Nová generace zásad navrhování konstrukcí podle Eurokódů

Úvod

Za revizi prEN 1990 pro zásady navrhování konstrukcí je zodpovědná technická subkomise SC10. Na její přípravě se podílely dva projektové týmy expertů ve spolupráci se třemi pracovními skupinami (WG) a několika expertními skupinami, které také koordinují navrhování specifických typů konstrukcí napříč Eurokódy. V subkomisi SC10 se pracovní skupina WG1 zabývá úrovní spolehlivosti konstrukcí, kalibracemi dílčích součinitelů a dalších součinitelů spolehlivosti pro zatížení, skupina WG2 rozvojem zásad navrhování mostů a skupina WG3 nelineárními metodami navrhování.

Z revidovaného Eurokódu prEN 1990 byly již dokončeny první dva pracovní balíčky: 1 a 2a, které byly schváleny členskými zeměmi CEN. Balíček 1 obsahuje kapitoly 1 až 8, normativní přílohu A.1 s operativními zásadami navrhování budov a několik informativních příloh B až F.

Příloha B uvádí technický management navrhování a provádění, příloha C analýzy spolehlivosti a kalibrace, příloha D navrhování na základě zkoušek a dvě nové přílohy E a F obsahují pokyny pro robustnost (E) a pro únavu (F). Obsahem balíčku 2a je normativní příloha A.2 pro mosty, normativní příloha G se zásadami pro ložiska a informativní příloha H pro ověřování vibra­cí lávek pro chodce. Konečné termíny pro překlady balíčku 1 normalizačními instituty AFNOR a DIN do francouzštiny a němčiny byly stanoveny na leden 2023 a balíčku 2b na červenec 2025. V případě potřeby se očekává provedení drobných edičních úprav a po jejich schválení možnost zahájení překladů do národních jazyků členských zemí a příprava nových národních příloh.

Pracovní balíčky 2b a 3 se ještě dokončují. V balíčku 2b se připravují normativní přílohy A.3 až A.6 pro zásady navrhování specifických typů konstrukcí a zatížení, které budou předloženy členským zemím ke schválení ke konci letošního roku. Příloha A.3 uvádí zásady navrhování stožárů, věží a prů­myslových komínů, příloha A.4 zásady pro zásobníky a nádrže, příloha A.5 zásady pro jeřáby a příloha A.6 zásady navrhování přímořských konstrukcí na zatížení mořskými vlnami a proudy. Přílohy A.3 až A.6 připravují expertní skupiny, které jsou přímo řízeny technickou komisí CEN/TC250 a také spolupracují s příslušnými materiálově zaměřenými subkomisemi včetně subkomise SC8 pro seizmická zatížení. V balíčku 3 se připravuje prEN 1990-2 pro zásady hodnocení a zesilování existujících konstrukcí, vychází se z nových technických specifikací (tj. přednormy) vzniklých konverzí ISO 13822.

Předmluva a úvodní kapitola

Předmluva k revidovanému Eurokódu prEN 1990 byla upravena a zestručněna. Nová generace Eurokódů nahradí současně platné EN Eurokódy, které byly publikovány v letech 2002 až 2007. Historie tvorby Euro­kódů byla z předmluvy vynechána. Každá členská země má právo si zvolit národně stanovené parametry (NDP) pro zajištění národní úrovně spolehlivosti a bezpečnosti staveb. Eurokódy se budou používat s příslušnými evropskými normami pro provádění a zkoušení, s výrobkovými a materiálovými normami.

V úvodní části se uvádí účel Eurokódů a na jaké uživatele jsou zaměřeny. Eurokódy se zabývají zejména prvními dvěma základními požadavky kladenými na stavby, a to mechanickou odolností a stabilitou a bezpečností v případě požáru. Účelem je poskytnout uživatelům Eurokódů běžné zásady a aplikační pravidla pro každodenní aplikace při navrhování konstrukcí, jejich částí a také pro zásady navrhování stavebních výrobků. Upozorňuje se na to, že pro některé typy staveb (např. jaderné elektrárny, velká vodní díla) a také pro návrhové podmínky, které nejsou specificky pokryty Eurokódy, mohou být potřebná doplňující opatření.

