Hvorfor ryker så mange bolter? dr.ing. Bjørn Aasen

Transkript

1 Hvorfor ryker så mange bolter? dr.ing. Bjørn Aasen

2 Boltebrudd på Gudrun-plattformen?

3 Boltekategorier Avskjæringsforbindelser Strekkforbindelser Kategori A Avskjæring/hullkanttrykk Kategori D Ikke-forspent strekk-skrue Kategori B/C Friksjon SLS/ULS Kategori E Forspent strekk-skrue

4 Kan forspente bolter overbelastes? 4

5 5 Fasthetsklasser etter NS-EN ISO Stålbolter ISO f u,b (MPa) Syrefaste bolter ISO 3506 A4-50 A4-70 A f u,b (MPa)

6 Bare en løs bolt?

7 Hvordan ser et boltebrudd ut? Gunstige & ugunstige bruddformer Helst brudd i gjengepartiet! Avrivning av gjengene er ikke OK!

8 På Kvitebjørn-plattformen 8

9 løsnet tre boltehoder og falt ned! Funnet på plattformens boredekk Ødelagte og hele bolter fra boretårnet Sertifikatet etter NS-EN avslørte årsaken til uhellet: hydrogenskjørhet pga. varmforsinking av 10.9-materiale 9

10 Dr. Göran Alpsten: hver 4 de bolt i Cityterminalen var en undermåler! 10

11 Separat testing av bolter & muttere! NS-EN ISO NS-EN ISO Ubehandlede bolter og muttere testes hver for seg for prøvelastene etter NS-EN ISO og NS-EN ISO Prøvelastene holdes i 15 sek!! Men en bolteforbindelse skal vare i mange år!

12 Boltebrudd en utfordring for myndighetene?

13 USA 1999: Fastener Quality Act (FQA) The Act protects the public safety by: (1) requiring that fasteners conform to the specifications, (2) providing for laboratories engaged in fastener testing, (3) requiring inspection, testing and certification in accordance with standardized methods. 13

14 EU 2011: Byggevareforskriften (CPR) EUROPAPARLAMENTS- OG RÅDSFORORDNING nr. 305/2011 (CPR) harmoniserte vilkår for markedsføring av byggevarer Norsk forskrift for omsetning og dokumentasjon av produkter til byggverk trådte i kraft 1. januar 2014 Forskriften omfatter oså bolter, muttere & skiver NS-EN og NS-EN 15048

15 CE-merking China Export! En morsom spøk at CE = China Export? Kinesiske produkter av alle slag blir i dag CE-merket!

16 Definisjoner i CPR byggevare som er produsert og bragt i omsetning for å inngå permanent i byggverk og som påvirker byggverkets ytelse mht. grunnleggende krav vesentlige egenskaper ved byggevaren som gjelder grunnleggende krav 1. mekanisk motstandsevne og stabilitet 2. brannsikkerhet 3. hygiene, helse og miljø 4. osv. ytelseserklæring (DoP) er knyttet til de vesentlige egenskapene NB! Offshore bør etterspørre DoP!

17 DoP for bolter, muttere & skiver

18 EN-standarder for boltesett Forspente skrueforbindelser NS-EN NS-EN Del 1: Generelle krav Del 2: Egnethetsprøving for forspenning Ikke-forspente forbindelser NS-EN NS-EN Del 1: Generelle krav Del 2: Egnethetsprøving NS-EN og NS-EN stiller krav til strekkfastheter for boltesett bruddforlengelse for bolter slagseighet for bolter toleranser for bolter & muttere Ytelseserklæring (DoP) oppsummerer kravene som er oppfylt. NS-EN og NS-EN angir tester som skal gjennomføres.

