Előzetes dübelvizsgálatok: a próbaterhelés meghatározása

Az előzetes vizsgálat 5 dübelen végzett helyszíni vizsgálat, amely megmutatja, hogy a dübel képes-e viselni az N_Ek karakterisztikus hatást (a biztonsági tényező nélküli terhet) olyan alapanyagban, amelyre a gyártónak nincsenek adatai. A BS 8539:2012+A1:2021 ezt a megengedett ellenállás vizsgálatának egyszerűsített módszerének nevezi, a B.2.3.1 mellékletben.

Akkor alkalmazzák, ha az alapanyaghoz nincs megfelelő európai műszaki értékeléssel (ETA) rendelkező dübel – ez a gyakorlatban többnyire falazatot jelent –, vagy ha a beton állapota kétségessé teszi az ETA értékeit. A dübelnek ekkor is olyan típusnak kell lennie, amelyet a gyártója az adott alapanyag-kategóriához jóváhagy. Az 5 dübelt csak a próbaterhelésig terheljük, nem a tönkremenetelig, így a vizsgálat kisebb kárt okoz, mint a tönkremeneteles vizsgálat. Lásd: mikor kell helyszíni vizsgálatot végezni.

Az előzetes vizsgálat dübeleit kifejezetten erre építik be, és a munkán soha nem használják őket. A munkának megfelelő alapanyagba helyezze őket, olyan ponton, ahol az esetleges kár nem árt a szerkezetnek és javítható. Tartsa őket jó távol a felhasználandó dübelektől, szűk helyen se legyenek közelebb 3 × h_ef-nél.

A próbaterhelés a karakterisztikus hatás és a vizsgálati tényező szorzata, elosztva az α_dist csökkentő tényezővel és az Ω állapottényezővel:

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

• N_Ek, a karakterisztikus hatás, a tervezés szerint egy dübelre jutó teher, biztonsági tényezők nélkül. Ezt a tervező adja meg.
• ν_test, a vizsgálati tényező, a dübel anyagától, az alapanyagtól és attól függ, hogy a terhelés tartós vagy rövid idejű. Lásd az alábbi táblázatot.
• α_dist, a csökkentő tényező, azt veszi figyelembe, ha a híd alátámasztásai olyan közel vannak a dübelhez, hogy összetarthatják az alapanyagot és megnövelhetik az eredményt. Értéke 1,0, ha a lábak elég távol vannak egymástól. Lásd: a híd kiválasztása.
• Ω, az állapottényező, a vizsgálat és a tényleges használat közötti eltéréseket veszi figyelembe, például ha a később nedves környezetbe kerülő dübelt száraz körülmények között vizsgálják. Az Ω értékéről a tervező dönt.

Próbaterhelés-kalkulátorunk végigvezeti Önt ezeken a lépéseken.

A nylon dübelek a kúszás miatt kapnak magasabb tényezőket. Hosszan tartó terhelés alatt a nylon lassan deformálódik, így az a dübel, amely rövid ideig elviseli a vizsgálati terhelést, használat közben kisebb terhelésnél is tönkremehet.

A tervező az Ω értékét úgy választja meg, hogy megvizsgálja, miben tér el a dübel tényleges használata a vizsgálattól. Minden válasz egy értéket ad:

• Mennyi ideig hat a terhelés? Rövid idejű terheléseknél, például állványok vagy ipari alpinista munkák rögzítésénél Ω = 1,0. Tartós húzóterhelésnél Ω = 0,9.
• Nedvesebb vagy melegebb lesz a dübel használat közben, mint a vizsgálatkor? Ha használat közben nedves lesz, de szárazon vizsgálják, Ω = 0,8. Ha a gyártó szerinti normál üzemi hőmérséklet-tartománynál melegebb környezetben működik, de normál hőmérsékleten vizsgálják, Ω = 0,8.
• Kerülhetnek-e a beépített dübelek gyengébb helyre, mint a vizsgálati dübelek? Vakolt falon, ahol a fugák nem láthatók, vagy a dübeleket nem lehet a téglákon belül tartani, és a vizsgálati dübelek tömör téglában vannak, Ω = 0,75.
• Repedt lesz-e a beton? Húzott zónájú betonhoz tervezett dübelnél Ω = 0,7.

Ha egynél több feltétel áll fenn, a tervező egyetlen Ω értéket ad meg az adott esetre. Ez az útmutató nem ad szabályt ezek kombinálására; kérdezze meg a tervezőt.

