read all about it

S rastućim interesom za nemetalne armature, jedno od najvećih pitanja bilo je: Jesu li ti materijali spremni za standardnu konstrukcijsku uporabu?

Odgovor je sada pouzdano da. Godine 2024. Njemački institut za tehnologiju gradnje (DIBt) dodijelio je opće tehničko dopuštenje Z-1.6-308 za karbonske armaturne mreže, uz potporu novoobjavljenih nacionalnih smjernica Njemačkog odbora za armirani beton (DAfStb).

Ovo je veliki korak naprijed za inženjere, projektante i planere koji žele graditi lakše, dugotrajnije strukture bez korozije—bez potrebe za posebnim dozvolama ili složenim prilagođenim odobrenjima.

Kako bismo bolje razumjeli značaj ove prekretnice, razgovarali smo s dr. Marcusom Hinzenom , voditeljem razvoja proizvoda u solidianu, koji je bio izravno uključen u proces odobravanja i razvoja smjernica.

U ovom intervjuu objašnjava što odobrenje obuhvaća, kako ono utječe na slobodu dizajna i što je sljedeće za nemetalna ojačanja u Njemačkoj i šire.

Možete li ukratko objasniti što obuhvaća njemačko nacionalno tehničko dopuštenje (Z-1.6-308) i zašto je ono značajno za nemetalne armature?

Nemetalne armature vrlo su inovativan građevinski proizvod, ali donedavno nisu bile regulirane. Također ne postoje standardi za proizvode koji definiraju zahtjeve za nemetalne armature na isti način kao što su nam poznati za armaturni čelik ili čelična vlakna. Razlog tome nije nedostatak interesa povjerenstava za standardizaciju, već činjenica da su armature koje su trenutno dostupne na tržištu vrlo individualizirane i ne mogu se općenito opisati u smislu geometrije i svojstava. Ova situacija zahtijeva izdavanje pojedinačnih odobrenja za proizvode od strane DIBt-a (Njemački institut za građevinsku tehnologiju) , koja zakonski služe kao potpuna zamjena za standarde proizvoda koji još ne postoje. Stoga je dobivanje odobrenja za proizvod ključni uvjet za gradnju bez dodatnih regulatornih odobrenja.

Sadržaj takvog odobrenja proizvoda uključuje, s jedne strane, definiranje granica primjene, budući da se sva područja svakodnevne gradnje ne mogu obuhvatiti odjednom. Na primjer, različite geometrijske varijacije karbonskih rešetki već su obuhvaćene odobrenjem za upotrebu u pretežno statičnim primjenama pod opterećenjem savijanja. To znači da se većina zahtjeva već može riješiti. S druge strane, odobrenje za proizvod pruža sve projektne parametre potrebne za konstruktivno planiranje.

Ali kako se strukture mogu dizajnirati? Sve relevantne smjernice za projektiranje odnose se na čeličnu armaturu.

To je valjano pitanje. Na kraju krajeva, odobrenja za proizvode - baš kao i ETA (Europska tehnička procjena) na europskoj razini - uključuju samo parametre dizajna, ali ne i pravila dizajna. Zbog toga je bilo potrebno zatvoriti i ovaj jaz. Stoga je Njemački odbor za armirani beton (DAfStb) rano počeo osnivati radnu skupinu za razvoj njemačkih smjernica. Takve smjernice obično slijede strukturu Eurokoda i dopunjuju propise koji nedostaju za nove metode gradnje ili inovativne građevinske proizvode.

Solidian je aktivno sudjelovao u ovom procesu i dao doprinos razvoju smjernice. Prvo izdanje smjernica pod nazivom "Betonske konstrukcije s nemetalnim ojačanjem" objavljeno je 2024. U kombinaciji s odobrenjem za proizvod, sada omogućuje korištenje nemetalnih ojačanja u potpunosti bez odobrenja u prethodno navedenim područjima primjene.

Koji su glavni tehnički zahtjevi i standardi izvedbe koje nemetalna armatura mora ispunjavati prema ovim propisima?

Sjajna stvar u vezi sa sadašnjim propisima je da smo, iako smo precizno definirali koji su parametri važni i kako se moraju testirati, postavili vrlo malo ograničenja ili minimalnih vrijednosti. Na primjer, sve kombinacije materijala vlakana visokih performansi i polimera općenito se mogu odobriti. Međutim, oni moraju proći standardizirana ispitivanja performansi, što može rezultirati ili vrlo dobrim ili slabijim vrijednostima dizajna. Jedini zahtjevi su da armatura mora biti impregnirana polimerom i da i vlaknasti materijal i polimer moraju biti bezopasni u interakciji s betonom.

Kako odobrenje utječe na dizajn i dimenzioniranje betonskih elemenata koji koriste solidian GRID karbonsku armaturu?

