Kiedy płyta podstawy może być traktowana jako sztywna?
Podstawowe założenie podczas obliczania sił rozciągających w zamocowaniach grupowych według teorii sprężystości jest takie, że płyta podstawy pozostaje płaska pod wpływem działania sił wewnętrznych [1], co jest zwykle określane terminem „wystarczająco sztywna podstawa”.
W opinii autorów, nie podano jednoznacznych informacji, w jaki sposób założenie to może być spełnione.
- W celu zapewnienia wystarczającej sztywności podstawy, w opracowaniu [2] sugerowane jest ograniczenie naprężeń w płycie podstawy. Według [2], naprężenia zginające w płycie podstawy powinny być uśrednione na odcinku 2*t+s (t= grubość podstawy, s= grubość środnika) przed mocowaniem podstawy. Jeśli średnie naprężenie zginające w płycie stalowej jest mniejsze, niż wyraźna granica plastyczności można założyć, że podstawa ma wystarczającą sztywność.
- Wyniki obliczeniowe [3] i doświadczalne [4,5,6] wskazują, że kryterium naprężenia [1] nie obowiązuje we wszystkich przypadkach i może prowadzić do znacznie wyższych obciążeń kotwy, niż wynikające z teorii sprężystości.
- W [7] podano informacjo dotyczące „wystarczającej sztywności” z użyciem stosunku odległości od krawędzi profilu do krawędzi płyty do grubości podstawy. Pozwala to zapobiec występowaniu dodatkowych sił.
- W wymaganiach Eurokod 2, Część 4 [1] podano, że odkształcenie podstawy powinno być pomijalne w stosunku do przemieszczenia osiowego zamocowań. Jeśli wymaganie to nie jest spełnione, należy uwzględnić odkształcenie podstawy.
- Według najnowszych badań [6], wystarczająca sztywność lub grubość podstawy są wyznaczane na podstawie dwóch kryteriów: kryterium naprężenia i kryterium odkształcenia. Jest to osiągane przez ograniczenie naprężeń według [2]. Ponadto, należy ograniczyć odkształcenie sprężyste podstawy pod wpływem obliczeniowych sił wewnętrznych z uwzględnieniem przemieszczenia kotwy. W [6] podano, że odkształcenie przy obciążeniu rozciągającym zależy głównie od sztywności kotwy stosowanego systemu zamocowań.
Uwaga praktyczna: Dostępna jest jeszcze jedna możliwość obliczania sił działających na kotwy przy założeniu sztywności i realistycznych założeń dostępna w module zaawansowanych podstaw oprogramowania Hilti Engineering
[1] Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu – Część 4: Projektowanie zamocowań do stosowania w betonie. Wersja w języku niemieckim prEN 1992-4:2013
[2] Mallée, R.; Riemann, H.: Ankerplattenbefestigungen mit Hinterschnittdübeln. Bauingenieur 65, str. 49-57, Springer VDI-Verlag, 1990
[3] Schneider, H.: Zum Einfluss der Ankerplattensteifigkeit auf die Ermittlung der Dübelkräfte bei Mehrfachbefestigungen. Landesgewerbeamt Baden-Württemberg, Landesstelle für Bautechnik 1999
[4] Forschungs- und Materialprüfungsanstalt (FMPA): A Belastungsversuche an einbetonierten Kopfbolzengruppen. University of Stuttgart 1983
[5] Mallée, R.: Versuche mit Ankerplatten und unterschiedlichen Dübeln. Fischerwerke 2004
[6] Fichtner, S.: Untersuchungen zum Tragverhalten von Gruppenbefestigungen unter Berücksichti-gung der Ankerplattendicke und einer Mörtelschicht. Faculty of Civil and Environmental Engineering of the University of Stuttgart 2011
[7] Tennessee Valley Authority: TVA Civil Design Standard DS-C1.7.1, str. 25, Knoxville, 1984