W przypadku około 70% projektów według EN 1992-4, decydujący charakter zniszczenia betonu to rozerwanie przy rozciąganiu, rozerwanie przy rozciąganiu poprzecznym lub w połączonym projekcie. Projekt można udoskonalić i zoptymalizować dzięki odpowiedniemu podejściu i uwzględnieniu zbrojenia wzmacniającego zgodnie z warunkami brzegowymi ustalonymi w normie Eurokod.
 
Szczegółowy opis danych wprowadzanych do oprogramowania i warunków brzegowych w opracowaniu „Good-to-Know - Design of Supplementary Reinforcement in PROFIS Engineering” (Warto wiedzieć - Projektowanie zbrojenia wzmacniającego w oprogramowaniu PROFIS Engineering). 
Czas czytania: 7 minut
 
Opublikowane 19 stycznia 2021 opracowanie MVV TB 2020/1 dało podstawy dla oficjalnego wprowadzenia normy EN 1992-4 dla łączników w betonie w różnych stanach federalnych w Niemczech. W Austrii i Szwajcarii, norma EN 1992-4 została uprzednio włączona do norm ÖNORM oraz SIA. Jedną ze zmian w porównaniu do dotychczasowych wytycznych projektowych ETAG 001 i TR 029 jest możliwość zastosowania zbrojenia wzmacniającego, którego zasady stosowania zostały określone w CEN/TS 1992-4 dla osadzania oraz rozszerzone obecnie na systemy wklejane, czyli kotwy.
 
Jakie są zalety stosowania zbrojenia wzmacniającego?
W przypadku około 70% projektów według EN 1992-4, decydujący charakter zniszczenia betonu to rozerwanie przy rozciąganiu, rozerwanie przy rozciąganiu poprzecznym lub w połączonym projekcie. Jest to głównie spowodowane istniejącymi uwarunkowaniami, takimi jak niska głębokość zakotwienia, niewielkie odległości od krawędzi, niska wytrzymałość betonu lub niewielki rozstaw. Niektóre z tych parametrów można zoptymalizować poprzez zastosowanie systemu zakotwień lub zmianę układu zakotwień. Przy czym, we wszystkich przypadkach, możliwości optymalizacji lub dostosowania są ograniczone zewnętrznymi warunkami brzegowymi. W szczególności, zakres dostosowania jest ograniczony w przypadku wąskich lub smukłych elementów lub wstępnie zdefiniowanych płyt kotwiących. 
 

Rys. 1: Podstawowe czynniki wpływające na zniszczenie betonu

Jedna z możliwości ukryta jest w samym betonie - w istniejących lub nowych konstrukcjach można uwzględnić zastosowanie zbrojenia wzmacniającego. Jeśli obciążenia są prawidłowo przenoszone przez płytę kotwiącą, a następnie przez dybel do zbrojenia, pozwala to wyeliminować praktycznie całkowicie niektóre charaktery zniszczenia. PROFIS Engineering to pierwsze na rynku oprogramowanie które umożliwia ustalenie, rozmieszczenie i zaprojektowanie zbrojenia wzmacniającego.
 

Rys. 2: Podejście wykorzystujące zbrojenie wzmacniające dla siły ścinającej w oprogramowaniu PROFIS Engineering

W oprogramowaniu PROFIS Engineering, w zakładce Reinforcement (Zbrojenie) można rozpatrzyć istniejące zbrojenie danego elementu czynnikowo (podejście dla zbrojenia tylnego ψ(re,V)ψ(re,V) = 1,4 ) lub przez aktywację zbrojenia wzmacniającego dla obciążeń ściskających lub ścinających.
 

Rys. 3: Aktywacja zbrojenia wzmacniającego (po lewo) z uwzględnieniem analizy

czynnikowej zbrojenia (po prawo)

Poza określeniem średnicy, typów zbrojenia (strzemię zamknięte, strzemię wplatane, hak, proste) oraz rozstawu zbrojenia, warto zwrócić uwagę na dwa dodatkowe pola.
 
1) Obecny stopień wytężenia zbrojenia
Zwykle, ułożenie dodatkowego zbrojenia wzmacniającego nie ma na celu przenoszenie siły z kotwy, ale zapewnia bezpieczeństwo konstrukcyjne elementu. W nowych konstrukcjach można oczekiwać, że na zbrojenie będą działać również inne naprężenia. Naprężenia te należy uwzględnić przez wprowadzenie istniejącego wytężenia do projektu zbrojenia wzmacniającego dla zakotwienia kotwy.

Rys. 4: Uwzględnienie wykorzystania zbrojenia przez komponent

 
Na przykład, jeśli wykorzystane jest 80% zbrojenia, tylko pozostałe 20% jest stosowane w projekcie w oprogramowaniu PROFIS Engineering.
 
