Nejnavštěvovanější odborný portál
pro stavebnictví a technická zařízení budov
estav.tvnový videoportál

Aktuální stav revize Eurokódů pro zásady navrhování a zatížení

Nové Eurokódy pro zásady navrhování a zatížení jsou téměř dokončeny a probíhají závěrečné fáze jejich drobných úprav v rámci pracovních skupin technických subkomisí SC1 a SC10. Jejich národní disponibilita pro překlady a zpracování národních příloh je plánovaná v rozmezí let 2023 až 2025, konečné zavedení a zrušení současných Eurokódů na r. 2028. Pro operativní zavedení nové generace Eurokódů bude tedy zanedlouho potřebné zpracovat nové národní přílohy a optimálně nastavit hodnoty národně stanovených parametrů včetně kalibrací dílčích součinitelů pro zatížení a materiálové vlastnosti, aby byla zajištěna spolehlivost, bezpečnost a zároveň hospodárnost našich staveb. Znamená to využití potenciálu našich expertů a také nemalé finanční prostředky potřebné na národní zavedení nových Eurokódů a vydání nových příruček s praktickými aplikacemi.

© fotoember - Fotolia.com
© fotoember - Fotolia.com

1. Úvod

V technické komisi CEN/TC 250 a v jejích subkomisích SC1 a SC10 jsou k dispozici návrhy Eurokódů pro zásady navrhování a pro zatížení, které byly dokončeny projektovými týmy a nyní procházejí kontrolou a edičními úpravami v rámci příslušných pracovních skupin. Potom budou návrhy Eurokódů přeloženy do francouzštiny a němčiny a v případě potřeby se odstraní některé jazykové nepřesnosti. Finální návrhy se pak předloží členským zemím k národnímu hlasování. Po konečném schválení pak budou k dispozici členským zemím pro zpracování překladů a nových národních příloh. Přehled očekávané národní disponibility prEN 1990 se zásadami navrhování a prEN 1991 se zatíženími pro překlady a přípravu národních příloh je uveden na konci příspěvku.

Subkomise SC10 předložila ke schválení první dva pracovní balíčky (P1, P2a) Eurokódu prEN 1990 obsahující základní kapitoly s obecnými zásadami navrhování, přílohu A1 pro pozemní stavby a přílohy B až F, a září 2021 také přílohu A2 pro mosty a její přílohy G a H. Téměř dokončeny jsou také přílohy A3 až A6 pro zásady navrhování některých dalších typů konstrukcí, které se odsouhlasí v dalším pracovním balíčku (P2b). Připravují se v ad hoc skupinách, které spadají přímo pod technickou komisi CEN/TC 250 a spolupracují s příslušnými technickými subkomisemi.

Obdobně jako Eurokód prEN 1990 pro zásady navrhování je v závěrečné fázi dokončení většina částí prEN 1991 pro zatížení konstrukcí, z nichž některé nyní procházejí revizemi v rámci pracovních skupin subkomise SC1. Působí zde pracovní skupiny (WG) pro zatížení námrazou, pro zatížení mostů dopravou, pro zatížení požárem, pro klimatická zatížení (zatížení sněhem, námrazou, větrem, teplotou), pro zásobníky a nádrže a pro zatížení mořskými vlnami a proudy.

V pracovní skupině WG1 pro klimatická zatížení působí tři podskupiny (TG) pro zatížení sněhem (TG1), pro zatížení větrem (TG2) a pro zatížení teplotou (TG3), které mohou ještě upravit některé pokyny v příslušných částech Eurokódů pro klimatická zatížení. K dispozici je také nedávno dokončená zpráva, ve které se posuzuje možný dopad očekávaných klimatických změn na konstrukce, zejména těch s dlouho životností. Záměrem je poskytnout zásady pro zpracování národních map pro klimatická zatížení a umožnit uvážit klimatické změny na konstrukce na základě přídavného součinitele pro vítr, sníh a námrazu nebo aditivní hodnoty pro teploty.

Požadavkem technické komise CEN/TC 250 je, aby se počet národně stanovených parametrů (NDP) v 2. generaci Eurokódů omezil. Pokud například v současné generaci Eurokódů je doporučeno více návrhových postupů bez jejich racionálního vysvětlení, bylo snahou v nové generaci přijmout pouze jediný.

2. prEN 1990 Zásady konstrukčního a geotechnického navrhování

Zásady navrhování v prEN 1990 byly doplněny o podrobnější pokyny pro aplikace nelineárních metod navrhování, aplikace MKP a také zásad navrhování konstrukcí s ohledem na únavu. Nyní se dokončují přílohy A3 pro zásady navrhování věží, stožárů a komínů, A4 pro zásady zásobníků, A5 pro konstrukce zatížené jeřáby a A6 pro zatížení konstrukcí mořskými vlnami a proudy. Dílčím podkladem pro přílohu C je technická zpráva JRC se spolehlivostními zásadami Eurokódů a postupy kalibrací dílčích součinitelů a dalších prvků spolehlivosti.

