Încercări preliminare ale ancorelor: calculul sarcinii de încercare

O încercare preliminară este o încercare pe șantier pe 5 ancore, care arată dacă o ancoră poate prelua acțiunea caracteristică N_Ek (sarcina nefactorizată) într-un material de bază pentru care producătorul nu are date. BS 8539:2012+A1:2021 o numește abordarea simplificată a încercărilor pentru rezistența admisibilă, în Anexa B.2.3.1.

Se folosește atunci când nu există nicio ancoră cu o Evaluare Tehnică Europeană (ETA) relevantă pentru materialul de bază, ceea ce în practică înseamnă de obicei zidărie, sau când starea betonului pune la îndoială valorile din ETA. Ancora trebuie totuși să fie de un tip aprobat de producător pentru acea categorie de material de bază. Cele 5 ancore sunt încărcate doar până la sarcina de încercare, nu până la cedare, astfel că încercările produc mai puține deteriorări decât încercările până la cedare. Vezi când trebuie să faceți încercări pe șantier.

Ancorele pentru o încercare preliminară sunt montate special pentru aceasta și nu sunt folosite niciodată la lucrare. Montați-le într-un material de bază identic cu cel al lucrării, într-un loc unde eventualele deteriorări nu afectează structura și pot fi reparate. Păstrați-le la distanță mare de ancorele care vor fi folosite și niciodată mai aproape de 3 × h_ef unde spațiul este limitat.

Sarcina de încercare este acțiunea caracteristică înmulțită cu un factor de încercare, apoi împărțită la factorul de reducere α_dist și la factorul de condiții Ω:

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

• N_Ek, acțiunea caracteristică, este sarcina pe care proiectul o aplică unei ancore, fără factori de siguranță. O furnizează proiectantul.
• ν_test, factorul de încercare, depinde de materialul ancorei, de materialul de bază și de durata încărcării (lungă sau scurtă). Vezi tabelul de mai jos.
• α_dist, factorul de reducere, ține cont de reazemele podului amplasate atât de aproape de ancoră încât ar putea ține materialul de bază laolaltă și ar mări rezultatul. Este 1.0 când picioarele sunt suficient de depărtate. Vezi alegerea unui pod.
• Ω, factorul de condiții, ține cont de diferențele dintre încercare și utilizarea reală, de exemplu încercarea în condiții uscate pentru o ancoră care va fi udă. Valoarea Ω o stabilește proiectantul.

Calculatorul nostru pentru sarcina de încercare parcurge acești pași în locul dumneavoastră.

Ancorele din nailon au factori mai mari din cauza fluajului. Menținut sub sarcină o perioadă lungă, nailonul se deformează lent, astfel încât o ancoră care rezistă la sarcina de încercare pentru scurt timp poate totuși ceda la o sarcină mai mică în exploatare.

Proiectantul alege Ω analizând în ce măsură utilizarea reală a ancorei va diferi de încercare. Fiecare răspuns oferă o valoare:

• Cât timp va acționa sarcina? Pentru sarcini de scurtă durată, cum ar fi ancorarea schelelor sau pentru lucrări la înălțime, Ω = 1,0. Pentru o sarcină de tracțiune de lungă durată, Ω = 0,9.
• Va fi ancora mai umedă sau mai caldă în exploatare decât la încercare? Dacă va fi umedă în exploatare, dar este încercată uscată, Ω = 0,8. Dacă va funcționa la temperaturi peste intervalul normal de exploatare indicat de producător, dar este încercată la temperatură normală, Ω = 0,8.
• Ar putea ancorele de lucru ajunge într-un material mai slab decât ancorele de încercare? Pe un perete tencuit sau finisat, unde rosturile sunt ascunse sau ancorele nu pot fi poziționate în interiorul cărămizilor, iar ancorele de încercare sunt în cărămidă plină, Ω = 0,75.
• Va fi betonul fisurat? Pentru o ancoră proiectată pentru beton în zona întinsă, Ω = 0,7.

Acolo unde se aplică mai multe condiții, proiectantul stabilește o singură valoare Ω pentru cazul respectiv. Acest ghid nu oferă o regulă pentru combinarea lor; consultați proiectantul.

αdist depinde de distanța dintre reazeme adist și de adâncimea efectivă de ancorare hef. adist se măsoară până la axa reazemelor punctuale sau ca lățime liberă între reazemele continue. Valorile Staht, 127 mm pentru punțile standard t25 și t60 și 375 mm și 575 mm pentru punțile mai late, reprezintă distanța liberă dintre picioare de-a lungul punții (fișe tehnice Staht), adică baza folosită de tabelul de punți publicat în industrie. Această abordare este acoperitoare: picioarele unei punți cu patru picioare se află de fapt mai departe de ancoră, astfel că distanța liberă dă o sarcină de încercare puțin mai mare, niciodată mai mică.

