Úvod do problematiky
Nová část Eurokódu 2 – EN 1992-4, která se věnuje navrhování spojovacích prvků do betonu, je už publikovaná ve více zemích EU. Dlouho očekávané zavedení této normy, která povyšuje navrhování kotev z původního usměrnění (ETAG 001, příloha C) na úroveň závazného předpisu, zásadně ovlivní přístup odborníků k aplikacím s kotvením do základových desek. Očekává se, že to výrazně podpoří kvalitnější specifikaci kotev ze strany projektantů.

Navrhování kotvení v existujících objektech (často procházejících rekonstrukcí) je výzvou i pro zkušené projektanty.
U bezpečnosti kotvení do betonu hraje klíčovou roli stav základního materiálu z hlediska trhlin. V nové normě EN 1992-4 se tomuto tématu věnují dvě ustanovení:

Ve zbytku tohoto článku se s vámi podělíme o několik užitečných postřehů o tom, jak určit tento stav základního materiálu, proč byste měli být velmi opatrní při posuzovaní netrhlinového betonu, jak (velmi) jednoduše provést výpočet na určení přítomnosti trhlin a jak vybrat správné kotvicí systémy.

Je můj beton trhlinový nebo netrhlinový? Jak to zohlednit při návrhu?
 
Norma EN 1992-4 v ustanovení 4.7 (2) uvádí ověřovací podmínku, podle které musí být beton pod vlivem vnějších zatížení nepřetržitě ve stavu tlakové napjatosti. V případě aplikací na stěnu vystavenou tlaku může být předpjatý beton považovaný za netrhlinový – avšak jen po důkladném ověření.



Kromě toho musí být podle ustanovení EN 1992-4 9.2.2 a D.1 (2) kotvy navrhované pro seizmické podmínky nebo vystavené požáru kvalifikované na použití v trhlinovém betonu.
V praxi je velmi náročné jednoznačně prokázat, že beton bude za všech okolností netrhlinový. Proto se doporučuje, aby se při návrhu kotvení vždy uvažoval trhlinový stav betonu, čímž se zajistí soulad s normou a vyšší bezpečnost aplikace.
Proč je trhlinový beton tak důležitý při návrhu kotvení? Trhliny jsou v železobetonových konstrukcích běžným jevem – právě proto se do betonu vkládá výztuž. V praxi se trhlina často protne s výztuží, která následně začne přenášet tahové síly a zvyšuje tak celkovou únosnost systému.

Trhliny samy o sobě nesnižují únosnost betonového nosníku.

Na rozdíl od výztuže se však kotva může nacházet přímo v oblasti trhliny, což zásadně mění rozložení napětí v betonu a snižuje jeho odolnost.

Kotvy, které nejsou určené pro trhlinový beton, se mohou při výskytu trhlin uvolnit – a to i při velmi nízkých tahových zatíženích.

Podle EN 1992-4 je únosnost betonového kuželu v trhlinovém betonu až o 30 % nižší než v netrhlinovém. Ještě důležitější je, že chování kotvy může být nepředvídatelné, pokud není pro trhlinový beton určená – například chemické kotvy mohou ztratit svoji soudržnost a mechanické kotvy mohou selhat bez varování.

Trhliny mění rozložení napětí v betonu...

…a ovlivňují i odolnost proti vytažení.

Jak navrhovat kotvy do trhlinového betonu? Při navrhovaní v softwaru PROFIS Engineering stačí jednoduše zvolit trhlinový beton jako základní materiál. Software automaticky zobrazí jen ty kotvy, které jsou vhodné pro tento stav betonu, a zároveň zohlední všechny požadavky normy EN 1992-4 v rámci výpočtu.
Jestli jsi PROFIS Engineering ještě nepoužíval, určitě stojí za pozornost. Software umožňuje přesné ověření všech komponentů spoje podle Eurokódů a principů výpočtu založených na Eurokódech. Kombinuje návrh kotev s výkonným výpočtem pomocí CBFEM metody konečných prvků, která slouží k návrhu kotevní desky, svarů, výztuh, profilů a betonového základu. Pomáhá též posoudit tuhost kotevní desky.

Návrh kotev odolných vůči trhlinám v PROFIS Engineering je jednoduchý – stačí zvolit správný stav betonu.

Jaké kotvy použít do trhlinového betonu? Při návrhu do trhlinového betonu sice zůstáváme v souladu s normou EN 1992-4, zároveň ale klademe vyšší nároky na odolnost kotev. Společnost Hilti nabízí široké portfolio kotev, které jsou navržené tak, aby spolehlivě fungovaly i v trhlinových podmínkách – například HST3 nebo HIT-HY 200-A.
V ETA dokumentu (European Technical Assessment) každého kotevního systému si můžete jednoduše ověřit, zda je vhodný pro trhlinový beton. Nezapomeňte však, že samotná vhodnost nestačí – je potřebné také správně provést návrh podle příslušných pravidel.
 
 
Reference
 
Eurokód 2. Navrhování betonových konstrukcí – Část 4: Navrhování kotvení do betonu