Připravily se zásady pro stanovení napětí při vysokocyklické únavě do informativní přílohy F, pro navrhování ložisek do normativní přílohy G a pro kmitání lávek do informativní přílohy H. Kromě toho se zpracovávají zásady pro hodnocení existujících konstrukcí, které budou uvedeny v samostatné části prEN 1990-2.

Při přípravě prEN 1990 se také diskutovala problematika kvalifikace projektantů a jejich profesní zkušenosti. Jedním z klíčových předpokladů nové generace Eurokódů je, že návrh konstrukce je prováděn příslušně kvalifikovanými a zkušenými projektanty. Do informativní přílohy B byly proto zavedeny národně volitelné parametry NDP, které lze v národní příloze upřesnit. ČR má již dlouhodobě zaveden systém vzdělávání a přezkušování projektantů a dalších odborníků činných ve výstavbě prostřednictvím ČKAIT. Některé země však nesouhlasily s uvedením pokynů pro kvalifikaci projektantů do EN 1990 s ohledem na nebezpečí omezování volnému poskytování služeb.

Byl kladně odhlasován balíček P1 prEN 1990 (25 pozitivních odpovědí členských zemí, 1 negativní), kdy bylo zasláno celkem 1281 připomínek, které zapracuje management skupina. Nyní se připravuje národní hlasování k balíčku P2a se zásadami pro mosty.

Příloha A3 pro věže, stožáry a komíny

Příloha A3 se zabývá zásadami navrhování věží, stožárů a samostatně stojících průmyslových komínů z různých materiálů. V této příloze jsou uvedeny pokyny pro kombinace zatížení včetně těch, ve kterých se vyskytuje námraza s větrem. Tyto kombinace lze využít pro navrhování nejen typů konstrukcí, pro které je příloha A3 určena, avšak také dalších konstrukcí citlivých na zatížení námrazou u pozemních i dopravních staveb (fasádní prvky, konzoly, lana). U nás jsou zásady navrhování a kombinace zatížení námrazou se současným působením větru uvedeny v ČSN 73 0034, která je národní přílohou u nás zavedené ČSN ISO 12494 pro zatížení námrazou.

Konstrukce jsou v příloze A3 kategorizovány do tříd následků CC0 až CC4. Konstrukce, které jsou klasifikovány do kategorie CC2, mají dosahovat takové úrovně spolehlivosti, která platí i pro další běžné typy konstrukcí kategorizovaných do této třídy následků. V rámci CEN/TC 250 se přistoupilo k možnosti navrhnout specifické konstrukce i v nízké třídě CC0. Takové konstrukce však mají významně nízkou úroveň spolehlivosti, neb jsou zde doporučeny velmi nízké hodnoty dílčích součinitelů pro zatížení. Předpokládá se zde totiž, že v případě kolapsu takovýchto typů konstrukcí dojde jen k minimálním ekonomickým ztrátám, bez ohrožení lidského zdraví.

Příloha A4 pro zásobníky a nádrže

Příloha A4 uvádí zásady navrhování zásobníků a nádrží pro ověřování mezních stavů únosnosti a použitelnosti. Podrobnější informace o kombinacích zatížení jsou uvedeny v prEN 1991-4, v přílohách A a B, pro seizmické návrhové situace pak v prEN 1998-4. Zásobníky jsou klasifikovány do tříd následků CC0 až CC4 podle jejich umístění a skladovaného obsahu. Kategorizace zásobníků se provádí na základě třídy obtížnosti SCC a třídy následků CC. Obdobná kategorizace je také uvedena pro nádrže.

Pro ověření konstrukce se uvažují kombinace vyprazdňovaného zásobníku s užitnými a klimatickými zatíženími, plně zatížený zásobník v kombinaci s klimatickými zatíženími, prázdný zásobník v kombinaci s klimatickými a dalšími užitnými zatíženími. V příloze A4 se na rozdíl od 1. generace Eurokódů doporučuje základní kombinace (8.12), i když alternativně lze použít kombinaci (8.13) nebo (8.14). Pro zásobníky a nádrže jsou uvedeny doporučené hodnoty kombinačních součinitelů, dílčích součinitelů a součinitelů následků KF. Kritéria použitelnosti jsou uvedena v materiálově orientovaných částech Eurokódů pro zásobníky a nádrže.

Příloha A5 pro jeřáby

Příloha A5 se zabývá zásadami navrhování a kombinacemi zatížení pro podpěrné konstrukce jeřábů, není ještě plně dokončena. Pro dosažení konzistence zásad zatížení na podpěrné konstrukce jeřábů se spolupracuje s technickou komisí CEN/TC 147 Cranes – Safety.

