Mechanizmy spájania obkladových prvkov a geosyntetík a ich spoľahlivosť v oporných konštrukciách

Technické návrhy oporných konštrukcií z vystuženej zeminy a ich následná realizácia čoraz častejšie prekonávajú bariéru klasických konvenčných riešení. Tieto moderné konštrukcie ponúkajú investorovi, v prípade správnosti návrhu, nielen technickú a technologickú, ale predovšetkým ekonomicky výhodnú alternatívu k monolitickým betónovým či železobetónovým uhlovým múrom a gabiónovým konštrukciám.

KOMPONENTY OPORNÝCH KONŠTRUKCIÁCH

Oporné konštrukcie z vystuženej zeminy sa skladajú z troch základných komponentov (zemina, lícový obklad a geosyntetické výstužné prvky), ktoré na seba vzájomne nadväzujú a svojou vzájomnou interakciou zabezpečujú dlhodobú spoľahlivosť a celistvosť konštrukcie.

Pri dimenzovaní konštrukcie je nutné si uvedomiť skutočnosť, že účinnosť a efektívnosť tohto typu konštrukcií nezávisí len na spoľahlivosti a dlhodobej funkčnosti jednotlivých častí, ale predovšetkým na ich vzájomnom spolupôsobení.

Jedná sa predovšetkým o tieto vzájomné väzby:

• lícový prvok a jeho konštrukčné pripojenie - výstužný prvok - posudzuje sa vplyv vysokého pH v okolí betónových tvaroviek na trvanlivosť a funkčnosť geomreže a hodnotí sa pevnosť vzájomného spojenia)
• výstužný prvok - zásyp - zohľadňuje sa poškodenie geomreže vplyvom stavebných prác a odpor geomreže proti jej vytrhnutiu prípadne ušmyknutiu zásypového materiálu po geomreži)
• lícový prvok - zásyp - zemina v kontakte s lícovým obkladom musí byť dostatočne priepustná, umožňujúca bezpečný odvod vlhkosti z vystuženého zeminového bloku mimo konštrukciu)

Iba v prípade, že sú v návrhu zohľadnené a posúdené všetky tieto interaktívne väzby bude výsledkom oporná konštrukcia, ktorá tvorí overený, ucelený a dôsledkom toho tiež spoľahlivý a bezpečný konštrukčný systém. Vzhľadom na rozsiahlosť tejto problematiky bude ďalšia časť článku venovaná vzájomnému spojeniu lícového a výstužného prvku.

SPOJENIE LÍCOVÉHO A VÝSTUŽNÉHO PRVKU

Nepretržité výskumy, testovanie a prebiehajúci monitoring na už realizovaných konštrukciách priradzujú mimoriadnu dôležitosť efektívnemu spojeniu medzi výstužnou geomrežou a lícnym prvkom. Kvalita tohto spojenia je určená predovšetkým jeho dlhodobou pevnosťou a trvanlivosťou. Nižšia, neznáma prípadne odhadnutá pevnosť tohto spoja môže do značnej miery ovplyvniť stabilitu konštrukcie na líci.

TYPY SPOJENÍ GEOMREŽA - LÍCOVÝ PRVOK

Vďaka masívnemu rozvoju technológie vystuženej zeminy sa dnes na našom trhu môžeme stretnúť s celou radou spojovacích elementov a mechanizmov v závislosti na type lícového prvku.

Pri konštrukciách tvorených blokovými systémami z drobných betónových tvaroviek sa využívajú najrôznejšie konštrukčné spojovacie prvky vyvinuté pre daný typ tvaroviek, ktoré umožňujú bezpečné spojenie tvaroviek a geomreží. Najčastejšie sú to najrôznejšie štipce či hrebienky. Niekedy sa geomreža tiež zachytáva za konštrukčne vloženú výstuž.

U konštrukcií zo segmentových panelov, z panelov na plnú výšku prípadne u monolitických vystužených konštrukcií sa spoje najčastejšie vytvárajú už v priebehu betonáže, kedy sa zárodok geomreže tzv. štartér zachytáva za pripravenú armatúru. Jednotlivé geomreže sa následne napájajú na projektovanú kotevné dĺžku. K tomuto účelu je nutné použiť bezpečný spôsob spojenia a vykonať výpočet sa zavedením pevnosti zvoleného typu spoja. Nastavovanie výstužných pásov obyčajným presahom je v smere hlavných ťahových napätí zakázané. Ďalšou možnosťou je tu uchytenia geomreže pomocou betonárskej výstuže do vopred nachystaných očiek na rube panela.