Până la h_ef = 150 mm. Dacă adist este cel puțin 3 × hef, αdist = 1,0. Dacă adist este mai mică decât 3 × hef, dar mai mare decât 1,5 × hef, αdist = 0,4 + adist ÷ (5 × hef) (ecuația B.12 din BS 8539). BS 8539 limitează, de asemenea, distanța necesară la 450 mm, dar până la hef = 150 mm, 3 × hef nu depășește niciodată 450 mm, deci limita nu schimbă rezultatul. Dacă adist este 1,5 × hef sau mai puțin, puntea este prea îngustă pentru această metodă: folosiți una mai lată. În beton, o încercare preliminară necesită, de asemenea, ca cel mai apropiat reazem să fie la mai mult de 1,0 × hef de ancoră, așa cum se verifică în exemplul de calcul B.

Mai adânc de 150 mm. Ecuația B.12 nu se aplică. În beton, păstrați cel mai apropiat reazem la cel puțin 1,5 × hef de ancoră, ceea ce înseamnă o adist de cel puțin 3 × hef. În zidărie se aplică regulile pentru cărămizi și blocuri. EOTA TR 053 nu impune nicio reducere în zidurile cu mai multe straturi din cărămizi pline mici, cum ar fi cărămizile pline din argilă, cu condiția ca reazemele să fie la mai mult de 1,5 × hef unul de altul și să lase loc pentru formarea ruperii. Consultați alegerea unei punți.

hef este adâncimea până la cel mai de jos punct în care ancora se prinde de materialul suport. Pentru ancorele din nailon, considerați hef ca 50% din adâncimea nominală de ancorare.

O ancoră chimică în cărămidă plină preia o sarcină de întindere de lungă durată. Proiectantul indică NEk = 0,9 kN, hef = 60 mm și un singur Ω de 0,9 pentru sarcina de lungă durată. ν_test pentru o ancoră care nu este din nailon, în zidărie, sub încărcare de lungă durată, este 4.

Cu puntea standard Staht t25 (distanța dintre reazeme a_dist = 127 mm, distanța liberă dintre picioare de-a lungul punții (fișă tehnică Staht)):

• 3 × hef = 180 mm, mai mult decât 127 mm, deci se aplică αdist. 127 mm este mai mult decât 1,5 × h_ef (90 mm), deci ecuația B.12 este valabilă.
• 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.

Cu puntea Staht Bridge 375-25 (a_dist = 375 mm):

• 375 mm este mai mult decât 3 × hef (180 mm), deci αdist = 1,0.
• N_test = 3,6 ÷ (1,0 × 0,9) = 4,00 kN.

Puntea mai lată elimină reducerea, astfel că ancorele se încearcă la 4,00 kN în loc de 4,86 kN. În zidăria de cărămidă, așezați picioarele punții pe cărămizile vecine celei în care se află ancora. Consultați încercarea în zidărie.

Ancorele pentru lucrări de alpinism utilitar se montează în beton vechi a cărui stare este incertă, așa că proiectantul solicită încercări preliminare. NEk = 3,0 kN, hef = 50 mm, încărcare de scurtă durată, deci Ω = 1,0. ν_test pentru o ancoră care nu este din nailon, în beton, sub încărcare de scurtă durată, este 2.

• Cu puntea standard Staht t60, adist = 127 mm, distanța liberă dintre picioare de-a lungul punții (fișă tehnică Staht), care este mai mică decât 3 × hef (150 mm) și mai mare decât 1,5 × h_ef (75 mm), deci se aplică ecuația B.12.
• Cel mai apropiat reazem, la 63,5 mm, este la mai mult de 1,0 × h_ef (50 mm), așa cum impun încercările preliminare în beton la încărcarea până la sarcina de încercare.
• 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.

Ancore din nailon vor fixa o împrejmuire provizorie de șantier pe beton vechi a cărui stare este incertă, așa că proiectantul solicită încercări preliminare. NEk = 0,4 kN, încărcare de scurtă durată, deci Ω = 1,0. Adâncimea nominală de ancorare este de 70 mm, deci hef = 35 mm. ν_test pentru nailon sub încărcare de scurtă durată este 3,5.

• Cu puntea standard Staht t25, adist = 127 mm, distanța liberă dintre picioare de-a lungul punții (fișă tehnică Staht), care este mai mare decât 3 × hef (105 mm), deci α_dist = 1,0.
• Cel mai apropiat reazem, la 63,5 mm, este la mai mult de 1,0 × h_ef (35 mm).
• N_test = 0,4 × 3,5 ÷ (1,0 × 1,0) = 1,40 kN.