19 NS-EN : Test av forspenningskraft Forsøksoppsett 1. Mutter 2. Underlagsskive 3. Shims 4. Lastcelle 5. Skråfaset underlagskive 6. Boltehode Forsøksresultat F p = spesifisert forspenning F bi,max = maks strekkraft for enkeltforsøk a = prøving avsluttet

20 NS-EN : Strekkprøving

21 21 HR & HV : Forspente forbindelser HR = High Resistance Bolting HV = Hochfeste Verbindungen System HR Generelle krav NS-EN Egnethetstest NS-EN System HV Bolter & muttere NS-EN NS-EN Merking HR HV Klasse 8.8 / / / 10 Underlagsskiver NS-EN NS-EN NS-EN Merking H

22 DoP for 8.8 HR

23 23 SB: Ikke-forspente forbindelser SB = Structural Bolting Generelle krav NS-EN Egnethetstest NS-EN Materiale - stålbolter - rustfrie bolter NS-EN ISO og -2 NS-EN ISO og -2 Bolter Utførelsesklasse A, B Utførelsesklasse C NS-EN ISO 4014 NS-EN ISO 4017 Muttere NS-EN ISO 4032 NS-EN ISO 4033 Underlagsskiver NS-EN ISO 7089 NS-EN ISO 7094 NS-EN ISO 4016 NS-EN ISO 4018 NS-EN ISO 4034

24 DoP for 8.8 SB

25 DoP for A4-80 SB

26 Eurokode 9 (NS-EN ) tillater ikke bruk av syrefaste bolter A4-80 i friksjonsforbindelser

27 Euro Inox & SCI (2006) Design Manual for Structural Stainless Steel Preloaded bolts Stainless steel bolts may be used as preloaded bolts provided appropriate tensioning techniques are used. If stainless steel bolts are highly torqued, galling can be a problem. When preload is applied, consideration should be given to timedependent stress relaxation. Connections should not be designed as slip resistant.

28 Installasjon av Gudrun-topside (2013)

29 Løsningen for Gudrun-helikopterdekk ble injeksjonsbolter A4-80! Harpiks RenGel Referanser Beregning & dimensjonering: NS-EN : Utførelse: NS-EN : Tillegg J

30 Konklusjon + Varsku om at forskning pågår!

31 Hvorfor ryker så mange bolter? Feiltype Eksempel Tiltak Feil spesifikasjon Materialfeil Gudrunhelikopterdekk Kvitebjørnplattformen A4-80 brukt som friksjonsbolter M vfz hydrogenskjørhet A4-80 injeksjonsbolter Utskifting av 4200 bolter Konklusjon Bolter for offshore må leveres med DoP!

32 Mastertitelformat bearbeiten Ved Universitetet i Duisburg Essen pågår et stort forskningsprogram for pålitelighet og utførelse friksjonsforbindelser med høyfaste stålbolter (CS) og rustfrie bolter (SS). Programmet ventet avsluttet i Sweden Finland RFCS-Project SIROCO Execution and reliability of slip-resistant connections for steel structures using CS and SS Prof. Dr.-Ing. habil. Natalie Stranghöner Institute for Metal- and Lightweight Structures Kick-off Meeting th July 2014 Essen

33 Etterskrift

34 Etterskrift 1. september 2016 Bultens Teknikhandbok angir tiltrekkingsmomenter i tabellform for både stålbolter og syrefaste bolter. Tiltrekkingsmomentene er beregnede verdier som ikke er ikke dokumentert vha. forsøk som vist i lysbilde nr. 19. Professorene Mazzolani og Höglund som har vært aktive i utviklingen av Eurokode 9 for prosjektering av aluminiumkonstruksjoner, advarer mot bruk av syrefaste bolter i friksjonsforbindelser, se også lysbilde nr. 27. For å hindre at muttere løsner og faller av, kan syrefaste bolter forspennes. Et godt alternativ er å bruke låseskiver fra NordLock. For å forhindre at syrefaste bolter i frie hull sklir frem og tilbake under vekslende last, kan injeksjonsbolter benyttes, se lysbilde nr. 29. Litteratur 1. Mazzolani, FM (1985): Aluminium Alloy Structures. Pitman 2. Höglund, T. and Tindall, P. (2012): Designers Guide to Eurocode 9: Design of Aluminium Structures. Thomas Telford Ltd. 3. Bultens Teknikhandbok (1999): Ordning ur kaos