Styrka på diverse expanderbultar?

[Mike C]

Efter ett samtal med en annan klättrare om expanderbultar har det väckts en del frågor för min del...

Hur viktig är brottstyrkan på själva expanderbulten? Brottstyrkan på hängare är oftast lätt att få reda på, det står ofta på hängaren och tillverkarens hemsida, men jag har inte haft det så lätt att hitta siffror på expanderbultars brottstyrka. Jag har t ex sökt specifikt på Fixe bultar och ingenstans kan jag hitta värden på själva expanderbulten. Jag har inte sökt allt för mycket, men dessa värden anges inte på Fixés egen hemsida.

Om man antar att själva bulten är korrekt placerad i fast och fin klippa, hur mycket kraft av fall överförs till själva expanderbulten?

Om man jämnför bultar kan man se lite skillnader. Se bifogad bild på två 10mm expanderbultar nedan. Den övertsa bulten har en ganska kort gänga ytterst (vänster), sedan är resten av bulten mot expanderdelen lika tjock som den gängade ytterdiametern. Den nedre bulten har betydligt längre gänga, och sedan är resten mot expanderdelen smalare än ytterdiametern på gängorna. Denna bult har alltså mindre kontaktyta mot klippan. Är detta betydelse för bultens styrka? Kan detta betyda att det kan bli en form av hävstångseffekt vid högbelastning?

 

[Adam K]

Det är nog få bultar som tillåts sitta så långt ut att de kommer innanför gängorna där de går ut ur klippan.
Och hålen är ju så nära bultens diameter att jag inte tror att någon böjkraft kommer i spel.
Eventuella brott blir då skjuvbrott, och någonstan på gängorna, för det talar också att det blir mot gängorna, där det med andra ord finns en brottsanvisning.
Enkelt kan man kanske kolla skjuvmotståndet i respektive metall för rätt yta, men kanske det blir lite svagare pga brottsanvisningen.

 

[Mezzner]

En skruv är ju "alltid" svagast i gängorna - dvs kärndiametern är som regel det smalaste stället på en skruv.
Som redan sagts kan den i princip anses gå av genom antingen skjuvning eller drag. Den är inte direkt upplagt för att den böjs av så som den används med hängare för säkring, även om man skulle kunna tänka sig att det blir nån slags effektivspänning som är en kombination av enaxliga och fleraxliga tillstånd (alltså att man får en slags summa av drag, skjuv- och böjspänningar).

Det man brukar bry sig om när man väljer olika fina expanderskruvar är i huvudsak korrosionmotståndet även om man kan tänka sig att olika material förstås också har olika tillåten spänningsnivå.
Det är ganska enkelt att få fram prestanda för resp material, utan att kolla upp det nu så tror jag att Fixe bara har rostfri bult (mer korrekt uttryckt skruv...) i kvaliteten A2. Om du googlar så hittade du synonyma beteckningar för A4 och A2, samt ganska lätt det viktigaste materialegenskaperna misstänker jag.
En bra referens är att en vanlig skruv oftast är gjord av nåt som kallas 8.8, vilket innebär att den få utsättas för 80% av 800 MPa, dvs 640 MPa. Som stål betraktat så får man nog säga att det är rätt bra, dvs vanliga skruvar är gjorda i ganska fint material.

Lite generellt skulle jag säga (kolla gärna detta mot referenser istället för att lite på mina utantillkunskaper!) att rostfria skruvar i och för sig har ganska bra hållfasthet, men att A4 inte bara är korrosionsbeständigare, utan även starkare. A4 ligger väl i häraden av 8.8-stål.
A2 bör alltså undvikas eftersom det helt enkelt är så lätt att välja ett bättre material.
På sikt är det nog främst korrosionsbeständigheten i A4 som är viktigast, men man kanske kan säga att kombinationen av lite sämre korrosionsbeständighet i A2 och sämre hållfasthet per ytenhet är en dålig kombination. Vad som händer på sikt kan ju alltså vara att det i en A2-skruv blir fråga om sämre faktisk tvärsnittsyta på skruven - och det i kombination med sämre hållfasthet ger en ganska stor skillnad på brottlast.

Slutsatsen är nog att man ska undvika A2 för klättring trots att det är materialet som Fixe använder för ankarbult. Under svenska förhållanden är det väl knappast fråga om nån slags dödskallemärkning - men inte det bästa eller ens rekommenderade valet. Bultkommitten i Stockholm köper uteslutande in bult i A4-kvalitet.

