Cykl tematyczny e.innovation: Mocowania do stali

 

Kontynuujemy nasz cykl tematyczny „Mocowania do stali”.

Pierwsza część serii poświęcona była zagadnieniu dotyczącemu sposobu, w jaki można zastosować technologie Hilti w konstrukcji maszyn. (e.innovation Nº 4 | styczeń 2018)

W drugiej części cyklu zajmiemy się mocowaniami w istniejących konstrukcjach. Na całym świecie stal odgrywa znaczącą rolę jako element strukturalny i architektoniczny. Jednak jej różnorodne zastosowania oznaczają również bardzo zróżnicowane wymagania dotyczące rozwiązań mocujących. Zarówno elementy budowlane, jak i elementy mocujące w zastosowaniach do wnętrz oraz zastosowaniach zewnętrznych, są poddawane różnym oddziaływaniom – począwszy od wibracji, aż po korozję.

Życzymy miłej lektury!

© Shutterstock

Cykl tematyczny e.innovation: Mocowania do stali

TRWAŁE MOCOWANIE – W KAŻDEJ SYTUACJI

Rozwiązania z zakresu mocowań do stali w istniejących konstrukcjach, oferowane przez firmę Hilti, wytrzymają wszelkiego rodzaju obciążenia.

Rok po roku nad kratownicą platformy morskiej farmy wiatrowej rozpryskuje się słona woda morska. W hali fabrycznej pracownik chodzi po antypoślizgowej platformie z blachy ryflowanej obok przenośnika taśmowego. Stalowo-szklana fasada stacji Kings’ Cross w Londynie łączy elegancję i funkcjonalność w zalanym światłem holu. Na stadionie piłkarskim fani kibicują swojej drużynie nawet w deszczu, gdyż dzięki kanałom odwadniającym, boisko może być użytkowane nawet w złych warunkach pogodowych.

Lista przykładów ogromnej różnorodności zastosowań elementów stalowych może być nieskończenie długa. Na całym świecie, stal odgrywa znaczącą rolę jako element strukturalny i architektoniczny. Zaś tam, gdzie mocowane są elementy stalowe, elementy mocujące są narażone na bardzo duże obciążenia, korozję, wibracje i oddziaływania wiatru.


Nie bój się korozji

Stal w zastosowaniach zewnętrznych jest podatna na korozję. I to w takim stopniu, że ponad jedna piąta rocznej produkcji stali na świecie jest wykorzystywana wyłącznie do zastępowania elementów stalowych zniszczonych przez korozję.

Deszcz, wilgotność powietrza, ekstremalne temperatury, ale także sole, dwutlenek węgla, a nawet promieniowanie UV, zanieczyszczają materiał. W konsekwencji pojawia się rdza, wżery i pęknięcia elementów stalowych.

Jeśli więc element stalowy ma mieć dużą wytrzymałość w środowisku korozyjnym, musi być odpowiednio chroniony. Powszechnie stosowane metody ochrony przed korozją to cynkowanie lub cynkowanie ogniowe, albo też nakładanie – czasami podwójnej – warstwy ochronnej. Innym rozwiązaniem jest użycie stali nierdzewnej klasy A4, która jest praktycznie odporna na korozję.

 

Rozwiązania mocowania do stali firmy Hilti: o długim okresie trwałości, kompleksowo testowane

To, co obowiązuje elementy konstrukcyjne wykonane ze stali, ma w szczególności zastosowanie do mocowań – gdyż są one dodatkowo narażone na działanie czynników korozyjnych i obciążeń, takich jak obciążenia wiatrem i wibracje. Dlatego przeprowadzamy obszerne testy laboratoryjne i terenowe naszych wszystkich stalowych elementów mocujących. Niektóre z tych testów trwają od prawie 40 lat.

 

Na naszych stanowiskach testowych badamy wartości związane z korozją w najróżniejszych warunkach:

 

 

W jaki sposób testujemy wytrzymałość korozyjną naszych mocowań ze stali

Hilti prowadzi obszerne badania laboratoryjne i terenowe w zakresie korozji, począwszy od badań korozyjnych w mgle solnej, przez testy temperatury i wilgotności, naśladujące cykl roczny, aż po badania oddziaływania promieniowania UV w laboratorium.

Na przykład w jednej z naszych lokalizacji, w Le Havre we Francji, od lat 80’ prowadzone jest długoterminowe badanie, w ramach którego badamy nie tylko zachowanie naszych elementów mocujących w środowisku korozyjnym, ale także ich długoterminową funkcjonalność. Elementy mocujące, w szczególności kotwy, umieszczane są w betonie. Po pewnym czasie mierzy się pozostałe wartości obciążeń w próbach na wyrwanie.

Wibracje nie stanowią problemu

Dobrym przykładem elementów stalowych, stosowanych w przemyśle są kratownice i blachy ryflowane: jako lekka i przepuszczająca powietrze platforma, podest, a nawet jako element rozdzielający piętra między ciężkimi, wielopoziomowymi maszynami, zapewniają bezpieczne, antypoślizgowe i czyste powierzchnie robocze. Kratownice są również chętnie stosowane jako materiał na schody w dużych halach przemysłowych.

W takim przypadku materiał kratownic i niezbędne mocowania nie są szczególnie narażone na korozję. Jednakże należy uwzględnić wszystkie możliwe obciążenia wibracyjne, na które narażone są platformy, podesty czy zabezpieczenia przed upadkiem.

Ważne jest, aby wibrował tylko element, w którym zakotwiczone jest dane rozwiązanie mocujące, a więc przykładowo stalowe dźwigary i rusztowania. Aby zapewnić bezpieczne, trwałe mocowanie, element mocujący, nie może wibrować przeciwnie do oporu gruntu. Przykładem może być platforma w garażu wielopoziomowym, która jest wprawiana w drgania przez jeżdżące samochody, podczas gdy sama rama pozostaje statyczna.

W takich przypadkach zwykle stosuje się specjalne, ocynkowane elementy mocujące i połączenia śrubowe. Dzięki takim rozwiązaniom mocującym we wnętrzach i obszarach zewnętrznych o łagodnych oddziaływaniach korozyjnych, nacisk kładziony jest na opłacalność i łatwe zastosowanie elementów złącznych.

Obciążenie wiatrem

Największe centrum handlowe w Europie – Canopy Westfield Village w Londynie – zachwyca szerokimi fasadami ze stali i szkła. Jest to ogromne wyzwanie dla elementów mocujących, ponieważ oprócz ryzyka korozji i dużych obciążeń, w przypadku fasad budynków dochodzi jeszcze obciążenie wiatrem.

Silne wiatry szybko stają się testem naprężeń dla mocowań fasad. Wysokość, kształt i otoczenie budynku odgrywają ważną rolę w obliczaniu oczekiwanych obciążeń wiatrem, działających na podkonstrukcję elewacji.

A ponieważ odpadnięcie nawet najmniejszego elementu fasady może mieć poważne konsekwencje, rozwiązania mocowań do stali w przypadku fasad muszą być w stu procentach bezpieczne – i to nie tylko pod względem ochrony antykorozyjnej.

Aby umożliwić pracę bez ryzyka korozji, zgodną z aprobatami, która jednocześnie będzie produktywna, elementy mocujące w zastosowaniach zewnętrznych są wykonane z wysokiej jakości stali nierdzewnej lub w ocynku ogniowym.