Příloha A6 pro mořské proudy a vlny

Příloha A6 se zabývá zásadami navrhování konstrukcí s ohledem na mořské proudy a vlny. Dlouho se hledala konzistence ve způsobu stanovení charakteristických a návrhových hodnot zatížení.

Příloha B Technický management opatření pro navrhování a provádění

Informativní příloha B uvádí management opatření, která jsou potřebná pro dosažení požadované spolehlivosti konstrukcí. Tato opatření zahrnují kompetence projektantů, kontroly projektové dokumentace, kvality provádění a dozoru při provádění. Při přípravě této přílohy se vycházelo ze současné přílohy B a také z požadavků členských zemí. Přílohu B bude třeba doplnit operativními pokyny v národních přílohách. Jsou zde zavedené různé systémy opatření a kontrol a také požadavky na projektanty a inspekce. Rozlišují se zde tři kvalifikační třídy a úrovně zkušenosti DQL1 až DQL3 (Design Qualification and Experience of personnel – DQL), které souvisí s úrovní vzdělání a praxí a získanými oprávněními k vykonávání projekční činnosti. Jsou zde uvedeny tři úrovně kontroly projektové dokumentace (Design Check Levels – DCL) a dozoru provádění (IL1 až IL3 (Inspection Level – IL). V tabelizované podobě je také uveden systém tříd managementu MC1 až MC3 (Management Classes – MC). Nejsou zde podrobnější požadavky na jednotlivé úrovně kontrol, lze je národně specifikovat.

Příloha C Analýza spolehlivosti a kalibrace norem

Informativní příloha C se sestává z části C.1 pro zásady spolehlivostních metod. Základní metodou pro navrhování konstrukcí stejně jako v současné generaci Eurokódů je metoda dílčích součinitelů. Pravděpodobnostní metody se mohou použít u specifických projektů, projektant k tomu musí mít příslušné vzdělání a zkušenosti. Pravděpodobnostní metody se uplatňují při kalibracích prvků spolehlivosti do metody dílčích součinitelů. Rozhodování na základě hodnocení rizik se obvykle používá ve výjimečných situacích. Rizikové analýzy se uplatňují při stanovení spolehlivostních kritérií a jejich optimalizaci.

Část C.2 uvádí metodiku kalibrací dílčích součinitelů, aby si členské země mohly nastavit národní úroveň spolehlivosti konstrukcí.

Předmětem rozsáhlých diskusí při přípravě EN 1990 byla volba směrné hodnoty indexu spolehlivosti. V současných Eurokódech jsou uvedeny dvě hodnoty indexu spolehlivosti pro konstrukce ve třídě následků CC2, a to pro referenční dobu jednoho roku (4,7) a referenční dobu 50 let (3,8). Kromě toho je zde uveden vztah, na základě kterého lze stanovit hodnotu indexu spolehlivosti pro n let. Tento vztah však již není v současné verzi prEN 1990 uveden a hodnota indexu spolehlivosti pro referenční dobu jednoho roku se předpokládá v rozmezí 4,2 až 4,7. Bylo dohodnuto, že pro referenční dobu 50 let zůstane v platnosti index spolehlivosti βt = 3,8, který byl také použit pro doporučení hodnot dílčích součinitelů v Eurokódech. Pro konstrukce ve vyšší třídě následků CC3, resp. nižší třídě CC1 jsou doporučeny hodnoty indexu spolehlivosti βt = 4,3, resp. βt = 3,3 pro referenční dobu 50 let.

Obrázek 1: Úroveň spolehlivosti betonového prvku navrženého na kombinace zatížení dle prEN 1990
Obrázek 1: Úroveň spolehlivosti betonového prvku navrženého na kombinace zatížení dle prEN 1990

Příklad spolehlivosti železobetonového prvku ve třídě následků CC2 navrženého na kombinaci vlastní tíhy a zatížení užitného pro kancelářské prostory je ilustrován na obr. 1 pro poměr zatížení χ mezi charakteristickou hodnotou užitného zatížení a veškerým zatížením. Tři alternativní kombinace zatížení, (8.12), (8.13a, 8.13b) a (8.14a, 8.14b) jsou uvažovány dle prEN 1990. Směrná hodnota indexu spolehlivosti βt = 3,8 je také uvedena na obr. 1, což ilustruje, v jakém rozmezí se spolehlivost nosného prvku nachází s ohledem na poměr zatížení χ.

 

Příloha D Navrhování na základě zkoušek

Informativní příloha D uvádí postupy navrhování konstrukcí na základě výsledků zkoušek, aby bylo dosaženo požadované úrovně spolehlivosti. Do přílohy se také nově doplnily pokyny pro nelineární přístupy.

