Strefa nacisku i rozciągania
Wszystkie typy obciążeń oddziałujących na elementy budowlane, takie jak ciężar własny, ruch czy uskok wiatru, generują siły i naprężenia. Mogą one prowadzić do zniekształceń, a nawet pęknięć. Obciążenie jest istotną przyczyną, ale pęknięcia mogą być również powodowane kurczeniem się betonu w wyniku oddziałujących sił i odkształceń oraz wpływów zewnętrznych, takich jak trzęsienia ziemi.
W naszym przykładzie, zwis mostu generuje siłę ściskającą w jego górnej części, tzw. strefę nacisku. W dolnej połowie mostu powstają siły rozciągające - jest to strefa rozciągania. Beton ma bardzo ograniczoną zdolność pochłaniania sił rozciągających. W miejscach, w których mogą one wystąpić, beton jest z reguły wyposażony w stalowe zbrojenie, które o wiele lepiej pochłania siły rozciągające. Ponieważ beton jest o wiele mniej wytrzymały na naprężenia niż zbrojenie stalowe, w rezultacie będzie delikatnie pękał w miejscu, w którym stalowe zbrojenie przejęło siły rozciągające. Te dwa czynniki prowadzą do powstania szeregu szczelin, ledwie dostrzegalnych gołym okiem. Zjawisko to określa się pękaniem betonu. W wyniku zmiennych obciążeń lub różnic temperaturowych pęknięcia mogą wystąpić nawet w konstrukcjach istniejących od dawna.
W strefie nacisku można stosować wszystkie kotwy nadające się do użycia w betonie. Kotwy ulegające dalszemu rozszerzaniu oraz kotwy całkowicie zamknięte w wywierconym otworze za pomocą blokady, nadają się do stosowania w strefie rozciągania. Przykładami takich kotew są kotwy podcięte, segmentowe, tulejkowe i niektóre kotwy chemiczne. Kotwy podcięte przyjmują kształt otworu cylindrycznego lub stożkowego. Nadmiarowa sekcja stożkowa uniemożliwia wyciągnięcie kotwy z otworu, nawet w przypadku pęknięcia. Pęknięcia zwiększają z reguły średnice otworów. Im większa penetracja obszaru rozprężania przez stożek, tym większe wyrównanie pęknięć w sekcji rozporowej. Oba rodzaje kotwienia nadają się do stosowania zarówno w strefie rozciągania, jak i do pochłaniania obciążeń udarowych. Jednakże, nie każda kotwica zatwierdzona do stosowania w strefie rozciągania nadaje się do przenoszenia obciążeń w konstrukcjach betonowych spękanych w wyniku trzęsienia ziemi.
Sprężone płyty kanałowe
Płyty kanałowe należą do specjalnej grupy prefabrykowanych elementów betonowych. Ponieważ zbrojenie uniemożliwia wiercenie otworów w ścianach, konstrukcyjne elementy złączne montuje się w górnej bądź dolnej powłoce rdzenia. Grubość powłoki górnej i dolnej zawiera się z reguły w zakresie od 25 do 40 mm. Aby zapewnić maksymalne wykorzystanie dostępnej grubości powłoki, zaleca się stosowanie systemów wykorzystujących łączenie kształtowe.
Mechanizmy uszkodzeń
Przeciążenie punktów mocujących, niewłaściwy montaż lub niedostateczna nośność materiału bazowego mogą prowadzić do uszkodzenia systemu kotwiącego. Różne mechanizmy uszkodzeń można podzielić na cztery grupy.
Złamanie podstawy kotwy
Podstawa kotwy może się złamać z powodu nadmiernego obciążenia, nieodpowiedniej nośności lub zbyt małej głębokości posadowienia.
Rozwarstwienie
Z rozwarstwieniem materiału budowlanego mamy do czynienia, gdy nie są przestrzegane wymagane odległości krawędzi i osi, wymiary elementu budowlanego są zbyt małe lub ciśnienie rozporowe kotwy jest zbyt wysokie.
Wyciągnięta kotwa
Nadmierne obciążenie lub niewłaściwy montaż może doprowadzić do wyciągnięcia kotwy z materiału budowlanego.
Pękniecie stali
Jeśli średnica kotwy lub śruby jest zbyt mała w stosunku do generowanych sił, stal może pęknąć. Może się to zdarzyć również, gdy jakość zastosowanej stali jest niedostateczna. Stal pęknie wówczas w punkcie o najmniejszej średnicy.
Obciążenia systemu kotwiącego i charakterystyki materiału bazowego są istotne pod kątem wyboru właściwej kotwy. Należy rygorystycznie przestrzegać dopuszczalnych wartości obciążenia wskazanych przez producentów. Aby poprawnie interpretować podane informacje, należy wiedzieć, czego dana wartość dotyczy: złamania podstawy kotwy, rozwarstwienia, wyciągnięcia kotwy czy pęknięcia stali. Poza tym istotne jest również to, aby wiedzieć, na jakim materiale bazuje wskazane obciążenie dopuszczalne. Aby zapobiec uszkodzeniu kotew, mocowanie kotew lub kołków jest również uwarunkowane określonymi wymogami. Głębokość otworu, głębokość posadowienia, czyszczenie otworu oraz odległości osi są niezwykle istotne dla stworzenia niezawodnego kotwienia.
