Návrh kotvení přesně a bezpečně

Navrhování přípojů ocel-beton je klíčovým úkolem důležitým pro bezpečnost mnoha stavebních projektů. Podle výzkumu společnosti Hilti, publikovaného v časopise New Civil Engineer, který zkoumal zkušenosti více než 100 stavebních inženýrů, 79 % tvrdí, že stráví až 4 hodiny navrhováním standardního přípoje s kotvením do betonu a následným vypracováním reportu.

Na základě praktických zkušeností inženýrů je možné zkrátit čas potřebný pro návrh jednoho kotvení až o 50 % díky správnému výběru softwarových nástrojů. Na základě našeho vlastního výzkumu, do něhož se prostřednictvím naší kalkulačky efektivity zapojilo více než 600 statiků, může časová úspora u velmi složitých kotvení dosáhnout až 80 %.

Vše podle normy, ale které?

Při první přípravě eurokódů nebyl návrh kotvení příliš dobře stanoven, aby bylo nutné zahrnout jej do EN norem. Většinou se na ně vztahoval ETAG 001 vyvinutý EOTA (Evropská organizace pro technické posuzování), včetně 2 klíčových příloh - C a E.

Naštěstí pro inženýry jsou všechny tyto pokyny pro návrh kotvení nově sloučeny do dokumentu EN 1992-4, který je nyní vynutitelným návrhovým standardem v zemích, kde se navrhuje pomocí Eurokódů. Jádro normy EN 1992-4 však nese mnoho konstrukčních ustanovení ETAG 001: příloha C, TR 029 a TR 045, takže rozdílů je jen mimnimum.

Eurokód však není jediným standardem, se kterým IDEA StatiCa pracuje. Podívejte se na tabulku se všemi normami pro kotvení obsaženými v IDEA StatiCa.

Normy pro kotvení v IDEA StatiCa

Jak IDEA StatiCa vyhovuje AISC / ACI, Eurokód a dalším

Metodu CBFEM využívají dva nejvýznamnější softwary pro návrh kotvení, IDEA StatiCa a PROFIS Engineering Suite od společnosti Hilti. Betonový blok CBFEM zjednodušuje jako 2D kontaktní prvky. Zde je několik zásad, jak IDEA StatiCa pracuje s modely kotvení ocel-beton:

• Spojení mezi patním plechem a betonem odolává pouze tlaku.
• Tlak se přenáší pomocí Winkler-Pasternakova modelu podloží, který představuje deformace betonového bloku.
• Tahová síla mezi základovou deskou a betonovým blokem je přenášena kotevními šrouby.
• Smyková síla se přenáší třením mezi patním plechem a betonovým blokem, smykovou zarážkou, nebo kotvami.
• Únosnost kotev ve smyku je stanovena dle normy.
• Tření je modelováno jako úplné omezení v rovině patního plechu.
• Smyková zarážka je modelována pomocí skořepinových prvků a je vázána ve středu hloubky kotvení v betonovém bloku bez podlití což odpovídá předpokladu rovnoměrného nosného napětí smykové zarážky na betonu.

Pokud byste se chtěli dozvědět více o nejdůležitějších principech a postupech používaných v CBFEM, doporučujeme projít si naše Obecné teoretické základy.

V našich teoretických základech najdete také to, jak IDEA StatiCa zachází se spoji ocel-beton z hlediska specifických požadavků Eurokódu.

• Teoretické základy - posouzení kotev
• Teoretické základy - posouzení betonového bloku

3 způsoby modelování kotvení

Dost bylo teorie, hurá do praxe! Pokud jde o možnosti návrhu, nezáleží na tom, jaký typ kotvení potřebujete modelovat a vypočítat. Flexibilita IDEA StatiCa umožňuje modelovat patky sloupů, balustrády, zábradlí nebo závěsy bez omezení v topologii.

Připojení můžete modelovat třemi různými způsoby.

Prvním přístupem je modelování připojení pomocí našeho průvodce (Wizard). Zde můžete využít čtyři různé topologie s možností návrhu momentového nebo smykového přípoje.

Rozhodně se nemusíte bát, že by vás průvodce ve vašem návrhu nějak omezoval. Máte možnost si vybrat z obrovského množství materiálů a výrobních operací, které vám umožní popustit uzdu vaší fantazii a s návrhem si opravdu "pohrát".

V některých situacích musíte začít navrhovat přípoj úplně od začátku. I v tomto případě se nemusíte bát složitých procesů. Většinu přípojů byste měli být schopni navrhnout během několika minut. 

Podívejte se, jak můžete jednoduché kotvení navrhnout za méně než 3 minuty: 

V neposlední řadě můžete svůj model kotvení importovat z vašeho CAD softwaru pomocí našich BIM linků. U produktů Autodesk Advance Steel a Revit se betonové bloky importují do modelu. Pro Tekla Structures musíte použít alternativní řešení.

Můžete také použít BIM propojení z MKP softwarů, v takovém případě ale budete muset modelovat betonový blok v IDEA StatiCa.

Posouzení kotvení 

IDEA StatiCa pokrývá většinu potřebných posudků kotvení. IDEA StatiCa nepokrývá některé posudky dodatečně osazených kotev. Důvodem jsou chybějící informace, např. smyková únosnost pojiva lepených kotev nebo rozštěpení betonu rozpěrnými kotvami. K tomu musíte použít specializovaný software. Zde je doporučení  velmi jednoduché - jediný, kdo používá CBFEM, je program PROFIS od společnosti Hilti. Přečtěte si více o metodě CBFEM použité pro PROFIS Engineering Suite.

Předem zabetonované kotvy: 

• Tahová únosnost kotvy
• Smyková únosnost kotvy (síla bez ramene, síla na rameni)
• Vytržení betonového kužele
• Vytažení kotvy
• Odprýsknutí betonu
• Vylomení betonu
• Porušení okraje betonu
• NELZE POSOUDIT - Rozštěpení betonu – viz informace od výrobce kotev

Přímé kotvy (dodatečně osazované):

• Tahová únosnost kotvy
• Smyková únosnost kotvy (síla bez ramene, síla na rameni)
• Vytržení betonového kužele
• Vylomení betonu 
• Porušení okraje betonu
• NELZE POSOUDIT - Vytažení kotvy – viz informace od výrobce kotev
• NELZE POSOUDIT - Kombinace vytažení a porušení betonu – viz informace od výrobce kotev
• NELZE POSOUDIT - Rozštěpení betonu   – viz informace od výrobce kotev

V minulosti jsme se poměrně často setkávali s požadavkem na posouzení částečně podepřeného patního plechu. Donedávna IDEA StatiCa tento typ kotvení nebyla schopna posoudit. Od verze 20 je již tento posudek k dispozici. 

Navrhujte bezpečně, šetřete čas, optimalizujte!

Návrh ocelo-betonových přípojů může být velmi časově náročný, ale správná volba nástrojů může množství práce výrazně snížit. Zřejmě právě proto je návrh a posouzení kotvení jednou z nejpoužívanějších a nejpožadovanějších funkcí v IDEA StatiCa vůbec. Pokud byste chtěli zkontrolovat, jak vám IDEA StatiCa může pomoci navrhnout kotvení rychleji a efektivněji, můžete si to na 14 dní vyzkoušet zdarma.

Kotvení je také jedním z témat, kterým se velmi často zabývají naše webináře. Jejich nahrávky jsou k dispozici v našem centru podpory.