Szanowni Państwo! Program produkcji Walcowni Bruzdowych BATORY Sp. z o.o. obejmuje wyroby prętowe ze stali konstrukcyjnych, stopowych w tym narzędziowych i szybkotnących. Posiadamy licencję na wytwarzanie specjalnych drążonych prętów z otworem, przeznaczonych na narzędzia i przewody wiertnicze. Własne know-how na takie wyroby, wyspecjalizowana kadra techniczna oraz 50 lat doświadczeń są gwarancją jakości naszych wyrobów. Jesteśmy również producentem żerdzi wiertniczych dla górnictwa miedziowego i węglowego, służących do wierceń otworów kotwowych i strzałowych. Walcownie Bruzdowe BATORY Sp. z o.o. wychodząc naprzeciw przewidywanym potrzebom rynku, wprowadziły do programu produkcji prętowe żerdzie do kotew gruntowych iniekcyjnych wraz z akcesoriami takimi jak: nakrętki, łączniki, koronki krzyżowe, stabilizatory, płyty oporowe, co stanowi część systemu kotwienia. Niniejszy Przewodnik powinien przybliżyć istotę wykorzystania kotew iniekcyjnych BATORY, gwoździ gruntowych oraz mikropali jak również zapoznać się czytającemu z naszą aktualną ofertą produkcji. Prezes Zarządu www.wbb.net.pl e-mail: biuro@wbb.net.pl 1
Spis treści strona 1. Wprowadzenie 3 2. Cięgna i akcesoria kotew BATORY charakterystyka 3 3. Ochrona antykorozyjna 7 4. Prezentacja wykonanych prac z zastosowaniem kotew BATORY 8 5. Bibliografia 8 2 www.wbb.net.pl e-mail: biuro@wbb.net.pl
1. WPROWADZENIE Kotwy gruntowe iniekcyjne, gwoździe gruntowe i mikropale to stalowe i pomocnicze elementy takich konstrukcji jak np. ścianki szczelne, palisady, fundamenty o wyglądzie samo wiercących długich żerdzi, które w trakcie wiercenia otworu w gruncie, zostają obudowane gruntobetonem powstałym z mieszaniny urobionego gruntu i zaczynu cementowego wtłaczanego pod ciśnieniem przez wewnętrzny otwór w żerdzi / cięgnie. Tym sposobem stabilizuje się osuwiska gruntu, umacnia tunele, autostrady, wiadukty, mosty, głębokie wykopy na budowach, wzmacnia fundamenty różnych budowli, nabrzeża portowe itp. W pracach geotechnicznych, budowlanych i wiertniczych jest to technologia powszechnie stosowana od kilkunastu lat. Walcownie Bruzdowe BATORY są drugim w kraju producentem żerdzi do kotew iniekcyjnych. Posiadamy unikatową technologię produkcji prętów z otworem, z których wytwarzane są m.in. cięgna kotwy. Wymienione wyroby wraz z pozostałymi akcesoriami kotwy stanowią część systemu kotwienia, nazwanym umownie przez wytwórcę systemem BATORY. Zastosowanie kotew BATORY umożliwia rozwiązanie wielu problemów związanych z zabezpieczaniem, utrzymaniem i stabilnością gruntu w pracach geotechnicznych i budowlanych. Szczególnie zalecane są w przypadku trudnych warunków wiertniczych, posadowienia oraz konieczności przewiercania nasypów, starych fundamentów, spękanych i zwietrzałych masywów skalnych. Bezpośrednimi odbiorcami naszych produktów są firmy inżynieryjno-budowlane zajmujące się w szerokim zakresie modyfikacją warunków gruntowych oraz obudową ścian głębokich wykopów. 