Ankrute eelkatsed: katsekoormuse arvutamine

Eelkatse on objektil 5 ankruga tehtav katse, mis näitab, kas ankur suudab kanda normatiivset koormust N_Ek (tegurdamata koormust) alusmaterjalis, mille kohta tootjal andmed puuduvad. BS 8539:2012+A1:2021 nimetab seda lisas B.2.3.1 lubatud kandevõime katsete lihtsustatud meetodiks.

Seda kasutatakse, kui alusmaterjali jaoks pole saadaval asjakohase Euroopa tehnilise hinnanguga (ETA) ankrut, mis tähendab praktikas enamasti müüritist, või kui betooni seisukord seab ETA väärtused kahtluse alla. Ankur peab siiski olema tüüpi, mille tootja on selle alusmaterjali kategooria jaoks heaks kiitnud. 5 ankrut koormatakse ainult katsekoormuseni, mitte purunemiseni, seega tekitavad katsed vähem kahju kui purustuskatsed. Vaata, millal on vaja objektikatset.

Eelkatse ankrud paigaldatakse spetsiaalselt katse jaoks ja neid ei kasutata objektil kunagi. Paigalda need objektile vastavasse alusmaterjali kohta, kus võimalik kahjustus ei ohusta konstruktsiooni ja on parandatav. Hoia need kasutatavatest ankrutest piisavalt kaugel ning kitsastes oludes mitte kunagi lähemal kui 3 × h_ef.

Katsekoormus on normatiivne koormus korrutatuna katseteguriga ning jagatuna vähendusteguri α_dist ja olutingimuste teguriga Ω:

N_test = N_Ek × ν_test ÷ (α_dist × Ω) (BS 8539 valem B.4)

• N_Ek, normatiivne koormus, on koormus, mille projekt rakendab ühele ankrule, ilma varuteguriteta. Selle annab projekteerija.
• ν_test, katsetegur, sõltub ankru materjalist, alusmaterjalist ning sellest, kas koormus on pika- või lühiajaline. Vaata allolevat tabelit.
• α_dist, vähendustegur, arvestab silla tugesid, mis asuvad ankrule nii lähedal, et võivad alusmaterjali koos hoida ja tulemust suurendada. See on 1,0, kui jalad on piisavalt kaugel. Vaata silla valimine.
• Ω, olutingimuste tegur, arvestab erinevusi katse ja tegeliku kasutuse vahel, näiteks kuivades tingimustes katsetamist ankrule, mis jääb niiskeks. Ω määrab projekteerija.

Meie katsekoormuse kalkulaator teeb need sammud sinu eest läbi.

Nailonankrute tegurid on suuremad roomavuse tõttu. Pikaajalise koormuse all deformeerub nailon aeglaselt, mistõttu ankur, mis peab katsekoormusele lühiajaliselt vastu, võib kasutuses siiski väiksema koormuse juures puruneda.

Projekteerija valib Ω, hinnates, kuidas ankru tegelik kasutus katsest erineb. Iga vastus annab väärtuse:

• Kui kaua koormus mõjub? Lühiajaliste koormuste korral, nt tellingute või kõrgtööde ankurdamisel, Ω = 1,0. Püsiva tõmbekoormuse korral Ω = 0,9.
• Kas ankur on kasutuses niiskem või kuumem kui katses? Kui see on kasutuses märg, kuid katsetatakse kuivana, Ω = 0,8. Kui see töötab tootja tavapärasest kasutustemperatuuri vahemikust kõrgemal temperatuuril, kuid katsetatakse tavatemperatuuril, Ω = 0,8.
• Kas tööankrud võivad sattuda nõrgemasse kohta kui katseankrud? Krohvitud seinal, kus vuugid on peidus või ankruid ei saa tellistesse paigutada, ning katseankrud on täistellises, Ω = 0,75.
• Kas betoon on pragunenud? Tõmbetsooni betooni jaoks projekteeritud ankru korral Ω = 0,7.

Kui kehtib rohkem kui üks tingimus, määrab projekteerija juhtumile ühe Ω väärtuse. See juhend ei anna nende kombineerimiseks reeglit; küsige projekteerijalt.

αdist sõltub tugede vahekaugusest adist ja efektiivsest ankurdussügavusest hef. adist mõõdetakse punkttugede telgedeni või pidevate tugede vahelise vaba laiusena. Staht'i väärtused – 127 mm standardsildadel t25 ja t60 ning 375 mm ja 575 mm laiematel sildadel – on jalgade vaheline vaba kaugus piki silda (Staht'i andmelehed); samal alusel on koostatud ka valdkonna avaldatud sildade tabel. See on ohutu poole peal: neljajalgse silla jalad asuvad tegelikult ankrust kaugemal, seega annab vaba vahekaugus pisut suurema katsekoormuse, mitte kunagi väiksemat.