Příloha E pro robustnost konstrukcí

V příloze E jsou uvedeny zásady robustnosti konstrukcí se zaměřením na zatížení, která nelze předem identifikovat, ale která by mohla ohrozit spolehlivost a bezpečnost konstrukčního systému stavby. Základní návrhovou strategií je umožnit alternativní přenos zatížení (dostatečná duktilita, konstrukční pravidla, např. provázání nosných prvků táhly), návrh klíčových prvků na větší odolnost, separace částí konstrukce na dílčí úseky.

3. prEN 1990-2 Zásady hodnocení a zesilování existujících konstrukcí

Záměrem prEN 1991-2 je doplnit pokyny pro hodnocení a zesilování existujících konstrukcí, podkladem pro zpracování byla ISO 13822 a nové technické specifikace CEN/TS 17440. Zdůrazňuje se zde, že hodnocení konstrukce má provádět příslušně kvalifikovaný a zkušený posuzovatel a že je potřebné provádět kontrolu kvality v průběhu celého procesu hodnocení stavu existující konstrukce.

Některé definice byly v procesu národního připomínkování upraveny, např. definice existující konstrukce (zatím uvedeno „každá fyzicky existující konstrukce“) a památkově chráněných konstrukcí (uznaná příslušným úřadem pro svou historickou, kulturní nebo sociálně kulturní hodnotu). PrEN1990-2 umožňuje, aby byly národně doplněny specifické národní požadavky na hodnocení stavu existující konstrukce včetně požadavku na úroveň spolehlivosti a robustnosti.

Metoda hodnocení konstrukce s ohledem na příslušný mezní stav může být kvantitativní – založená na výpočtech, nebo kvalitativní – vycházející z předchozího chování konstrukce, nebo je kombinací kvantitativního a kvalitativního hodnocení. V prEN1990-2 jsou uvedeny požadavky na hodnocení existující konstrukce, rozsah a cíle hodnocení. Doporučují se postupy pro určení tzv. stanovené hodnoty (assessment value) pro zatížení a pro odolnost existující konstrukce, kdy se vychází ze zásad prEN 1990 a uvažují skutečné materiálové a geometrické vlastnosti konstrukce včetně stavu degradace. Upozorňuje se, že konstrukce, které nesplňují požadavky 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 její možné příznivé působení. Kromě metody dílčích součinitelů na základě EN 1990 se zde uvádí možnost aplikace pravděpodobnostních metod pro ověření stavu existující konstrukce a odkazuje se přitom na EN 1990, přílohu C a také na ISO 2394. Použití pravděpodobnostních metod pro navrhování nových konstrukcí je sice také umožněno v EN 1990, chybí zde však operativní postupy pro uživatele. Je tedy zřejmé, že metoda dílčích součinitelů (popř. také metoda návrhových hodnot) zůstane zatím základní metodou pro analýzy spolehlivosti existujících konstrukcí. U nás k tomuto účelu dobře slouží zásady ČSN 73 0038.

prEN 1990-2 uvádí též hodnocení konstrukce na základě jejího předchozího uspokojivého chování, vysvětlují se zde podrobněji požadavky pro uplatnění kvalitativního postupu hodnocení, než je v současnosti u nás zavedené ISO 13822. Zásady konstrukčních opatření a zesilování jsou součástí kapitoly 10. V informativních přílohách jsou uvedeny pokyny pro způsoby hodnocení (příloha A), postupy aktualizace základních veličin (příloha B), pro volbu směrných hodnot ukazatelů spolehlivosti a pro dílčí součinitele (příloha C). Hodnocení památkově chráněných konstrukcí je součástí přílohy D. Specifické pokyny pro materiály existujících konstrukcí se připravují v materiálově zaměřených Eurokódech.

Některé země požadují normativní charakter pro dokument prEN 1990-2. I když je hodnocení spolehlivosti u existujících konstrukcí obtížnější, zásady hodnocení existujících konstrukcí by neměly mít zcela odlišný charakter od zásad EN 1990 a měly by být snadněji aplikovatelné pro běžné projektanty, i když nemají podrobnější znalosti o pravděpodobnostních metodách.

4. Technická zpráva JRC o spolehlivostní podstatě Eurokódů

Záměrem zprávy JRC je poskytnout podrobnější informace o spolehlivostních metodách navrhování konstrukcí uvedených v Eurokódech a doporučit vhodnou metodiku pro kalibrace dílčích součinitelů a součinitelů kombinace v národních přílohách. Kromě základní metody dílčích součinitelů je možné alternativně použít pro navrhování konstrukcí pravděpodobnostní metody nebo také hodnocení rizik.