2. CIĘGNA I AKCESORIA KOTEW BATORY - CHARAKTERYSTYKA Podstawowe parametry geometryczne i wytrzymałościowe cięgien iniekcyjnych kotew gruntowych BATORY przedstawiono w tablicy 1, natomiast akcesoria kotwy przedstawiono w tablicy 2. Tablica 1. Żerdzie kotew iniekcyjnych prętowych BATORY APROBATA TECHNICZNA IBDIM Nr AT / 2008-03-2423 Lp. ŻERDZIE INIEKCYJNE PRĘTOWE R 32 R 35 B 41 B 47 B 52 1 Średnica nominalna mm 31,4 35,5 40,8 46,9 52,5 2 Średnica otworu żerdzi mm 9,5 11 12,3 14 14,5 3 Pole przekroju poprzecznego mm² 617 765 962 1290 1688 4 Obciążenie uplastyczniające 1) kn 310 462 616 812 1050 5 Obciążenie zrywające kn 365 535 712 954 1232 6 Typowa nośność obliczeniowa 2) kn 220 330 440 580 750 7 Granica wytrzymałości Rm N/mm² 590 700 740 740 730 8 Masa 1 mb kg/m 4,8 6,3 7,7 10,5 13,8 9 Oznaczenie gwintu - R 32 x 12,7 R 35 x 12,4 Tr 41 x 12,4 Tr 47 x 12,4 Tr 52 x 12,4 10 Kierunek gwintu - lewy lewy lewy lewy lewy 11 Długość odcinka m 1 4 1 4 1 4 1 4 1 4 12 Gatunek stali S 355 / E 360 S 460 B - gwint trapezowy, R gwint okrągły, liczba średnica żerdzi www.wbb.net.pl e-mail: biuro@wbb.net.pl 3
Tablica 2. Żerdzie kotew iniekcyjnych rurowych BATORY Lp. ŻERDZIE RUROWE R 32N R 38S B 51S B 67S 1 Średnica nominalna mm 31,4 38,2 50,7 66,6 2 Średnica otworu żerdzi mm 15,6 22,0 23,3 45,0 3 Pole przekroju poprzecznego mm² 506 683 1329 1564 4 Obciążenie uplastyczniające 1) kn 238 423 824 970 5 Obciążenie zrywające kn 283 490 944 1110 6 Typowa nośność obliczeniowa 2) kn 170 300 580 680 7 Granica wytrzymałości Rm N/mm² 560 720 710 710 8 Masa 1 mb kg/m 3,6 5,2 10,9 12,7 9 Oznaczenie gwintu - R 32 x 12,7 R 38 x 12,7 Tr 51 x 12,4 Tr 67 x 12,4 10 Kierunek gwintu - lewy lewy lewy lewy 11 Długość odcinka m 1 4 1 4 1 4 1 4 12 Gatunek stali S 355 / E 360 TS 590 HB 590 QT B - gwint trapezowy, R gwint okrągły, liczba średnica żerdzi, S rura, N rura (obniżone własności mechaniczne) Tablica 3. Żerdzie pełne - ściągi prętowe BATORY Lp. ŻERDZIE PEŁNE ŚCIĄGI PRĘTOWE R 32P R 35P B 41P B 47P 1 Średnica nominalna mm 31,4 35,5 40,8 46,9 2 Średnica otworu żerdzi mm 0 0 0 0 3 Pole przekroju poprzecznego mm² 692 891 1070 1452 4 Obciążenie uplastyczniające 1) kn 340 437 620 820 5 Obciążenie zrywające kn 408 525 727 988 6 Typowa nośność obliczeniowa 2) kn 240 310 440 580 7 Granica wytrzymałości Rm N/mm² 590 590 680 680 8 Masa 1 mb kg/m 5,5 7,0 8,4 11,2 9 Oznaczenie gwintu - R 32 x 12,7 R 35 x 12,7 Tr 41 x 12,4 Tr 47 x12,4 10 Kierunek gwintu - lewy lewy lewy lewy 11 Długość odcinka m 1 4 1-4 1-4 1-3 12 Gatunek stali S 355 / E 360 S 460 / E 360 B - gwint trapezowy, R gwint okrągły, liczba średnica żerdzi, P pełny pręt Cechy wyróżniające kotwy BATORY : a. Cięgna kotwy BATORY wytwarzane są z walcowanych prętów z otworem ze stali szlachetnej i drobnoziarnistej w gatunku S460NH wg PN EN 10210 o wysokich własnościach mechanicznych i technologicznych. Wytwarzanie prętów z otworem na licencji wg technologii specjalnej. b. Kotwy cechuje wysokie bezpieczeństwo użytkowe. Cięgna posiadają wytrzymały gwint trapezowy, o wysokiej nośności (odpowiednia wielkość zazębienia gwintu cięgna z gwintem łącznika i nakrętki), co gwarantuje najwyższą wytrzymałość złącza (nie jest możliwe wyrwanie cięgna kotwy z łącznika lub nakrętki przed zerwaniem cięgna podczas próby rozciągania złącza). 4 www.wbb.net.pl e-mail: biuro@wbb.net.pl