Požadavky na národní zavedení revidovaných Eurokódů v členských zemích zůstávají obdobné jako u současné generace Eurokódů; tedy kromě jejich přeložení do národních jazyků se předpokládá, že budou doplněny o národní přílohy (NP), které budou obsahovat informace o volbě národních parametrů NDP. Kromě toho bude NP uvádět rozhodnutí o statutu a použití informativních příloh a odkazy na doplňující zdroje (tzv. non-contradictory complementary information – NCCI), jež mohou usnadnit uživatelům aplikovat Eurokódy, ovšem za předpokladu, že nebudou měnit jejich zásady a aplikační pravidla.

Vysvětluje se význam používání slovesných tvarů „shall“, „should“, „may“ a „can“, které se aplikují v prEN 1990 pro rozlišení zásad, aplikačních pravidel a vysvětlujících poznámek nebo odkazů na parametry NDP, a tedy také se upozorňuje na nezbytnost jejich správné interpretace při překladech do národních jazyků členských zemí. Pokud se uvádí v pokynu „shall“ (musí), pak se jedná o zásadu a tento pokyn musí být splněn. Jestliže se použije „should“ (má), pak se jedná o normativní doporučení a tento požadavek se má splnit, u „may“ (dovoluje se) lze takto postupovat. Sloveso „may“ má však také význam smí se, takže aby to bylo při překladech technickým komisím srozumitelné, v poznámkách odkazujících na možnost volby parametru NDP se nyní nově používá v anglické verzi Eurokódů sloveso „can“ (může). Toto rozlišení významu jednotlivých typů slovesných tvarů v pokynech revidovaných Eurokódů bude potřebné dodržovat při národních překladech.

Rozsah použití

Revidovaný Eurokód prEN 1990 stanovuje zásady a aplikační pravidla pro dosažení únosnosti, použitelnosti, robustnosti a trvanlivosti konstrukcí včetně těch geotechnických. Navrhování a ověřování konstrukcí v revidovaných Eurokódech je založeno na metodě dílčích součinitelů, která je základní metodou navrhování. Eurokódy lze také použít pro hodnocení existujících konstrukcí, pro návrh jejich oprav a přestaveb, pro hodnocení změn v užívání staveb. Mohou tam ale být potřebné doplňující pokyny, které však dosud v Eurokódech chyběly. Z toho důvodu se nyní dokončují nové pokyny pro hodnocení existujících konstrukcí. O způsobu jejich publikace se zatím diskutuje. Předpokládá se, že návody pro existující konstrukce budou buď vydány jako nová samostatná část prEN 1990-2, nebo jako samostatná kapitola prEN 1990 a doplňující pokyny budou uvedeny v nové informativní příloze.

V prEN 1990 se požaduje, že návrh konstrukce musí provést příslušně kvalifikovaná a zkušená osoba (v ČR příslušně autorizovaný inženýr ČKAIT). Stejně tak realizace stavby navržené podle Eurokódů musí být prováděna kvalifikovanou a zkušenou osobou, na stavbě bude vykonáván stavební dozor a stavební materiály i výrobky budou použity v souladu s Eurokódy a příslušnými evropskými normami. Stavební konstrukce pak budou správně udržovány a také používány podle návrhových předpokladů.

Termíny, definice a symboly
Termíny a definice byly v několika případech zpřesněny nebo doplněny, také s ohledem na výsledky činnosti projektových týmů pro navrhování konstrukcí ze skla, pro robustnost konstrukcí a také s ohledem na nedávno revidovanou mezinárodní normu ISO 2394 pro zásady spolehlivosti konstrukcí.

Obecná pravidla

Základní požadavky
Konstrukce musí být navržena a provedena tak, aby během své životnosti s příslušnou úrovní spolehlivosti a ekonomickým způsobem:

• odolala všem očekávaným a specifikovaným zatížením a vlivům, které mohou nastat během její výstavby a používání;
• splnila požadovaný účel použití kon­strukce a jejích nosných prvků.

Upozorňuje se na to, že je třeba přijmout příslušná opatření, aby se zamezilo výskytu hrubých chyb nebo nedopatření a jejich dopadu na spolehlivost konstrukce. Návody, jak se vyvarovat chyb a zajistit potřebnou kvalitu, se zabývá příloha B.

