Neautorizoaný překlad originál angličtině je k dispozici. Zesiloání a rekonstrukce pomocí nabetonoaných rste pro mosty, tunely a ostatní infrastrukturu Konstrukční zásady a narhoání pro staticky neurčité soustay 1 Vorläufig, Stand 2004-04-17
Předmlua Kladení noé rsty betonu na stáající (zatrdlý) beton je e staebnictí elice běžné. Tato situace podstatě nastáá každé praconí spáře. V dnešní době použití této technologie nabýá na ýznamu důsledku rostoucího počtu zesiloaných nebo rekonstruoaných betonoých konstrukcí. Pro nárh těchto konstrukcí je nejdůležitějším aspektem přenos nitřních sil pomocí prků spřahujících starou a noou rstu betonu. Nárhoé metody byly yinuty na základě smykoých testů proedených specielně pro tento účel e ýzkumných laboratořích firmy HILTI. Tyto testy byly proáděny na zorcích s různými porchoými úpraami Výoj předkládaných nárhoých postupů probíhal pod ědeckým edením Institutu pro technologii betonu Unierzity Innsbruck. Průběžně byly ýsledky testů zeřejňoány odborných publikacích. Výsledkem testů bylo mimo jiné zjištění, že pro nárh spřahoacích prků nelze, tak jak bylo dříe běžné, počítat s napětím až na mezi kluzu ocele. Na rozdíl od nárhoých metod popisoaných literatuře, uažuje noá metoda se šemi třemi mechanismy přenosu nitřních sil napříč styčnou plochou: soudržností, třením a smykoým odporem (hmoždinkoý efekt). Potřebný tlak na rozhraní materiálů pro aktiaci přenosu sil třením záisí na aktiaci tahoých napětí e spřahoacích trnech. Nárhoá metoda je založena na jednoduché ronici sčítající odpor e spoji jednotliých rste s různými porchoými úpraami s uažoání šech tří zmiňoaných mechanismů přenosu nitřních sil. Former Professor Dr. techn. Manfred Wicke, Institure for Concrete Structures Uniersity of Innsbruck, Austria S rostoucí drsností porchu ýznamě rostla smykoá odolnost a smykoá tuhost spoje. Kromě tohoto se ale značně měnil podíl přenosu nitřních sil zmiňoanými třemi mechanismy. V extrémních podmíkách, například když byl porch elmi drsný byly spojky namáhány zejména tahem. Pokud byl porch naopak přeážně hladký, přeládalo jejich namáhání smykem ( hmoždinkoý efekt ). Pro zdrsněné porchy je zájemné propojení rste dostatečné pro přenos malých smykoých sil i bez dalšího použití spojek. Tohoto je často yužíáno pro prokázání dostatečného propojení rste kotených pouze po okrajích. Noá, pro užiatele jednoduchá, metoda HILTI je založena na bezpečnostním konceptu dle Eurokódu ( pren 1992-2 ) a je oblíbená zláště pro její průhlednost. Nárh pomocí jednoduchého odečítání z grafů je pro techniky elmi pohodlné. Nedáno byla tato metoda také zapracoána do nárhoého softwaru, který umožňuje její další široké použití Manfred Wicke 2 Vorläufig, Stand 2004-04-17
Obsah 1 HILTI HCC-B PRO NABETONOVANÉ VRSTVY...5 1.1 ROZSAH POUŽITÍ...5 1.2 VÝHODY METODY...5 2 HILTI HCC-B A HILTI HIT-RE 500...7 2.1 POZNÁMKY O POUŽITÍ A MATERIÁLU...7 2.2 OBJEM INJEKTÁŽE V M...10 2.3 ČIŠTĚNÍ VYVRTANÉHO OTVORU A INJEKTÁŽ LEPIDLA...11 2.3.1 ČIŠTĚNÍ VYVRTANÉHO OTVORU (KROKY 2 4)...11 2.3.2 UMÍSTĚNÍ PRVKU / INJEKTÁŽ LEPIDLA (KROK 5 9)...11 2.3.3 DOBA ZPRACOVÁNÍ A ZRÁNÍ LEPICÍ MALTY HILTI HIT-RE 500...12 2.3.4 POZNÁMKA K BEZPEČNOSTI PRO HILTI HIT-RE 500...12 3 NÁVRH STYČNÉ PLOCHY...13 3.1 ZÁKLADNÍ PŘEDPOKLADY...13 3.2 MEZNÍ STAV ÚNOSNOSTI PRO PŘENOS SMYKU NA STYKOVÉ PLOŠE...13 3.2.1 PRINCIP A SESTAVENÍ ANALYTICKÉHO MODELU...13 3.2.2 NÁVRHOVÁ ÚNOSNOST SPÁRY VE SMYKU, V RD...14 3.2.3 NÁVRHOVÁ SMYKOVÁ ÚNOSNOST VE SPOJI, V RD...14 3.3 NÁVRHOVÁ SMYKOVÁ SÍLA ÚČINKUJÍCÍ PODÉLNĚ, V ED...16 3.3.1 SMYKOVÁ SÍLA PŘENESENÁ V KRAJNÍCH ČÁSTECH NABETONÁVKY...16 3.3.2 STŘEDOVÉ ČÁSTI BEZ SPŘAHOVACÍCH TRNŮ...17 3.3.3 PŘENOS NADMĚRNÉHO ZATÍŽENÍ...17 3.4 ODOLNOST PROTI ÚNAVĚ MATERIÁLU...17 3.4.1 OBECNĚ...17 3.4.2 ODOLNOST...17 3.5 MEZNÍ STAV POUŽITELNOSTI...18 3.6 DODATEČNÁ PRAVIDLA A DETAILY NÁVRHU...18 3.6.1 SMÍŠENÁ ÚPRAVA POVRCHU...18 3.6.2 MINIMÁLNÍ MNOŽSTVÍ VÝZTUŽE VE STYKU...19 3.6.3 ROZMÍSTĚNÍ SPŘAHOVACÍCH TRNŮ...19 3.6.4 KOTVENÍ SPŘAHOVACÍCH TRNŮ V PŮVODNÍM A NOVÉM BETONU...19 3.6.5 MINIMÁLNÍ VZDÁLENOSTI V PŮVODNÍM A NOVÉM BETONU...19 3.6.6 MINIMÁLNÍ VYZTUŽENÍ NABETONOVANÉ VRSTVY...20 3.6.7 DOPORUČENÍ PRO UKLÁDÁNÍ NOVÉHO BETONU...20 3.6.8 DOPORUČENÍ PRO OŠETŘENÍ POVRCHU...20 4 EXBAR OVERLAY PROGRAM PRO NAVRHOVÁNÍ...21 4.1 ÚVOD...21 4.2 PROCES DIMENZOVÁNÍ...22 5 PŘÍKLADY...23 5.1 DESKA O DVOU POLÍCH...23 5.1.1 NASTAVENÍ HODNOT...23 3 Status 01.05.2006
