Jak wygląda kwestia kotwienia w podłożu naturalnym jak skałą lub kamień?
W projektach może być wymagane wykonanie zamocowań w skale, przy czym należy zwrócić uwagę, że EOT nie obejmuje tego typu zastosowań ze względów podanych poniżej, a ogólne informacje na temat stosowania zamocowań w skale nie są dostępne.
1. Występuje ogromna ilość różnych skał i nawet w przypadku tego samego typu skały, na przykład granitu, mogą występować znaczne rozbieżności. Oznacza to, że prosta definicja skały jest sama w sobie wyjątkowo trudna.
2. Zawężenie analizy do jednej z wielu skał na świecie umożliwia przewidywanie niektórych właściwości mechanicznych. Jest na ten temat dostępna szeroka literatura, przy czym dla każdej właściwości podawany jest zwykle szeroki zakres. Jednym z powodów jest to, że materiał tego typu jest niejednorodny, tym samym, ta sama skała może wykazywać wiele różnych właściwości.
3. Niejednorodność prowadzi do wniosku, że wymagana jest indywidualna analiza określonej skały, w której ma być zainstalowana kotwa. Przy czym, ta sama skała może w różnych miejscach wykazywać różne właściwości. Tym samym, należy oczekiwać różnego zachowania kotew w różnych punktach mocowania.
4. Kolejny istotny fakt stanowi możliwość powstawania niewidocznych pęknięć w skale. Woda może przenikać do pęknięć i zamarzać w nich lub niektóre elementy skały mogą podlegać atakom chemicznym. Może to prowadzić do wykruszania fragmentów skały lub nieoczekiwanego ograniczenia właściwości mechanicznych.
5. W przypadku betonu określona jest ściśle zdefiniowana lista opcji oraz łatwo jest przewidzieć jego właściwości mechaniczne jako sztucznego materiału. Kolejny istotny czynnik stanowi to, że materiał homogeniczny i jego zachowanie mogą być założone jako niezmienne i przewidywalne w dowolnym punkcie.
Jaka jest procedura projektowania zamocowań w skale?
(a) W zastosowaniach w skale stosowana jest żywica epoksydowa Hilti HIT-RE500 V3, która sprawdziła się jako najbardziej odpowiednie rozwiązanie.
(b) Należy zaproponować wykonanie instalacji próbnych w tej samej skale, która będzie stanowiła podłoże w pobliżu końcowego położenia kotew. Należy wykonać próby nośności na wyrwanie w celu oceny i wyznaczenie wartości obliczeniowej wytrzymałości na odrywanie. Wartości wytrzymałości na odrywanie mogą być oszacowane na podstawie głębokości zakotwienia i innych właściwości przy założeniu bardzo niskiego naprężenia działającego na połączenie (np. 2,0 MPa).
(c) Jeśli wyniki prób są pozytywne i zapewniają bezpieczne mocowanie, kotwy należy zainstalować w wymaganych miejscach oraz przeprowadzić obciążenie próbne w celu walidacji obciążenia obliczeniowego. Ponieważ skała może ulec spękaniu lub jej właściwości mechaniczne mogą ulec zmianie w czasie, nie można zagwarantować bezpieczeństwa kotwy w dłuższym okresie. Tym samym, zalecane jest wykonywanie regularnych kontroli punktów mocowania.
(d) Proste mocowania punktowe, w miejscach które mogą wpływać na bezpieczeństwo ludzi (np. trasy wspinaczkowe, liny asekuracyjne) nie są dozwolone. Zawsze zalecane jest stosowanie zamocowań nadmiarowych uwzględniających ewentualne uszkodzenie kotwy i zapobiegające całkowitemu uszkodzeniu systemu.
Podsumowanie:
Ponieważ nie są dostępne ogólne dane techniczne dla podłoża, bezpieczne zamocowania mogą być wykonane wyłącznie na podstawie badań prowadzonych na miejscu. Nawet w takim przypadku jednak, zakotwienie powinno być zawsze osadzone głębiej, niż wynika to z obliczeń statycznych, jeśli nie stwierdzono jednoznacznie, że nie występują wady lub słabe punkty w skale.