Správny návrh, realizácia, prevádzka a údržba sú zárukou spoľahlivosti konštrukcie alebo zariadenia počas celej jeho životnosti.
Poškodenie skrutkových spojov môže mať vážne následky, ako ukazujú príklady havárií kovových oceľových konštrukcií striech. Jednou z možných príčin je zlyhanie staticky alebo dynamicky namáhaných skrutkových spojov.
Príčiny porúch skrutkových spojov
Pri rozbore zisťovania príčin vzniku porúch skrutkových spojov možno vychádzať z obecných príčin vzniku porúch. Jedným z prípadov bola havária strechy, kde prvotná príčina poruchy bola vyvolaná ľudským faktorom - chybným návrhom konštrukcie strechy. Pri upevnení kotviaceho profilového plechu do betónového základu boli použité nevhodné prvky.
Ďalším faktorom môže byť nedostatočný management údržby zariadenia. Napríklad, prevádzkovateľ nečistil bubon náhonu pásového dopravníka pravidelne, na ktorom sa naakumulovali hrudy špiny, čím sa teoreticky zmenil priemer bubna a spôsobil cyklické napínanie a popúšťanie dopravníkového pásu.
Chybný konštrukčný návrh je tiež častou príčinou. Ako príklad možno uviesť nastavovaciu skrutku, ktorá nedokázala preniesť potrebný uťahovací moment na požadované predpätie v skrutkovom spoji.
Ľudský faktor zohráva významnú úlohu. Hala bola postavená firmou, ktorá zákazku získala bez regulárneho výberového konania a nedokončila ju podľa výkresovej dokumentácie. Napriek tomu bola prevzatá a uvedená do prevádzky, čo viedlo ku havárii po necelých šiestich rokoch.
Medzi ďalšie príčiny patria:
- Výber nevhodného typu závitového spoja pre daný typ oceľovej konštrukcie.
- Samovoľné uvoľnenie skrutkových spojov otrasmi.
- Lomy spojovacích skrutiek namáhaných premenným zaťažením.
Normy a výpočty
V stavebnom i v strojnom inžinierstve sa postupne prechádza k pravdepodobnostným metódam navrhovania, ktoré využívajú metódy medzných stavov s využitím štatistického rozboru vlastností materiálu a zaťaženia. Podrobný výpočet skrutiek je v norme STN EN 1993-1-8. Norma poskytuje všeobecné pravidlá navrhovania konštrukcií na bežné používanie pri návrhu konštrukcií ako celku.
Pri skrutkách pevnostnej triedy 8.8 s priemerom závitu d ≤ 16 mm je nutné brať do úvahy normu ISO 898-2 (o skúšobné zaťaženie), inak hrozí nebezpečenstvo strhnutia matice nadmernou silou. Pre skrutky na oceľové konštrukcie je hranica d ≥ 12 mm.
V prípade, že nie je zistiteľná dolná medza klzu REL, povoľuje sa merať zmluvnú medzu klzu Rp0,2. Pre pevnostnú triedu 9.8 platí menovitý priemer závitu.
Minimálne pevnosti v ťahu platia pre skrutky s menovitými dĺžkami L ≥ 2,5 d. Minimálne tvrdosti platia pre skrutky s menovitými dĺžkami L < 2,5 d a pre také súčasti, ktoré nemôžu byť skúšané ťahom.
Priemerné hodnoty mechanických vlastností ocele:
| Vlastnosť | Jednotka | Min. | Max. |
|---|---|---|---|
| Pevnosť v ťahu | MPa | 900 | 1140 |
| Medza klzu | MPa | 720 | 900 |
| Tvrdosť (Rockwell) | HRB | 24 | 34 |
| Tvrdosť (Rockwell) | HRC | 22 | 32 |
| Tažnosť A | % | 9 | 14 |
Otázka ohľadom sily, ktorú prenesie skrutka priemeru 16 (8.8) namáhaná na strih v dvoch strižných rovinách, poukazuje na potrebu presných výpočtov. Pre striedavé namáhanie sú dovolené hodnoty 18 a 36 kN.
Konštrukčné úpravy predpätých závrtných skrutiek
Závrtný koniec je najslabším miestom závrtnej skrutky, lebo všetky špičky napätí sústreďuje v mieste výbehu závitu. Konštrukčné úpravy na zabezpečenie rovnomernejšieho rozloženia silového toku v závite a koncentrácie napätia sú dôležité. Vo všeobecnosti treba použiť skrutky s veľkou deformačnou konštantou (skrutky s predĺžením, resp. so zoslabením drieku).
Uvedené prípady poškodenia skrutkových spojov oceľových konštrukcií majú slúžiť ako prevencia bez určenia miery zavinenia a zodpovednosti. Vo svete existujú krajiny (napr. Kanada), ktoré centrálne zverejňujú výsledky vyšetrovania havárií, ich príčin, následkov a ich predchádzanie v rôznych rezortoch dopravy.