Tablica 4. Elementy do prętowych i rurowych kotew BATORY - wymiary Łącznik Nakrętki Płyta oporowa Koronki Typ elementu Oznaczenie elementu D L kg/szt. SW H kg/szt. T W kg/szt. D kg/szt. Elementy do prętowych kotew BATORY R 32 42 155 1,0 0,9 12 3,6 76 0,9 R 35 48 180 1,4 50 kulista 60 0,8 15 4,6 90 1,2 R 38 48 180 1,3 0,7 15 25 4,6 7,4 115 1,8 B 41 65 55 0,9 130 1,9 53 155 1,3 25 7,4 B 41K 50 kulista 60 0,8 150 2,4 B47 63 185 2,3 72 85 1,7 25 30 220x220 7,6 9,2 150 200 240 3,2 3,5 4,4 B52 70 220 3,3 80 95 2,3 30 35 40 250x250 250x250 9,1 16,8 19,0 150 200 240 2,9 3,2 4,1 Elementy do rurowych kotew BATORY R 32 42,0 155 1,0 0,9 12 50 kulista 60 R38 48 180 1,3 0,7 15 25 3,6 76 0,9 4,6 7,4 90 115 1,2 1.8 B51 64,0 175 2,0 72 85 1,8 30 35 40 250x250 250x250 9,1 16,8 19,0 150 200 240 2,9 3,2 4,1 B 67 80,0 180 2,5 84 95 2,2 40 250x250 20,0 200 240 280 3,5 4,1 4,4 c. Cięgna kotwy BATORY z gwintem trapezowym o wysokości zwoju h = 2,5 przy skoku 12,4 mm charakteryzuje wysoka przyczepność do betonu. Względna powierzchnia żeber cięgna f R, obliczana wg PN-H/93220:2006 wynosi: f R > 0,16 i zapewnia szczelność gruntobetonu tj. kamienia cementowego wokół kotwy co gwarantuje rozwartość rys poniżej 0,1. Rys. 1. Zarys gwintu trapezowego cięgna kotwy gruntowej iniekcyjnej BATORY www.wbb.net.pl e-mail: biuro@wbb.net.pl 5
d. Cięgna prętowe BATORY o porównywalnych nośnościach do innych cięgien rurowych posiadają: - mniejszą średnicę, co zwiększa grubość otuliny cementowej kotwy, - zwiększoną trwałość, a w efekcie powolną utratę nośności z uwagi na spowolniony ubytek korozyjny pola przekroju cięgna, który jest spowodowany mniejszą powierzchnią styku z gruntem. e. Zaletą kotew BATORY są również łączniki i wiertnicze koronki krzyżowe. Łączniki posiadają tzw. stoper (kołnierz w otworze łącznika, w połowie długości), który zapewnia bezpieczeństwo kotwienia z powodu gwarancji jednakowej długości czynnej złącza: cięgno łącznik cięgno. Łącznik BATORY jest wyposażony w dwie uszczelki, gwarantujące szczelność złącza, co skutkuje podczas wiercenia utrzymaniem odpowiedniego ciśnienia podawanego zaczynu cementowego celem dokładnego i równomiernego wypełnienia gruntobetonem odwierconego otworu, ponieważ utworzenie tzw. buławy na końcowym odcinku kotwy jest warunkiem, że kotwa pewnie trzyma się gruntu i spełnia swoje zadanie. Koronki krzyżowe BATORY są wyposażone w wymienne ostrza ze stali hartowanej i odpuszczanej. Zastosowanie w koronkach ostrzy ulepszanych pozwala utrzymać tempo robót wiertniczych w twardych gruntach. Wymagania i ogólne warunki dotyczące iniekcyjnych kotew, gwoździ gruntowych i mikropali są znormolizowane. W miarę rozwoju technologii kotwienia będą na pewno jeszcze korygowane i uszczegółowione. W niniejszym przewodniku pragniemy zwrócić uwagę zainteresowanym na jeden z wielu aspektów