När det gäller utformningen av bultarna, så tror jag den har försumbar betydelse om klippan är fast och bra, men däremot kan jag tänka mig att olika expanderkonstruktioner kan vara olika bra om klippan är lite sämre.



http://sv.wikipedia.org/wiki/Rostfritt_stål

 

[Tordnado]

En hel vetenskap

Hej

Expandrar är en hel vetenskap. Man kan doktorera och professera osv på infästningar och hur de interagerar med materialet de sitter i och det man fäster med dem.
Här: http://www.hilti.se/holse/page/module/home/browse_main.jsf?lang=sv&nodeId=-327362 hittar du ett beräkningsprogram om du vill skrapa lite på ytan. Problemet med berg är att det är så olika på olika ställen (även lokalt) så "ingen" tillverkare ger någon garanti i berg. I hållfasthetsklassad betong kan man däremot ganska enkelt använda programmet ovan.

En parantes är att det kan vara riktigt stor skillnad på expander och expander av samma dimension och utseende. Dvs välj ett märke med erkänd kvalitet. OBS jobbar inte för firman som gör programmet ovan och det finns andra bra märken.

 

[Mike C]

Tackar för svar, men inga direkt konkreta svar på mina frågor...

Finns det inga brottstyrka angivelser för Fixé's expanderbultar eftersom värdet är ej av intresse? Med en korrekt installerad bult i fast klippa, kan man anta att krafterna som överförs till själva bulten är obetydelsefulla i sammanhanget?

Kan man på något sätt anta att översta bulten i bilden är säkrare än den undre, just på grund av utformningen? Korrisionsbeständighet är inte av intresse i just denna fråga, jag är endast ute efter styrkan.

Diskussionen uppstod lite på grund av Sifverts-Skruv's värden på deras syrafasta M10 expanderbultar:
Godkänd max draglast i sprucken / osprucken betong C20/25 godk./red. kN 4,3/7,6
Godkänd max tvärlast i sprucken / osprucken betong C20/25 godk./red. kN 7,4
Här dessa värden något överhuvudtaget med själva bultens styrka att göra? Eller gäller det betongen de ska sitta i? Jag har haft för mig att detta gäller byggnormer och har inget med bultens brottstyrka att göra. Är det helt fel?

 

[Tordnado]

Jag är inte insatt i de olika märkena men generellt och vad som gällde för 6-7 år sen när jag var vass på sånt här (inte klättring utan expandrar) så svarar jag så här:

"Här dessa värden något överhuvudtaget med själva bultens styrka att göra? Eller gäller det betongen de ska sitta i? Jag har haft för mig att detta gäller byggnormer och har inget med bultens brottstyrka att göra. Är det helt fel?"

I de flesta fall är betongen begränsande och då har stålet "ingen" betydelse. Dock måste man ju veta vad stålet går för för att kunna göra bedömningen att betongen (stenen) är begränsande. De expandrar som hade högsta säkerhetsklass (normalt uppnår inte pinnbultar typ de du visar högsta säkerhetsklass och jag har dessutom för mig att det är nya regler som gäller) krävde att det var stålet som gick sönder innan betongen och det innebar ett djupt sättdjup, dubbelt sättdjup för kemiska ankare. Eftersom man säkerställde att stålet var begränsande och stål är mkt mer homogent än betong så blev man mer säker på säkerhetsfaktorer. Alltså bultens styrka kan absolut ha betydelse men det beror på vad som är begränsande. Är det kanske så att nästa länk är så pass mkt klenare än bulten så att det inte har någon praktisk betydelse!?

En parantes: Efter att ha sett felmonterade bultar i mängder på byggen så har jag fått en viss hiss o balkongångest dock funkar det för det mesta så stora felmarginaler är inbyggda. Skulle jag säkra mitt liv på en infästning så skulle jag välja kemiskt ankare med dubbelt sättdjup väl rengjort med pump och borste.

 

[Tordnado]

"Kan man på något sätt anta att översta bulten i bilden är säkrare än den undre, just på grund av utformningen"

Om jag ser till märket jag jobbade med så skulle den övre bulten sättas djupare och den undre grundare, ungefär in till gängan. Då har gängan ingen betydelse men ett större sättdjup ger normalt en större säkerhet mot framförallt utdragning och faktiskt till en viss del mot att expandern vrids ut genom betongen pga moment från tvärkraft. Så svaret är att ja jag skulle hellre hänga mitt liv på den övre men den kan ju också vara som jag sa innan att nästa länk är så mkt klenare att det kvittar.

