Pokud jste se někdy podíleli na návrhu nebo řízení projektu v oblasti energetiky a průmyslu (E&I), pravděpodobně jste se setkali s výzvou upevnění prvků na ocel s povrchovou úpravou. Nejčastěji se řeší tyto prvky (viz Obrázek 1):

• Zařízení
• Plošiny
• Kabelové žlaby pro služby, konkrétně elektrické a telekomunikační
• Podpory potrubí
• Víceoborové podpory, rozvodů potrubí, elektřiny a vzduchotechniky

Obrázek 1 - Upevnění kabelových lávek (vlevo) a podpěr potrubí (vpravo) k oceli.

Tradičně existují dva způsoby upevnění výše uvedených prvků k ocelové konstrukci, kterými jsou svařování a šroubování (viz Obrázek 2).

Obrázek 2 - Tradiční způsoby upevnění prvků k oceli: svařování (vlevo) a šroubování (vpravo).

Tradiční metody upevnění na ocel

Svařování je metoda, která je velmi spolehlivá a robustní, díky tomu se používá již desítky let. Tradiční způsob svařování s sebou přináší několik komplikací:

• Vyžaduje blízkost zdroje elektrické energie, který může být na stavbě obtížné najít;
• Odlétající jiskry, které představují potenciální riziko z hlediska zdraví, bezpečnosti a životního prostředí (BOZP);
• Jedná se o časově náročný úkol;
• Vyžaduje kvalifikovanou svářečskou obsluhu;
• V případě oceli s povrchovou úpravou je po svařování nutné provést opravy nátěru

Jednou z alternativ je šroubování, které spočívá ve vyvrtání otvorů pro průchod šroubů do ocelové konstrukce, které by měly být pro zajištění správného upevnění přístupné z obou stran. Z hlediska potřebného nářadí představuje tato metoda nízkou investici, nicméně jsou s ní spojeny některé problémy, speciálně:

• Pomalý a vyčerpávající proces pro obsluhu
• Není ergonomická, protože v některých místech/směrech může být provádění obtížné
• Před šroubováním je nutné provést ochranu proti korozi
• Ne vždy je možné použit magnetickou vrtačku

Hilti řešení pro upevňování na ocel

Aby společnost Hilti, která má v této oblasti dlouhou historii a bohaté zkušenosti, přinesla odpověď na výše uvedené problémy tradičních metod upevňování na ocel, pracuje na vývoji nových řešení pro svorníky. Můžeme vyzdvihnout čtyři různá produktová řešení Hilti: X-ST GR, X-BT, S-BT HL a F-BT. Schematické znázornění těchto 4 řešení naleznete na Obrázku 3.
 
Prvním řešením, které společnost Hilti uvedla na trh v roce 1994, byl X-ST GR. Jedná se o závitový trn z nerezové oceli, který je přímo upevněn k oceli prostřednictvím prachového vsazovacího nástroje, což z něj činí velmi rychlé řešení.
 
X-BT je závitový čep z nerezové oceli a pracuje s technologií tupého hrotu svaru. První generace X-BT byla uvedena na trh v roce 2003, tedy před více než 20 lety. Část oceli se při osazení hřebu vrazí do předvrtaného otvoru, čímž vzniká vysoká teplota a dochází ke třecímu svařování. Tavení probíhá po celém obvodu, což zajišťuje, že do prvotního otvoru následně nemůže proniknout žádná vlhkost a je tak zajištěna ochrana proti korozi.
 
Čepy S-BT HL, uvedené na trh v roce 2023, jsou druhou generací spojovacích prvků S-BT používaných od roku 2016. Jedná se o závitové šrouby vyrobené z kalené uhlíkové oceli 1038 a austeniticko-feritické (duplexní) nerezové oceli. Technologie upevnění se nazývá samosvařování s tupým hrotem, kdy se do předvrtaného otvoru zašroubuje závitový trn. Průměr závitového trnu je o něco větší než průměr otvoru, takže jsou pro osazení zapotřebí vysoké krouticí momenty. První závit šroubu je řezný, který vytváří v materiálu vnitřní závit, do kterého se S-BT HL šroubuje. Tento spodní závit nemá nosnost. Protnutí dalších závitů šroubu do základního materiálu se zajistí nosnost a robustnost upevnění.

Závitové čepy F-BT jsou součástí systému difuzního svařování. Je klasifikován jako svařování svorníků taženým obloukem s ochranným plynem. Proces svařování čepů taženým obloukem využívá svařovací zdroj k vytvoření elektrického oblouku podél obvodu, který vzniká mezi čepem a základním materiálem. Elektrický oblouk se pohybuje mezi oběma materiály přes vzduchovou mezeru a vytváří intenzivní, koncentrované teplo, které se používá k roztavení základny svorníku a malé oblasti základního materiálu. Jakmile jsou materiály náležitě roztaveny, je trn ponořen do roztavené oblasti a držen na místě, zatímco kovy tuhnou a vytvářejí svarový spoj. Přestože se jedná o svařování, nevyžaduje tento systém externí zdroj energie a jedná se o konzistentní proces prakticky bez jisker.

Obrázek 3 - schematické znázornění Hilti řešení pro upevňování na ocel: X-ST GR (vlevo nahoře), X-BT (vpravo nahoře), S-BT HL (vlevo dole) a F-BT (vpravo dole).

Co se týče hodnot zatížení a použití jednotlivých řešení, X-ST GR je optimalizováno pro lehké aplikace (doporučená hodnota zatížení v tahu 1,8 KN), X-BT a S-BT jsou optimalizovány pro středně těžké aplikace (doporučená hodnota zatížení v tahu 3,6 KN na trn), zatímco F-BT lze použít pro těžké aplikace (doporučené zatížení v tahu 8 KN). Rozdíly jsou také na základě minimální tloušťky základního materiálu, protože čep F-BT lze použít od 4 mm, S-BT HL a X-ST GR od 6 mm a X-BT od 8 mm.
Mějte prosím na vědomí, že v případech, kdy jsou svorníky aplikovány na nižší tloušťky podkladového materiálu, bychom měli zvážit snížení zatížení podle technických dokumentů a také možnost poškození zadní strany podkladového materiálu.

V příštím článku vám představíme postup statického návrhu Hilti řešení pro upevnění na ocel.