5.1.2 MĚRNÁ POSOUVAJÍCÍ SÍLA V ED OD VNĚJŠÍHO ZATÍŽENÍ (V ED) VE STYČNÉ SPÁŘE PRO ÚSEK 1 (A B)...24 5.2 STYČNÁ PLOCHA OTRYSKÁNA VYSOKOTLAKÝM PROUDEM VODY...27 5.2.1 PLOCHA...27 5.2.2 OKRAJ...27 5.3 OPÍSKOVANÝ POVRCH STYČNÉ SPÁRY...31 5.3.1 PLOCHA...31 5.3.2 OKRAJ...32 5.4 SHRNUTÍ...35 6 VÝSLEDKY ZKOUŠKY...36 6.1 PŘENOS SMYKU TRHLINOU V BETONU...36 6.2 LABORATORNÍ ZKOUŠKY PROVEDENÉ V RÁMCI HILTI CORPORATE RESEARCH...36 7 POUŽITÉ OZNAČENÍ...37 8 LITERATURA...40 4 Status 01.05.2006
1 Hilti HCC-B pro nabetonoané rsty 1.1 Rozsah použití Celkoá kalita noé zesiloané nebo rekonstruoané konstrukce je záislá na dobrém spřažení starého a noého betonu. Nabetonáka je obykle litá přímo nebo stříkána jako torkret. Proádí se s cílem zýšit tlakoou nebo tahoou únosnost za ohybu a záisí na poloze umístění. Před proedením nabetonáky musí být porch starší betonoé rsty hodně ošetřen a zhlčen. Smrštění noé betonoé rsty může být zmírněno důkladným ýběrem betonoé směsi. Napětí od rozdílného smrštění, a některých případech také od rozdílných teplot, se šak zcela yhnout nelze. Počáteční pnutí kontaktní spáře jsou ýsledkem kombinace nějšího zatížení a nitřních napětí. Je třeba pamatoat na to, že napětí od smrštění a teplotních rozdílů noém betonu obykle dosahují maxima na okraji (odlupoání). Kombinace nějších a nitřních napětí často překračuje počáteční únosnost styku a tím zniká požadaek na nárh pro sta bez spřažení. To platí obzláště případě nabetonáek u mostů, které jsou ystaeny únaoému namáhání od zatížení z dopray. Mimo to, tato namáhání se čase mění a porušení soudržnosti e spáře se tak může odehrát i po letech od proedení nabetonáky. Když k němu dojde, tahoé síly musí být přeneseny spřahoacími trny, které budou umístěny po ploše spáry. Typický příklad jsou ukázány na obr. 1 a obr. 2. Při aplikacích trnů Hilti HCC-B je jejich použití omezeno na staticky neurčité nosné konstrukce. Fig. 1. Zesiloání mostů pomocí nabetonoané rsty Fig. 2. Zesiloání budo, stropů a desek 1.2 Výhody metody Jednoduché a spolehlié použití různých případech Zajištění monolitického choání prku Smykoé síly jsou spolehliě přeneseny i při porušení spáry Široký rozsah použití Použitelné e ětšině obyklých metod zdrsňoání porchů Snižuje požadaky na kotení délky 5 Status 01.05.2006
Rekonstrukce porchu mostu Odstranění poškozené rsty betonu za použití ysokotlaké odní trysky Kotení dodatečné ýztuže za použití HIT RE-500 Zabudoání spřahoacích trnů HCC-B za použití HIT RE-500 Vylití noé rsty Monolitické choání nosné konstrukce Spolehliý přenos střihu Tuhé spojení Menší zapuštění trnů Zesiloání podlahy průmysloém objektu Odstranění rchní rsty a uolněných částí starého betonu Zdrsnění porchu otryskáním (broky) Zabudoání trnů pomocí HIT RE-500 injetážní malty podle instrukcí projektanta Kontrola drsnosti porchu a zkouška porchoé penosti betonu tahu, pokud jsou potřeba, a zkouška únosnosti trnů na ytažení Umístění ýztuže a noé betonoé rsty Monolitické choání konstrukce Spolehliý a oěřitelný přenos smyku Odpoídající tuhost styku Malá hloubka zapuštění kote Zesiloání základů průmysloých budo Odhalení základu Zabudoání trnů za použití HIT RE-500 podle upřesnění projektu (hladký porch) Umístění ýztuže a noé betonoé rsty Nižší pracnost Monolitické choání konstrukce Menší hloubka zapuštění kote Spolehliý přenos smyku Tárné spojení Cross-section Plan iew Shear connector Opray a zesiloání pilířů Zdrsnění porchu betonu Zabudoání trnů za použití HIT RE-500 podle upřesnění projektu (hladký porch) Umístění ýztuže a noé betonoé rsty Monolitické choání konstrukce Spolehliý přenos smyku Tuhé spojení Menší hloubka zapuštění kote 6 Status 01.05.2006