Zpráva JRC je členěná do 6 základních kapitol a dvou příloh. Uvádí se zde kromě krátké úvodní kapitoly zásady spolehlivosti konstrukcí, metoda dílčích součinitelů, hodnocení existujících konstrukcí, pravděpodobnostní postupy navrhování i doporučení pro navazující výzkum. Zpráva se zabývá diferenciací spolehlivosti konstrukce podle následků poruchy s ohledem na možné ekonomické ztráty, environmentální následky a ztráty na lidských životech včetně volby úrovní spolehlivosti konstrukce pro různé referenční doby. Z různých důvodů by nebylo vhodné rozlišovat požadavky na spolehlivost konstrukce s ohledem na různé materiály. Pro běžnou třídu spolehlivosti konstrukce ve třídě následků CC2 v mezním stavu únosnosti byla doporučena v EN 1990 směrná hodnota indexu spolehlivosti βt = 3,8 pro referenční dobu 50 let. Pro referenční dobu 1 roku se nyní uvádí βt = 4,7 pro referenční dobu 1 roku za předpokladu, že se zde jedná o každoroční nezávislý a nepříznivý jev vedoucí k poruše konstrukce. Tuto horní úroveň indexu spolehlivosti lze uvážit např. pro případ, že se jedná o dominantní kombinaci zatížení s nízkou variabilitou odolnosti konstrukce.

Zpráva také obsahuje doplňující informace o spolehlivosti konstrukcí z nových materiálů, které dosud v Eurokódech chyběly (sklo, FRP polymery), a též o navrhování membránových konstrukcí.

V příloze A jsou uvedeny statistické vlastnosti zatížení, materiálových a geometrických vlastností a doporučení pro volbu pravděpodobnostních modelů základních veličin. Obvykle se při volbě těchto modelů vychází z experimentálních dat, je potřebné také uvážit modelové nejistoty.

Obsahem přílohy B jsou příklady analýz konstrukcí, včetně konstrukcí namáhaných na únavu nebo zasažených degradací. Ukazuje se, že ve většině případů úroveň spolehlivosti nosných prvků z různých materiálů navržených s použitím hodnot dílčích součinitelů podle Eurokódů (γG = 1,35, γQ = 1,5) splňuje hodnotu směrné úrovně spolehlivosti (βt = 3,8) pro referenční dobu 50 let. Přesto je zde potřebné upozornit na to, že rozptyl hodnot indexů spolehlivosti konstrukcí navržených podle Eurokódů je velký. Závisí přitom také na volbě poměru mezi stálým a proměnným zatížením u navrhované konstrukce.

Zpráva JRC poskytuje doplňující informace pro uživatele a zejména experty v národních technických komisích, které se budou zabývat kalibracemi dílčích součinitelů a součinitelů kombinace pro nové národní přílohy v Eurokódech nebo také pro specifické projekty. V současnosti se upřesňují pravděpodobnostní modely zatížení, které bude možné použít pro národní kalibrace a připravují se ilustrativní příklady.

5. EN 1991 Zatížení

Zatížení vlastní tíhou, stálá a užitná zatížení

V prEN 1991-1-1 byly provedeny změny v kapitole o užitných zatížení a byla vynechána informativní příloha B s pokyny pro stanovení nárazových sil od vozidel na konstrukce v hromadných garážích. Obsah přílohy B byl revidován a přesunut do EN 1991-1-7 pro mimořádná zatížení.

Kategorizace užitných ploch byla plně zachována jako v 1. generaci Eurokódů. Doporučily se charakteristické hodnoty užitných zatížení pro jednotlivé kategorie užitných ploch, zatímco intervaly těchto hodnot uváděné v platné verzi EN 1991-1-1 byly vynechány. V případě působení zatížení z větší plochy nebo z více pater je možné použít redukční součinitele αn a αA. V konečném návrhu normy se umožňuje simultánně aplikovat v kombinacích zatížení kombinační součinitel ψ s redukčním součinitelem α, což by však mohlo vést k návrhu nedostatečně spolehlivé konstrukce. Pokud se ještě neprovede úprava tohoto pokynu v rámci management skupiny subkomise SC1, tak bude třeba toto doporučení analyzovat a upravit v národní příloze prEN 1991-1-1.

Zatížení sněhem

V prEN 1991-1-3 jsou pro zatížení sněhem upraveny některé výpočetní modely, podkladem byly výsledky nových výzkumů a revidovaná ISO 4355. Součinitel expozice Ce se nyní uvádí přímo ve výpočetním vztahu pro tvarové součinitele, upřesňuje se součinitel tepla Ct. Pro rozsáhlé ploché střechy byl zaveden 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. Doplnilo se přídavné zatížení vlivem deště na zasněžené ploché střeše. Jsou zde také nově uvedena doporučení pro zohlednění návějí na střechách s nainstalovanými solárními panely. V současnosti dochází k posledním dílčím úpravám a schvalování dokumentu v pracovní skupině technické subkomise SC1/WG1.

