Úvod do problematiky

 
Nová časť Eurokódu 2 – EN 1992-4, ktorá sa venuje navrhovaniu spojovacích prvkov do betónu, je už publikovaná vo viacerých krajinách EÚ. Dlho očakávané zavedenie tejto normy, ktorá povyšuje navrhovanie kotiev z pôvodného usmernenia (ETAG 001, príloha C) na úroveň záväzného predpisu, zásadne ovplyvní prístup odborníkov k aplikáciám s kotvením do základových dosiek. Očakáva sa, že to výrazne podporí kvalitnejšiu špecifikáciu kotiev zo strany projektantov. 

Navrhovanie kotvenia v existujúcich objektoch (často prechádzajúcich rekonštrukciou) je výzvou aj pre skúsených projektantov

Pri bezpečnosti kotvenia do betónu zohráva kľúčovú úlohu stav základového materiálu z hľadiska trhlín. V novej norme EN 1992-4 sa tejto téme venujú dve ustanovenia:

Vo zvyšku tohto článku sa s vami podelíme o niekoľko užitočných postrehov o tom, ako určiť tento stav základného materiálu, prečo by ste mali byť veľmi opatrní pri posudzovaní netrhlinového betónu, ako (veľmi) jednoducho vykonať výpočet na určenie prítomnosti trhlín a ako vybrať správne kotviace systémy.

Je môj betón trhlinový alebo netrhlinový? Ako to zohľadniť pri návrhu?

 
Norma EN 1992-4 v ustanovení 4.7 (2) uvádza overovaciu podmienku, podľa ktorej musí byť betón pod vplyvom vonkajších zaťažení nepretržite v stave tlakovej napätosti. V prípade aplikácií na stenu vystavenú tlaku môže byť predpätý betón považovaný za netrhlinový – avšak len po dôkladnom overení.



Okrem toho, podľa ustanovení EN 1992-4 9.2.2 a D.1 (2) musia byť kotvy navrhované pre seizmické podmienky alebo vystavené požiaru kvalifikované na použitie v trhlinovom betóne.
V praxi je veľmi náročné jednoznačne preukázať, že betón bude za všetkých okolností netrhlinový. Preto sa odporúča, aby sa pri návrhu kotvenia vždy uvažoval trhlinový stav betónu, čím sa zabezpečí súlad s normou a vyššia bezpečnosť aplikácie.
Prečo je trhlinový betón taký dôležitý pri návrhu kotvenia? Trhliny sú v železobetónových konštrukciách bežným javom – práve preto sa do betónu vkladá výstuž. V praxi sa trhlina často pretne s výstužou, ktorá následne začne prenášať ťahové sily a zvyšuje tak celkovú únosnosť systému.

Trhliny samy o sebe neznižujú únosnosť betónového nosníka.

Na rozdiel od výstuže sa však kotva môže nachádzať priamo v oblasti trhliny, čo zásadne mení rozloženie napätí v betóne a znižuje jeho odolnosť.

Kotvy, ktoré nie sú určené pre trhlinový betón, sa môžu pri výskyte trhlín uvoľniť – a to aj pri veľmi nízkych ťahových zaťaženiach.

Podľa EN 1992-4 je únosnosť betónového kužeľa v trhlinovom betóne až o 30 % nižšia než v netrhlinovom. Ešte dôležitejšie je, že správanie kotvy môže byť nepredvídateľné, ak nie je predkvalifikovaná – napríklad chemické kotvy môžu stratiť svoju priľnavosť a mechanické kotvy môžu zlyhať bez varovania.

Trhliny menia rozloženie napätí v betóne ...

…a ovplyvňujú aj odolnosť proti vytiahnutiu.

 
Ako navrhovať kotvy do trhlinového betónu ? Pri navrhovaní v softvéri PROFIS Engineering stačí jednoducho zvoliť trhlinový betón ako základný materiál. Softvér automaticky zobrazí iba tie kotvy, ktoré sú vhodné pre tento stav betónu, a zároveň zohľadní všetky požiadavky normy EN 1992-4 v rámci výpočtu.
Ak si PROFIS Engineering ešte nepoužíval, určite stojí za pozornosť. Softvér umožňuje presné overenie všetkých komponentov spoja podľa Eurokódov a princípov výpočtu založených na Eurokódoch. Kombinuje návrh kotiev s výkonným výpočtom pomocou CBFEM metódy konečných prvkov, ktorá slúži na návrh základovej dosky, zvarov, výstuh, profilov a betónového základu. Pomáha tiež posúdiť tuhosť základovej dosky. 

Návrh kotiev odolných voči trhlinám v PROFIS Engineering je jednoduchý – stačí zvoliť správny stav betónu.

Aké kotvy použiť do trhlinového betónu? Pri návrhu do trhlinového betónu síce zostávame v súlade s normou EN 1992-4, no zároveň kladieme vyššie nároky na odolnosť kotiev. Spoločnosť Hilti ponúka široké portfólio kotiev, ktoré sú navrhnuté tak, aby spoľahlivo fungovali aj v trhlinových podmienkach – napríklad HST3 alebo HIT-HY 200-A.
V ETA dokumente (European Technical Assessment) každého kotviaceho systému si môžete jednoducho overiť, či je vhodný pre trhlinový betón. Nezabudnite však, že samotná vhodnosť nestačí – je potrebné aj správne vykonať návrh podľa príslušných pravidiel.


Referencie

Eurokód 2. Navrhovanie betónových konštrukcií – Časť 4: Navrhovanie kotvenia do betónu