UKOTVENIE KONŠTRUKCIÍ PRE DOČASNÉ STAVEBNÉ PRÁCE

Dočasné stavebné práce tvoria neoddeliteľnú súčasť celého projektu a pomáhajú podporovať stavbu trvalých stavieb. Zahŕňa inžinierske riešenia na podporu alebo ochranu trvalých stavieb počas fázy výstavby, existujúcich stavieb počas rekonštrukcie, zariadení na zachytávanie pôdy počas výkopových prác. Tieto úlohy môžu tvoriť až 50 % celkových nákladov na projekte, takže je potrebné starostlivo vybrať, navrhnúť a nainštalovať niekoľko dočasných konštrukcií, ako sú lešenia, podpery, ramená, debnenia, konštrukcie na zachytávanie pôdy a zdvíhacie zariadenia (obrázok 1). Moderné projekty sa čoraz viac zameriavajú na väčšiu koordináciu medzi trvalým návrhom a metodikou výstavby, čo často vedie k začleneniu konkrétnych dočasných stavieb do plánov trvalých stavieb a zdôrazňuje význam konštrukcie týchto dočasných stavieb na zníženie celkových nákladov.

Obrázok 1: Prehľad niekoľkých typov dočasných prác a stavieb, ktoré sa zvyčajne nachádzajú na stavenisku.

Návrh dočasných prác a konštrukcií vyžaduje iný pohľad než navrhovanie trvalých prác. Pochopenie kľúčových rozdielov môže pomôcť stavebným inžinierom a návrhárom, ktorí s týmito návrhmi nie sú oboznámení.

1. Vystavenie riziku: Stavebné inžinierstvo bežne zohľadňuje riziká pre konštrukciu po celú dobu jej životnosti a zaisťuje zodpovedajúcu odolnosť pre každý typ rizika. Pri trvalých stavbách relatívne dlhšia životnosť naznačuje, že návrh môžu ovplyvňovať udalosti s dlhšou dobou opakovania. Naopak dočasné stavby sa stretávajú s kratšou dobou opakovania, ale s väčším pomerom úžitkového voči trvalému zaťaženiu na konštrukciách, ktoré sú kritické z hľadiska tuhosti.

2. Typy zaťaženia: Dočasné konštrukcie sú náchylnejšie k výraznejším účinkom plošných (rovnomerne rozložených) zaťažení, ako sú teplotné a veterné zaťaženia, rovnako ako zaťaženie od zachytenej zeminy. Navyše pôsobenie vysoko koncentrovaných (bodových) zaťažení od strojných zariadení, opier, podpier (stojok) a ďalších prvkov vedie k výrazne odlišným zaťažovacím stavom oproti tým, ktoré sa vyskytujú pri trvalých konštrukciách. Zaťaženie od týchto systémov je nutné vhodne rozniesť do zodpovedajúcich podpôr a základových konštrukcií. Nasledujúce dva príklady zdôrazňujú rozdiely v type zaťaženia a význam sledu výstavby a prenosu zaťaženia.

3. Stabilita a odolnosť: Pri existujúcich konštrukciách prispievajú tuhšie prvky k rozdeleniu vodorovných zaťažení do základov prostredníctvom už vytvorených prenosových dráh zaťaženia. Naproti tomu dočasné konštrukcie často vyžadujú prenos zaťaženia v staticky určitých systémoch s minimálnou redistribúciou, čo znižuje schopnosť redistribúcie zaťaženia v prípade lokálnej poruchy. Podobne majú nedokončené konštrukcie spravidla nižšiu tuhosť ako dokončené objekty, čo vedie k väčším deformáciám a zodpovedajúcemu nárastu účinkov druhého rádu.

4. Zaistenie pevnosti: Akonáhle sú stanovené dráhy zaťaženia, návrhový proces zameraný na zabezpečenie únosnosti a tuhosti jednotlivých prvkov je obdobný ako pri trvalých konštrukciách, avšak je nutné zohľadniť väčšie excentricity a nižšie pevnosti materiálov (tj vyššie čiastkové súčinitele spoľahlivosti) v prípadoch, kde existuje vyššia miera neistoty.

5. Základné informácie: Prenos zaťaženia zo všetkých pomocných konštrukcií musí byť zaistený do nosného prostredia, ako je existujúca konštrukcia alebo základ, prípadne novozriadené založenie. Kľúčová výzva, ktorej projektanti čelia pri zabezpečení dostatočnej únosnosti a tuhosti týchto základov alebo nosných prostredí, je zhodná ako pri trvalých konštrukciách. Zvyčajné riešenia sa môžu pohybovať od jednoduchých plošných základov na podoprenie stojok dočasného podoprenia až po zapustené stĺpy votknuté do pilót, ktoré prenášajú spojito premenlivé zaťaženia od vežových žeriavov, ktoré sa môžu v priebehu niekoľkých sekúnd meniť z tlaku na ťah. [2].