Zatížení větrem

V prEN 1991-1-4 došlo ke zpřesnění i zjednodušení 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 zvláštních pravidlech pro specifické typy konstrukcí jsou uvedeny v přílohách této normy. Možnost omezit počet volitelných parametrů (NDP) souviselo s dosažením konsensu členských zemí o modelech zatížení větrem, součinitelích tlaku a součinitelích sil. 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.

Postup stanovení zatížení větrem na konstrukce je uveden v kapitole 7, rozlišuje se, zda se jedná o jednoduché stavby nebo složitější konstrukce. Součástí příloh C až E je řada nových hodnot součinitelů tlaků, součinitelů výsledných tlaků a součinitelů sil. Do přílohy M byly převedeny požadavky na odezvu ocelových stožárů a věží na zatížení větrem, které byly dosud obsaženy v EN 1993. Nově je také 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.

V rámci přípravy prEN 1991-1-4 se také provedlo porovnání výchozích základních rychlostí větru podle NP jednotlivých členských zemí. V některých zemích se hodnoty základních rychlostí větru výrazně liší a na některých hranicích členských zemí vznikly nekonsistence. Na tvorbu nové celoevropské mapy výchozích rychlostí větru se však zatím nepodařilo nalézt finanční prostředky. Proto při přípravě naší aktulizované mapy rychlostí větru je potřebné uvážit kromě nových dat z posledních asi 15–20 let také hodnoty z přilehlých oblastí sousedních zemí.

Zatížení teplotou

V prEN 1991-1-5 byly provedeny úpravy a zjednodušení pokynů pro zatížení budov, kdy byly sloučeny a zpřesněny současně platné tabulky. Pro mosty došlo k dílčím aktualizacím a zjednodušením, byl vynechán diagram pro převod teploty vzduchu ve stínu na rovnoměrnou složku teploty a uvedeny numerické vztahy.

Pro nerovnoměrnou svislou složku teploty jsou zachovány dva alternativní návrhové postupy, které mohou být vybrány v národní příloze. Nově je uvedeno upozornění na potřebu uvážit vliv namáhání mostovky teplotou při provádění asfaltové vrstvy.

Byly provedeny drobné úpravy modelů pro nerovnoměrnou složku teploty. Výchozí teplota konstrukce, která byla doporučena v současně platné normě, tedy pokud se nebude provádět přesnější měření, byla doplněna o ΔT, kterou se vyjadřují nejistoty stanovení rovnoměrné složky teploty.

Příloha A uvádí postup stanovení teploty vzduchu ve stínu pro jinou než 50letou dobu návratu založenou na Weibullovu rozdělení, na základě kterého je možno uvážit zatížení konstrukce teplotou pro dočasné návrhové situace nebo pro zbytkovou dobu životnosti. Uvádí se zde také doporučení pro přípravu národních map minimálních a maximálních teplot, kdy se počítá s jejich pravidelnými, asi 15letými aktualizacemi.

Mimořádná zatížení

PrEN 1991-1-7 uvádí zásady navrhování konstrukcí na identifikovaná mimořádná zatížení od nárazů silničních a železničních vozidel, vysokozdvižných vozíků a plavidel. Jsou zde také uvedeny zásady navrhování konstrukce na výbuchy plynem.

Hodnoty ekvivalentních statických nárazových sil zůstaly nezměněny pro jednotlivé kategorie dopravy (byly pouze zpřesněny rozsahy sil pro námořní plavidla). Došlo k přesunutí požadavků (a zpřesnění) na nárazové síly na svodidla a konstrukce v podzemních garážích z prEN 1991-1-1 do prEN 1991-1-7.

Z rozsahu prEN 1991-1-7 byly vynechány takové mimořádné situace, kdy bylo potřebné navrhnout nebo ověřit konstrukci na potenciální působení mimořádných zatížení z předem neznámých příčin. Pro tyto návrhové situace jsou nyní zásady robustnosti konstrukcí uvedeny v EN 1990, informativní příloze E.

Opatření pro dosažení větší odolnosti konstrukce kategorizované do tříd následků CC1 až CC3 byla převedena z přílohy A do hlavního, normativního textu normy a jsou lépe vysvětlena. Ve třídě CC3 se uvádí možnost kromě použití analýzy rizik aplikovat např. dynamickou analýzu, nelineární metody a uvážit interakci mezi zatížením a konstrukcí. V národní příloze lze pak uvést podrobnější postup.

Příloha C, která se v nyní platné verzi EN 1991-1-7 zabývá dynamickými analýzami nárazových sil, byla upravena a zjednodušena, přibližný model pro stanovení nárazové síly při tvrdém nárazu byl vynechán. Nedošlo však k vynechání velmi zjednodušeného modelu pro měkký náraz na svodidla, který je takto stěží uplatnitelný.

