Preliminarna ispitivanja sidara: izračun ispitnog opterećenja

Preliminarno ispitivanje je ispitivanje na gradilištu na 5 sidara koje pokazuje može li sidro preuzeti karakteristično djelovanje N_Ek (opterećenje bez faktora) u podlozi za koju proizvođač nema podataka. BS 8539:2012+A1:2021 naziva ga pojednostavljenim pristupom ispitivanjima za dopuštenu nosivost, u Prilogu B.2.3.1.

Primjenjuje se kada za podlogu nije dostupno sidro s odgovarajućom Europskom tehničkom ocjenom (ETA), što u praksi obično znači zid, ili kada stanje betona dovodi u pitanje vrijednosti iz ETA-e. Sidro i dalje mora biti tip koji proizvođač odobrava za tu kategoriju podloge. 5 sidara opterećuje se samo do ispitnog opterećenja, ne do sloma, pa ispitivanja uzrokuju manje oštećenja od ispitivanja do sloma. Pogledajte kada je potrebno ispitivanje na gradilištu.

Sidra za preliminarno ispitivanje ugrađuju se posebno za njega i nikad se ne koriste u radu. Ugradite ih u podlogu koja odgovara onoj na objektu, na mjestu gdje eventualno oštećenje ne šteti konstrukciji i može se popraviti. Držite ih dovoljno daleko od sidara koja će se koristiti, a nikad bliže od 3 × h_ef gdje je prostor ograničen.

Ispitno opterećenje je karakteristično djelovanje pomnoženo ispitnim faktorom, a zatim podijeljeno faktorom redukcije α_dist i faktorom uvjeta Ω:

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

• N_Ek, karakteristično djelovanje, je opterećenje koje projekt predviđa za jedno sidro, bez faktora sigurnosti. Daje ga projektant.
• ν_test, ispitni faktor, ovisi o materijalu sidra, podlozi te o tome je li opterećenje dugotrajno ili kratkotrajno. Pogledajte tablicu u nastavku.
• α_dist, faktor redukcije, uzima u obzir oslonce mosta postavljene toliko blizu sidra da mogu držati podlogu na okupu i povećati rezultat. Iznosi 1,0 kada su nogice dovoljno razmaknute. Pogledajte odabir mosta.
• Ω, faktor uvjeta, uzima u obzir razlike između ispitivanja i stvarne uporabe, npr. ispitivanje u suhim uvjetima za sidro koje će biti mokro. Ω određuje projektant.

Naš kalkulator ispitnog opterećenja provest će vas kroz ove korake.

Najlonska sidra imaju veće faktore zbog puzanja. Pod dugotrajnim opterećenjem najlon se polako deformira, pa sidro koje kratkotrajno izdrži ispitno opterećenje u uporabi ipak može popustiti pri manjem opterećenju.

Projektant odabire Ω tako da razmotri po čemu će se stvarna uporaba sidra razlikovati od ispitivanja. Svaki odgovor daje vrijednost:

• Koliko dugo će opterećenje djelovati? Za kratkotrajna opterećenja, poput sidrenja skela ili opreme za rad na visini, Ω = 1,0. Za trajno vlačno opterećenje Ω = 0,9.
• Hoće li sidro u uporabi biti vlažnije ili toplije nego pri ispitivanju? Ako će u uporabi biti vlažno, a ispituje se suho, Ω = 0,8. Ako će raditi na temperaturi višoj od proizvođačevog uobičajenog raspona radnih temperatura, a ispituje se pri uobičajenoj temperaturi, Ω = 0,8.
• Mogu li radna sidra završiti na slabijem mjestu od ispitnih sidara? Na ožbukanom zidu, gdje su fuge skrivene ili se sidra ne mogu zadržati unutar opeke, a ispitna sidra su u punoj opeci, Ω = 0,75.
• Hoće li beton biti napukao? Za sidro projektirano za beton u vlačnoj zoni Ω = 0,7.

Ako vrijedi više uvjeta, projektant daje jedinstveni Ω za taj slučaj. Ovaj vodič ne daje pravilo za njihovo kombiniranje; obratite se projektantu.

αdist ovisi o razmaku oslonaca adist i efektivnoj dubini sidrenja hef. adist se mjeri do osi točkastih oslonaca ili kao svijetli razmak između kontinuiranih oslonaca. Staht vrijednosti, 127 mm za standardne mostove t25 i t60 te 375 mm i 575 mm za šire mostove, svijetli su razmak između nogu duž mosta (Staht tehnički listovi), što je i osnova objavljene tablice mostova u struci. Time se ide na stranu sigurnosti: noge mosta s četiri noge zapravo stoje dalje od sidra, pa svijetli razmak daje nešto veće ispitno opterećenje, nikada manje.

