Druhá generace Eurokódů pro navrhování konstrukcí se dokončuje
Důvodem pro revizi a doplnění nyní platných Eurokódů pro navrhování konstrukcí jsou chybějící pokyny pro některé nové materiály a zatížení. Je snaha o zjednodušení a také o redukci národně stanovených parametrů.
V současnosti se dokončuje v technické komisi CEN/TC 250 a v jejích subkomisích SC1 až SC11 druhá generace Eurokódů se záměrem zpřesnit a doplnit některé postupy navrhování konstrukcí, dosáhnout jejich větší srozumitelnosti a zjednodušit používání zejména pro běžné typy staveb.
Dalším důvodem pro revizi a doplnění nyní platných Eurokódů pro navrhování konstrukcí bylo také zpracovat dosud chybějící pokyny pro některé nové materiály a zatížení.
Při přípravě revidovaných Eurokódů bylo požadováno neprovádět zásadní změny v návrhových přístupech v platné 1. generaci Eurokódů.
Snahou bylo redukovat počet národně stanovených parametrů (NDP), na základě kterých si pak členské země budou moci provést volbu parametrů do svých národních příloh. To by umožnilo větší harmonizaci Eurokódů v rámci všech členských zemí CEN. Zlepšil by se tím také soulad s výrobkovými normami a normami pro provádění. V technické komisi CEN/TC 250 byl zpracován dokument N 1250, který uvádí metodické pokyny pro tvorbu 2. generace Eurokódů a přípravu národních příloh.
Práce na nové generaci Eurokódů byly zahájeny v roce 2015 na základě mandátu M/515 schváleného Evropskou komisí. Pracovní týmy složené z expertů různých zemí CEN připravovaly nové Eurokódy ve čtyřech etapách až do roku 2021. Návrhy norem dále pak procházely připomínkováním v jednotlivých subkomisích a v jejích pracovních skupinách. Nyní probíhá národní schvalování Eurokódů ve stádiích ENQ (Enquiry) a FV (Formal Vote).
Několik částí Eurokódů je již téměř dokončeno (např. EN 1990 pro zásady navrhování, EN 1992 pro navrhování betonových konstrukcí, EN 1996 pro zděné konstrukce). Takže tyto normy již mohou být národně překládány a lze připravovat národní přílohy. Poslední části Eurokódů budou k dispozici pro jejich národní zavedení (DAV – Date of Availability) nejpozději v roce 2026.
V březnu 2028 pak 2. generace Eurokódů nahradí současně platné Eurokódy, které budou zneplatněny (DoW – Date of Withdrawal). Každý členský stát si může stanovit vlastní národní strategii pro publikaci a zavádění nových Eurokódů za předpokladu, že budou splněny konečné termíny pro zrušení nyní platné generace Eurokódů.
EN 1990-1 – pro navrhování nových konstrukcí
Eurokód EN 1990-1 pro zásady navrhování nových konstrukcí je plně dokončen pro navrhování budov a mostů, takže je již možné připravovat překlady a národní přílohy.
V současnosti se ještě schvalují operativní přílohy:
- A.3 pro zásady navrhování stožárů, věží a komínů,
- A.4 pro zásobníky a nádrže,
- A.5 pro jeřáby,
- A.6 pro zatížení mořskými proudy na přímořské konstrukce.
EN 1990-1 stanovuje zásady a aplikační pravidla pro dosažení požadované nosné způsobilosti, použitelnosti, robustnosti a trvanlivosti konstrukcí včetně těch geotechnických. Navrhování a ověřování konstrukcí je založeno na metodě dílčích součinitelů, která je základní metodou navrhování.
Návrh konstrukce musí být prováděn příslušně kvalifikovanou a zkušenou osoba (v ČR autorizovaným inženýrem ČKAIT).
Stejně tak realizace stavby navržené podle Eurokódů musí být prováděna kvalifikovanou osobou, na stavbě bude vykonáván řádný odborný dozor a stavební materiály a výrobky budou použity v souladu s Eurokódy a příslušnými evropskými normami. Stavební konstrukce pak budou správně udržovány a také používány podle návrhových předpokladů.
