Kategoria sejsmiczna C1 i C2 w polskich realiach projektowych. Kiedy standardowa kotwa to za mało?
Polska należy do krajów o niskiej naturalnej aktywności sejsmicznej, jednak lokalnie występują wstrząsy parasejsmiczne i sejsmiczność indukowana działalnością górniczą, m.in. na Górnym Śląsku i w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym.
Dla projektanta oznacza to konieczność uwzględnienia nie tylko nośności statycznej zamocowania, ale także jego zachowania pod wpływem drgań. Poniżej wyjaśniamy, kiedy mogą być wymagane zamocowania kategorii C1 lub C2, czym różnią się te klasy i jak dobierać je zgodnie z EN 1992-4 oraz Eurokodem 8.
W Polsce naturalne zagrożenie sejsmiczne jest niewielkie, natomiast lokalnie istotne znaczenie może mieć sejsmiczność indukowana działalnością górniczą, szczególnie w rejonach GZW i LGOM.
W przeciwieństwie do obciążeń statycznych, drgania sejsmiczne powodują dynamiczne otwieranie i zamykanie się rys w betonie, wymuszając na kotwie pracę w zmiennych warunkach geometrycznych.
Wymagana kategoria C1 lub C2 wynika z poziomu sejsmiczności, klasy ważności obiektu oraz rodzaju połączenia zgodnie z EN 1992-4.
Sama deklarowana przez producenta wysoka nośność statyczna jest niewystarczająca. Prawidłowy dobór musi opierać się na weryfikacji Europejskiej Oceny Technicznej (ETA).
W polskich warunkach szczególną uwagę należy zwrócić na inwestycje realizowane na terenach objętych wpływami górniczymi. Górnośląskie Zagłębie Węglowe oraz LGOM należą do obszarów, na których rejestrowana jest sejsmiczność indukowana działalnością górniczą.
Sama lokalizacja obiektu na takim obszarze nie oznacza jednak automatycznie konieczności zastosowania kotew C1 lub C2. Dobór kategorii powinien wynikać z analizy oddziaływania sejsmicznego, rodzaju wykonywanego połączenia oraz klasy ważności obiektu. W analizie należy uwzględnić również projektowe przyspieszenie gruntu wynikające z oceny oddziaływań dla danej lokalizacji.
W uproszczeniu:
przy bardzo małym poziomie oddziaływania sejsmicznego dodatkowa kwalifikacja sejsmiczna może nie być wymagana,
przy niższych poziomach oddziaływań w niektórych zastosowaniach może być wystarczająca kategoria C1,
przy większych oddziaływaniach, wyższej klasie ważności obiektu lub krytycznych połączeniach wymagania przesuwają się w stronę C2.
Ostateczna decyzja powinna wynikać z obliczeń oraz wymagań konkretnej konstrukcji.
Podczas oddziaływań sejsmicznych zamocowanie pracuje w innych warunkach niż przy stałym obciążeniu. W zarysowanym betonie rysa może się otwierać i zamykać, a działające na kotwę siły mogą wielokrotnie zmieniać wartość i kierunek.
Standardowa kotwa może być niewystarczająca szczególnie wtedy, gdy:
projekt wymaga uwzględnienia oddziaływań sejsmicznych,
zamocowanie pracuje w betonie zarysowanym,
występują powtarzalne obciążenia rozciągające lub ścinające,
mocowany element ma znaczenie dla bezpieczeństwa konstrukcji,
jego odspojenie mogłoby zagrozić ludziom lub spowodować poważne uszkodzenia.
Brak odpowiedniej kwalifikacji oznacza, że nie ma potwierdzonych parametrów zachowania łącznika w takich warunkach. W skrajnym przypadku może dojść do utraty przyczepności, wysunięcia kotwy, uszkodzenia betonu albo zniszczenia łącznika przez rozciąganie lub ścinanie.
Przy połączeniach sejsmicznych duże znaczenie ma Europejska Ocena Techniczna ETA, która określa, czy dany produkt został przebadany dla kategorii C1 lub C2 i jakie wartości można przyjąć w obliczeniach.
C1 i C2 są kategoriami właściwości zamocowań poddawanych oddziaływaniom sejsmicznym. Kategoria C2 obejmuje bardziej wymagający zakres badań niż C1, zwłaszcza pod względem zachowania kotwy w zmieniających się rysach betonu.
|
Cecha |
Kategoria C1 |
Kategoria C2 |
|
Zakres oceny |
mniej wymagający |
bardziej rygorystyczny |
|
Beton zarysowany |
tak |
tak |
|
Szerokość rysy w badaniach |
do ok. 0,5 mm |
do ok. 0,8 mm |
|
Obciążenia cykliczne |
tak |
tak, w bardziej wymagających sekwencjach |
|
Zmiany szerokości rysy |
ograniczony zakres |
badania obejmują cykliczne otwieranie i zamykanie rysy |
|
Dane dotyczące przemieszczeń |
zasadniczo nie |
tak |
|
Typowe zastosowanie |
niższe poziomy oddziaływania, zależnie od projektu |
bardziej wymagające i krytyczne połączenia |
Dla łączników mechanicznych podstawę kwalifikacji stanowią dokumenty EAD z rodziny 330232, natomiast dla kotew wklejanych – EAD 330499.
Właściwa kategoria zależy od poziomu oddziaływania sejsmicznego, klasy ważności budynku i charakteru połączenia.