Všetky dočasné konštrukcie vyžadujú určitú úroveň návrhu s cieľom minimalizovať riziko zlyhania. Dôsledky nedostatočného návrhu, prevedenia a údržby dočasných konštrukcií môžu viesť ku kolapsu alebo poruche samotných dočasných konštrukcií alebo aj trvalých konštrukcií, pričom v druhom prípade môže dôjsť k následnému zrúteniu susedných objektov (napr. budov, dopravnej infraštruktúry a/alebo inžinierskych sietí). Takéto udalosti môžu spôsobiť významné oneskorenie a navýšenie nákladov projektu, čo vedie k podstatnému finančnému zaťaženiu zhotoviteľov, subdodávateľov, projektantov, dodávateľov i investorov. Ešte závažnejšie je reálne riziko úmrtia a vážnych zranení, ktoré hrozia pracovníkom na stavbe aj verejnosti.

K poruchám obvykle dochádza v troch bodoch: tam, kde sa prenáša zaťaženie, tam, kde je nutné zaistiť stabilitu, alebo tam, kde dočasné konštrukcie interagujú so zemou alebo s trvalými konštrukciami. Väčšina porúch často pramení z nedostatočnej bočnej stability v dôsledku chýbajúceho alebo nedostatočného stuženia, čo je jednou z najčastejších príčin porúch počas výstavby, keď sa zaťaženie na nedokončenú konštrukciu mení a dočasné konštrukcie môžu stratiť stabilitu [3]. Tu zohrávajú hlavnú úlohu spojovacie prvky a dva nižšie uvedené príklady poskytujú odvetviu cenné ponaučenie z porúch spôsobených nedostatočným návrhom dočasnej konštrukcie, vrátane spojovacích prvkov, ktoré musí vždy overiť zodpovedný projektant.

4.1 Návod pre návrh

Niekoľko národných dokumentov, ako napríklad PAS 8812 [4], a medzinárodné normy, ako sú EN 1991-1-6 [6], EN 12811 (časti 1 – 4) [7] a EN 12812 [8], poskytujú podrobné pokyny pre návrh a vykonávanie dočasných konštrukcií. Tieto dokumenty pomáhajú inžinierom pri stanovení návrhových zaťažení (vrátane správnych čiastkových súčiniteľov spoľahlivosti) a hodnôt únosnosti štandardných prefabrikovaných hliníkových a oceľových systémov, ktoré je možné opakovane používať. Systémové prvky od popredných výrobcov uvádzajú vo svojich technických listoch návrhové únosnosti (so zodpovedajúcimi súčiniteľmi spoľahlivosti), napríklad v manuáli Hilti Fastening Technology Manual.

Pre návrh spojovacích prvkov obsahuje norma EN 1992-4 [9] ustanovenia, ktoré umožňujú projektantom stanoviť únosnosť dodatočne inštalovaných kotiev do betónu. V technických listoch výrobcovia obvykle uvádzajú charakteristické, návrhové a odporúčané hodnoty únosnosti vrátane príslušných súčiniteľov spoľahlivosti, a to za podmienky, že sú tieto prvky inštalované v súlade s Pokynmi pre použitie výrobcu (IFU).

Návrhové zaťaženie, ktoré sa porovnáva s únosnosťami, možno v niektorých prípadoch stanoviť štandardizovane (napr. pri stojkách alebo spojkách), zatiaľ čo v iných prípadoch je nutné vykonať podrobné posúdenie (napr. pri lešení alebo kotvení žeriavov pri účinkoch vetra).

4.2 Návod na výber

Pre pomoc statikom pri výbere správneho spojovacieho prvku je možné zvážiť nasledujúce body:

• Dostupnosť spojovacieho prvku s európskym technickým posúdením (ETA) pre jednorazové a viacnásobné upevnenie.

• Spojovacie prvky, ktoré je možné kombinovať s dočasnými stavebnými prvkami, ako sú napríklad podpery.

• Pri spojovacom prvku, ktorý je možné znovu použiť, platia špecifické národné schválenia, ako je DIBt aBG Z21.8-2137 pre betónový spojovací prvok Hilti HUS4, ktoré s presnými údajmi uvádzajú, koľkokrát je spojovací prvok povolený na opätovné použitie a aké zvyškové zaťaženie môže spojovací prvok zvládnuť.

• Sú pre návrh vyžadované špecifické požiadavky na trvanlivosť v korozívnom prostredí alebo na dlhšiu životnosť?