Az αdist az adist alátámasztási távolságtól és a hef hatékony beágyazási mélységtől függ. Az adist pontszerű alátámasztásoknál a tengelyig mérendő, folytonos alátámasztásoknál a köztük lévő szabad szélesség. A Staht értékei – 127 mm a t25 és t60 standard hidaknál, illetve 375 mm és 575 mm a szélesebb hidaknál – a lábak közötti szabad távolságot jelentik a híd hossza mentén (Staht adatlapok); az iparágban közzétett hídtáblázat is ezt veszi alapul. Ez a biztonság javára téved: egy négylábú híd lábai valójában távolabb vannak a dübeltől, így a szabad távolság kissé nagyobb próbaterhelést ad, soha nem kisebbet.

h_ef = 150 mm-ig. Ha az adist legalább 3 × hef, akkor αdist = 1,0. Ha az adist kisebb, mint 3 × hef, de nagyobb, mint 1,5 × hef, akkor αdist = 0,4 + adist ÷ (5 × hef) (BS 8539, B.12 egyenlet). A BS 8539 a szükséges távolságot 450 mm-ben is maximálja, de hef = 150 mm-ig a 3 × hef soha nem haladja meg a 450 mm-t, így ez a korlát nem változtat az eredményen. Ha az adist legfeljebb 1,5 × hef, a híd túl keskeny ehhez a módszerhez: használjon szélesebbet. Betonban az előzetes vizsgálathoz az is szükséges, hogy a legközelebbi alátámasztás 1,0 × hef-nél távolabb legyen a dübeltől, ahogy a B számítási példa ellenőrzi.

150 mm-nél mélyebben. A B.12 egyenlet nem alkalmazható. Betonban a legközelebbi alátámasztás legalább 1,5 × hef távolságra legyen a dübeltől, vagyis az adist legalább 3 × hef legyen. Falazatban a téglákra és blokkokra vonatkozó szabályok érvényesek. Az EOTA TR 053 szerint kis tömör téglákból (például tömör kerámiatéglákból) készült többrétegű falakban nincs szükség csökkentésre, feltéve, hogy az alátámasztások egymástól 1,5 × hef-nél távolabb vannak, és helyet hagynak a tönkremenetel kialakulásának. Lásd: hídválasztás.

A hef a legmélyebb pontig mért mélység, ahol a dübel még megfog az alapanyagban. Műanyag (nylon) dübeleknél a hef a névleges beágyazási mélység 50%-a.

Egy tömör téglába helyezett ragasztott dübel tartós húzóterhelést visel. A tervező megadja: NEk = 0,9 kN, hef = 60 mm, a tartós terhelésre egyetlen Ω = 0,9. A ν_test értéke nem nylon dübelnél, falazatban, tartós terhelés mellett 4.

Staht t25 standard híddal (alátámasztási távolság a_dist = 127 mm, a lábak közötti szabad távolság a híd hossza mentén (Staht adatlap)):

• 3 × hef = 180 mm, ami nagyobb 127 mm-nél, tehát az αdist alkalmazandó. A 127 mm nagyobb, mint 1,5 × h_ef (90 mm), így a B.12 egyenlet érvényes.
• 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 híddal (a_dist = 375 mm):

• A 375 mm nagyobb, mint 3 × hef (180 mm), így αdist = 1,0.
• N_test = 3,6 ÷ (1,0 × 0,9) = 4,00 kN.

A szélesebb híddal elmarad a csökkentés, így a dübeleket 4,86 kN helyett 4,00 kN-ra kell vizsgálni. Téglafalazatban a híd lábait a dübelt tartó tégla melletti téglákra helyezze. Lásd: vizsgálat falazatban.

Magasépítési (ipari alpinista) munkákhoz szánt dübelek kerülnek kétes állapotú, régebbi betonba, ezért a tervező előzetes vizsgálatot ír elő. NEk = 3,0 kN, hef = 50 mm, rövid idejű terhelés, így Ω = 1,0. A ν_test értéke nem nylon dübelnél, betonban, rövid idejű terhelés mellett 2.

• Staht t60 standard híddal adist = 127 mm, a lábak közötti szabad távolság a híd hossza mentén (Staht adatlap), ami kisebb, mint 3 × hef (150 mm), és nagyobb, mint 1,5 × h_ef (75 mm), így a B.12 egyenlet alkalmazandó.
• A legközelebbi alátámasztás 63,5 mm-re van, ami több, mint 1,0 × h_ef (50 mm), ahogy azt a betonban végzett előzetes vizsgálatok a próbaterhelésig történő terheléskor megkövetelik.
• 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.

Nylon dübelek rögzítenek egy ideiglenes építési kerítést kétes állapotú, régebbi betonhoz, ezért a tervező előzetes vizsgálatot ír elő. NEk = 0,4 kN, rövid idejű terhelés, így Ω = 1,0. A névleges beágyazás 70 mm, tehát hef = 35 mm. A ν_test értéke nylon dübelnél, rövid idejű terhelés mellett 3,5.

• Staht t25 standard híddal adist = 127 mm, a lábak közötti szabad távolság a híd hossza mentén (Staht adatlap), ami nagyobb, mint 3 × hef (105 mm), így α_dist = 1,0.
• A legközelebbi alátámasztás 63,5 mm-re van, ami több, mint 1,0 × h_ef (35 mm).
• N_test = 0,4 × 3,5 ÷ (1,0 × 1,0) = 1,40 kN.