bezpieczeństwa kotwy w stanie naprężonym, a ściślej gwarancji wytrzymałości złącza cięgno - nakrętka. Nasze spostrzeżenia i propozycje przedstawione poniżej, pomimo że niczego nie przesądzają ostatecznie, mogą być pomocne również dla użytkownika. Jak wiadomo, rurowe cięgno kotwy w stanie naprężonym na długości styku z nakrętką (złącze gwintowe) jest poddane równomiernie rozłożonemu i wymuszonemu ściskaniu radialnemu i obwodowemu. Ściskanie rury cięgna jest wymuszone oddziaływaniem z gwintem nakrętki, czyli składową siły rozciągającej na zarysie zwoju gwintu. Zrozumiałym zatem jest, że wielkość radialnego i obwodowego naprężenia ściskającego zależy od siły naprężającej, od sztywności rury tj. stosunku grubości ścianki do średniego promienia rury, długości złącza i rodzaju gwintu, a ściślej od wielkości kąta wierzchołkowego zarysu gwintu. Z rozkładu sił wynika, że dla większego kąta siły ściskające są większe - aż do możliwej utraty stateczności (zagniecenia do wewnątrz) płaszcza rury cięgna - co w krańcowym przypadku powoduje wyrwanie cięgna naprężonej kotwy z nakrętki. Stosowane na cięgnach prętowych BATORY gwinty trapezowe posiadają kąt wierzchołkowy 90 º, natomiast gwinty faliste typu R stosowane przy nośnościach poniżej 300 kn posiadają kąt wierzchołkowy ok. 140. Z rozkładu sił i naprężeń w złączu, przy identycznej średnicy i nośności wynika, że cięgna z gwintem falistym typu R na długości złącza przenoszą naprężenia ściskające ok. 2,3 razy większe niż przy gwincie trapezowym 90 co zwiększa prawdopodobieństwo wyrwania cięgna z gwintem falistym z nakrętki. Ewentualne konsekwencje wyrwania cięgna kotwy z nakrętki, a następnie na zasadzie domina z kolejnych kotew konstrukcji np. palisady są oczywiste. W związku z powyższym, dla orientacyjnej oceny przez użytkownika, bezpieczeństwa konkretnego złącza cięgna z nakrętką dla kotew o dowolnej nośności i dowolnego producenta, można zaproponować współczynniki porównawcze jak niżej: W S = g / r śr - współczynnik sztywności rury cięgna, określany jako iloraz grubości ścianki rury do średniego promienia rury. Im współczynnik większy tym sztywniejsze tj. bardziej odporne na odkształcenia plastyczne cięgno w złączu z nakrętką w stanie naprężonym kotwy. Cięgna prętowe BATORY charakteryzują się współczynnikiem powyżej 1.0, natomiast cięgna rurowe innych 6 www.wbb.net.pl e-mail: biuro@wbb.net.pl
producentów kotew posiadają współczynniki od 0,3-0,7. W L = W S L n - współczynnik długości złącza cięgna z nakrętką, określany jako iloczyn długości nakrętki i współczynnika sztywności rury cięgna. Czym ten współczynnik W L jest większy tym bardziej bezpieczne jest złącze z powodu mniejszych sił ściskających cięgno w złączu z nakrętką w stanie naprężonym kotwy. Cięgna BATORY charakteryzują się współczynnikiem od 55-100; natomiast cięgna rurowe posiadają współczynnik od 19-45. W upl = P upl / W L - współczynnik naprężeń uplastyczniających cięgno w złączu z nakrętką, określany jako iloraz obciążenia uplastyczniającego kotwy P upl do współczynnika