W dynamicznie rozwijającym się, uprzemysłowionym budownictwie i dużych projektach infrastrukturalnych, stosowanie ciężkich prefabrykatów (takich jak sprężone płyty dwuteowe, belki o bardzo dużej rozpiętości, gigantyczne panele ścienne i moduły elektrowni jądrowych) stało się powszechne. Przyniosły one skokowy wzrost efektywności budowy i wysoki poziom kontroli nad jakością projektu. Jednak każdy ruch tych gigantów – zwłaszcza podczas podnoszenia – wpływa na bezpieczeństwo całego projektu.

System kotwiczenia podnośnika jest najważniejszym ogniwem w tym łańcuchu bezpieczeństwa. Niewłaściwy dobór może prowadzić do uszkodzeń komponentów i opóźnień w realizacji projektu, a nawet do katastrofalnych wypadków. Jak zatem, mając do czynienia z oszałamiającą różnorodnością produktów kotwiących dostępnych na rynku i złożonymi warunkami pracy, dokonać naukowego, bezpiecznego i ekonomicznego wyboru?

Przed dokonaniem wyboru musimy być tymi, którzy najlepiej znają dany komponent. Kluczowe informacje obejmują:

1. Masa elementu i środek ciężkości: To najważniejsze dane. Nie tylko musi być znana masa całkowita, ale również położenie środka ciężkości musi być jasno określone na rysunkach projektowych, aby zapewnić zrównoważone naprężenia podczas podnoszenia i zapobiec przewróceniu.

2. Wytrzymałość betonu: Nośność systemu kotwienia jest bezpośrednio związana z wytrzymałością betonu. Wytrzymałość początkowa (wytrzymałość na oderwanie) i wytrzymałość projektowa elementu w momencie podnoszenia muszą być jasno określone.

3. Rozmiar i kształt elementu: Czy jest to smukła belka, szeroka płyta, czy element o nieregularnym kształcie? To determinuje możliwości i liczbę punktów podnoszenia.

4. Rozmieszczenie zbrojenia: Kotwy muszą harmonijnie współistnieć z wewnętrzną siatką zbrojenia elementu, aby uniknąć kolizji. Szczegółowe rysunki rozmieszczenia zbrojenia są niezbędne.

Do powszechnie stosowanych metod podnoszenia i kotwiczenia zalicza się:

(I) Kotwiczenie z częściami osadzonymi

Elementy osadzone są jedną z powszechnie stosowanych metod kotwienia w podnoszeniu elementów prefabrykowanych. Właściwości materiałowe i obliczenia konstrukcyjne elementów osadzanych powinny być zgodne z przepisami obowiązujących norm krajowych. Podczas produkcji elementów prefabrykowanych kotwy powinny być precyzyjnie osadzone, zgodnie z wymaganiami projektowymi, aby zapewnić ich położenie i ilość dostosowaną do potrzeb podnoszenia. Nośność elementów osadzanych musi być precyzyjnie obliczona, aby spełnić wymagania dotyczące naprężeń w różnych warunkach pracy podczas podnoszenia. Na przykład, gdy żurawie wieżowe, podpory tymczasowe i inny sprzęt są mocowane do elementów prefabrykowanych, elementy osadzone muszą być ustawione zgodnie z obliczeniami naprężeń.

(II) Kotwienie za pomocą śrub przelotowych

W przypadku niektórych prefabrykowanych elementów ściennych do zakotwienia można użyć śrub przelotowych. Podczas produkcji prefabrykowanych elementów należy zachować otwory przelotowe i zaprojektować w tym miejscu odpowiednie wzmocnienia. Średnica otworów i położenie śrub przelotowych powinny być ściśle określone zgodnie z wymaganiami projektowymi, aby zapewnić niezawodność zakotwienia.