Kuni h_ef = 150 mm. Kui adist on vähemalt 3 × hef, siis αdist = 1,0. Kui adist on väiksem kui 3 × hef, kuid suurem kui 1,5 × hef, siis αdist = 0,4 + adist ÷ (5 × hef) (standardi BS 8539 valem B.12). BS 8539 piirab nõutava vahekauguse ka 450 mm-ga, kuid kuni hef = 150 mm ei ületa 3 × hef kunagi 450 mm, seega see piirang tulemust ei muuda. Kui adist on 1,5 × hef või väiksem, on sild selle meetodi jaoks liiga kitsas: kasutage laiemat. Betoonis peab eelkatsel ka lähim tugi olema ankrust kaugemal kui 1,0 × hef, nagu kontrollitakse näites B.

Sügavamal kui 150 mm. Valem B.12 ei kehti. Betoonis hoidke lähim tugi ankrust vähemalt 1,5 × hef kaugusel, mis tähendab, et adist peab olema vähemalt 3 × hef. Müüritises kehtivad tellistele ja plokkidele kehtivad reeglid. EOTA TR 053 järgi ei ole vähendamine vajalik väikestest täistellistest, näiteks täiskeraamilistest tellistest mitmekihilistes seintes, kui toed on üksteisest kaugemal kui 1,5 × hef ja jätavad purunemiseks ruumi. Vt silla valimine.

hef on sügavus kuni madalaima punktini, kus ankur aluspinnasesse haakub. Nailonankrute puhul võtke hef võrdseks 50%-ga nominaalsest ankurdussügavusest.

Keemiline ankur täistellises kannab püsivat tõmbekoormust. Projekteerija annab NEk = 0,9 kN, hef = 60 mm ja püsikoormuse jaoks ühe Ω väärtuse 0,9. ν_test mitte-nailonist ankru jaoks müüritises pikaajalisel koormusel on 4.

Staht'i standardsillaga t25 (tugede vahekaugus a_dist = 127 mm, jalgade vaheline vaba kaugus piki silda (Staht'i andmeleht)):

• 3 × hef = 180 mm, mis on suurem kui 127 mm, seega kehtib αdist. 127 mm on suurem kui 1,5 × h_ef (90 mm), seega kehtib valem B.12.
• α_dist = 0,4 + 127 ÷ (5 × 60) = 0,4 + 0,423 = 0,823.
• N_test = 0,9 × 4 ÷ (0,823 × 0,9) = 3,6 ÷ 0,741 = 4,86 kN.

Staht Bridge 375-25 sillaga (a_dist = 375 mm):

• 375 mm on suurem kui 3 × hef (180 mm), seega αdist = 1,0.
• N_test = 3,6 ÷ (1,0 × 0,9) = 4,00 kN.

Laiem sild kõrvaldab vähenduse, seega katsetatakse ankruid 4,86 kN asemel 4,00 kN-ga. Tellismüüritises asetage silla jalad ankrut kandva tellise kõrval olevatele tellistele. Vt katsetamine müüritises.

Kõrgtööde ankrud paigaldatakse vanemasse betooni, mille seisukord on kahtlane, seega nõuab projekteerija eelkatseid. NEk = 3,0 kN, hef = 50 mm, lühiajaline koormus, seega Ω = 1,0. ν_test mitte-nailonist ankru jaoks betoonis lühiajalisel koormusel on 2.

• Staht'i standardsillaga t60 on adist = 127 mm, jalgade vaheline vaba kaugus piki silda (Staht'i andmeleht), mis on väiksem kui 3 × hef (150 mm) ja suurem kui 1,5 × h_ef (75 mm), seega kehtib valem B.12.
• Lähim tugi 63,5 mm kaugusel on kaugemal kui 1,0 × h_ef (50 mm), nagu betoonis tehtavad eelkatsed katsekoormuseni koormamisel nõuavad.
• α_dist = 0,4 + 127 ÷ (5 × 50) = 0,4 + 0,508 = 0,908.
• N_test = 3,0 × 2 ÷ (0,908 × 1,0) = 6,0 ÷ 0,908 = 6,61 kN.

Nailonankrud kinnitavad ajutise piirdeaia vanema betooni külge, mille seisukord on kahtlane, seega nõuab projekteerija eelkatseid. NEk = 0,4 kN, lühiajaline koormus, seega Ω = 1,0. Nominaalne ankurdussügavus on 70 mm, seega hef = 35 mm. ν_test nailoni jaoks lühiajalisel koormusel on 3,5.