Do h_ef = 150 mm. Ako je adist najmanje 3 × hef, αdist = 1,0. Ako je adist manji od 3 × hef, ali veći od 1,5 × hef, αdist = 0,4 + adist ÷ (5 × hef) (jednadžba B.12 norme BS 8539). BS 8539 ograničava potrebni razmak i na 450 mm, no do hef = 150 mm 3 × hef nikada ne prelazi 450 mm, pa to ograničenje ne mijenja rezultat. Ako je adist 1,5 × hef ili manji, most je preuzak za ovu metodu: upotrijebite širi. U betonu prethodno ispitivanje također zahtijeva da najbliži oslonac bude udaljen od sidra više od 1,0 × hef, kao što se provjerava u primjeru B.

Dublje od 150 mm. Jednadžba B.12 ne primjenjuje se. U betonu najbliži oslonac držite najmanje 1,5 × hef od sidra, što znači adist od najmanje 3 × hef. U zidu se primjenjuju pravila za opeke i blokove. EOTA TR 053 ne zahtijeva redukciju u višeslojnim zidovima od malih punih opeka, npr. punih glinenih opeka, pod uvjetom da su oslonci međusobno udaljeni više od 1,5 × hef i ostavljaju prostor za razvoj sloma. Pogledajte odabir mosta.

hef je dubina do najniže točke na kojoj sidro prianja uz podlogu. Za najlonska sidra uzmite hef kao 50 % nazivne dubine sidrenja.

Kemijsko sidro u punoj opeci nosi trajno vlačno opterećenje. Projektant zadaje NEk = 0,9 kN, hef = 60 mm i jedinstveni Ω od 0,9 za trajno opterećenje. ν_test za nenajlonsko sidro u zidu pod dugotrajnim opterećenjem iznosi 4.

S Staht t25 standardnim mostom (razmak oslonaca a_dist = 127 mm, svijetli razmak između nogu duž mosta (Staht tehnički list)):

• 3 × hef = 180 mm, što je više od 127 mm, pa se αdist primjenjuje. 127 mm više je od 1,5 × h_ef (90 mm), pa vrijedi jednadžba 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.

S mostom Staht Bridge 375-25 (a_dist = 375 mm):

• 375 mm više je od 3 × hef (180 mm), pa je αdist = 1,0.
• N_test = 3,6 ÷ (1,0 × 0,9) = 4,00 kN.

Širi most uklanja redukciju, pa se sidra ispituju na 4,00 kN umjesto 4,86 kN. U zidu od opeke postavite noge mosta na opeke susjedne onoj u kojoj je sidro. Pogledajte ispitivanje u zidu.

Sidra za radove na visini ugrađuju se u stariji beton dvojbenog stanja, pa projektant traži prethodna ispitivanja. NEk = 3,0 kN, hef = 50 mm, kratkotrajno opterećenje, dakle Ω = 1,0. ν_test za nenajlonsko sidro u betonu pod kratkotrajnim opterećenjem iznosi 2.

• Sa Staht t60 standardnim mostom adist = 127 mm, svijetli razmak između nogu duž mosta (Staht tehnički list), što je manje od 3 × hef (150 mm) i više od 1,5 × h_ef (75 mm), pa se primjenjuje jednadžba B.12.
• Najbliži oslonac, na 63,5 mm, udaljen je više od 1,0 × h_ef (50 mm), kako prethodna ispitivanja u betonu zahtijevaju tijekom opterećivanja do ispitnog opterećenja.
• 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.

Najlonska sidra pričvrstit će privremenu gradilišnu ogradu na stariji beton dvojbenog stanja, pa projektant traži prethodna ispitivanja. NEk = 0,4 kN, kratkotrajno opterećenje, dakle Ω = 1,0. Nazivna dubina sidrenja je 70 mm, pa je hef = 35 mm. ν_test za najlon pod kratkotrajnim opterećenjem iznosi 3,5.

• Sa Staht t25 standardnim mostom adist = 127 mm, svijetli razmak između nogu duž mosta (Staht tehnički list), što je više od 3 × hef (105 mm), pa je α_dist = 1,0.
• Najbliži oslonac, na 63,5 mm, udaljen je više od 1,0 × h_ef (35 mm).
• N_test = 0,4 × 3,5 ÷ (1,0 × 1,0) = 1,40 kN.