 

[Mezzner]

Haha, jag som tyckte jag svarade precis på dina frågor...
Om du bortser från mekanismerna som har att göra med att hålet havererar så skulle jag säga att det i huvudsak är materielet som avgör. Bultarna är (nog) inte utformade så att minsta diametern egentligen är olika. Känns troligt att brottet sker i gämgan - men jag är inte säker.
Sen är det i och för sig så att ytbeskaffenhet, radier och liknande småsaker kan ha en förvånande stor betydelse. Men, om du väljer A4 istället för sämre material tror jag att du kan bortse från resten. Att beräkna vad bultarna håller för i klippa är nåt man får ta till approximativa metoder för, och utöver att det i sin tur bygger på diverse bedömningar av klippkvalitet som troligen ger dålig precision så ligger det väl utanför din frågeställning. Enkelexpander följer möjligen nån DIN-norm, men du kan väl välja både olika totallängd och för en given totallängd dessutom olika gänglängd. Håller du dig till bara Hilti (och M10) så är det inte mycket att välja på, mien det finns ju fler fabrikat...
Om gängan sen stöder mot hålets väggar, eller om det är det ogängade skaftet som gör det, spelar nog rätt liten roll.

 

[mathias]

Oavsett vilken bult man väljer så är nog inte problemet hur stor drag- eller skjuvspänningen (hur stark bulten) är någon betydelse. Det viktiga är framförallt hur bulten placeras.

När det gäller att välja mellan bultar så är det bra att välja en bult med goda rostskyddsegenskaper oavsett om man bor vid kusten (och utsätter bultarna för saltvatten) eller om man bor i torra Norrlands inland. Det är nog få saker som är så tråkiga och onödiga som att byta ut bultar på grund av att de blivit rostangripna eller utslitna på grund av onödigt slitage.
En bra bult av nyare typ håller kanske i 30-40 år, en bult av sämre kvalitet håller kanske i 15 år. Inte roligt om klätterklippan liknar en schweizerost efter ett par klättergenerationer.

Framförallt: Topprepsklättra aldrig direkt i bultar utan använd en egen kabbe mellan ring och rep. Att dra ett belastat rep genom en ring sliter hårt på ringen. Ett rep innehåller alltid små gruskorn som fungerar som slipmedel. Att dra ett rep genom en bult kan liknas med att sitta och fila på ringen. Bättre att använda en egen kabbe och slita ut den istället.

http://www.klatterforbundet.se/pdf/sakerhet/artiklar/konsten_att_slita_ut_en_borrbult_v4.pdf

 

[Mike C]

Tackar tackar... Jag sökte vidare lite på några andra bultar och hittade inga värden överhuvudtaget på någon expanderbult av känd fabrikat för klättring, endast för hängaren, så jag får anta att just brottstyrkan på expandern är av ringa betydelse.

 

[Anders262]

...En parantes: Efter att ha sett felmonterade bultar i mängder på byggen så har jag fått en viss hiss o balkongångest dock funkar det för det mesta så stora felmarginaler är inbyggda...

Med ett antal års erfarenhet av expanderbultar kan jag bara hålla med. Dåligt rengjorda hål, fel inspänningsmoment och fel sättdjup påverkar brottlasterna avsevärt. Tyska kärnkraftsindustrin tvingades dra igång ett mycket kostsamt åtgärdsprogram för några år sen efter att man upptäckt att en stor andel av ankarbultarna var felmonterade. Dessa var monterade av proffs i en industri full av regelverk och kontroller. Hur det är det ser ut på svenska klätterklipper kan jag bara spekulera i, men jag har svårt att tro att det är bättre.

 

[Mezzner]

Ett enkelt och hyfsat konkret svar är att en M10 (som det rimligen gäller) klarar max 37 kN i ren dragkraft. Det är då en 8.8 och om jag minns rätt, så ligger en A4 väldigt nära. Som redan antagits är alltså inte själva bulten begränsande i den totala kedjan.

Hade så varit fallet så hade förstås inte M10 varit den dimension man oftast använder.

Förr användes ju selfdrills med M8-skruv, och det räcker långt - men med lite korrosion, andra felfaktorer osv så är man inte så säker på att det inte är skruven som går av först i det fallet.