System kotwienia płyt warstwowych

Elementy warstwowe są narażone na działanie różnorodnych obciążeń, z których nie wszystkie są istotne przy projektowania kotew lub są pomijalnie małe.
Dlatego też większość programów projektowych przy obliczaniu kotew bierze pod uwagę przede wszystkim „zewnętrzne” efekty tj. temperaturę i wiatr, a także oczywiście ciężar własny warstwy elewacyjnej wraz z dodatkowym obciążeniem.
W klasycznych systemach, do przekazania obciążeń z warstwy licowej na warstwę nośną stosowane są kotwy nośne, które przenoszą siły ścinające oraz szpilki, które przenoszą siły normalne.

Wyzwania związane z projektowaniem kotew w elementach warstwowych są różnorodne.W szczególności ograniczona przestrzeń na elementy kotwiące, a także ekstremalne warunki geometryczne, często prowadzą do trudności projektowych. Bardzo duże, bardzo małe lub elementy z wieloma otworami często wymuszają projektowanie poza limitami.
Niemniej jednak, rozwiązanie dla niemal każdego przypadku można znaleźć za pomocą naszego oprogramowania projektowego PHacade (patrz www.philipp-software.de).

Metalowe elementy stanowią jedynie niewielkie mostki termiczne wewnątrz elementu warstwowego. Niemniej jednak suma przekrojów metalowych wpływa na współczynnik U płyty warstwowej, choć tylko nieznacznie (do drugiego lub trzeciego miejsca po przecinku). Aby uzyskać w pełni dokładne obliczenie współczynnika U, należy również uwzględnić straty ciepła przez przyległe do elementu warstwowego fugi.
W trakcie zwiększania optymalizacji energetycznej betonowych fasad warstwowych, wbudowane elementy metalowe odgrywają zatem niezwykle małą rolę w porównaniu z poszczególnymi materiałami warstwowymi (beton, izolacja termiczna).
Jednak minimalizacja liczby elementów kotwiących (lub całkowitego przekroju metalowego) i połączeń jest ważnym podejściem projektowym.

W przypadku konwencjonalnych systemów kotwienia ze stali nierdzewnej, aprobaty zazwyczaj wymagają zastosowania dwóch warstw siatki zbrojeniowej o minimalnym przekroju poprzecznym 1,88 cm²/m w każdym kierunku i warstwie, dla grubszych warstw okładzinowych
Aprobata opiera się na testach ze zbrojeniem przypowierzchniowym, tj. zbrojenie kotwiące (dodatkowe zbrojenie) kotew nośnych znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie zbrojenia siatką. W przypadku grubszych warstw licowych może to nie mieć miejsca. W takim przypadku zakłada się, że zbrojenie mostkuje lub ogranicza zarysowanie, co zapewnia nominalną nośność zakotwienia. Większe szerokości rys mogą prowadzić do przedwczesnego wyrywania elementów kotwiących.
Aby zapewnić wystarczającą wytrzymałość warstwy licowej na obciążenia wewnętrzne i zewnętrzne, zazwyczaj konieczne jest zastosowanie zbrojenia dwuwarstwowego.
Wady wizualne spowodowane zbyt szerokimi rysami można zmniejszyć, zapewniając wystarczające zbrojenie.

Postanowienia stosowanych aprobat są wiążące w odniesieniu do zapisów EC2 (DIN EN 1992-1-1/NA:2011-01 - NCI NA.10.9.9 Płyty warstwowe, ustęp 4).

Proszę zapoznać się z następującą dokumentacją na ten temat:

• Ekspertyza MPA Braunschweig dotycząca oceny ochrony przeciwpożarowej betonowych płyt warstwowych jako ścian przeciwpożarowych w rozumieniu normy DIN 4102-3:1977-09, kwiecień 2000 r.
• Raport końcowy z projektu badawczego: "„Sandwichtragwirkung von kerngedämmten Fertigteilwandtafeln unter Brandbeanspruchung" („Nośność warstwowa prefabrykowanych płyt ściennych z izolacją rdzeniową w warunkach narażenia na ogień”), (numer referencyjny: SWD-10.08.18.7-17.25), z dnia 31 lipca 2019 r. w TU Kaiserslautern.

Ryzyko wystąpienia niepożądanych sił w kierunku płaszczyzny elementu wzrasta wraz ze wzrostem wymiarów warstwy licowej, a tym samym liczby kotew. Aby zmniejszyć to zagrożenie i związane z nim powstawanie rys, należy ograniczyć wymiary warstwy licowej.
Wystąpienie zarysowania warstwy licowej zależy jednak od wielu innych czynników. Obejmują one grubość warstwy licowej i nośnej, ich wysokość, średnicę zbrojenia i grubość warstwy izolacyjnej. Producenci prefabrykatów mogą korzystać z bogatego doświadczenia w tym zakresie i mogą być w stanie produkować większe warstwy licowe bez żadnych problemów.
Podane odległości podziałów warstwy licowej są jedynie zaleceniem, nie wynikają z obowiązujących przepisów.

Klasyczne systemy oparte na stali nierdzewnej, takie jak kotwy płaskie lub SPA, są zazwyczaj projektowane tak, aby wszystkie komponenty pochodziły z jednego systemu. Takie podejście ma z jednej strony uzasadnienie projektowe, ale jest również praktyczne, ponieważ producenci prefabrykatów zwykle koncentrują się na jednym systemie.
Zasadniczo kotwy nośne dzielą się na pionowe i poziome (zwane również kotwami przeciwskrętnymi). Mieszanie kotew pionowych jest generalnie odradzane, natomiast użycie kotew poziomych z innego systemu jest możliwe i jest już częściowo obsługiwane przez oprogramowanie projektowe PHacade (patrz www.philipp-software.de).

Dopuszczone do stosowania kotwy wymagają głębokości osadzenia w warstwach betonu wynoszącej około 5-6 cm, aby zapewnić zakotwienie. W Niemczech minimalna grubość warstwy elewacyjnej z betonu zbrojonego wynosi obecnie 7 cm. Klasyczne systemy kotwienia są projektowane i testowane pod kątem spełnienia tych wymagań.
Ponadto, ze względów czysto konstrukcyjnych (konieczne dodatkowe zbrojenie) oraz materiałowych (mieszanka stali nierdzewnej, stali zbrojeniowej i kompozytów), stosowanie konwencjonalnych systemów kotwienia nie jest praktyczne w przypadku cienkiej warstwie licowej.