Je reálné zajistit při návrhu tuhou kotevní desku?

Proč vůbec vznikl tento dotaz? Důvodem je návrhová norma na kotvy EN 1992-4, kde se detailněji popisuje návrh kotev. A zde v Odstavci 6.2 se uvádí při návrhu předpoklad pro distribuci rozložení sil na kotvy - tuhá kotevní deska. Definice tuhá kotevní deska již zde ovšem není, ale je zřejmé, že pokud působí nějaká tahová síla či moment na kotevní desku, nebude úplně dokonale tuhá, viz. níže příklad s porovnáním.



Proto je dobré se podívat na to, jak se kotevní deska chová ve skutečnosti a posoudit, do jaké míry se blíží požadavku téměř tuhé desky, aby byla možnost přiblížit se požadavku EN 1992-4.

Jak na to?
V návrhovém Hilti software Profis Engineering je možné posoudit reálné chování celého kotevního přípoje včetně kotev, kotevní desky, profilu, svarů a výztuh, a to metodou CBFEM (Component Based Finite Element Method), metoda konečných prvků v kombinaci s komponentní metodou (zmíněno v EN 1993-1-8). Krátce ji lze vysvětlit na následujícím obrázku, kde je ocel modelována pomocí skořepinových prvků, kotvy jako tahové pružiny a beton jako tlakové pružiny.



K celkovému reálnému obrázku řešení je třeba i detailních testů kotev, jak se chovají v případě zatížení. A zde jako Hilti máme velmi silné "know-how", protože disponujeme analýzou jednotlivých typů kotev, které se více či méně liší. Největší rozdíly jsou mezi chemickými a a mechanickými kotvami. Na tomto obrázku je jen ilustrativně vidět rozptyl posunu (prodloužení) kotvy v závislosti na zatížení v tahu.



Tímto úplným modelem je možné posoudit reálné chování celého kotevního přípoje, včetně všech prvků. Dostáváme pak plný obrázek toho, jaké jsou zatížení na kotvy, deformace desky a napětí ve všech místech.
Jak ovšem interpretovat a použít výsledky? Jak se přiblížit požadavku tuhé desky?
V Profis Engineeringu je vždy vidět porovnání posouzení přímo na obrázku - LEVÁ část teoretického výpočtu s předpokladem tuhé kotevní desky a PRAVÁ část reálné chování celého přípoje.



Interpretace výsledků nemusí být vždy úplně jednoduchá. Vidíme zde, že v případě reálného chování jsou zde větší síly na kotvy 1 a 3 (vlivem nedokonale tuhé desky a páčení desky při zatížení). V případě dokonale tuhé desky by reakce na kotvy byly totožné pro oba modely. A právě procentuální rozdíl reakcí na kotvy je od Hilti doporučením, jak vyhodnotit, do jaké míry se blížíme požadavku na tuhou desku. Na základě stovek Hilti zkoušek kotev a kotevních desek můžeme prohlásit, že do rozdílu sil 15% porovnání obou modelů nebyla pozorována žádná negativní ovlivnění kotev nebo desky, která by vedla k náznaku selhání přípoje. Z našeho pohledu je splněn požadavek tuhé kotevní desky.

Co dělat v případě, že rozdíl sil na kotvy je větší než 15 % ? V návrhu je možné se vrátit zpět a je zde celá řada faktorů, jak posílit tuhost kotevní desky. Ať už změnou tloušťky kotevní desky, geometrie uspořádání kotev, přidáním výztuh, změnou typů kotev a podobně. Projektant se také může rozhodnout překročit tuto doporučenou mez, daný software ho na to upozornění a je na jeho inženýrském úsudku, aby byl schopen obhájit své řešení.

Závěrem je konstatování, že doložení míry tuhosti kotevní desky je na projektantovi. Norma EN 1992-4 umožňuje přenos zatížení pro pružnou kotevní desku, ale stanovuje únosnosti vztažené k betonu s předpokladem rozdělení zatížení na tuhé kotevní desce. Proto je vhodné provést posouzení reálného chování celého přípoje a zkontrolovat návrh vzhledem k tomu, zda je kotevní deska dostatečně tuhá, například v softwaru Profis Engineering Premium.