Při volbě úrovně spolehlivosti konstrukce se mají uvážit:

• možné následky poruchy vyjádřené riziky ohrožení lidského života, zranění, ekonomických ztrát nebo ekologických následků;
• možné příčiny a způsoby dosažení mezního stavu;
• averze veřejnosti k poruše;
• náklady a technické postupy potřebné pro zmenšení rizika vzniku poruchy.

Minimální úrovně spolehlivosti konstrukce mohou být stanoveny v národní příloze, lze přitom postupovat podle přílohy C. Odlišné úrovně spolehlivosti se obvykle stanovují pro mezní stavy únosnosti, použitelnosti a trvanlivosti. Požadované úrovně spolehlivosti lze dosáhnout adekvátní výběrem základních veličin, přesností použitých mechanických modelů a interpretací dosažených výsledků, prevencí výskytu chyb v návrhu a provádění konstrukce, přiměřeným dohledem a údržbou podle postupů stanovených v projektové dokumentaci.

Robustnost konstrukcí
V prEN 1990 se požaduje navrhnout konstrukci na přiměřenou úroveň její robustnosti, aby během své životnosti nebyla porušena nepředvídatelnými nepříznivými jevy, jakými jsou porucha či kolaps nosného prvku nebo části konstrukce v míře nepřiměřené původní příčině. Robustnost představuje požadavek na zachování celistvosti konstrukce. U běžných typů konstrukcí by měl stačit jejich návrh podle Eurokódů, neboť jsou v nich uváděna konstrukční opatření, která přispívají k dosažení robustnosti stavby z různých materiálů a pro různé způsoby jejich použití.

Podrobněji se postupy pro dosažení robustnosti konstrukcí budov a mostů zabývá informativní příloha E, protože přímé uvedení pokynů do normativního textu normy nebylo členskými zeměmi schváleno. Mezi hlavní důvody patřila obtížnost hodnocení potenciálních rizik, národní tradice výstavby a hospodárnost. Zatímco návrh na robustnost s ohledem na známá (předpokládaná) zatížení je teoreticky možný, rozpaky způsoboval požadavek na návrh konstrukce na předem nepředvídatelná zatížení (projektant nemůže nést zodpovědnost za návrh konstrukce na neidentifikovatelná zatížení).

Nová technická zpráva JRC o robustnosti konstrukcí, jejíž vydání se na letošní rok připravuje, se podrobně zabývá pokyny pro dosažení robustnosti konstrukcí. Plánuje se její uveřejnění na webových stránkách této organizace. Národní normalizační komise mohou doporučení o postupech dosažení robustnosti konstrukcí v této technické zprávě uvážit při přípravě národní přílohy k prEN 1990.

Následky poruchy
Následky poruchy konstrukce nebo nosného prvku se nově klasifikují do některé z pěti tříd CC1 až CC5, jak ilustruje tab. 1. V některých částech Eurokódů jsou dále třídy následků CC1 až CC3 členěny do podtříd. V přílohách A.1 až A.6 jsou uvedeny příklady klasifikace konstrukcí do jednotlivých tříd následků. Podle třídy následků se stanovuje hodnota součinitele následků K_F. Management opatření pro dosažení požadované spolehlivosti konstrukce nebo pro volbu přijatelné hodnoty indexu spolehlivosti β lze stanovit na základě zatřídění konstrukce do příslušné třídy následků.

Třídy následků lze použít pro volbu návrhových metod pro zvýšení robustnosti konstrukcí nebo pro přímé stanovení návrhových hodnot základních veličin na základě zkoušek pro ověření mezních stavů únosnosti; podrobné pokyny uvádí příloha D.

Trvanlivost
Konstrukce se musí navrhnout tak, aby degradace v průběhu její životnosti neměla nepříznivé dopady na její chování, je třeba uvážit její expozici v prostředí a způsoby údržby. Aby se dosáhlo přiměřené trvanlivosti, při návrhu konstrukce je potřebné uvážit její plánované použití, požadovaná návrhová kritéria, předpokládané podmínky prostředí, vlastnosti konstrukčních materiálů a výrobků, vlastnosti základové půdy, volbu konstrukčního systému, tvar nosných prvků, konstrukční opatření, kvalitu provádění, úroveň kontroly, ochranná opatření a způsob udržování během návrhové životnosti. Podrobná opatření mohou být uvedena v dalších Eurokódech, například v prEN 1992 a prEN 1993.

Celý článek naleznete v archivu čísel 01-02/2023.