• Staht'i standardsillaga t25 on adist = 127 mm, jalgade vaheline vaba kaugus piki silda (Staht'i andmeleht), mis on suurem kui 3 × hef (105 mm), seega α_dist = 1,0.
• Lähim tugi 63,5 mm kaugusel on kaugemal kui 1,0 × h_ef (35 mm).
• N_test = 0,4 × 3,5 ÷ (1,0 × 1,0) = 1,40 kN.

Kui kõik 5 ankrut peavad katsekoormusele vastu, võib normatiivset koormust võtta selle aluspinnase lubatud kandevõimena: NR,all = NEk (standardi BS 8539 valem B.5). Seejärel võib ankrut sellel koormusel kasutada.

Kui ankur ei saavuta katsekoormust, otsustab edasise projekteerija ja selle määravad kaks küsimust. Kas töös saab lihtsalt kasutada rohkem ankruid, näiteks paigaldades need tihedamalt? Ja kas ankur purunes katsekoormuse lähedal, näiteks üle 0,8 × N_test?

• Mõlemale jah: jätke ankur samaks ja kasutage neid rohkem, allpool arvutatud väiksema lubatud kandevõimega.
• Kummalegi ei: muutke spetsifikatsiooni – suurem läbimõõt, sügavam ankurdus või teist tüüpi ankur – ja tehke sellega uus eelkatsete seeria.

Väiksema lubatud kandevõime arvutamine:

1. Koormake kõik 5 katseankrut aeglaselt purunemiseni, märkides igaühe puhul esimese nihke koormuse. Konstruktsiooni säästmiseks võite peatuda umbes 1,0 mm nihke juures ja lugeda selle koormuse purunemiskoormuseks.
2. Keskmisest purunemiskoormusest Nu,ave: NR,all = Nu,ave × αdist × Ω ÷ ν_ave (valem B.6).
3. Väikseimast purunemiskoormusest Nu,low: NR,all = Nu,low × αdist × Ω ÷ ν_low (valem B.7).
4. Kasutage kahest väiksemat, mis ei tohi ületada esimese nihke keskmist koormust N_1st,m.
5. Suurendage ankrute arvu: n' = n0 × NEk ÷ NR,all (valem B.8), kus n0 on algselt kavandatud arv. Ümardage üles.

Näites A sillaga t25 oli katsekoormus 4,86 kN. Üks ankur puruneb 4,2 kN juures, mis on üle 0,8 × 4,86 = 3,89 kN, ja töös saab kasutada rohkem ankruid. Kõik 5 koormatakse purunemiseni: 4,2; 5,6; 6,1; 5,3 ja 6,4 kN. Esimese nihke keskmine koormus on 2,3 kN.

• Nu,ave = 27,6 ÷ 5 = 5,52 kN ja Nu,low = 4,2 kN.
• α_dist × Ω = 0,823 × 0,9 = 0,741.
• Keskmisest: 5,52 × 0,741 ÷ 5 = 0,818 kN.
• Väikseimast: 4,2 × 0,741 ÷ 4 = 0,778 kN.
• NR,all = 0,778 kN, väiksem väärtus. See on väiksem kui N1st,m (2,3 kN), seega jääb kehtima.
• Tööks oli kavandatud 24 ankrut: n' = 24 × 0,9 ÷ 0,778 = 27,8, seega on vaja 28 ankrut.

BS 8539 annab kolm muud võimalust, mis kõik põhinevad purunemiskatsetel.

• ETA puudub, statistiline meetod (lisa B.2.3.2): 5 kuni 15 ankrut koormatakse purunemiseni. NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × Ω, kus NRu,m on keskmine purunemiskoormus, v variatsioonikordaja (mitte üle 30%) ja K statistiline tegur: 3,40 5 katse, 2,57 10 katse ja 2,33 15 katse korral. NR,all = NRk1 ÷ ν, mitte üle N_1st,m. ν valib projekteerija, näiteks 3 kuni 4 staatiliste koormuste korral või 5 nailonankrute puhul.
• ETA-ga ankur müüritises väljaspool ETA-d, 5 kuni 15 katset (lisa B.2.2.1): NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × β, kus β võetakse ETA-st (kui seda pole antud, siis 1), mitte üle ETA normatiivse kandevõime. Siin asendab β tegurit Ω. Seejärel NR,all = NRk1 ÷ γM ÷ γF, kus γM võetakse ETA-st ja γF on 1,35 alaliste koormuste, 1,5 muutuvate koormuste või 1,4 teadmata või segakoormuste korral, ning mitte üle N1st,m.
• ETA-ga ankur, 15 või enam katset (lisa B.2.2): asjakohase Euroopa hindamisdokumendi (EAD) ja selle EOTA tehnilise aruande kohane objektil katsetamise meetod.

Mida rohkem ankruid purunemiseni katsetatakse, seda suurem on tõenäoliselt lubatud kandevõime, kuid purunemiskatsed tekitavad rohkem kahju.