurus nekādā gadījumā nedrīkstēja izmantot vietās, kas pakļautas stiepes slodzei. DIN 934 tipa uzgriežņi esot izmantojami tikai skrūvju savienojumos, kas pakļauti nobīdes deformācijai. Sabrukušajā ēkā izmantotajos savienojumos esot bijis jāizmanto vai nu cita tipa uzgriežņi, vai savienojumi jāpastiprina, pievienojot vēl vienu tādu pašu DIN 934 uzgriezni, kas konstrukcijas nestspēju paaugstinātu par 30%.” Citāts no www.delfi.lv

Apgalvojums, ka šā tipa uzgriežņi (DIN934 vai EN 14399-4) nav paredzēti stiepes slodzei ir pilnīgi nepamatoti, jo skrūvju un uzgriežņu standarti tiek veidoti, lai uzgriežņa un skrūves nespēja stiepē būtu balansā. Standarta EN 14399-4 nosaukums “High-strength structural bolting assemblies for preloading. Part 4 System HV. Hexagon bolt and nut assemblies” jau pasaka, ka šīs skrūves ir paredzētas stiepei un iepriekšsaspriegšanai.

Citāts no 1 sadaļas:

“Bolt and nut assemblies to this document have been designed to allow preloading of at least 0,7 x f_ub x A_s ¹⁾ according to ENV 1993-1-1 (Eurocode 3) and to obtain ductility predominantly by plastic deformation of the engaged threads.

¹⁾ f_ub is the nominal tensile strength (R_m) and A_s the stress area of the bolt.”
Tulkojums būtu

„Šajā dokumentā skrūvju un uzgriežņu komplekti ir projektēti tā, lai atļautu iepriekšējo saspriegumu vismaz 0,7 x f_ub x A_s ¹⁾ saskaņā ar ENV 1993-1-1 (Eurocode 3) un nodrošinātu plasticitāti arī deformējoties vītnei.

¹⁾ f_ub ir nominālā stiepes stiprība (R_m) un A_s ir skrūves slodzes laukums.”

Vienkāršiem vārdiem sakot – šīs skrūves un uzgriežņi ir paredzēti stiepes slogojuma savienojumiem.

Vēl viens papildu uzgrieznis ne pēc standartiem, ne praksē nepaaugstinātu skrūves stiprību stiepē par 30%, jo skrūves stiepes stiprība to vienkārši neatļauj. Vienīgais gadījums, kad papildu uzgrieznis paaugstinātu savienojuma stiepes stiprību, ir: ja skrūves reālā stiprība ir lielāka nekā deklarētā. Tā mēdz notikt, jo ražotājiem jāgarantē minimālā stiprība katrai klasei, un, lai to nodrošinātu, skrūves stiprības klase tiek ražota ar rezervi. Bet citādi augstāk minētais apgalvojums nav patiess un liek apšaubīt eksperta kompetenci.

Papildu uzgrieznis vai garais uzgrieznis (1.5D_nom) paaugstina tikai skrūves noguruma izturību nevis stiprību statiskā slogojumā.

 

Par „mīkstiem” uzgriežņiem

RTU Nesagraujošo testēšanas metožu laboratorijas vadītājs, inženierzinātņu doktors Aivars Šveics TVNET ziņām izteicies sekojoši: „Viņuprāt, nelaimi nav izraisījis tas, ka pēc stiprības apzīmējuma būtu izraudzītas pārāk vājas skrūves, nelaimes cēlonis, iespējams, bijusi dzīšanās pēc lētākām, kas varētu būt izgatavotas no sliktākām izejvielām. Pēc viņu teiktā, pārāk mīksti, visticamāk, bijuši tieši uzgriežņi.” Citāts no www.tvnet.lv.