2 Hilti HCC-B a Hilti HIT-RE 500 2.1 Poznámky o použití a materiálu Podmínky použití: Pro spoje beton beton u staticky neurčitých konstrukcí Základní materiál (stáající beton) C 20/25, nabetonáka C 20/25 Okamžitě možné krátkodobě zatížit (100 kg) Upraitelná hloubka usazení Použitelné jako podpora yztužení Kotení základním materiálu s elmi malými rozštěpnými silami Materiál: Spřahoací trny HCC-B: Kujná litina EN-GJMB-550-4 Lepicí malta: Hilti HIT-RE 500: Balení (folioý obal) 330 ml a 1400 ml Vytlačoací přístroje: HIT-MD 2000, HIT-BD 2000, HIT-P3500 F, HIT-P 8000 D Doporučený rtný systém: Unierzální kombinoané kladio TE 35 C s rtáky TE-TX 16/23 Kombinoané kladio TE 56, TE 56-ATC, TE 76 P, TE 76 P-ATC s rtáky TE-YX 16/23 Nástroje pro osazoání: Nástroje pro osazoání: TE-Y: HCC M14 TE-C HSD-M M12 Detaily uložení: l Délka prku HCC-B [mm] 180 d 0 Průměr korunky rtáku [mm] 16 h Hloubka díry [mm] 90 h 125 h 0 Jmenoitá hloubka zapuštění do stáajícího betonu [mm] 90 h 0 125 h n Jmenoitá kotení délka nabetonáce [mm] 90 h n 55 HIT-RE 500 folioý obal, směšoač Mechanické lastnosti koty: A s Plocha jádra [mm 2 ] 83 f uk Charakteristická mez penosti [N/mm 2 ] 550 f yk Charakteristická mez kluzu [N/mm 2 ] 400 Concrete Limited spacing and edge distance Dynamic 7 Status 01.05.2006
Základní zatěžoací hodnoty pro Hilti HCC-B N Rd,s : Únosnost oceli tahu N Rd,s [kn] 27.7 N Rd,s A s x f yk / γ ms with γ ms 1.2 N Rd,c : Únosnost porušení ytržením kužele betonu Chemické koty použity souladu s technologickým postupem, do děr yrtaných kombinoaným kladiem a yčištěných N Rd,c N 0 Rd,c x f B,N for s s crit and c c crit Pro s < s crit, nebo c < c crit, nárhoá hodnota musí být zmenšena dle CC metody Poznámka: Požadoaná kotení síla chemických kotách HCC-B je: N d κ x A s x f yk / γ ms 0.4 x 27.7 11.1 kn Základní materiál: beton C 20/25 N 0 Rd,c N 0 Rk,c / γ mc, kde γ mc 1.5 Jmenoitá hloubka zapuštění [mm] 90 100 110 120 125 h 0 N 0 Rd,c HIT-RE 500 [kn] 22.9 25.5 28.0 30.6 31.8 s crit [mm] 180 200 220 240 250 Penostní třída f B,N: Vli penost betonu Základní materiál Nabeton. rsta c crit [mm] 90 100 110 120 125 C 20/25 1.00 1.00 C 25/30 1.03 1.10 Nabetonoaná rsta: concrete C 20/25 N 0 Rd,c N 0 Rk,c / γ mc, kde γ mc 1.5 C 30/37 1.06 1.22 Jmenoitá délka kotení 90 80 70 60 55 C 35/45 1.10 1.34 nabetonáce h n N 0 Rd,c [kn] 20.9 17.3 14.0 10.9 9.4 C 40/50 1.13 1.41 s crit [mm] 270 240 210 180 165 C 45/55 1.15 1.48 c crit [mm] 135 120 105 90 83 C 50/60 1.18 1.55 Spřahoací trny jsou dostatečně koteny e stáajícím betonu i nabetonáce. Nabetonáka Stáající betonoá rsta d 1 d 0 l c n h n h o t new t old d 0 d 1 h n c n t new t old h o c o l Průměr korunky rtáku Plocha jádra spřahoacího trnu Jmenoitá dékla kotení nabetonáce Krycí rsta nad hlaou spř. trnu Tloušťka nabetonoané rsty Tloušťka stáající betonoé rsty Jmenoitá hloubka ukotení e stáajícím betonu Krycí rsta otoru yrtané do stáajícího betonu c o 2 d 0 and/or 30 mm Délka spřahoacího trnu l h n + h o 180 mm c o Obr. 3. Detail uložení spřahoacího trnu HCC-B 8 Status 01.05.2006
c n Nabetonáka t new 8 hn,min hn,max 8 l d0 h0,max hmax Stáající betonoá rsta hmin h0,min l cs ss Obr. 4. Konstrukční detail Detaily osazení: Minimum Maximum l Délka spřahoacího trnu [mm] 180 d 0 Plocha jádra spřahoacího trnu [mm] 16 d s Přípustná konstrukční šířka [mm] 16.2 16.5 h Hloubka otoru [mm] 90 130 h 0 Jmenoitá hloubka zapuštění [mm] 90 125 h n Jmenoitá kotení délka nabetonáce [mm] 55 90 t new Tloušťka nabetonáky c n Krycí rsta nad hlaou trnu dle EC-2 c o Krycí rsta dna otoru e stá. betonu 2 d 0 a/nebo 30 mm c s Vzdálenost trnu od kraje iz Tabulka 9 s s Vdálenosti trnů iz Tabulka 9 Tabulka 1: Označení a detail uložení 20 cn cn tnew Ø8 hn tnew 5 hn Výztuž uložená na ložený prut ø 8 mm Výztuž uložená na trn HCC-B Obr. 5. Konstrukční detaily 9 Status 01.05.2006
