Zatěžovací zkoušky Statnamic byly vyvinuty jako levnější alternativa tradičních zatěžovacích zkoušek. Současný stav technologie, rozšíření a použití zkoušek Statnamic v článku prezentuje zástupce výrobce zařízení TNO Profound.

Zatěžovací zkoušky pilot Statnamic se doposud v Evropě netěší takové oblibě jako v jiných částech světa, ale i na starém kontinentu si již začínají získávat své postavení. Následující článek, který je založen na původním příspěvku ředitele firmy TNO Profound z Holandska Petera Middendorpa pro časopis European Foundations, mapuje postavení této alternativní zkoušky pilot ve vztahu k tradičním zatěžovacím zkouškám.

Zatěžovací zkouška Statnamic se ve velkém měřítku používá v USA, Kanadě a v Asii, avšak v Evropě panovala a dosud panuje značná neochota přijímat tuto zkoušku jako alternativu ke konvenčním statickým a dynamickým zkouškám. Jedním z důvodů je skutečnost, že evropské normy ve stavebnictví jsou založeny na preferování určitých tradicí a zkušenostmi ověřených druhů zkoušek. Například v Nizozemsku se provádějí přímé zkoušky pilot jen v malé míře a piloty se zhotovují například na základě CPT zkoušek. Ve Velké Británii, Belgii a Německu se dává přednost statickým zatěžovacím zkouškám. Jako spolehlivá metoda pro zkoušení beraněných pilot jsou v mnohých zemích přijímány již i dynamické zkoušky. V žádných evropských předpisech však dosud není uvedena zkouška Statnamic jako přijatelná metoda zatěžovacích zkoušek pilot. Mimoto stále přetrvává názor, že se jedná o zkoušku finančně nákladnou.

Přesto roste zájem o tento druh zkoušek i v Evropě. Jeden ze zakladatelů technologie, společnost TNO Building and Construction Research of the Netherlands, založil v roce 1999 společnost TNO Profound (Professional Foundation Diagnostics) se záměrem prosadit větší míru používání zkoušky Statnamic právě v Evropě. Základem, na kterém chce společnost zvýšení zájmu postavit, je široký výzkum, jehož cílem je srovnat výsledky zkoušek Statnamic s běžnými tradičními zkušebními metodami zkoušení pilot. Zatím se prováděl v Nizozemí, Belgii a v Maďarsku, dále se plánuje realizace tohoto projektu i v Německu, Španělsku, Polsku a Turecku.

Princip zkoušky Statnamic

Zkouška Statnamic byla vyvinuta společností TNO a kanadskou společností Berminghammer Foundation Equipment začátkem devadesátých let jako odpověď na požadavky stavebního průmyslu na finančně efektivní a přesnou metodu zatěžovacích zkoušek pilotových základů. Statické zkoušky se totiž obecně považují za drahé a dynamické zkoušky se ukázaly jako nespolehlivé pro stanovení únosnosti při statickém zatížení vrtaných pilot a jiných typů na místě zhotovených pilot.

Principem zkoušky Statnamic je měření reakce piloty, která je namáhána vysokým tlakem vyvolaným v pneumatickém válci hořením speciálního paliva. Princip je obdobou činnosti výbušného motoru, případně výbušného beranu. Vzniklý ráz způsobí, že je zkoušená pilota jemně zatlačena do zeminy. Vyvozené zatížení se měří tlakovým snímačem a posun hlavy piloty je zaznamenáván speciálně vyvinutým laserovým snímačem. Snímač tlaku i laserové čidlo jsou vestavěny do celého zařízení Statnamic, a proto se nemusí provádět žádná instrumentace přímo na dříku piloty. Požadovaná hmotnost zátěže činí pouze 5 % celkově vyvozené síly. Schéma zkoušky je patrné z obrázku.

Při vyhodnocení zatěžovací zkoušky Statnamic se vychází z posouzení chování piloty, na kterou působí setrvačné síly výbuchem vyvozeného zatížení a odporu zeminy, do které je vetknuta. Z toho lze jednoduchým výpočtem určit chování piloty při statickém zatížení a z diagramu zkoušky lze přímo vypočítat maximální statickou únosnost zeminy.