Séria skrutiek do betónu HUS4 (možné aj v kombinácií mechanická kotva HUS4 + chemická kapsula HUS4 MAX) sú navrhnuté pre aplikácie, kde je vyžadované jednoduché opakované použitie v dočasných kotveniach. Poskytuje projektantom aj zhotoviteľom flexibilné riešenie na kotvenie rôznych zostáv dočasných konštrukcií, ako sú lešenia, debnenia, podporné konštrukcie (propping / falsework) a ďalšie aplikácie, napríklad bezpečnostné zábradlie (pozri obrázok 1). Tieto aplikácie patria medzi najpočetnejšie na typickej stavbe a uvedené spojovacie prvky podporujú stavebné tímy tým, že umožňujú rýchlu montáž aj demontáž dočasných konštrukcií a zároveň umožňujú ich okamžité zaťaženie po vyvŕtaní a inštalácii do betónu pri dodržaní uťahovacieho momentu predpísaného v Manuáli na použitie (IFU). Ďalej, ako je znázornené na obrázku 2 (vpravo), môžu niektoré konkrétne zostavy vyžadovať väčšie odsadenie, pretože hliníkové alebo oceľové prvky nie sú typickými základovými doskami inštalovanými lícom k povrchu betónu. Súčasne pre tieto prípady nie je vyžadovaný špecifický typ hlavy, pretože sa v praxi používajú štandardné kotviace matice s debniacim závitom 15 mm (pozri obrázok 4).

Obrázok 2: (vľavo) vzpera so základovou doskou inštalovanou lícom k povrchu betónu; (vpravo) debnenie kotvené do betónu bez typickej základovej dosky as veľkým odsadením

S cieľom podporiť zhotoviteľov a projektantov pri hľadaní riešení na inštaláciu dočasných konštrukcií s veľkým odsadením (stand-off) predstavuje spoločnosť Hilti ďalší variant v rade betónových skrutiek HUS4 – typ HUS4-DW. Ako je znázornené na obrázku 3, tento čisto mechanický variant kombinuje základ skrutky HUS4 veľkosti 16 s vonkajším debniacim závitom 15 mm a je k dispozícii v dvoch dĺžkach, aby pokryla široké spektrum podmienok, kde sú na stavbe vyžadované inštalácie s odsadením. Závit je kompatibilný so štandardnými kotviacimi maticami bežne používanými na stavbách (pozri obrázok 4).

Obrázok 3: Nová skrutka do betónu HUS4-DW, navrhnutá pre dočasné upevnenie.

Obrázok 4: Štandardné debniace matice

HUS4-DW má Európske technické posúdenie ETA (20/0867) [10] pre jednorazové kotvenie podľa EAD 330232, čo umožňuje návrh podľa EN 1992-4, špecifické národné schválenie (aBG Z-21.8-2137 vydané DIBt) [11] určené pre kotvenie skrutiek do betónov v nevyzretom, tak aj v úplne vyzretom betóne, a to v medziach daných týmto schválením.

Cloudový návrhový softvér PROFIS Engineering od spoločnosti Hilti prináša nové možnosti, ktoré podporujú projektantov pri výbere a návrhu dodatočne inštalovaných kotiev do betónu pre dočasné aj trvalé konštrukcie. Ako je znázornené na obrázku 2, je možné zvoliť určité preddefinované zostavy dočasných konštrukcií s odporúčanými typmi spojovacích prvkov, vrátane radu HUS4. Návrh pre jednorazové kotvenie je obdobný ako u štandardných kotiev a je rozšírený o funkciu Smart Design v softvéri PROFIS, ktorá podporuje rýchly a zároveň komplexný návrh ako pre atypické, tak pre bežné aplikácie kotvenia dočasných konštrukcií.

Obrázok 5: Preddefinované zostavy dočasných konštrukcií v module „Kotvenie do betónu“ v softvéri PROFIS

Dočasné konštrukcie tvoria kľúčovú a každodennú súčasť každého stavebného projektu. Vyžadujú úroveň návrhu a vykonania jednotlivých časti celku porovnateľnú s trvalými konštrukciami a založenú na rovnakých princípoch, aby bolo zabezpečené efektívne prenesenie zaťaženia do nosného prvku a minimalizované riziko poruchy. Spojovacie a kotevné prvky hrajú zásadnú úlohu pri zabezpečení stability a prenosu zaťaženia z dočasných konštrukčných sústav do podkladu.

Kombinácia štandardného debniaceho závitu 15 mm so skrutkou do betónu HUS4 veľkosti 16 v dvoch rôznych dĺžkach, ponúka nový variant spojovacieho prvku HUS4-DW. Tento spojovací prvok ponúka projektantom a zhotoviteľom riešenia pre kotvenie rôznych sústav v dočasných konštrukciách s veľkým odsadením medzi podkladom a kotveným prvkom, ako sú lešenia, debnenia, podporné konštrukcie, bezpečnostné zábradlie a ďalšie aplikácie. Vďaka ETA certifikátu pre jednorazové použitie a národnému schváleniu DIBt (aBG) pre viacnásobné použitie v nevyzretom aj plne vyzretom betóne je typ HUS4-DW integrovaný do softwaru PROFIS Engineering, čo umožňuje projektantom aj zhotoviteľom navrhovať rôzne sústavy dočasných konštrukcií.

Ak chcete začať s navrhovaním, navštívte stránku https://profisengineering.hilti.com/

VIDEO S POUŽITÍM HUS4-DW

PORTFOLIO HUS4-DW