2.2 Objem injektáže V m Odahdoaný objem injektoaného lepidla V m je ueden Taulka 2. Je nutné počítat s neočekáanou hloubkou yrtaného otoru, ýdutěmi betonu a rezerou na ztrátu materiálu. Proto zorec pro ýpočet odhadoaného objemu potřebného pro injektáž obsahuje součinitel 1,2 pro naýšení 20% oproti jmenoité hodnotě objemu injektáže. Doporučení: Pro odhad ceny připočtěte dalších 15% Nárhoé hodnoty: 14 mm Jmenoitý průměr prku HCC-B A 115 mm 2 Průměrná plocha prku HCC-B d 0 16 mm Průměr korunky rtáku h Hloubka otoru podle projektoé dokumentace h 0 Jmenoitá hloubka uložení spřahoacího trnu dle proj. dokumentace Jmenoitá kotení délka nabetonáce h n h hn h0 1 Jmenoitý objem injektáže se spočítá následoně: 1 2 1 2 Vm, n πd 0 A h 0 + πd 0 0 4 4 ( h h ) 1000 [ ml] Ronice 1 Jenoitá hloubka uložení h 0 [mm] Jmenoitá kotení délka h n [mm] Hloubka otoru h [mm] 90 95 100 105 110 115 120 125 90 85 80 75 70 65 60 55 Vm [ml] 90 9 Vm [ml] 95 11 10 Vm [ml] 100 12 11 10 Vm [ml] 105 13 12 12 11 110 14 13 13 12 11 Vm [ml] 115 15 15 14 13 13 12 120 17 16 15 14 14 13 12 125 18 17 16 16 15 14 14 13 130 19 18 18 17 16 15 15 14 Taulka 2: Odhadoaný objem injektáže Hilti HIT-RE 500 Vm [ml] Vm [ml] Vm [ml] 10 Status 01.05.2006
2.3 Čištění yrtaného otoru a injektáž lepidla 2.3.1 Čištění yrtaného otoru (kroky 2 4) Nedokonalé yčištění yrtaného otoru může záporně olinit únosnost spřahoacích trnů. Otory musí být yfoukány pomocí zduchoé trysky HIT-D 12 (alespoň dakrát), důkladným ymetením kulatým kartáčem HIT-RB12/16 (alespoň dakrát) a znou profounkutím zduchoou tryskou HIT-D 12 (opět alespoň dakrát). Před čištěním otoru musí být jakákoli případná oda z otoru dokonale odstraněna. 2x 2x 2x Profoukněte yrtaný otor (dakrát) pomocí zduchoé trysky. Začněte od dna otoru (stlačený zduch 6 bar, bez přítomnosti oleje). Bezpečnostní opatření: neystaujte nechráněné části těla oblaku prachu a zbytků po rtání. Vymeťte otor kulatým kartáčem HIT-RB 12/16 a nástacem HIT-RBS. Použijte pomalou příklepoou rtačku, bežnou rtačku, nebo elektrický šrouboák. Pokud při zasunoání nebude kartáč klást odpor, yměnte jej za noý. Profoukněte (dakrát) pomocí zduchoé trysky, začněte od dna otoru. (stlačený zduch 6 bar, bez přítomnosti oleje). Spřahoací trn Hilti HCC-B Průměr rtáku d o 16 mm Vdzchoá tryska HIT-D HIT-D 12 Nastaoací trubička HIT-VL HIT-VL 10/1.15 Kulatý kartáč HIT-RB HIT-RB 12/16 Nástaec kartáče HIT-RBS HIT-RBS 10/0.35 nebo HIT-RBS 10/0.7 (možné zkombinoat) Tabulka 3: Nástroje pro čištění yrtaného otoru 2.3.2 Umístění prku / injektáž lepidla (krok 5 9) Spřahoací trn HCC-B je umístěn požadoané ýšce předem yrtaném a yčištěném otoru za pomoci umísťoacích prostředků a rtacím kladiem. Minimální hloubka uložení musí odpoídat hodnotě stanoené ýpočtem projektu. Spřahoací trn může tu dobu být krátkodobě zatížen až 100 kg, například při podporoání rchní ýztuže. Po umístění a sronání spřahoacího trnu se zaplní otor lepicí maltou Hilti HIT-RE 500 injektážním kanálkem e spřahoacím trnu. Injektáž končí, když malta yteče u ústí otoru. Jakmile yprší doba zrání Tcure, spřahoací trn HCC-B As může být plně zatížen. 11 Status 01.05.2006
