ČSN EN 1993-1-10

Kdo by měl stanovit třídu kvality materiálu s ohledem na vlastnosti napříč tloušťkou dle ČSN EN 1993-1-10?

Odpověď není nikde jednoznačně kodifikována. Níže uvedený rozbor podává ucelený pohled na problematiku i s ohledem na záměr v systému normových předpisů.

Lamelární praskání (lamelární poškození, stupňovité poškození, lamellar tearing) je spojeno zejména s:
A) výrazným poměrným přetvořením ve směru kolmo na směr válcování (jako účinkem, tj. na straně zatížení) a
B) citlivostí daného materiálu ke vzniku lamelárního poškození (jako odolností, tj. na straně únosnosti).

ad A)
Zatížení v tomto případě vzniká primárně vlivem smršťováním chladnoucího svarového kovu, kterému je do různé míry bráněno, čímž vzniká poměrné přetvoření napříč tloušťkou vyšetřovaného plechu (profilu). Velikost tohoto poměrného přetvoření je závislá na:
a) velikosti svaru
b) geometrii spoje, počtu svarových vrstev, pevnosti svar.materiálu, použití postupů kladení housenek snižující velikost poměr.přetvoření
c) tloušťce plechu vyšetřovaného na lamelární poškození
d) nepřímé omezení smršťování okolními částmi konstrukce
e) předehřev >=100°C

Body a) až e) jsou zohledněny při výpočtu tzv. hodnoty Z - konkrétně Z hodnoty účinku ZEd dle ČSN EN 1993-1-10 tab. 3.2

Bod a) (velikost svaru), částečně b) (geometrii spoje, typ svaru) a c) (tloušťka plechu) a částečně d) (konstrukční řešení-např. vevařování výzuh mezi 2 tuhé konstrukce, požadavek na vyztužení styku definující postup skládání) navrhuje a přímo o něm rozhoduje projektant.
Bod částečně b) (počet housenek, postup kladení housenek, pevnost kovu přídavného materiálu), částečně d) (postupem skládání při svařování v případě, že lze skládat vícero způsoby), e) (dáno často WPS výrobce) navrhuje a přímo o nich rozhoduje technolog a  IWE (EWE) výrobce.

Ani jeden z dvojice projektant a technolog není kompetentní upravit sám všechny body a) až e) ve snaze minimalizovat velikost poměrného přetvoření kolmo na směr válcování. Každý by se však v rámci svých kompetencí měl snažit o jejich minimalizaci. Projektantovi k tomuto jako vodítko slouží norma pro navrhování ČSN EN 1993-1-10. Technolog má jako vodítko kromě svých zkušeností ČSN EN 1011-2, příl. F.

Sekundárně může poškození vzniknout nebo se zvětšovat i účinkem zatížení, zejména opakovaným a rázovým zatížením.

ad B)
Citlivost materiálu k rozdvojení je ovlivněna velikostí, počtem a tvarem nekovových vměstků v oblasti spoje. Neexistuje v tuto chvíli podle mých znalostí spolehlivá nedestruktivní metoda, která by dokázala kvantifikovat citlivost materiálu k lamelárnímu poškození. Jako velmi dobře korelující se ukázala velikost kontrakce při destruktivní zkoušce tahem vzorku odebraného kolmo na směr válcování (napříč tloušťkou) dle ČSN EN 10164 - ZRd. Je třeba upozornit, že tuto zkoušku lze provést pouze pro plechy a části profilů s tloušťkou >=15mm. Do 20mm ještě navíc s prodlužovacími tělesy.
Nízkou citlivost mají z hlediska technologie výroby oceli uklidněné hliníkem a vakuově odplyněné oceli, přičemž podstatný je obsah síry. Při obsahu síry pod 0,005% je citlivost k lamelárnímu poškození velmi nízká, což je zohledněno velikostí zkušební jednotky dle ČSN EN 10164 (pro tyto oceli postačí zkouška na celou tavbu, zatímco pro oceli s vyšším obsahem síry se provádí pro Z20 a Z25 na tabuli).

Protože ne vždy lze snížit poměrné přetvoření dle odstavce ad A) tak, aby bylo lze použít plechu s jakoukoliv citlivostí (aniž bychom museli citlivost sledovat), je v procesu navrhování doporučeno použít plechů s nízkou citlivostí k lamelárnímu poškození (s vyšší jakostní třídou ZRd) v případech, kde toto poškození hrozí. Aby nebyl návrh neekonomický (plechy s deklarovanou hodnotou vyšší třídy ZRd jsou přirozeně dražší), byl do návrhové normy ČSN EN 1993-1-10 implementován postup pro určení ZEd a do ČSN EN 199-1-1 přiřazení požadované ZRd k vypočtenému ZEd.

Stanovení požadavku na ZRd je proto přeneseno na projektanta tím, že postup pro jejich určení byl zařazen do norem pro navrhování.

Vstupy týkající se technologie svařování pak projektant buď musí konzervativně odhadnout, nebo již komunikovat s výrobcem. Technolog se pak přirozeně v rámci svých kompetencí snaží účinky smršťování dále snížit. Osobně podtrhuji a upřednostňuji úzkou spolupráci projektanta a výroby (což ve fázi VD téměř vždy lze, ve fázi předchozích stupňů dokumentace je bohužel často nemožné). V rámci technologické přípravy výroby pak lze v rámci upřesnění technologie a postupů svařování snížit ve spolupráci projektanta a výrobce požadavek na ZRd plechů - tato úprava má čistě technickou bázi. Protože jde však o změnu oproti předchozím stupňům dokumentace, měla by tato změna být schválena též objednatelem. Reálně často tato úprava naráží na překážky obchodní a termínové (materiál s požadovaným jakostním stupněm ZRd je zejména při požadovaném dokumentu kontroly 3.2 (ČSN EN 10204) objednáván ve velkém předstihu před dokončením technologické přípravy).

Pro mosty:
Vzhledem k tomu, že stanovení hodnoty ZRd má poměrně velký vliv na cenu oceli, tak by tento údaj o materiálu pro dané položky měl být specifikován v zadávací dokumentaci (DZS, DVZ, ZVS, PSŘ, P ). Jde o podobný případ jako stanovení zkoušek základního materiálu, certifikátu kontroly kvality, rozsahu zkoušek NDT a podobně. S ohledem na možné modifikace při výrobě je ale nutné stanovit jej s ohledem na předpokládaný způsob výroby - ten však musí být v dokumentaci uveden. Pokud zhotovitel použije jinou technologii (absence předpokládaného předehřevu, jiný postup svařování a svary) je dopad do ZRd jeho problémem a finanční dopady nese on. Pokud však technologie výroby bude znamenat zvětšení pnutí a vyžádá si změnu ZRd, měl by výrobce tuto změnu konzultovat s projektantem a objednatelem.

Pro nemostní konstrukce:
v DZS ani v DPS ještě nejsou zpracovány všechny detaily (dle vyhlášky tyto stupně obsahují jen zásadní detaily, nikoliv všechny detaily, pokud není smluvně dohodnuto jinak). Ty se zpracovávají až ve VD. Určení ZRd se proto provede v rámci zpracovaných detailů v DZS/DPS, pro ostatní detaily pak ve VD. Plyne z toho určitá cenová nejistota zhotovitele, který oceňuje dokumentaci, aniž má úplnou představu o požadavcích na ZRd na celé konstrukci. To je třeba si uvědomit při oceňování nemostních OK.