Konstrukce musí být navržena a provedena tak, aby během své životnosti s příslušnou úrovní spolehlivosti a hospodárnosti odolala všem očekávaným zatížením a vlivům, které mohou nastat během její výstavby a používání, a plnila požadovaný účel svého použití.
Opatřeními pro zamezení výskytu hrubých chyb, jejich nepříznivého dopadu na spolehlivost konstrukce a zajištěním potřebné kvality při návrhu a provádění se zabývá příloha B.
Tato opatření zahrnují kompetence projektantů, stupně kontroly projektové dokumentace, kvality provádění a dozoru při výstavbě. Přílohu B bude nezbytné doplnit o národní požadavky, které budou součástí národní přílohy.
Následky poruchy konstrukce nebo nosného prvku se nově klasifikují do některé z pěti tříd CC0 až CC4.
V Eurokódech jsou uvedeny pokyny pro třídy následků CC1 až CC3. Do nejvyšší třídy následků CC4 patří například jaderné elektrárny, pro které jsou potřebná doplňující, specifická pravidla. Pro konstrukce v nejnižší třídě CC0 mohou být uplatněny Eurokódy nebo alternativní postupy navrhování. V operativních přílohách A.1 až A.6 Eurokódu EN 1990-1 jsou uvedeny příklady klasifikace konstrukcí do jednotlivých tříd následků. Podle třídy následků se stanovuje hodnota součinitele následků KF, který nabývá hodnoty 1 pro střední (obvyklou) třídu následků CC2, hodnoty 0,9 pro menší třídu CC1 a hodnoty 1,1 pro větší třídu následků CC3 (v současně platné ČSN EN 1990 jsou součinitele KF uvedeny v informativní příloze B). 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.
V příloze E jsou uvedeny návrhové strategie a metody pro zvýšení robustnosti (tj. celistvosti) budov a mostů, a to s ohledem na předem neidentifikovatelná zatížení.
Zásady této přílohy lze použít i pro další typy staveb. Poznamenává se zde, že u většiny budov navržených podle Eurokódů lze předpokládat, že mají dostatečnou robustnost bez potřeby přídavných návrhových strategií a metod, které jsou v této příloze popsané. Metodické postupy se zde opírají o výsledky několikaleté práce expertů, které jsou dále podrobněji rozvedeny v technické zprávě JRC.
Záměrem návrhu konstrukce na robustnost podle přílohy E je prevence nepřiměřených následků při výskytu nepříznivého jevu (kolaps nosného prvku nebo části konstrukce) a také dosažení přídavné odolnosti konstrukce, aby se snížila pravděpodobnost vzniku a rozsahu takového nepříznivého jevu. Požadavek na zajištění robustnosti je zde tedy třeba chápat obecněji a nevztahuje se na předem identifikovaná a specifikovaná mimořádná zatížení podle EN 1991-1-7.
Základními návrhovými strategiemi jsou zde vytvoření alternativních přenosů zatížení (dostatečná duktilita, konstrukční pravidla, provázání prvků táhly atd.), návrh klíčových prvků na větší odolnost a také separace jednotlivých částí konstrukce do dílčích úseků méně odolnými nosnými prvky tak, aby ke kolapsu jednotlivých částí konstrukce mohlo dojít nezávisle na sobě, aniž by byla ohrožena bezpečnost dalších částí konstrukce.
EN 1990-2 – hodnocení existujících konstrukcí
EN 1990-2 dává pokyny pro hodnocení existujících konstrukcí a zásady jejich zesilování.
Upozorňuje se zde, že základní požadavky pro existující konstrukce mohou být odlišné od těch, které se uplatňují pro nové konstrukce. Postupy pro existující konstrukce ovlivněné seizmicitou jsou obsahem revidovaného Eurokódu EN 1998-3.