Zatěžovací zkouška pilot Statnamic se nejlépe vyhodnocuje u pilot instalovaných v zeminách s výraznou dynamickou reakcí. Proto lze za spolehlivé považovat zejména výsledky zkoušek pilot v pevných soudržných a ulehlých nesoudržných zeminách. Naproti tomu se u tohoto typu zkoušky musí nadále věnovat pozornost výzkumu a vyhodnocení vlivu viskozity zemin, nárůstu pórového tlaku vody a účinku rychlosti zatížení.

Použití metody a její zavádění do praxe

Metodu lze použít nejen u jednotlivých pilot, ale také u skupin pilot a stavebních prvků, jako jsou mostní pilíře a základové patky. Jelikož je princip zkoušky založen na zrychlení hmot, mohou být piloty zkoušeny v jakémkoliv směru, třeba vodorovně nebo pod sklonem.

Zkouška se nejdříve rozšířila a byla přijata v Asii. Stavební boom v rychle se rozvíjejících ekonomikách některých zemí vyžadoval vhodné alternativy zkoušení pilot. Nové typy zkoušek našly uplatnění zejména na velkých stavebních projektech, kde byly klasické zkoušky nepraktické a příliš drahé. Úřední orgány jednotlivých zemí se na základě srovnávacích zkoušek přesvědčily, že výsledky zkoušek Statnamic jsou srovnatelné se statickými zkouškami a dávají stejné nebo obdobné výsledky. Následně po úspěchu v Asii byla technologie zkoušky Statnamic přijata v USA, kde se do současnosti provedlo více než 300 zkoušek. Akceptace zkoušky Statnamic byla opět založena na srovnávacích zkouškách se statickými zatěžovacími zkouškami, kterými se potvrdila její spolehlivost a přesnost. V současné době začínají některé země zavádět zkoušku Statnamic i do stavebních norem; příkladem může být v tomto směru japonská norma pro zkoušení pilot zatěžovacími zkouškami, normu akceptuje i American Society for Testing and Material Code. V Kanadě, USA, Japonsku, Malajsii, Velké Británii, Holandsku a mnoha dalších zemích se provedlo již přes 1000 Statnamic zkoušek. Moderní zařízení umožňují provádět zkoušky od 0,1 MN do 30 MN a vyvíjí se zařízení o kapacitě 60 MN.

TNO Profound pořádá pravidelné semináře a praktické ukázky, na kterých se evropští inženýři seznamují s teorií a praktickým použitím zkoušek Statnamic. Společnost úzce spolupracuje s univerzitami a výzkumnými pracovišti v řadě států s cílem usnadnit zavedení zkoušek Statnamic do národních předpisů.

Další vývoj

Posledním výrazným krokem ve vývoji metody Statnamic je použití vody jako reakční zátěže při zkoušení pilot na vodě nebo blízko vody. Použití vodní zátěže umožnilo provádět mnohem větší zkoušky s použitím zařízení vážícím pouze 1 % zkušebního zatížení. Pět nebo deset procent reakční zátěže je zajištěno vodou, umístěnou v nádrži pod hladinou vody. Použití takovéto reakční zátěže znamená, že lze provádět velmi velké zkoušky s delším trváním, než se užívají dnes.

Dalším vývojovým krokem, na kterém pracují odborníci z TNO, Berminghammer a IHC Foundation Equipment, je použití vodní zátěže jako nástroje k beranění pilot. Podvodní beran Statnamic se bude skládat z velké setrvačné hmoty tvořené vodou a nástroje Statnamic schopného produkovat mnohonásobné zatěžovací rázy. Tento nástroj se bude používat k zatlačování kotevní piloty do mořského dna a zároveň bude měřit její únosnost. V budoucnu tak bude možné malé piloty na souši i na moři beranit s použitím podvodního nástroje, který zdánlivě nic neváží.

RNDr. Ivan Beneš, Zakládání staveb, a. s.,
podle článku „Statnamic test gain ground“
z časopisu European Foundation, Winter 2000