Zatížení jeřáby

K dispozici je konečné znění Eurokódu prEN 1991-3, nyní probíhají dílčí úpravy dokumentu v management skupině subkomise SC1. Byla zjednodušena klasifikace zatížení, upřesněny některé kombinace zatížení a doplněny pokyny pro namáhání konstrukcí od jeřábů na únavu (upravena klasifikace zatížení). K dispozici jsou nové podkladní dokumenty. Byly doplněny pokyny pro stanovení vodorovných zatížení na podpěrné konstrukce od jeřábů. prEN 1991-3 poskytuje pokyny pro jednotlivé typy zatížení, které jsou potřebné uvažovat, a také doporučené hodnoty dynamických součinitelů. V tabelizované podobě jsou uvedena zatížení pro ověření návrhových situací pro mezní stavy únosnosti a použitelnosti. Klasifikací podpěrných konstrukcí pro jeřáby se zabývá příloha A. Pokyny pro zjednodušený výpočet zatížení od mostových jeřábů uvádí příloha B. Návody pro konzolové jeřáby jsou uvedeny v příloze C. Nově byla zpracována příloha D s „obecným“ přístupem, jak postupovat pro navrhování konstrukcí pro různé typy jeřábů, která byla připravená v rámci CEN/TC 250 Adhoc Group. Tím bylo umožněno zjednodušit nebo vynechat pokyny pro některé specifické typy jeřábů z kapitol 6 a 7.

Zatížení zásobníků a nádrží

Ve spolupráci subkomise SC1 pro zatížení a pro zásady navrhování SC10 se dokončuje riziková matice, ve které je uvedena souvislost kategorizaci zásobníků podle následků poruchy (třídy CC – Consequence Class) a tříd velikosti zatížení AAC (Action Assessment Class). Velmi důležitým hlediskem při navrhování zásobníků je geometrie a velikost zásobníků dle tříd AAC, kde zejména návrhu velkoobjemových zásobníků musí být věnována značná pozornost. Ze statistiky poruch zásobníků vyplývá, že stále dochází k výskytu mnoha disproporčních poruch zásobníků, zejména těch klasifikovaných do nejvyšší třídy zatížení AAC3. Dominantní problémem bývá vyprazdňování zásobníků.

V pokynech pro zásady navrhování zásobníků uvedených v příloze A prEN 1991-4 zůstala zachována celá řada tabulek s doporučeními, jak stanovit návrhové hodnoty zatížení a jejich kombinace pro mezní stavy únosnosti i použitelnosti (dochází k částečnému překryvu pokynů s prEN 1990, A4).

Zatížení námrazou

Konečný návrh zatížení námrazou uvedený v nové části EN 1991-1-9 nyní prochází revizí v rámci pracovní skupiny subkomise SC1. Podkladem pro tvorbu byla ISO 12494, která byla do systému našich norem zavedena v r. 2010 a byla zpracována národní příloha, která je obsažena v ČSN 73 0034. V EN 1991-1-9 došlo k řadě zjednodušení a ke zkrácení textu asi na polovinu v porovnání s ISO 12494. V EN 1991-1-9 jsou totiž uvedeny pouze výpočetní vztahy pro stanovení charakteristických hodnot zatížení námrazou a návody pro sběr dat o námraze a postupy pro zpracování národní mapy námraz. Některé výpočetní modely zatížení námrazou byly zjednodušeny a jejich počet omezen. Tvarové součinitele, ve kterých se uvažuje působení větru na námrazu a zohledňuje se tak velikost námrazy, byly přesunuty do prEN 1991-1-4 pro zatížení větrem.

Pro uvážení námrazy na konstrukci lze národně použít mapu námraz, ve které jsou uvedeny třídy námraz, kde se uvažuje při výpočtu s jejich horní hodnotou, nebo se také v EN 1991-1-9 umožňuje použít charakteristickou hodnotu hmotnosti námrazy nebo její tloušťky, která může být pro jednotlivé oblasti uvedena v tabelizované podobě.

6. Závěrečné poznámky

Téměř konečné návrhy 2. generace Eurokódů pro zásady navrhování a pro zatížení ukazují, že revidované normy byly doplněny o celou řadu dosud chybějících pokynů, jsou lépe vysvětleny a došlo zde k celé řadě zjednodušení. Připravily se nové části Eurokódů pro hodnocení a zesilování existujících konstrukcí, pro zatížení vlnami a mořskými proudy a pro zatížení námrazou.

V řadě případů se podařilo snížit počet národně stanovených parametrů, došlo také k větší harmonizaci Eurokódů. Přibyly nové doplňující postupy, které dosud chyběly a pro které bylo potřebné zavést volitelné parametry. U klimatických zatížení byla redukce počtu národně volitelných parametrů NDP menší, protože každá země musí mít možnost si své klimatické parametry zvolit.