Metoda hodnocení existující konstrukce s ohledem na příslušný mezní stav může být kvantitativní – založená na výpočtech (jako v dalších částech Eurokódů), nebo kvalitativní – vycházející z předchozího chování konstrukce, nebo jako kombinace kvantitativního a kvalitativního hodnocení.
V EN 1990-2 jsou uvedeny požadavky pro hodnocení existující konstrukce, rozsah a cíle hodnocení. Doporučují se postupy pro určení stanovených hodnot (assessment values) zatížení a parametrů odolnosti existující konstrukce. Vychází se přitom ze zásad EN 1990 a uvažují se skutečné materiálové a geometrické vlastnosti a stav degradace.
V EN 1990-2 se uvádí, že existující konstrukce, které nesplňují požadavky platných návrhových norem, ještě nemusí být nespolehlivé.
V analýzách konstrukce je však potřebné použít aktualizované modely základních veličin a zpřesněné analytické postupy, ve kterých se uváží nedostatky konstrukce a také posoudí její možné příznivé působení. Kromě metody dílčích součinitelů se zde umožňuje aplikace pravděpodobnostních metod pro ověření stavu existující konstrukce s odkazem na EN 1990-1, informativní přílohu C a také na ISO 2394.
Možnost použití pravděpodobnostních metod pro navrhování nebo ověřování konstrukcí je sice uvedena v EN 1990-1, chybí zde však operativní postupy pro uživatele. Je tedy zřejmé, že metoda dílčích součinitelů (případně. také metoda návrhových hodnot) zůstane zatím nadále základní metodou pro analýzy spolehlivosti a hodnocení existujících konstrukcí.
EN 1990-2 se také zabývá hodnocením existující konstrukce na základě jejího předchozího uspokojivého chování. Požadavky pro uplatnění tohoto kvalitativního přístupu k hodnocení konstrukce jsou zde vysvětleny podrobněji než v současnosti u nás zavedené ČSN ISO 13822.
Zásady konstrukčních opatření a zesilování jsou obsaženy v kapitole 10. V informativních přílohách jsou uvedeny pokyny pro proces hodnocení (příloha A), postupy aktualizace základních veličin (příloha B), směrné hodnoty a dílčí součinitele (příloha C). Hodnocení památkových konstrukcí je součástí přílohy D. Specifické pokyny pro materiály existujících konstrukcí jsou uvedeny v materiálově zaměřených Eurokódech.
EN 1991-1-1 – zatížení stálá a užitná
V Eurokódu EN 1991-1-1 pro zatížení stálá a užitná jsou některé definice upřesněny, například plochy pro spolupůsobení zatížení na konstrukci. Užitné plochy jsou podrobněji členěny do jednotlivých kategorií.
Pro jednotlivé kategorie užitných ploch se nyní doporučila pouze jedna charakteristická hodnota užitného zatížení. Nově jsou uvedeny tři subkategorie pro užitná zatížení na schodištích a chodbách.
Pokud působí užitná zatížení z větší plochy nebo z více pater, umožňuje se použít současně redukční součinitele αn a αA, je zde však stanovena maximálně 50% redukce hodnoty užitného zatížení.
Vztahy pro redukční součinitele byly aktualizovány. Změn doznaly pokyny pro užitná zatížení na příčky. Kombinační součinitel ψ lze také nově kombinovat se součinitelem αn, což by však mohlo vést k návrhu nedostatečně spolehlivé konstrukce. Tento pokyn bude zřejmě potřeba ještě ověřit a upřesnit v národní příloze.
EN 1991-1-3 – upravené modely pro zatížení sněhem
V Eurokódu EN 1991-1-3 jsou pro zatížení sněhem upraveny některé výpočetní modely. Podkladem byla revidovaná ISO 4355 a také výsledky nových výzkumů.
