Metody zastosowania kotew gruntowych

Według europejskich norm, kotew to konstrukcja, która przenosi siły rozciągające na grunt. Dla inżyniera budownictwa czy geotechnika jest to oczywiste, my jednak w niniejszym artykule chcielibyśmy stworzyć mini kompendium wiedzy dla architektów oraz osób, którym zagadnienie może wydawać się obce. Po co, do czego i w jaki sposób stosujemy kotwy gruntowe?

Budowa kotwy gruntowej

Niezależnie od systemu, kotwą gruntową możemy nazwać element składający się z głowicy, cięgna i buławy zespolonej z gruntem, pełniącej funkcję omówioną we wstępie – jej zadaniem jest odciążenie lub ustabilizowanie konstrukcji poprzez przeniesienie siły rozciągającej na grunt.  Wyobraźmy sobie dwuspadowy namiot. Poza szkieletem i pokryciem, posiada także liny i tzw. „śledzie” (elementy które wbijane są w podłoże) mocowane by zapobiec przechylaniu się namiotu pod wpływem silnego wiatru. W przypadku konstrukcji budowlanych rolę lin pełną cięgna, rolę „śledzi” buławy. Cięgna kotwy nie mogą być luźne, muszą być naprężone.

Idea i metody wykonywania kotwy

O ile wbicie kawałka metalu w pole namiotowe to błahostka, umieszczenie buławy w gruncie wymaga więcej zachodu. Załóżmy, że chcemy postawić wieżę antenową w polu. Jak przekonują nas eksperci z firmy GeoTest, doświadczony projektant w obliczeniach weźmie pod uwagę przede wszystkim ciężar własny konstrukcji, nośność gruntu, oddziaływanie temperatury, oblodzenia i wiatru. Wieża to konstrukcja smukła, a więc jeśli grunt jest stabilny, teoretycznie (mowa o czynnikach naturalnych) może ją złamać jedynie wiatr. Przez zakotwienie poszczególnych segmentów wieży w gruncie, można tego uniknąć. Mamy do wyboru dwie metody przytwierdzenia kotwy do gruntu. Najpierw wiercimy otwór, w który następnie wprowadzamy cięgno i wypełniamy całość zaczynem cementowym. Proces ten nazywa się iniekcją, ponieważ mieszanka de facto wstrzykiwana jest między ścianki otworu a cięgno. Można śmiało powiedzieć, że to trzpień, którego zbrojeniem jest stalowe cięgno w postaci liny lub pręta. Druga metoda – systemy samowiercące – pozwala na jednoczesne wiercenie otworu, płukanie go zaczynem cementowym i wprowadzanie cięgna, które znajduje się wewnątrz tzw. wiertła. Po wprowadzeniu cięgna na odpowiednią głębokość, wiertło wycofuje się, a obejmowaną przez nie przestrzeń zajmuje zaczyn cementowy. Po związaniu, ów zaczyn scalony z gruntem, uzbrojony w cięgno, nazywamy buławą. Głowica natomiast pozwala nam na zatrzymanie kotwy na poziomie gruntu oraz przyłączenie dodatkowych cięgien.

Przykłady zastosowania

Wieża antenowa posłużyła nam do zobrazowania, jak pracują i w jaki sposób wykonywane są kotwy. Generalnie stosuje się je także przy obiektach kubaturowych o dużych powierzchniach, które wymagają głębokich wykopów fundamentowych, przy obiektach drogowych (wzmacnianie i stabilizacja skarp, zboczy, nasypów) oraz hydrotechnicznych (mających bezpośredni kontakt z wytwarzającą ciśnienie wodą, np. nabrzeża portowe).