Când toate cele 5 ancore rezistă la sarcina de încercare, acțiunea caracteristică poate fi considerată rezistența admisibilă în acel material suport: NR,all = NEk (ecuația B.5 din BS 8539). Ancora poate fi apoi utilizată la acea sarcină.

Dacă o ancoră nu atinge sarcina de încercare, proiectantul decide pașii următori, iar două întrebări lămuresc situația. Se pot folosi pur și simplu mai multe ancore, de exemplu montându-le mai aproape una de alta? Și a cedat ancora aproape de sarcina de încercare, de exemplu peste 0,8 × N_test?

• Da la ambele: păstrați ancora și folosiți mai multe, la o rezistență admisibilă mai mică, calculată ca mai jos.
• Nu la oricare dintre ele: modificați specificația, alegând un diametru mai mare, o ancorare mai adâncă sau alt tip de ancoră, și efectuați un nou set de încercări preliminare.

Calculul rezistenței admisibile mai mici:

1. Încărcați toate cele 5 ancore de încercare până la cedare, lent, notând pentru fiecare sarcina la prima deplasare. Pentru a cruța structura, vă puteți opri la aproximativ 1,0 mm de deplasare și puteți considera acea sarcină drept sarcină de cedare.
2. Din sarcina medie de cedare Nu,ave: NR,all = Nu,ave × αdist × Ω ÷ ν_ave (ecuația B.6).
3. Din cea mai mică sarcină de cedare Nu,low: NR,all = Nu,low × αdist × Ω ÷ ν_low (ecuația B.7).
4. Folosiți valoarea mai mică dintre cele două, limitată la sarcina medie la prima deplasare N_1st,m.
5. Măriți numărul de ancore: n' = n0 × NEk ÷ NR,all (ecuația B.8), unde n0 este numărul planificat inițial. Rotunjiți în sus.

În exemplul A cu puntea t25, sarcina de încercare a fost de 4,86 kN. O ancoră cedează la 4,2 kN, peste 0,8 × 4,86 = 3,89 kN, iar lucrarea permite mai multe ancore. Toate cele 5 sunt încărcate până la cedare: 4,2, 5,6, 6,1, 5,3 și 6,4 kN. Sarcina medie la prima deplasare este de 2,3 kN.

• Nu,ave = 27,6 ÷ 5 = 5,52 kN, iar Nu,low = 4,2 kN.
• α_dist × Ω = 0,823 × 0,9 = 0,741.
• Din medie: 5,52 × 0,741 ÷ 5 = 0,818 kN.
• Din cea mai mică: 4,2 × 0,741 ÷ 4 = 0,778 kN.
• NR,all = 0,778 kN, valoarea mai mică. Este sub N1st,m (2,3 kN), deci rămâne valabilă.
• Lucrarea prevedea 24 de ancore: n' = 24 × 0,9 ÷ 0,778 = 27,8, deci sunt necesare 28 de ancore.

BS 8539 oferă alte trei variante, fiecare bazată pe încercări până la cedare.

• Fără ETA, abordare statistică (Anexa B.2.3.2): 5 până la 15 ancore sunt încărcate până la cedare. NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × Ω, unde NRu,m este sarcina medie de cedare, v coeficientul de variație (cel mult 30%), iar K un factor statistic: 3,40 pentru 5 încercări, 2,57 pentru 10 și 2,33 pentru 15. NR,all = NRk1 ÷ ν, cel mult N_1st,m. Proiectantul alege ν, de exemplu 3 până la 4 pentru sarcini statice sau 5 pentru ancore din nailon.
• Ancoră cu ETA în zidărie neacoperită de ETA, 5 până la 15 încercări (Anexa B.2.2.1): NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × β, cu β din ETA (1 dacă nu este indicat), cel mult rezistența caracteristică din ETA. Aici β ține locul lui Ω. Apoi NR,all = NRk1 ÷ γM ÷ γF, cu γM din ETA și γF de 1,35 pentru acțiuni permanente, 1,5 pentru acțiuni variabile sau 1,4 când acestea sunt necunoscute sau mixte, și cel mult N1st,m.
• Ancoră cu ETA, 15 sau mai multe încercări (Anexa B.2.2): metoda de încercare pe șantier din Documentul de Evaluare European (EAD) relevant și Raportul Tehnic EOTA aferent.

Cu cât sunt încercate mai multe ancore până la cedare, cu atât rezistența admisibilă va fi probabil mai mare, dar încercările până la cedare produc mai multe deteriorări.