2.3.3 Doba zpracoání a zrání lepicí malty Hilti HIT-RE 500 Teplota základního materiálu Doba zgeloání twork / tgel Doba zrání tcure 5 C 41 F 150 min 35 h 10 C 50 F 120 min 24 h 15 C 60 F 70 min 16 h 20 C 70 F 30 min 12 h 30 C 85 F 20 min 8 h 40 C 104 F 12 min 4 h Tabulka 4: Doba zgeloání (t work / t gel) a doba zrání (t cure) pro Hilti HIT-RE 500 Pozn.: Všechny uedené časy jsou měřeny od chíle smíchání složek lepidla Po uplynutí doby tcure může být trn zatížen dle nárhu Pokud je teplota půodního betonu nižší, než 5 C, kontaktujte prosím odborného praconíka firmy Hilti Stanoená teplota pro uskladnění folioých obalů (mezi +5 C a +25 C) a doba expirace by měla být respektoána 2.3.4 Poznámka k bezpečnosti pro Hilti HIT-RE 500 Bezpečnostní pokyny Obsahuje epoxidoé pryskyřice. Pročtěte informace dodané ýrobcem. obsahuje: m-xylenediamine Alkylglycidylether C žíraina Škodí žiotnímu prostředí Při práci použíejte ochrané brýle a rukaice. Označení rizik: R34 Způsobuje popáleniny. R41 Způsobuje ážné poškození očí. R20/21 Škodliý při nadýchání a pozření. R43 Může yolat podráždění při styku s pokožkou R51/53 Škodliý pro odní organismy, múže yolat dlouhodobé nepříznié účinky pro odní prostředí. Označení bezpečnostních pokynů: S1/2 Držte z dosahu dětí. S23 Nedýchejte ýpary. S24/25 Vyarujte se styku s kůží a očima. S26 Při zasažení očí ihned důkladně ypláchněte čistou odou a yhledejte lékařskou pomoc. S28 Při styku s kůží ihned opláchněte proudem ody a omyjte mýdlem. S36/37/39 Použíejte hodný ochranný odě, ochranné rukaice a ochranné brýle či obličejoý štít. S61 Zabraňte kontaminaci prostředí. Řiďte se zláštními instrukcemi a bezpečnostními pokyny. Doba expirace: Umístění: Měsíc / rok Datum na směšoací části obalu. Pokyny pro transport a uskladnění: Uchoejte suchém, tmaém a chladném místě při teplotách od +5 C do +25 C. Nakládání s odpady : Likidace odpadu musí proběhnout podle národních, státních a místních yhlášek o žiotním prostředí. Použité / prázdné folioé obaly: Částečně ypotřeboané a přebytečné obaly / náplně: kód odpadu (EAK) 20 01 12 Výrobce: Hilti GmbH, Hiltistrasse 6; D-86916 Kaufering; Made in Germany 12 Status 01.05.2006
3 Nárh styčné plochy 3.1 Základní předpoklady Konstrukce yrobené z armoaného, nebo předpjatého betonu, které mají mocnost alespoň 40 mm (EC 2 [2], Část 2.5.3.5.8 (109)), nebo alespoň 60 mm případě mostních konstrukcí, mohou být narženy jako monolitické, pokud smykoé síly na rozhraní půodního a noého betonu jsou omezeny souislosti s následujícími praidly. Minimální dotení délka prků HCC-B nabetonoané rstě je 55 mm. Minimální tloušťka nabetonáky je dána součtem min. kotení délky a krycí rsty. Obykla je tloušťka noé rsty 80 120 mm pro mostní konstrukce a 60 80 pro budoy. 3.2 Mezní sta únosnosti pro přenos smyku na stykoé ploše 3.2.1 Princip a sestaení analytického modelu Síly na rozhraní půodního a noého betonu jsou stanoeny z nějšího zatížení, které působí na danou konstrukci. Při nárhu této styčné plochy musí být uažoáno, že se bude choat jako nespřažená. Spřahoací trny, které styčnou plochou prochází, musí být umístěny takoým způsobem, aby smykoé síly (tok smykoých sil) byly přenášeny naržené míře. Obr. 6: Příspěek různých složek zatížení Výsledkem rozdělení styčné spáry jsou trny namáhány tažnými silamy a součastně ohyboým momentem, jejichž elikosti záisí na drsnosti ploch na rozhraní. Pokud jsou plochy zdrsněny, může se uplatnit hmoždinkoý efekt a dodatečná přilnaost. 13 Status 01.05.2006
3.2.2 Nárhoá únosnost spáry e smyku, Rd Přenos smykoých sil na rozhraní noého a půodního betonu je určoáno drsností a jakostí porchu stykoých ploch, stejně jako příčné ýztuže kolmé ke stykoé ploše. Obykle platí Ronice 2: Rd Ed kde: Rd je nárhoá únosnost e smyku na metr (tok smykoých sil) [kn/m] na rozhraní podle Ronice 3 (iz Diagram 1 a Diagram 2). Ed je nárhoá hodnota toku smykoých sil, které působí e styku [kn/m] 3.2.3 Nárhoá smykoá únosnost e spoji, Rd Ronice 3 se použíá pro ýpočet nárhoé smykoé únosnosti e styku, Rd [8]. Při ýpočtu je dán horní limit nárhoou únosností betonoých podpor. Rd { kt τrd +µ ( ρ κ fyd +σn ) +α ρ fyd fcd } bj β ν fcd bj soudržnost ytažení