Właściwości kotew chemicznych i mechanicznych

Informacje ogólne

PRACA ELEMENTÓW ŻELBETOWYCH
Beton, jako materiał budowlany ma bardzo dobrą wytrzymałość na ściskanie, jednakże wytrzymałość na rozciąganie jest około dziesięciokrotnie mniejsza. W praktyce projektowej z reguły pomija się wartość wytrzymałości na rozciąganie i zakłada się, że beton wcale nie przenosi obciążeń rozciągających. Idea pracy elementu żelbetowego polega na tym, że w miejscach pojawiania się naprężeń rozciągających umieszczamy odpowiednią ilość stalowego zbrojenia i to właśnie pręty zbrojeniowe mają za zadanie przeniesienie naprężeń rozciągających.

POJĘCIE BETONU ZARYSOWANEGO I NIEZARYSOWANEGO
Pojęcia betonu zarysowanego (ang.cracked) i niezarysowanego (ang.non-cracked) nie należy mylić z uszkodzeniami, ubytkami lub pęknięciami spowodowanymi wiekiem lub erozją betonu.
W uproszczeniu, beton zarysowany można utożsamiać ze strefą rozciąganą, a beton niezarysowany ze strefą ściskaną elementu żelbetowego. Zarysowanie betonu w strefie rozciąganej jest naturalnym zjawiskiem wynikającym z parametrów wytrzymałościowych betonu. W większości przypadków rozwarcie rys nie przekraczające 0,4 mm nie wpływa negatywnie na pracę i trwałość konstrukcji.
W typowych układach konstrukcyjnych elementów zginanych (schemat belki swobodnie podpartej obciążonej w dół) strefa rozciągana znajduje się w dolnej części przekroju. Pamiętajmy jednak, że nie jest to zasadą i może pojawić się taki schemat podparcia lub kombinacja obciążeń powodujący pojawienie się strefy rozciąganej w górnej strefie przekroju. Kilka tego typu konstrukcji pokazujemy na schematach obok. W sytuacjach, gdy nie jesteśmy w stanie określić czy w danym miejscu beton jest zarysowany czy niezarysowany należy założyć sytuację mniej korzystną (beton zarysowany) lub przeprowadzić szczegółową analizę zgodnie z ETAG 001 załącznik C, pkt 4.1.
Beton można uznać za niezarysowany, jeżeli zachodzi warunek: σL + σR < 0
gdzie:
σL - Naprężenia ściskające w betonie (znak -) wywołane obciążeniami zewnętrznymi, łącznie z obciążeniami kotwy.
σR - Naprężenia rozciągające w betonie (znak +) na skutek ograniczenia odkształceń wewnętrznych (np. skurcz betonu) lub odkształceń pochodzenia zewnętrznego (np. na skutek przemieszczenia podpór lub zmian temperatury). Jeśli nie jest możliwa szczegółowa analiza zaleca się założyć σR = 3MPa (zgodnie z EC2).
 

Informacje techniczne

KIERUNEK OBCIĄŻENIA
Nośność charakterystyczna jest podana dla wszystkich kierunków obciążenia (Opcje 1 i 2 dla betonu zarysowanego i opcje 7 i 8 dla betonu niezarysowanego)
Podana tylko jedna nośność, która dotyczy wszystkich kierunków obciążenia (Opcje 3 do 6 dla betonu zarysowanego i opcje 9 do 12 dla betonu niezarysowanego)

ROZSTAWY KOTEW I ODLEGŁOŚCI OD KRAWĘDZI
Przebadane obie wartości rozstawu kotew scr i smin, jak również obie wartości odległości od krawędzi betonu ccr i cmin (Opcje 1 do 4 dla betonu zarysowanego i opcje 7 do 10 dla betonu niezarysowanego). Dla celów projektowych ta opcja pozwala na interpolację nośności charakterystycznych w zależności od rozstawu kotew i odległości od krawędzi zgodnie z metodami projektowymi.
Określono tylko wartość scr dla rozstawu i scr dla odległości od krawędzi. Wartości te nie mogą zostać zredukowane (Opcja 5 i 6 dla betonu zarysowanego i opcje 11 i 12 dla betonu zarysowanego).

NOŚNOŚCI KOTEW
Nośności kotew są nośnościami obliczeniowymi (NRd, VRd) uwzględniającymi częściowe, materiałowe współczynniki bezpieczeństwa kotew -ϪM . Wartości te podane są w adekwatnych aprobatach (ETA) określane są na etapie badań w jednostkach akredytowanych i dotyczą tylko i wyłącznie danego produktu.
Nośności dotyczą betonu niezbrojonego i zbrojonego prętami o rozstawie s ≥15cm dowolnej średnicy lub rozstawie
s ≥10cm, jeżeli średnica prętów zbrojeniowych wynosi 10mm lub mniej.
Nośności na ścięcie dotyczą pojedynczej kotwy bez wpływu odległości krawędziowych. Dla zakotwień blisko krawędzi (c ≤ max{10hef; 60d}) należy sprawdzić warunek oderwania krawędzi betonu zgodnie z ETAG 001, załącznik C, metoda projektowa A.
Jeżeli rozstaw między kotwami lub odległość od krawędzi są mniejsze niż wartości charakterystyczne  (np. s ≤ scr, M i/lub c ≤ ccr,N) należy wykonać obliczenia zgodnie z ETAG 001, załącznik C, metoda projektowa A lub zaprojektować połączenie przy użyciu oprogramowania Simpson Strong-Tie Anchor Designer

Klasy betonu

Powszechnie na budowach stosowane są oznaczenie klasy betonu literą B np. B25 (zgodnie z normą PN-B-03264:2002). Wraz z wejście do UE i dostosowaniem prawa polskiego z unijnym przestało obowiązywać. W myśl normy (PN-EN 206-1 Beton - wymagania, właściwości, produkcja i zgodność) stare oznaczenia zastąpiły oznaczenia z literą C np. C20/25.
Według nowej normy budowlanej klasę betonu określa symbol Cxx/yy gdzie:
xx - fck,cyl - minimalna wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie [MPa] oznaczana na próbkach walcowych o średnicy 15 cm i wysokości 30 cm;
yy - fck,cube - minimalna wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie [MPa] oznaczana na próbkach sześciennych o wymiarach boków 15x15x15cm.

Nośność charakterystyczna podawana jest jako funkcja klasy betonu (opcje 1, 3, 5, dla betonu zarysowanego i opcje 7, 9, 11 dla betonu niezarysowanego). Badania są prowadzone w betonie klas C20/25 i C50/60
Wpływ klasy betonu na nośność kotwy jest pomijany. Wszystkie badania przeprowadzane na betonie klasy C20/25. W konsekwencji wyniki dotyczą wszystkich klas betonu wyższych niż C20/25 (Opcje 2, 4, 5, dla betonu zarysowanego i opcje 8,10, 12 dla betonu niezarysowanego)

Opcje kotew

Opcja Nr Beton zarys. i niezarys. Beton niezarys. C20/25 C20/25 do C50/60 Frk
dla wszystkich kierunków równa
Frk
zgodna z kierunkiem obciążenia
Charakt. odległość od krawędzi ccr Charakt. rozstaw kotew scr Min. odległość od krawędzi cmin Min. rozstaw kotew smin Metoda projektowa
1       A
2       A
3       B
4       B
5           C
6           C
7       A
8       A
9       B
10       B
11           C
12           C