W L. Jest oczywiste, że czym mniejszy ten współczynnik, tym cięgno w złączu bardziej odporne na deformację plastyczną w stanie naprężonym kotwy. Cięgna prętowe BATORY charakteryzują się współczynnikiem od 9-11, natomiast cięgna rurowe posiadają współczynnik od 14-50. Kotwy trwałe powinny być zabezpieczone przed korozją w odpowiedni sposób zapewniający kilkudziesięcioletnią trwałość. Ochrona antykorozyjna kotwy trwałej powinna się składać z ciągłej warstwy ośrodka zabezpieczającego, który nie ulegnie zniszczeniu podczas zabudowy kotwy/mikropala. Kotwy tymczasowe powinny mieć osłonę zapewniającą zabezpieczenie przed korozją przez okres co najmniej dwóch lat. Kotwy gruntowe iniekcyjne przenoszą siły rozciągające na nośną warstwę gruntu włączając do współpracy z konstrukcją oporową masyw gruntowy, zespolony z gruntem otuliną cementową. W zależności od rodzaju gruntu, grubość warstwy otuliny cementowej powinna wynosić: w skałach co najmniej 10 mm, natomiast dla pozostałych gruntów minimum 20 mm. 3. OCHRONA ANTYKOROZYJNA Stosowane dla kotew BATORY zabezpieczenia antykorozyjne kotew iniekcyjnych gruntowych opierają się na następujących kryteriach: - okres użytkowania kotwy - agresywność środowiska - rodzaj kotwy/mikropala - sposób obciążenia Rys. 3. Schemat kotwy BATORY Elementy kotew/mikropali do zastosowań w konstrukcjach długo-okresowych montowanych w agresywnych środowiskach gruntowych, wykonujemy ze stali ocynkowanej ogniowo. www.wbb.net.pl e-mail: biuro@wbb.net.pl 7
4. PREZENTACJA WYKONANYCH PRAC Z ZASTOSOWANIEM KOTEW BATORY PRZEZ FIRMĘ PPI Sp. j. I ZRI Sp. j. 1. Przebudowa Stadionu Narodowego w Warszawie 2. Przebudowa drogi krajowej nr 22 na odcinku Elbląg Grzechotki; Odcinek III: Elbląg-Chruściel. Inwestor MSF, Portugalia 3. Kraków ul. Monte Casino, budowa budynku mieszkalnego wielorodzinnego przy ul. Monte Casino w Krakowie. Inwestor INWEST S.A., Kraków 4. Budowa Torre Verona, budowa budynku mieszkalnego wielorodzinnego przy ul. Krowoderskich Zuchów w Krakowie. Inwestor VERONA BUILDING, Kraków 4. Przebudowa węzła Murckowska wraz z przebudową dróg dojazdowych: Katowice. Inwestor GDDKiA, Oddział Katowice. 5. BIBLIOGRAFIA: APROBATA TECHNICZNA IBDIM Nr AT/2008-03-2423 Elementy systemu BATORY do wykonywania kotew iniekcyjnych i prętowych, mikrofali oraz gwoździ gruntowych PN-EN 1537:2002 Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych. Kotwy gruntowe. PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetonowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowe. PN-91/S-10042 Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetonowe i sprężone projektowanie. PN-H/93220:2006 Wysokoplastyczna stal do zbrojenia betonu. Pręty i walcówka żebrowana. pren 14199 Execution of special geotechnical works Micropiles (Wykonawstwo specjanych robót geotechnicznych - Mikropale). Draft 2002. pren 14490 Execution of special geotechnical works Soil nailing (Wykonawstwo specjanych robót geotechnicznych Gwoździowanie gruntowe). Draft 2002. 8 www.wbb.net.pl e-mail: biuro@wbb.net.pl