Ha mind az 5 dübel megtartja a próbaterhelést, a karakterisztikus hatás az adott alapanyagban megengedett ellenállásnak tekinthető: NR,all = NEk (BS 8539, B.5 egyenlet). A dübel ezután ezen a terhelésen alkalmazható.

Ha egy dübel nem éri el a próbaterhelést, a további lépésekről a tervező dönt, két kérdés alapján. Megoldható-e a feladat egyszerűen több dübellel, például sűrűbb elhelyezéssel? És a dübel a próbaterhelés közelében ment-e tönkre, például 0,8 × N_test felett?

• Mindkettőre igen: maradjon a dübel, de többet kell belőle használni, az alábbiak szerint számított, alacsonyabb megengedett ellenállással.
• Bármelyikre nem: módosítani kell a specifikációt – nagyobb átmérő, mélyebb beágyazás vagy más dübeltípus –, és azzal új előzetes vizsgálatsorozatot kell végezni.

Az alacsonyabb megengedett ellenállás számítása:

1. Mind az 5 próbadübelt lassan terhelje tönkremenetelig, és jegyezze fel mindegyiknél az első elmozdulás terhelését. A szerkezet kímélése érdekében kb. 1,0 mm elmozdulásnál meg is állhat, és ezt a terhelést tekintheti tönkremeneteli terhelésnek.
2. Az átlagos tönkremeneteli terhelésből (Nu,ave): NR,all = Nu,ave × αdist × Ω ÷ ν_ave (B.6 egyenlet).
3. A legkisebb tönkremeneteli terhelésből (Nu,low): NR,all = Nu,low × αdist × Ω ÷ ν_low (B.7 egyenlet).
4. A kettő közül a kisebbet használja, legfeljebb az első elmozdulás átlagos terhelésével (N_1st,m) egyenlő értékig.
5. Növelje a dübelek számát: n' = n0 × NEk ÷ NR,all (B.8 egyenlet), ahol n0 az eredetileg tervezett darabszám. Felfelé kerekítsen.

Az A példában a t25 híddal a próbaterhelés 4,86 kN volt. Egy dübel 4,2 kN-nál tönkremegy, ami nagyobb, mint 0,8 × 4,86 = 3,89 kN, és a feladat megoldható több dübellel. Mind az 5 dübelt tönkremenetelig terhelik: 4,2; 5,6; 6,1; 5,3 és 6,4 kN. Az első elmozdulás átlagos terhelése 2,3 kN.

• Nu,ave = 27,6 ÷ 5 = 5,52 kN, és Nu,low = 4,2 kN.
• α_dist × Ω = 0,823 × 0,9 = 0,741.
• Az átlagból: 5,52 × 0,741 ÷ 5 = 0,818 kN.
• A legkisebből: 4,2 × 0,741 ÷ 4 = 0,778 kN.
• NR,all = 0,778 kN, a kisebb érték. Ez kisebb, mint N1st,m (2,3 kN), így érvényes.
• A munkához 24 dübelt terveztek: n' = 24 × 0,9 ÷ 0,778 = 27,8, tehát 28 dübel szükséges.

A BS 8539 három további utat ad, mindegyik tönkremenetelig végzett vizsgálatokon alapul.

• ETA nélkül, statisztikai módszer (B.2.3.2 melléklet): 5–15 dübelt terhelnek tönkremenetelig. NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × Ω, ahol NRu,m az átlagos tönkremeneteli terhelés, v a variációs együttható (legfeljebb 30%), K pedig statisztikai tényező: 5 vizsgálatnál 3,40, 10-nél 2,57, 15-nél 2,33. NR,all = NRk1 ÷ ν, legfeljebb N_1st,m. A ν értékét a tervező választja meg, például statikus terhelésnél 3–4, nylon dübeleknél 5.
• ETA-val rendelkező dübel falazatban, az ETA hatályán kívül, 5–15 vizsgálat (B.2.2.1 melléklet): NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × β, ahol β az ETA-ból származik (ha nincs megadva, 1), legfeljebb az ETA szerinti karakterisztikus ellenállás. Itt β veszi át Ω szerepét. Ezután NR,all = NRk1 ÷ γM ÷ γF, ahol γM az ETA-ból származik, γF pedig állandó hatásoknál 1,35, esetleges hatásoknál 1,5, ismeretlen vagy vegyes hatásoknál 1,4, és legfeljebb N1st,m.
• ETA-val rendelkező dübel, 15 vagy több vizsgálat (B.2.2 melléklet): a vonatkozó európai értékelési dokumentum (EAD) helyszíni vizsgálati módszere és a hozzá tartozó EOTA műszaki jelentés.

Minél több dübelt vizsgálnak tönkremenetelig, annál nagyobb lehet várhatóan a megengedett ellenállás, de a tönkremeneteli vizsgálatok nagyobb kárt okoznak.