Pro operativní zavedení nové generace Eurokódů bude tedy zanedlouho třeba zpracovat nové národní přílohy, ve kterých bude potřebné optimálně nastavit hodnoty národně stanovených parametrů včetně kalibrací dílčích součinitelů pro zatížení a materiálové vlastnosti, aby byla zajištěna spolehlivost, bezpečnost a zároveň hospodárnost našich staveb.

Termíny očekávané disponibility Eurokódů EN 1990 pro zásady navrhování a EN 1991 zatížení pro národní překlady a přípravu národních příloh:

01/2023EN 1990 (P1: A1,B,C,D,E,F) zásady navrhování
EN 1990 (P2a: A2,G,H)
07/2023EN 1991-1-2 zatížení požárem
EN 1991-2 zatížení mostů dopravou
01/2025EN 1991-1-1 zatížení vlastní tíhou, stálá a užitná
EN 1991-1-3 zatížení sněhem
EN 1991-1-4 zatížení větrem
EN 1991-1-5 zatížení teplotou
EN 1991-1-6 zatížení během provádění
EN 1991-1-7 zatížení mimořádná
EN 1991-1-9 zatížení námrazou
EN 1991-3 zatížení jeřáby
EN 1991-4 zatížení zásobníků a nádrží
07/2025EN 1990 (P2b: A3,A4,A5,A6)

Reference

  1. prEN 1990 Eurocode: Basis of structural and geotechnical design, 2021
  2. prEN 1990-2 Eurocode – Basis of assessment and retrofitting of existing structures: General rules and actions, 2021
  3. prEN 1991-1-1 Eurocode 1 Actions on structures – Part 1-1: General actions – Densities,self-weight, imposed loads for buildings, 04/2021
  4. prEN 1991-1-3 Eurocode 1 Actions on structures, Part 1-3: General actions – Snow actions, 04/2020
  5. prEN 1991-1-4 Eurocode 1 Actions on structures, Part 1-4: General actions – Wind actions, 04/2020
  6. prEN 1991-1-5 Eurocode 1 Actions on structures, Part 1-5: General actions – Thermal actions, 04/2020
  7. prEN 1991-1-7 Eurocode 1 Actions on structures, Part 1-7: General actions – Accidental actions, 04/2021
  8. prEN 1991-1-8 Eurocode 1 Actions on structures, Part 1-8: General actions – Actions from waves and currents on coastal structures, 08/2021
  9. prEN 1991-1-9 Eurocode 1 Actions on structures, Part 1-9: General actions – Atmospheric icing, 04/2020
  10. prEN 1991-2 Eurocode 1 Actions on structures, Part 2: Traffic loads on bridges, 04/2020
  11. prEN 1991-3 Eurocode 1 Actions on structures, Part 3: Actions induced by cranes and machines, 04/2021
  12. prEN 1991-4 Eurocode 1 Actions on structures, Part 4: Silos and tanks, 06/2021
  13. CEN/TS 17440 Assessment and retrofitting of existing structures, 2020
  14. Probabilistic basis for determination of partial safety factors and load combination factors, PT SC1.T6: Interdependence of climatic actions (wind, snow, thermal and atmospheric icing) and glass structure, Background document, 11/2021
  15. Markova et. al., Reliability analysis of structural members designed according to NDPs of the Eurocodes selected by Member States, JRC Report, 2018 (https://publications.europa.eu)
  16. Technical report JRC for the reliability background of Eurocodes, konečné pracovní znění, 12/2021
 
Komentář recenzenta prof. Ing. Drahomír Novák, DrSc., VUT FAST Brno, proděkan, člen vědecké rady

Autorka v článku informuje o aktuálním stavu revize norem Eurokódů pro zásady navrhování a zatížení. Jedná se o článek informativního charakteru, nicméně pro odbornou veřejnost je důležitý. Základní metodou pro navrhování konstrukcí v současné generaci Eurokódů je metoda dílčích součinitelů. Pravděpodobnostní metody se mohou použít u specifických projektů, projektant k tomu musí mít příslušné vzdělání a zkušenosti. Za velmi důležitou proto považuji informativní přílohu C sestávající se z části C.1 pro zásady spolehlivostních metod.

English Synopsis
Actual State of Revision of Eurocodes for Basis of Design and Actions

The new Eurocodes for basis of design and actions are almost completed and the final phases of their minor modifications are underway within the working groups of technical subcommittees SC1 and SC10. Their national availability for translations and preparation of national annexes is planned between 2023 and 2025, their implementation and withdrawal of the current Eurocodes in 2028. For the operational implementation of the new generation of Eurocodes, it will soon be necessary to prepare new national annexes and optimally set the values of nationally determined parameters, including calibrations of partial factors for loads and material properties, to ensure reliability, safety and economy of our buildings. It is expected to use the potential of our experts, as well as the considerable financial resources will be needed for the national implementation of the new Eurocodes and the publication of new manuals with practical applications.