Do wykonania połączeń podlegających oddziaływaniom sejsmicznym można stosować różne typy zamocowań, pod warunkiem że ich ETA obejmuje wymaganą kategorię. W zależności od warunków projektu można stosować m.in. kotwy sworzniowe, kotwy podcinające, śruby do betonu oraz systemy wklejane. W rozwiązaniach chemicznych wykorzystywane są m.in. żywice epoksydowe i winyloestrowe.
Każdorazowo podstawą zastosowania konkretnego systemu przy oddziaływaniach sejsmicznych pozostaje zakres jego ETA i przypisana mu kategoria C1 lub C2.
Dobór łącznika warto prowadzić etapowo. Najpierw należy określić wymagany poziom oddziaływania sejsmicznego i kategorię C1 lub C2, następnie wybrać system z odpowiednim zakresem ETA. W kolejnym kroku trzeba zweryfikować warunki zakotwienia i obliczeniową nośność połączenia. W ramach tej weryfikacji należy sprawdzić przede wszystkim:
kategorię C1 lub C2 podaną w ETA,
nośność na rozciąganie i ścinanie,
efektywną głębokość zakotwienia,
minimalny rozstaw łączników,
odległość od krawędzi betonu,
klasę i stan betonu,
wpływ zarysowania,
wymagane współczynniki i redukcje dla sytuacji sejsmicznej,
dopuszczalne przemieszczenia zamocowania.
W ofercie fischer znajdują się rozwiązania mechaniczne i chemiczne posiadające kwalifikację do zastosowań C1 i C2. Są to między innymi:
Kotwa sworzniową FAZ II Plus – mechaniczne zamocowanie przeznaczone do wysokich obciążeń. Producent wskazuje możliwość stosowania jej przy obciążeniach sejsmicznych kategorii C1 i C2 dla średnic M10–M24.
fischer FIS EM Plus – zaprawę epoksydową przeznaczoną do wysokich obciążeń w betonie zarysowanym i niezarysowanym, posiadającą również dopuszczenie do zastosowań sejsmicznych kategorii C1 i C2.
Śruba do betonu ULTRACUT FBS II – wybrane warianty tego rozwiązania posiadają ETA obejmującą zastosowanie w betonie zarysowanym oraz w warunkach sejsmicznych C1/C2.
Ekspert marki fischer radzi: nie wybieraj zamocowania wyłącznie na podstawie jego maksymalnej nośności. Sprawdź ETA konkretnego wariantu, średnicę, głębokość zakotwienia oraz parametry przypisane do wymaganej kategorii sejsmicznej.
Przy projektowaniu zamocowań narażonych na oddziaływania sejsmiczne sama wysoka nośność statyczna łącznika nie wystarcza. Projektant powinien dobrać produkt z odpowiednią ETA, sprawdzić kategorię C1 lub C2 oraz wykonać obliczenia zgodnie z wymaganiami EN 1992-4 i Eurokodu 8.
Sprawdź rozwiązania fischer do zastosowań sejsmicznych C1 i C2 i dobierz system odpowiadający wymaganiom Twojego projektu.
Do wykonania połączeń podlegających oddziaływaniom sejsmicznym można stosować różne typy zamocowań, pod warunkiem że ich ETA obejmuje wymaganą kategorię. W zależności od warunków projektu można stosować m.in. kotwy sworzniowe, kotwy podcinające, śruby do betonu oraz systemy wklejane. W rozwiązaniach chemicznych wykorzystywane są m.in. żywice epoksydowe i winyloestrowe.
Każdorazowo podstawą zastosowania konkretnego systemu przy oddziaływaniach sejsmicznych pozostaje zakres jego ETA i przypisana mu kategoria C1 lub C2.
Dobór łącznika warto prowadzić etapowo. Najpierw należy określić wymagany poziom oddziaływania sejsmicznego i kategorię C1 lub C2, następnie wybrać system z odpowiednim zakresem ETA. W kolejnym kroku trzeba zweryfikować warunki zakotwienia i obliczeniową nośność połączenia. W ramach tej weryfikacji należy sprawdzić przede wszystkim:
kategorię C1 lub C2 podaną w ETA,
nośność na rozciąganie i ścinanie,
efektywną głębokość zakotwienia,
minimalny rozstaw łączników,
odległość od krawędzi betonu,
klasę i stan betonu,
wpływ zarysowania,
wymagane współczynniki i redukcje dla sytuacji sejsmicznej,
dopuszczalne przemieszczenia zamocowania.
W ofercie fischer znajdują się rozwiązania mechaniczne i chemiczne posiadające kwalifikację do zastosowań C1 i C2. Są to między innymi:
Kotwa sworzniową FAZ II Plus – mechaniczne zamocowanie przeznaczone do wysokich obciążeń. Producent wskazuje możliwość stosowania jej przy obciążeniach sejsmicznych kategorii C1 i C2 dla średnic M10–M24.
fischer FIS EM Plus – zaprawę epoksydową przeznaczoną do wysokich obciążeń w betonie zarysowanym i niezarysowanym, posiadającą również dopuszczenie do zastosowań sejsmicznych kategorii C1 i C2.
Śruba do betonu ULTRACUT FBS II – wybrane warianty tego rozwiązania posiadają ETA obejmującą zastosowanie w betonie zarysowanym oraz w warunkach sejsmicznych C1/C2.
Ekspert marki fischer radzi: nie wybieraj zamocowania wyłącznie na podstawie jego maksymalnej nośności. Sprawdź ETA konkretnego wariantu, średnicę, głębokość zakotwienia oraz parametry przypisane do wymaganej kategorii sejsmicznej.