Cecha charakterystyczna zakotwień

Cechą charakterystyczną zakotwień opartych na działaniu klina (a przynajmniej znacznej ich większości), jest to, że między klinem a wpustem klinowym (oporem) znajdują się druty przenoszące siły, a więc klin nie styka się bezpośrednio z wpustem, jak to zakłada się w teorii „klasycznej” klina (program uprawnienia budowlane na komputer). Wobec tego istotną rolę spełnia tarcie zarówno między drutami a klinem blokującym, jak i między drutami a ściankami wpustu.

W tym przypadku należy zwrócić uwagę na mogący powstać tzw. poślizg drutów. Problem ten ma odmienne znaczenie w sensie teoretycznym i praktycznym (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Pod względem teoretycznym chodzi tu o ustalenie warunków samohamowności układu klin - drut - wpust, a więc współczynników tarcia i zbieżności (tzn. warunków, w których zakotwienie w ogóle może działać), natomiast pod względem praktycznym istotne znaczenie ma ustalenie przemieszczenia drutów przy ich zluźnieniu z naciągarki, czyli ich „poślizgu”. Trzeba podkreślić, że poślizg ten jest warunkiem wejścia klina w akcję, a więc nie może być mowy o zakotwieniu, w którym mógłby on zostać całkowicie wyeliminowany.

Z uwagi na złożony charakter zagadnienia, związanego ze skomplikowanym stanem naprężenia w klinie wskutek współdziałania siły podstawowej z siłami tarcia o nierównomiernym rozkładzie wzdłuż klina, dominująca rola przypada badaniom eksperymentalnym, przeprowadzanym wszechstronnie przed wprowadzeniem do praktyki określonego typu zakotwienia. Przytoczymy tu analizę podaną przez zespół STUVO (Holandia) powołany dla badań zakotwień (uprawnienia budowlane).

Zakłada się, że na klin działa siła S, powodująca pojawienie się sił normalnych N i sił tarcia fN, równoważących silę S. Wskutek siły S, w wyniku efektu Poissona następuje rozszerzenie się klina w kierunku poprzecznym i docisk drutów do ścianek wpustu. Siła docisku sumuje się z siłą N, odpowiadającą schematowi układu elementów sztywnych. Siły normalne do ścianek wpustu wywołują odkształcenie bloku kotwiącego. Naprężenia i odkształcenia w bloku kotwiącym są jednak na ogół niższe niż w klinie, z uwagi na większe wymiary i przekroje bloku. Opisane odkształcenia wywołują wgłębienie klina i poślizg drutów (program egzamin ustny).

Siły normalne i styczne

Jedynymi siłami działającymi na klin, stanowiącymi układ zrównoważony, są siły normalne i styczne na poboczach. Ponieważ te ostatnie sumują się ku „dołowi”, zatem wypadkowa sił działających powyżej pewnego przekroju będzie nachylona początkowo „ku górze”, idąc zaś w dół, coraz bardziej „ku dołowi”. Wynika z tego, że klin poddany jest naprężeniom rozciągającym wzdłuż swej osi, co potwierdzają obserwacje rozrywania się klina.

Rozważmy ponownie układ elementów sztywnych. Jeżeli współczynnik tarcia między drutem a klinem spełnia nierówność gdzie a jest kątem rozwarcia klina, to tarcie między drutem i klinem nie osiąga swojej wartości maksymalnej. Warunek równowagi układu określa równanie (opinie o programie). Wypadkowe siły N i H są proporcjonalne do siły S. Maksymalne siły tarcia powstają wtedy, gdy rozpoczyna się ruch podłużny drutów, które powinny wciągać za sobą klin, przy równoczesnym wzroście docisku bocznego. Poślizg drutów zależy przy tym od odksztalcalności poprzecznej bloku i klina, będącej funkcją m. in. ich wymiarów poprzecznych; mniej odkształcalne są kliny wąskie, które wykazują mniejszy poślizg.

Na przykład w stożku klinującym typu Freyssineta pomierzone odkształcenie wynosi ok. 0,15 mm, co przy kącie rozwarcia 1 :10 prowadziłoby do poślizgu 1,5 mm. Oczywiście, praktycznie poślizgi są większe w wyniku niedokładności i tolerancji w wymiarach klina, bloku kotwiącego i średnicy drutu (segregator aktów prawnych). Oznacza to, że naprężenia normalne w kierunku siły H wykażą rozkład mniej lub więcej nierównomierny, tj. niezgodny z rozkładem teoretycznym. Dobre zakotwienie może nastąpić dopiero po znaczniejszym zagłębieniu klina.

W praktyce niekiedy zdarza się również prześlizgiwanie drutu w zakotwieniu. W przypadku zakotwień typu Magnela stwierdzono, że jeżeli stosuje się kliny już poprzednio używane do kotwienia, to otrzymuje się mniejsze poślizgi niż przy klinach nowych, ponieważ w wyniku koncentracji naprężeń i wywołanych nimi odkształceń plastycznych wyrównują się niedokładności wymiarów klinów (promocja 3 w 1).