hmoždinkoý efekt betonoá podpora kde: τ Rd základní smykoá penost betonu dle [1], Část 4.3.2.3 (menší z hodnot pro půodní a noý beton). Také iz Tabulka 6 k T součinitel soudržnosti iz Tabulka 5 µ součinitel tření iz Tabulka 5 κ součinitel pro účinnou tahoou sílu trnu dle Tabulka 5 α součinitel pro hmoždinkoý efekt dle Tabulka 5 β součinitel účinné penosti betonu iz Tabulka 5 ν součinitel účinnosti [1], zorec (4.20). Také iz Tabulka 6 ρ A s / b j l j stupeň yztužení odpoídající ploše trnů a ploše spáry σ n 0.6 f cd normáloé tlakoé napětí od nějšího zatížení e směru normály ke styčné spáře (přízniý tlak) nárhoá hodnota meze kluzu spřahoacích trnů HCC-B f yd f cd nárhoá hodnota penosti betonu tlaku (menší z hodnot pro půodní a noý beton) Ronice 2 Ronice 3 Úpraa porchu betonu Střední hodnota Součinitelé m hrubosti Rt [mm] kt k a b fck 20 fck 35 High-pressure water jets / scoring > 3 2.3 0.4 1.1 0.4 0.8* ) 1.0* ) Sand-blasting / chipping hammer > 0.5 0 0.4 1.3 0.3 0.7 Tabulka 5: Hodnoty proměnných z Ronice 3 * ) Mezilehlé hodnoty mohou být lineárně interpoloány Třída penosti betonu C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60 fck [N/mm 2 ] 20 25 30 35 40 45 50 fcd [N/mm 2 ] 13.3 16.7 20.0 23.3 26.7 30.0 33.3 n 0.60 0.58 0.55 0.53 0.50 0.50 0.50 trd [N/mm 2 ] 0.24 0.26 0.28 0.30 0.31 0.32 0.33 Tabulka 6: τ Rd a ν (dle [1]; Tabulka 4.8) 14 Status 01.05.2006
Diagram 1: pro porchy zdrsněné odní tryskou nebo drážkoané (střední drsnost R t > 3 mm, tj. maxima > cca. 6 mm) 1'800 Porchy zdrsněné drážkami nebo odní tryskou (fyd 333 N/mm 2 ) 1'700 1'600 1'500 1'400 Rd [kn/m] 1'300 1'200 1'100 [B2.5], Ro. 8, 9 spřažení 1'000 900 800 700 600 [B2.5], Ro. 3 Minimální yztužení [B2.5], Část 3.6.2 C 50/60 C 45/55 C 40/50 C 35/45 C 30/37 C 25/30 C 20/25 500 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 Reinforcement Stupeň yztužení ratio ρ [%] r [%] HCC-B f yk 400 N/mm 2 Diagram 2: pro opískoané porchy (střední drsnost R t > 0.5 mm, tj. maxima > cca 1.0 mm ýšky) Rd [kn/m] 0,00 0,04 Opískoané porchy (f yd 333 N/mm 2 ) [B2.5], Ro. 8, 9 spřažení 0,08 0,12 0,16 0,20 [B2.5], Ro. 3) Minimální yztužení [B2.5], Sekce 3.6.2 0,24 0,28 0,32 C 50/60 C 45/55 C 40/50 C 35/45 C 30/37 C 25/30 C 20/25 0,36 0,40 15 Bewehrungsgehalt Stupeň yztužení r [%] HCC-B f yk 400 N/mm 2 Status 01.05.2006
3.3 Nárhoá smykoá síla účinkující podélně, Ed Obykle je nárhoá smykoá síla Ed ypočtena z ohyboé únosnosti průřezu (smykoé porušení prku by nemělo být řídicí faktor). Nárhoá smykoá síla může být roněž ypočtena ze změny tlakoé a/nebo tahoé (smykoé zatížení Ed) síly nabetonoané rstě. 3.3.1 Smykoá síla přenesená krajních částech nabetonáky V okrajoé části noě nabetonoané rsty musí být při nárhu uažoána minimální tahoá síla F cr. Hlaní pozornost zde musí být ěnoána momentu od F cr: F cr t new b k f ct,eff Ronice 4 F cr tahoá síla účinkující nabetonoané rstě době, kdy lze očekáat prní trhliny, dle [1], Část 4.4.2.2 k součinitel zohledňující neronoměrné zatížení, k 0.8 pro t new 30 cm f ct,eff tahoá penost nabetonoané rsty, které bude dosaženo době očekáaných trhlin dle [1], Část 4.4.2.2 (pro obecné případy; f ct,eff 3 N/mm 2 ) Následující hodnoty mohou být použity bez dalších oěření: nabetonáka V ed F cr Ronice 5 půodní beton N ed V 6 ed ; c 1. 5 t new Ronice 6 V ed smykoá síla e styčné spáře odozená od F cr N ed tahoá síla odozená z momentu od F cr V ed může být ronoměrně rozložena délce l e: a) l e 3 t new pro drsný porch spáry b) l e 6 t new pro opískoanou spáru ed V l ed e Ronice 7 16 Status 01.05.2006