Byly doporučeny modely pro další typy střech a pro lokální vlivy. Součinitel expozice byl zaveden do výpočetního vztahu pro tvarové součinitele. Pro rozsáhlé ploché střechy byl uvážen vliv velikosti střechy. Pro střechy vícelodních budov se uvádí nový vztah pro zatížení nenavátým a navátým sněhem a pro válcové střechy nový vztah pro uspořádání navátým sněhem. Pro střechy přilehlé nebo v blízkosti vyšších staveb byl upraven součinitel μW pro zohlednění působení větru. Jsou nově uvedena doporučení pro zohlednění návějí na střechách s nainstalovanými solárními panely.
EN 1991-1-4 – změny pro zatížení větrem
Rozsah platnosti EN 1991-1-4 pro zatížení větrem se rozšířil pro stavby do výšky 300 m (dosud platil pouze do výšky 200 m). V EN 1991-1-4 došlo ke zpřehlednění pokynů v hlavním textu normy.
Uvádí se zde zjednodušený přístup pro stanovení zatížení větrem s určitými omezujícími předpoklady. Podrobnější informace o modelech zatížení větrem, o součinitelích tlaků a sil a zvláštní pravidla pro specifické typy konstrukcí jsou uvedeny v přílohách této normy. Provedla se revize a harmonizace součinitelů vnitřních a vnějších tlaků větru. Navrhly se doplňující pokyny pro dynamickou odezvu a opatření pro omezení kmitání od vírového buzení. Sjednotil se postup pro stanovení součinitele konstrukce.
Nové hodnoty součinitelů jsou uvedeny v příloze C (pro tlaky na povrchy), v příloze D (pro tlaky přes stěny), v příloze E (pro součinitele sil) a také pro uvážení vlivu námrazy. Do přílohy J byly převedeny požadavky na odezvu ocelových stožárů a věží na zatížení větrem, které jsou nyní součástí platné EN 1993. Nově je do normy zařazena kapitola pro postupy modelování zatížení větrem na konstrukce ve větrném tunelu, což umožňuje zpřesnit parametry pro specifické konstrukce nebo pro podmínky konstrukce v konkrétním projektu.
EN 1990-1 Eurocode – Basis of structural and geotechnical design, Part 1: New structures
EN 1990-2 Eurocode – Basis of structural and geotechnical design, Part 2: Assessment of existing structures
EN 1991-1-1 Eurocode 1 – Actions on structures – Part 1-1: Specific weight of materials, self-weight of construction works and imposed loads on buildings
EN 1991-1-3 Eurocode 1 – Actions on structures – Part 1-3: Snow actions
EN 1991-1-4 Eurocode 1 – Actions on structures – Part 1-4: Wind actions
N 1250 Policy guidelines and procedures, CEN/TC 250
Přílohy Eurokódů:
A – navrhování nových konstrukcí
B – opatření pro omezení hrubých chyb a zajištění kvality
C – spolehlivostní zásady
E – zvýšení robustnosti budov a mostů
Závěrečné poznámky
Konečné návrhy revidovaných Eurokódů EN 1990 pro zásady navrhování a EN 1991 pro zatížení ukazují, že tyto normy byly doplněny o některé dosud chybějící pokyny, jsou lépe vysvětleny a došlo zde k celé řadě úprav a zjednodušení.
Většinou se podařilo snížit počet národně stanovených parametrů v Eurokódech, takže došlo k jejich větší harmonizaci. Přibyly také nové doplňující postupy, které dosud chyběly nebo byly dosti obecné, a to včetně namáhání konstrukcí na únavu a použití nelineárních metod.
Předpokládá se, že zanedlouho bude potřebné začít připravovat nové národní přílohy, doporučit hodnoty některých nových národně stanovených parametrů a provést kalibrace dílčích součinitelů pro zatížení a materiálové vlastnosti, popřípadě uvážit, zda ponechat hodnoty dílčích součinitelů a dalších součinitelů spolehlivosti tak, jak jsou nyní u nás používány v 1. generaci Eurokódů. Bude také potřeba připravit nové příručky, ve kterých budou informace o nových změnách v Eurokódech, doplňující vysvětlení a ilustrativní příklady.