2) Tolerancja warstwy zbrojenia
W celu uwzględnienia i zastosowania zbrojenia wzmacniającego wymagane jest znane położenie, typ i średnica zbrojenia. Pierwsze dwie informacje można znaleźć na schematach zbrojenia, przy czym położenie na rysunku zwykle nie odpowiada rzeczywistości. Poprzez wprowadzenie wartości tolerancji w milimetrach zapewniane jest uwzględnienie najbardziej niekorzystnego przypadku położenia (zbrojenie na dyblu). W razie wątpliwości, przy wprowadzaniu tolerancji zalecane jest uwzględnienie połowy odległości do osi dybla.
 

Rys. 5: Uwzględnienie tolerancji położenia pręta zbrojeniowego w stosunku do położenia dybla

Ogólne warunki brzegowe:
Zbrojenie wzmacniające może być stosowane pod warunkiem spełnienia określonych warunków brzegowych dla danych łączników, a weryfikacje dla zniszczenia betonu i zniszczenia krawędzi betonu mogą być pominięte.
 
·        Należy zapewnić zgodność z zasadami projektowania i realizacji robót według EN 1992-4 zarówno dla kotew jak i zbrojenia wzmacniającego (np. jakość betonu, układ kotew itp.).
·        Zbrojenie wzmacniające obejmuje pręty żebrowane o fyk ≤ 600 N/mm2 oraz średnicy nieprzekraczającej 16 mm. Średnica gięcia powinna być zgodna z wymaganiami EN 1992-1.
·        Zbrojenie wzdłuż krawędzi elementu jest zaprojektowane i wymiarowane z uwzględnieniem sił właściwych dla odpowiedniego modelu kratownicy. W celu uproszczenia, można założyć kąt pręta ściskanego 45°.
·        Zakładana objętość usuwanego materiału podłoża powinna być taka sama, jak użyta do obliczeń nośności na zniszczenie krawędzi betonu lub wyrwanie betonu. 
·        Długość zakotwienia l1 w objętości betonu wynosi co najmniej l1 = 10d dla prętów prostych bez dospawanych prętów poprzecznych oraz co najmniej l1 = 4d dla prętów z hakami kątowymi, hakami lub pętlami.
·        Długość zbrojenia l1 w stożku betonowym musi zapewnić przenoszenie naprężenia rozciągającego.
·        Zbrojenie wzmacniające powinno być zakotwione poza zakładaną płaszczyzną zniszczenia, a długość zakotwienia lbd powinna być zgodna z wymaganiami EN 1992-4.
·        Przekrój zbrojenia wzmacniającego na każdym łączniku powinien być wystarczający dla zapewnienia wymaganej nośności na zniszczenie betonu lub zniszczenie krawędzi betonu.
 
Zbrojenie wzmacniające dla obciążeń rozciągających:
 W przypadku zbrojenia wzmacniającego dla obciążeń rozciągających weryfikacja trybu zniszczenia betonu może być pominięta, jeśli zbrojenie jest wystarczająco zakotwione wewnątrz i na zewnątrz stożka betonu, co pozwala zapewnić przenoszenie naprężenia rozciągającego.

Rys. 6: Warunek brzegowy dla dodatkowego zbrojenia pod obciążeniem rozciągającym

Zbrojenie wzmacniające dla obciążeń prostopadłych do powierzchni:
W przypadku stosowania zbrojenia wzmacniającego dla obciążeń ścinających, zniszczenia krawędzi betonu można uniknąć, jeśli obliczeniowa siła ścinająca działa w kierunku wprowadzenia zbrojenia wzmacniającego. Jeśli występuje więcej niż jedna krawędź, należy zweryfikować wszystkie krawędzie. W tym przypadku, zbrojenia wzmacniającego nie należy stosować na krawędzi równoległej do siły ścinającej prostopadłej do wzmocnienia.
 

Rys. 7: Warunek brzegowy dla zbrojenia wzmacniającego dla obciążeń ścinających

Wniosek
Zastosowanie zbrojenia wzmacniającego wymaga uwzględnienia określonych warunków brzegowych. Jeśli położenie zbrojenia w stosunku do kotwy jest nieprawidłowe, oprogramowanie PROFIS nie uwzględnia zbrojenia wzmacniającego dla danego projektu. W rezultacie, zbrojenie wzmacniające nie stanowi idealnego rozwiązania dla każdego zastosowania, w którym występuje zniszczenie betonu, natomiast może zapewnić istotne usprawnienie w projektach, w których występuje zniszczenie betonu lub zniszczenie krawędzi betonu, pod warunkiem spełnienia warunków brzegowych.
 
 
Podobał Ci się ten artykuł?
Oceń go dając kciuk w górę. Ułatwi to nam wybór kolejnych tematów.
 
Jesteś zainteresowany/a? Zaloguj się, aby pobrać bezpłatne oprogramowanie projektowe > PROFIS Engineering.
 
Wybrane odnośniki:
Kontakt z Hilti
Rozwiązanie Hilti w zakresie montażu zbrojenia uzupełniającego
Oprogramowanie do projektowania PROFIS Engineering
Katalog produktów
Podręcznik techniki kotwienia
Biblioteka BIM/CAD