3.3.2 Středoé části bez spřahoacích trnů Kde jsou malá smykoá napětí, není potřeba použíat spřahoací trny e středoých částech (oblastech) nabetonáky, pokud je zatížení přeážně statického charakteru a pokud jsou trny rozmístěny krajoých částech podle odstace 3.3.1. a) S porchy ošetřenými ysokotlakými odnímy tryskami a ruboáním: 1/ 3 k τ + µ σ b 0.09 k f + µ σ b Rd,ct ( T Rd n ) j ( c ck n) j Ronice 8 Pro přeážně nestatické zatížení mostních konstrukcích je doporučeno, aby i částech, kde nejsou pro statické účely yžadoány spřahoací trny, byly tyto trny narženy dostatečném počtu. b) S čistými, opískoanýmí porchy, při splnění předpokladu, že nepůsobí konstrukci žádné tahoé napětí yolané nějšími silami e směru normály ke stykoé spáře (předpokládáno, že se neyskytují žádné trhliny): Rd,ct 3 ( τ ) ( 1/ Rd + µ σn b j 0.09 k c fck + µ σn) b j Ronice 9 kde: k T je součinitel soudržnosti, iz Tabulka 5 k c je součinitel celkoého spolupůsobení dle Tabulka 7 Úpraa porchu betonu Stření drsnost Součinitel m Rt [mm] kc fck 20 N/mm² fck 35 N/mm² Vysokotlaká odní tryska / ruboání > 3.0 2.3 0.8 1) 1.0 1) Opískoání / ošetření osekáacím kladiem > 0.5 1.0 2) 0.7 1) Mezilehlé hodnoty je možné interpoloat 2) V případech, kdy se e spoji yskytne tah liem nější tahoé síly e směru normály spáry,uažuje se kc 0 pro opískoané porchy Tabulka 7: Součinitelé celkoého spolupůsobení 3.3.3 Přenos nadměrného zatížení Pro nadměrné zatížení je třeba nárh; to znamená, že lokální břemeno musí být přeneseno alespoň 3 spřahoacími trny. 3.4 Odolnost proti únaě materiálu 3.4.1 Obecně (1) Je-li spoj ystaen podstatným změnám napětí, tj. nejedná se o přeážně statické síly, musí být naržen na souisející únau materiálu. (2) Styky ystaené riziku únay materiálu musí být zdrsněné. 3.4.2 Odolnost (1) Pro přeážně nestatické zatížení ( 2 10 6 zatěžoacích cyklů), je únosnost stanoena na 50% statické únosnosti. Na základě EC2, Části 1 [1] a Části 2 [3], lze použít Diagram 3 pro interpolaci mezi touto hodnotou a peností pro porušení statickým zatížením. (2) Pro spřažené spoje můžeme předpokládat dosažení síly postačující pro porušení, pokud budou splněny předpoklady dle Ronice 10 a Ronice 11, jak je graficky ukázáno na Diagram 3. - Here: Ed,min Ed,max 0 : Ed,max Rd 0.5 + 0.45 Ed,min Rd 0.9 Ronice 10 17 Status 01.05.2006
a Ed,min Ed,max 0 : Ed,max Rd 0.5 Ed, min Rd Ronice 11 Ed,max / Rd 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.6-0.4-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Ed,min / Rd Zde, Ed,max je náhrhoá hodnota maximálního toku smykoých sil při častých změnách zatěžoacích kombinací Ed,min je nárhoá hodnota minimálního toku smykoých sil při častých změnách zatěžoacích kombinací oblasti, kde se yskytuje Ed,max Rd je nárhoá únosnost e smyku podle Ronice 3, Ronice 8 a Ronice 9 Diagram 3: Weyrauchů diagram pro dynamické zatížení spřaženého spoje pro porchy upraené odním ysokotlakým proudem nebo ruboané. 3.5 Mezní sta použitelnosti Jako odhad lze pro běžné případy, kdy je možné určit dodatečné přetoření zesiloaného ohýbaného prku pomocí monolitického průřezu a pak zětšit dle následující ronice: w γ Ronice 12 eff w calc w eff je dodatečné přetoření spočtené pro yztuženy průřez za předpokladu pružného choání spřahoacích trnů w calc je dodatečno přetoření spočtené pro yztužený průřez za předpokladu dokonalého spřažení γ je součinitel iz Tabulka 8 s je dislokace spřahoacích trnů pod středním stálým zatížením, F p 0.5 F uk Rozmístění dle Tabulka 8 může býto použito pro přesnější ýpočty. Úpraa porchu Střední drsnost Rt [mm] g s [mm] Vysokotlaká odní tryska / ruboání > 3.0 1.0» 0.005 Opískoání / ošetření osekáacím kladiem > 0.5 1.1» 0.015 Tabulka 8: Součinitele pro ýpočet přetoření průměr spřahoacích trnů 3.6 Dodatečná praidla a detaily nárhu 3.6.1 Smíšená úpraa porchu Porchoá úpraa použitá pro různé části staební konstrukce se může lišit pouze pokud se ezme úahu nesourodá tuhost e styku (iz také Tabulka 8, dislokace trnů s). Je třeba zaznamenat, že spoj bez prasklin, tj. plné spřažení, se předpokládá e stycích s malými smykoými silami, které nepotřebují trny e střední části, dle odstace 3.3.2. 18 Status 01.05.2006