Tas, ka uzgrieznim tika norauta vītne nav pierādījums, nekvalitatīviem uzgriežņiem vai skrūvēm. Tas tādēļ, ka uzgriežņu un skrūvju standarti tiek veidoti balansā, lai nebūtu materiāla pārtēriņa. Pareizais sabrukums sieptām skrūvēm ir pārraujot skrūvi, jo tad sabrukums ir plastisks, bet, ja norauj vītni, tad trausls. Bet DIN 934 un EN 14399-4 standartos ir ieprojektēta problēma: sabrukums pēc nejaušības var notikt pārraujot skrūvi vai noraujot vītni (skrūvē vai uzgrieznī), jo uzgriežņa augstums ir nedaudz par mazu (M20 apmēram 2mm). Tas nozīmē, ka aprēķina un stiepes stiprība tiek sasniegta, bet sabrukuma veids nav vēlamais. Līdz ar to sabrukums pa vītni vēl nenozīmē automātiski nekvalitatīvu uzgriezni vai skrūvi.

To apstiprina arī mana testēšanas pieredze. Piemēram, veicot testu ar 10.9 klases skrūvēm un uzgriežņiem EN 14399-4 (attēls 1), tika sasniegta un pārsniegta nepieciešamā stiprība, bet sabrukums iestājās pa skrūves vītni. Uzgriežņi bija ļoti labas kvalitātes (no labākā Vācijas ražotāja) un skrūves arī, jo skrūvju materiāls patiesībā atbilda 11.9 klasei, nevis deklarētajai 10.9. Šādos pašos testos, izmantojot nedaudz augstākos uzgriežņus pēc EN ISO 4032 vai EN 14399-3 , vienmēr tika pārrauta skrūve. Stiepes stiprība pārraujot skrūvi bija tikai nedaudz augstāka nekā noraujot vītni, bet abos gadījumos pārsniedzot nepieciešamo.

 

Secinājumi

Izmeklētājus, sabiedrību un žurnālistus aicinu izturēties ar piesardzību pret ekspertu un „pseidoekspertu” izteikumiem, kamēr nav saņemti oficiālie ekspertīžu rezultāti, lai nenovērstu uzmanību no visu iemeslu kopuma, kuri izraisīja šo traģēdiju.

Norauta vītne var būt gan atbilstošas, gan neatbilstošas kvalitātes skrūvēm un uzgriežņiem. Līdz ar to par nekvalitatīvām skrūvēm un uzgriežņiem var runāt tikai pēc testiem un neatbilstībām ISO 898-2 “Mechanical properties of fasteners — Part 2 Nuts with specified proof load values — Coarse thread” un to saistītajiem standartiem.

Ja Maxima kopnēs tika izmantoti kvalitatīvi DIN 934 uzgriežņi, tad tas, viens pats, nav iemesls sabrukumam, jo to nestspēja (augstums) ir tāda pati kā spēkā esošajā standartā EN14399-4, kurš paredzēts stieptām skrūvēm.

Projektētājiem ieteicams izmantot uzgriežņus pēc EN ISO 4032 (paplāksnes EN ISO 7089) vai EN14399-3, jo to sabrukums vairumā gadījumu būs pārraujot skrūvi.

Vēlreiz aicinu visus iesaistītos neizteikt publisku viedokli ar minējumiem, kamēr nav veikti testi, lai netraucētu izmeklēšanai un nemaldinātu sabiedrību, kā arī lai nenāktos pēc tam tiesāties ar skrūvju piegādātaju par reputācijas graušanu, ja testi pierādīs skrūvju un uzgriežņu atbilstību standartiem.

 

Izmantotā literatūra

1. EN 14399-3 “High-strength structural bolting assemblies for preloading. Part 3 System HR. Hexagon bolt and nut assemblies”
2. EN 14399-4 “High-strength structural bolting assemblies for preloading. Part 4 System HV. Hexagon bolt and nut assemblies”
3. EN ISO 4032 “Hexagon nuts style 1. Grades A and B”
4. DIN 934
5. ISO 898-2 Mechanical properties of fasteners — Part 2 Nuts with specified proof load values — Coarse thread

[author] [author_image timthumb=’on’]http://lbpa.lv/wp-content/uploads/2012/02/Andris_Berzins1.png[/author_image]

[author_info]

Raksta autors Andris Bērziņš

LBPA biedrs

Sertificēts būvinženieris[/author_info] [/author]