V súčasnosti používané spojovacie elementy a mechanizmy však nemajú rovnakú účinnosť a efektívnosť. Preto je nutné pred vykonaním návrhu či realizáciou konštrukcie zhodnotiť výhody a nevýhody a posúdiť vhodnosť daného navrhovaného spoja. Z tohto dôvodu je nevyhnutné vykonať vhodnú klasifikáciu jednotlivých spojov a to predovšetkým z hľadiska ich trvanlivosti, pevnosti a mechanizmu uchytenia.

KLASIFIKÁCIA SPOJOV Z HĽADISKA TRVANLIVOSTI

Výsledná trvanlivosť spoja je určená jeho schopnosťou odolávať účinkom najrôznejších chemických, klimatických a biologických vplyvov. Platí zásada, že jednotlivé spoje, rovnako ako základný materiál, musia vyhovovať požadovanej návrhovej životnosti.

Z hľadiska trvanlivosti je teda možné rozdeliť spoje na:

• dočasné - využívajú napr. betonársku výstuž, ktorá podlieha korozívnym účinkom alebo oceľové prvky s obmedzenou životnosťou (viď. nasledujúci obrázok) alebo kombinácia betónových tvaroviek a polyesterových geomreží, ktoré podliehajú hydrolýze
• trvalé - spoje tvorené plastovými elementmi z odolných základných materiálov - predovšetkým HDPE

KLASIFIKÁCIA SPOJOV Z HĽADISKA MECHANIZMU UCHYTENIA

Spojenie geomreže s pohľadovým prvkom môže byť:

• bodové - nevýhodou bodového spojenia je, že sa jedná o lokálne upevnenie geomreže. V prípade neočakávaného zaťaženia by mohlo dôjsť k poruche tohto spoja
• kontinuálne (plošné) - uchytenia geomreže zaručuje plnohodnotný spoj oboch prvkov bez vzniku "hluchých" miest

KLASIFIKÁCIA SPOJOV Z HĽADISKA PEVNOSTI

Z hľadiska pevnosti sa spoje delia na spoje pasívne a aktívne:

• u pasívneho spoja je odpor proti vytrhnutiu z lícového obkladu závislý iba na trení geomreže medzi lícovými elementmi. Pasívny spoj vytvárajú geomreže, u ktorých nie je zaručená vzájomná interakcia a prenos pôsobiacich síl pomocou určitého spojovacieho elementu po celú životnosť konštrukcie. Ich funkcia je tak po určitom časovom horizonte (často už v priebehu výstavby) založená len na princípe trenia. Jedná sa predovšetkým o tkané najčastejšie polyesterové prípadne lepené geomreže nezaručujúce stálu tuhosť otvoru a polohu priečneho rebra pri opretí o konštrukčné spojovacie prvky (viď. nasledujúci obrázok). Tieto typy geomreží majú výrazne pohyblivé spoje, pružné rebrá a pri zvýšenom namáhaní, ktoré sa bežne u oporných konštrukcií neposudzuje, tak hrozí vytrhnutie geomreže z lícového prvku

• u spoja aktívneho existuje určitý mechanizmus prenášajúci vznikajúce ťahové sily, ktorý je závislý od typu a konštrukčného usporiadania lícového prvku. Aktívne spoje vytvárajú tuhé monolické geomreže, u ktorých je nutné v závislosti na mechanizme uchytenia vyvodiť výrazne vyššiu silu, aby došlo k porušeniu styku medzi geomrežou a lícovým prvkom. Tieto však u bežne navrhovaných konštrukcií nebývajú dosiahnuté

Aby nedochádzalo k nepredpokladaným problémom či zámenám čiastkových prvkov konštrukcie a tým aj k ovplyvneniu jej bezpečnosti sú pre konkrétne aplikácie vyvíjané najrôznejšie oporné systémy spĺňajúce všetky požadované podmienky. O prepracovanosti a spoľahlivosti systému potom svedčí predovšetkým to, či je systém ako celok vrátane aktívneho spojovacieho mechanizmu certifikovaný.

Tu stojí za pozornosť, že žiadny oporný systém, ktorý využíva mäkké geomreže (tkané, lepené) nemá udelený certifikát pre výstavbu zvislých oporných konštrukcií. Väčšina je z dôvodu bezpečnosti obmedzená len sklonom líca do 70°.