3.6.2 Minimální množstí ýztuže e styku Pokud spřahoací trny nemohou být ynechány, jak je popsáno odstaci 3.3.2., musí být dodrženo minimální yztužení e styku dle následujících praidel: (1) Desky a jiné konstrukční prky, které nepotřebují žádnou smykoou ýztuž: a) pro drsný porch spáry (čištění ysokotlakým odním proudem/ruboámí): ρ 0.08% (10 spřahoacích trnů na m 2 ) b) pro opískoané porchy: ρ 0.12% (15 spřahoacích trnů na m 2 ) (2) Nosníky a další konstrukční prky, které yžadují smykoou ýztuž dle [1], Část 5.4.2.2. 3.6.3 Rozmístění spřahoacích trnů (1) Trny musí být umístěny e směru nosného působení staebního dílce, současně musí respektoat rozložení působící smykoé síly tak, že místě spáry bude omezena tak aby nedošlo k porušení spřažení. (2) Pokud je nabetonáka na tažené straně nosného dílce, musí být trny rozmístěny souhlasně s mezerami síti podélné ýztuže s nuloou tolerancí odchylky z kotení délky. (3) Vzdálenosti trnů e směru nosného působení nesmí být ětší, než 6-ti násobek tloušťky nabetonoané rsty, nebo 800 mm. 3.6.4 Kotení spřahoacích trnů půodním a noém betonu (1) Trny musí být uloženy odpoídajícím způsobem do půodního betonu i noě nabetonoané rstě. Tahoá síla, kterou musí ukotení přenést, N Ed, může být spočtena následoně: N Ed κ A f s yd κ je součinitel dle Tabulka 5. Ronice 13 (2) V případě, že jsou dodrženy hodnoty uložení a zabetonoání z kapitoly 2, bude zajištěna dostatečná únosnost ukotení. (3) Trhliny betonu snižují únosnot použitých trnů tahu. V takoých případech musí být kotení délka zětšena (např. u čistě tažené ýztuže, nebo při ohyboé ýztuži, při elkém příčném zatížení místech podpor, či lokálních zatížení). 3.6.5 Minimální zdálenosti půodním a noém betonu s cr,n Vylomený kužel betonu A 0 c,n 0,5 scr,n Noý 33,7 h ef 0,5 scr,n scr,n Půodní beton 45 33,7 h o Obr. 7: Plocha lomu betonu Vzdálenosti mez trny scr,n Vzdálenost od kraje ccr,n Noý beton 3.0 hn 1.5 hn Půodní beton 3.0 ho 1.5 ho 2.0 ho 1.0 ho Tabulka 9: Minimální zdálenosti trnů pro půodní beton i nabetonáku 19 Status 01.05.2006
3.6.6 Minimální yztužení nabetonoané rsty Pro stanoení minimálního množstí ýztuže nebetonoané rstě musí být použit postup [1]. Nosníky: [1] Část 5.4.2.1.1 a 5.4.2.4, Desky: [1] Část 5.4.3.2.1 3.6.7 Doporučení pro ukládání noého betonu Předběžné ošetření: Dopručuje se proést základní nátěr hutnou cementoou maltou. Ještě před aplikací základního nátěru by měl být půodní beton zlhčen předstihu 24 hodin, a pak odpoídajících interalech. Před prodením nátěru by měl porch betonu být dostatečně oschlý, tak aby měl pouze matný, zalhlý zled. Malta pro základní nátěr by měla být umíchána z ody a ze dou áhoě shodných složek portlandského cemetu a písku frakce 0/2 mm. Tato směs se nanese na připraený porch betonoé konstrukce a zakartáčuje. Betonáž: Betonoá směs pro nabetonáku by měla být takoá, aby zajistila dostatečně malé smrštění (odní součinitel W/C 0.40). Betonáž musí být proedena na ještě čerstý základní nátěr, tj. lhké na lhké Ošetřoání betonu: Je třeba aby následoala důkladná péče o noě nabetonoanou rstu, kůli zajištění požadoané tranliosti betonu. Ihned po uložení směsi, musí být nabetonáka chráněna před yschnutím a přílišným ochlazením a to po dostatečně dlouhou dobu (alespoň 5 dnů). 3.6.8 Doporučení pro ošetření porchu Drsnost spáry má rozhodující li na elikost smykoé síly, kterou spoj přenese. Pro účely nárhu je nejdůležitější lastností porchu stření hodnota drsnosti, R t, měřena pískoou metodou [9]. Je nutné pamatoat na to, že R t je střední hodnota a proto ýškoý rozdíl mezi místy porchu býá kolem 2 R t. Doporučuje se stanoit střední drsnost, R t, při stanooání způsobu ošetření porchu. Před ýběrem způsobu ošetřoání betonu musí být připraen zorek porchu a na něm oěřena drsnost pomocí pískoé metody. 20 Status 01.05.2006