Kada svih 5 sidara izdrži ispitno opterećenje, karakteristično djelovanje može se uzeti kao dopuštena nosivost u toj podlozi: NR,all = NEk (jednadžba B.5 norme BS 8539). Sidro se tada smije koristiti pri tom opterećenju.

Ako sidro ne dosegne ispitno opterećenje, projektant odlučuje o daljnjem postupku, a presuđuju dva pitanja. Može li se na objektu jednostavno ugraditi više sidara, primjerice s manjim razmakom? I je li sidro popustilo blizu ispitnog opterećenja, primjerice iznad 0,8 × N_test?

• Da na oba: zadržite sidro i ugradite ih više, uz nižu dopuštenu nosivost izračunatu kako je opisano u nastavku.
• Ne na bilo koje: promijenite specifikaciju, na veći promjer, veću dubinu sidrenja ili drugu vrstu sidra, i provedite novi niz prethodnih ispitivanja.

Izračun niže dopuštene nosivosti:

1. Svih 5 ispitnih sidara polako opteretite do sloma, bilježeći za svako opterećenje pri prvom pomaku. Kako biste poštedjeli konstrukciju, možete se zaustaviti pri pomaku od oko 1,0 mm i to opterećenje uzeti kao opterećenje sloma.
2. Iz prosječnog opterećenja sloma Nu,ave: NR,all = Nu,ave × αdist × Ω ÷ ν_ave (jednadžba B.6).
3. Iz najnižeg opterećenja sloma Nu,low: NR,all = Nu,low × αdist × Ω ÷ ν_low (jednadžba B.7).
4. Uzmite manju od dviju vrijednosti, ograničenu na srednje opterećenje pri prvom pomaku N_1st,m.
5. Povećajte broj sidara: n' = n0 × NEk ÷ NR,all (jednadžba B.8), gdje je n0 prvotno planirani broj. Zaokružite naviše.

U primjeru A s mostom t25 ispitno opterećenje iznosilo je 4,86 kN. Jedno sidro popusti pri 4,2 kN, što je iznad 0,8 × 4,86 = 3,89 kN, a na objektu se može ugraditi više sidara. Svih 5 opterećuje se do sloma: 4,2, 5,6, 6,1, 5,3 i 6,4 kN. Srednje opterećenje pri prvom pomaku iznosi 2,3 kN.

• Nu,ave = 27,6 ÷ 5 = 5,52 kN, a Nu,low = 4,2 kN.
• α_dist × Ω = 0,823 × 0,9 = 0,741.
• Iz prosjeka: 5,52 × 0,741 ÷ 5 = 0,818 kN.
• Iz najniže vrijednosti: 4,2 × 0,741 ÷ 4 = 0,778 kN.
• NR,all = 0,778 kN, manja vrijednost. Manja je od N1st,m (2,3 kN), pa vrijedi.
• Bilo je planirano 24 sidra: n' = 24 × 0,9 ÷ 0,778 = 27,8, pa je potrebno 28 sidara.

BS 8539 daje tri druga postupka, svaki temeljen na ispitivanjima do sloma.

• Bez ETA, statistički pristup (Dodatak B.2.3.2): 5 do 15 sidara opterećuje se do sloma. NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × Ω, gdje je NRu,m srednje opterećenje sloma, v koeficijent varijacije (najviše 30 %), a K statistički faktor: 3,40 za 5 ispitivanja, 2,57 za 10 i 2,33 za 15. NR,all = NRk1 ÷ ν, najviše N_1st,m. Projektant bira ν, primjerice 3 do 4 za statička opterećenja ili 5 za najlonska sidra.
• Sidro s ETA u zidu izvan područja ETA, 5 do 15 ispitivanja (Dodatak B.2.2.1): NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × β, s β iz ETA (1 ako nije zadan), najviše karakteristična nosivost iz ETA. Ovdje β zamjenjuje Ω. Zatim NR,all = NRk1 ÷ γM ÷ γF, s γM iz ETA i γF 1,35 za stalna djelovanja, 1,5 za promjenjiva djelovanja ili 1,4 kada su nepoznata ili kombinirana, i najviše N1st,m.
• Sidro s ETA, 15 ili više ispitivanja (Dodatak B.2.2): metoda ispitivanja na gradilištu iz odgovarajućeg Europskog dokumenta za ocjenjivanje (EAD) i pripadajućeg tehničkog izvješća EOTA.

Što se više sidara ispita do sloma, to će dopuštena nosivost vjerojatno biti veća, ali ispitivanja do sloma uzrokuju više oštećenja.