Nová evropská norma ČSN EN 1992‑4 (EC2‑4). Navrhování kotvení do betonu

• Foto

Zatímco se předběžná norma CEN/TS 1992‑4 skládá z 5 částí s přibližně 170 stranami, ČSN EN 1992‑4 je se 127 stranami (v anglické verzi) kratší, ale technicky mnohem komplexnější. Zkrácené informace jsou v plném rozsahu zachovány ve formě doplňujících dokumentů CEN/TR pod společným názvem „Navrhování kotvení do betonu“:

• CEN/TR 17079 Staticky neurčité nenosné systémy.
• CEN/TR 17080 Upevňovací lišty – Doplňující pravidla.
• CEN/TR 17081 Plastický návrh kotev s hlavou a dodatečně osazených kotev.

KOTEVNÍ PRVKY

Norma ČSN EN 1992‑4 se vztahuje na následující typy kotevních prvků:

• Zabetonované prvky: kotvy s hlavou (s nebo bez kotevní desky) a upevňovací lišty (obr. 1).
• Dodatečně osazované mechanické kotvy (obr. 2).
• Dodatečně osazované lepené kotvy a lepené rozpěrné kotvy (obr. 3).

OBLAST POUŽITÍ

Základním požadavkem na kotevní prvek pro použití normy ČSN EN 1992‑4 je Evropské technické posouzení ETA daného kotevního prvku, dokladující splnění požadavků Evropského hodnotícího dokumentu EAD. Ověření požadavků se realizuje zkouškami, které se provádějí mimo jiné v betonech s nízkou i vysokou pevností, v betonech s trhlinami a bez trhlin, a to v závislosti na zamýšleném rozsahu použití.

Únosnost kotevních prvků může být významně ovlivněna trhlinami v betonu. Proto musí být kotevní prvky obecně kvalifikovány a schváleny pro beton s trhlinami a/nebo pro beton bez trhlin. Informace o těchto vlastnostech konkrétního kotevního prvku jsou obsaženy v příslušném ETA. Je na projektantovi – konstruktérovi, aby rozhodl, do jakého prostředí z hlediska přítomnosti trhlin, je kotevní prvek navržen. Pokud se předpokládají podmínky betonu bez trhlin, musí být v souladu s ČSN EN 1992‑4 provedeno ověření, že se v oblasti navržených kotevních prvků nevyvinou žádné trhliny po celou životnost těchto kotevních prvků.

HLAVNÍ TECHNICKÉ ZMĚNY V NOVÉ NORMĚ ČSN EN 1992‑4 OPROTI ETAG 001

Hlavní principy návrhu kotvy zůstávají zachovány. Na druhou stranu došlo k dílčím změnám v posouzení kotev, včetně úprav vzorců a nových koeficientů, kdy níže uvádíme příklady.

ZOHLEDNĚNÍ EFEKTU TRVALÉHO ZATÍŽENÍ V TAHU

Nově je při návrhu brán u lepených kotev ohled i na dlouhodobé zatížení, které může vyvolat pokles soudržnosti u lepené kotvy. Proto při posouzení na „kombinaci vytažení a vytržení betonového kuželu“ ČSN EN 1992‑4 zavádí dodatečný koeficient ψ_sus (není součástí ETAG). Ten snižuje soudržnost lepené kotvy, a tím i její únosnost. Daný koeficient je specifický pro daný produkt a není‑li v ETA uvedena jeho hodnota, předpokládá se výchozí hodnota ψ_sus = 0,6.

ZOHLEDNĚNÍ EFEKTU PŘIDANÉ SÍLY OD VLIVU PŮSOBÍCÍHO MOMENTU NA VYTRHÁVANÉ TĚLESO BETONU

Nově je do výpočtu kapacity tahového betonového kuželu vložen součinitel ψ_M,N. Když se upevnění sestává z dvojice kotev a je vystaveno ohybovému momentu, vznikne dvojice sil, tvořená tahovou silou v kotvě a tlakovou silou pod částí kotevní desky (obr. 4). Pokud tahová síla v kotvě přesáhne kapacitu betonového kuželu, dojde k jeho vytržení. V této situaci však může být zatížení na úrovni porušení betonového kuželu ovlivněno sousedním tlakovým blokem pod kotevní deskou. Toto ovlivnění závisí na velikosti ramene mezi výslednicí tahových a tlakových sil (z) ve vztahu k poloměru základny vytrhávaného betonového kuželu a je to zohledněno koeficientem ψ_M,N.

ZOHLEDNĚNÍ EFEKTU PODEPŘENÍ OD PODLITÍ KOTEVNÍ DESKY

V případě kotvení do betonu bez trhlin se nově rozšiřují možnosti neuvažovat u podlité kotevní desky s ohybem dříku kotev od smykového zatížení. Je zde ovšem několik omezujících podmínek včetně max. tloušťky podlití 40 mm.

ZOHLEDNĚNÍ ZPŮSOBŮ SELHÁNÍ OD KOMBINACE TAHOVÉHO A SMYKOVÉHO ZATÍŽENÍ

Při současném zatížení tahem a smykem se uvažuje s těmito kombinacemi:

• Selhání oceli od zatížení tahem a smykem.
• Selhání betonu od zatížení tahem a smykem.
• Selhání betonu od zatížení tahem a selhání oceli od zatížení smykem.
• Selhání betonu od zatížení smykem a selhání oceli od zatížení tahem.

Nově se posoudí odděleně selhání související čistě s ocelí a selhání související čistě s betonem, přičemž menší hodnota z obou interakčních křivek poskytuje návrhovou hodnotu (obr. 5).

ZÁVĚR

Nová norma ČSN EN 1992‑4 „Navrhování kotvení do betonu“, vydaná v roce 2018, představuje nezbytný krok k harmonizaci návrhu kotevních prvků pro použití v betonu. Jedná se o výrazný legislativní posun z návrhové směrnice na respektovanou evropskou normu.

Autoři

• Ing. Jonáš Jan
• Ing. Valenta Vratislav