Opće odobrenje za građenje (abZ) za solidian GRID nudi korisnicima širok raspon prednosti. Inženjeri i dizajneri sada mogu koristiti solidian GRID bez potrebe za skupim pojedinačnim odobrenjima ili opsežnim testiranjem. Budući da karbonska armatura ne korodira, betonski pokrov za zaštitu od korozije više nije potreban. To omogućuje projektiranje tanjih i lakših betonskih elemenata, smanjujući potrošnju materijala, težinu i emisiju CO₂. U isto vrijeme, karbonska armatura zadržava svoju iznimno visoku vlačnu čvrstoću više od 100 godina. Idealna područja primjene uključuju fasade, mostove, montažne elemente, ploče tankih stijenki i ljuskaste strukture. Opće odobrenje za građenje uklanja mnoge prepreke za korištenje solidian GRID karbonske armature. Projektanti i inženjeri sada mogu lakše i učinkovitije raditi s nemetalnom armaturom bez potrebe za dodatnim odobrenjima. Mogućnost projektiranja tanjih i izdržljivijih betonskih konstrukcija bez rizika od korozije nudi i ekonomske i ekološke prednosti za građevinsku industriju.

Koje su ključne razlike između karbonskih armaturnih rešetki i tradicionalnih čeličnih armatura iz regulatorne perspektive i perspektive primjene?

Iz regulatorne perspektive, zahvaljujući DAfStb smjernicama i našem odobrenju, srećom više nema značajnih razlika između čelika i karbonskih armatura. Sve dok projekti ostaju unutar granica primjene definiranih smjernicama i odobrenjima, karbonska armatura se može planirati jednako slobodno kao i čelična armatura. Već sam govorio o razlikama u potencijalu primjene. Otpornost karbonske armature na koroziju, koja omogućuje radni vijek od 100 godina , i mogućnost projektiranja tanjih struktura s učinkovitijom potrošnjom resursa ključne su prednosti gradnje s karbonskom armaturom. Međutim, još nismo razgovarali o drugom ključnom aspektu:
Cementna industrija, kao glavni emiter CO₂, godinama radi na inovativnim i alternativnim konceptima veziva. Ovi napori su često ograničeni činjenicom da se više ne može osigurati pasivizacija čelične armature pod određenim uvjetima. Korištenje nemetalnih armatura otvara potpuno nove mogućnosti za industriju cementa , jer više nema potrebe za razmatranjem zaštite čelične armature.

Koja su ograničenja nametnuta odobrenjem kojih dizajneri i inženjeri trebaju biti svjesni?

Kao što je prethodno spomenuto, odobrenje proizvoda uključuje određena ograničenja koja građevinski inženjeri trenutno moraju uzeti u obzir. Sljedeći popis ističe neke ključne točke:

• Čelična i karbonska ojačanja ne smiju se koristiti zajedno u područjima pod vlačnim opterećenjem kako bi se izbjegla kontaktna korozija.
• Oblikovanje na licu mjesta još nije moguće s našim trenutnim karbonskim ojačanjima na bazi epoksidne smole. Međutim, aktivno radimo na odgovarajućem rješenju.
• Opterećenje od zamora još nije obuhvaćeno—odobrenje se trenutno odnosi samo na kvazistatička, pretežno nedinamička opterećenja.
• Korištenje solidian GRID-a kao posmične armature nije bilo uključeno u prvo izdanje odobrenja.

Koji su sljedeći koraci u razvoju propisa za nemetalne armature u Njemačkoj i EU? Kako vidite budućnost ovih materijala u građevinarstvu?

Neka od ograničenja u prvom izdanju njemačke smjernice nisu tehnički opravdana, ali jednostavno nisu riješena na vrijeme zbog ograničenja rasporeda. Ostala ograničenja još nisu bila u potpunosti razvijena u vrijeme objave. Stoga već intenzivno radimo na drugom izdanju smjernica koje će omogućiti značajno proširene mogućnosti primjene. Ključni dodaci uključuju:

• Ponašanje karbonske armature na zamor, što omogućuje njezinu upotrebu u mostogradnji.
• Prednaprezanje s karbonskim tetivama, što je osobito važno jer se visoka vlačna čvrstoća karbonskih vlakana može vrlo učinkovito iskoristiti u primjenama prednaprezanja.
• Projektiranje požara, odnosno procjena nosivosti pri visokim temperaturama.
• Upotreba solidian GRID karbonske armature za posmičnu armaturu.

Očekuje se da će ovo drugo izdanje smjernica biti objavljeno 2026. i bit će najopsežnije smjernice za nemetalne armature—daleko opsežnije od trenutnih odredbi u novom Eurokodu. Iz tog razloga, u tijeku su napori da se sadržaj smjernica ugradi u Njemački nacionalni dodatak Eurokodu. Gledajući još dalje, nadamo se da će se ostale europske zemlje uskladiti s njemačkim propisima i usvojiti sadržaj smjernica.