(III) Kotwienie za pomocą zatopionych nakrętek lub śrub

Zakotwiczone nakrętki lub śruby to kolejna powszechnie stosowana metoda kotwienia. Jej zaletami są wygodne podnoszenie oraz możliwość doboru odpowiedniej metody w oparciu o odpowiednie normy produktowe. Podczas prefabrykacji elementów, zakotwiczone nakrętki lub śruby są wstępnie osadzane wewnątrz elementów, co zapewnia precyzyjne pozycjonowanie. Podczas podnoszenia, specjalne narzędzie podnoszące, połączone z urządzeniem podnoszącym, współpracuje z zakotwiczonymi nakrętkami lub śrubami, zapewniając stabilne podnoszenie elementów.

Dopasowanie informacji o komponencie do rodzaju zakotwiczenia wymaga systematycznej oceny następujących pięciu punktów:

1. Nośność i współczynnik bezpieczeństwa

* Absolutna czerwona linia: Nominalne obciążenie robocze systemu kotwiczenia musi być większe niż ciężar podtrzymywanego przez niego elementu.

* Efekty dynamiczne: Przy obliczaniu obciążenia projektowego należy uwzględnić współczynnik dynamiczny występujący podczas podnoszenia (zwykle od 1,5 do 2,5, a nawet wyższy).

* Współczynnik bezpieczeństwa: Wybieraj certyfikowane produkty o wysokim współczynniku bezpieczeństwa (zwykle ≥4:1 lub 5:1). Nigdy nie używaj produktów niskiej jakości ani podróbek.

2. Tryb awarii – beton jest kluczowy

Doskonały system kotwienia jest zaprojektowany tak, aby uplastycznienie stali (pręta podnoszącego lub kotwy) poprzedzało zniszczenie betonu. Oznacza to, że w przypadku przeciążenia, zamiast kruchego zniszczenia w wyniku nagłego zawalenia się betonu, pojawi się „ostrzeżenie” o odkształceniu i wydłużeniu stali. Dlatego konieczne jest przeprowadzenie obliczeń zniszczenia stożka betonowego.

3. Liczba i rozmieszczenie punktów podnoszenia

* Zasada podstawowa: Należy zapewnić płynne podnoszenie elementu i równomierne rozłożenie naprężeń w każdym punkcie podnoszenia.

* Ilość: W zależności od wagi i kształtu elementu, zazwyczaj wymagane są 2, 4 lub więcej punktów podnoszenia.

* Układ: Lina łącząca punkty podnoszenia powinna przechodzić przez środek ciężkości elementu, a kąt między liną a płaszczyzną poziomą (kąt zawieszenia) nie powinien być mniejszy niż 60°. Im mniejszy kąt, tym większe obciążenie punktu podnoszenia.

4. Łatwość instalacji i powtarzalność:

* Jednorazowe kontra wielokrotnego użytku: Kotwy osadzone są zwykle jednorazowe, natomiast niektóre specjalistyczne narzędzia podnoszące są wielokrotnego użytku, co wymaga analizy kosztów i korzyści.

* Szybkość instalacji: W przypadku dużych projektów szybkie kotwienie znacznie zwiększa wydajność.

5. Długoterminowy wpływ na komponenty:

* Odsłonięte: Wbudowane tuleje z gwintem wewnętrznym można zaślepić po podniesieniu, bez wpływu na estetykę budynku. Odsłonięte kotwy mogą wymagać późniejszego docięcia, co zwiększa procedury i koszty.

* Wpływ na parametry konstrukcyjne: Osadzone kotwy nie powinny osłabiać krytycznych części elementu ani kolidować z pracą cięgien sprężających.

Wybór systemu podnoszenia i kotwienia ciężkich elementów prefabrykowanych nie jest prostą kwestią wyboru najlepszego rozwiązania, ale rygorystycznym i systematycznym procesem decyzyjnym. Wymaga on od nas rozpoczęcia od charakterystyki elementów, dogłębnego zrozumienia zasad różnych metod kotwienia oraz dokonania kompleksowej oceny w oparciu o zasady bezpieczeństwa, ekonomii i wydajności.

Pamiętaj, że system podnoszenia i kotwiczenia to lina ratunkowa łącząca elementy „stacjonarne” z „ruchomymi”. Inwestowanie dodatkowego wysiłku w ten system to najsilniejsze zabezpieczenie płynnego przebiegu całego projektu i bezpieczeństwa wszystkich zaangażowanych.