Predhodni preizkusi sidrnikov: izračun preizkusne obremenitve

Predhodni preizkus je preizkus na gradbišču na 5 sidrnikih, ki pokaže, ali lahko sidrnik prenese karakteristično obremenitev N_Ek (obremenitev brez varnostnih faktorjev) v osnovnem materialu, za katerega proizvajalec nima podatkov. Standard BS 8539:2012+A1:2021 ga v dodatku B.2.3.1 imenuje poenostavljen pristop k preizkusom dopustne nosilnosti.

Uporablja se, kadar za osnovni material ni na voljo sidrnika z ustrezno evropsko tehnično oceno (ETA), kar v praksi običajno pomeni zidovje, ali kadar stanje betona vzbuja dvom o podatkih iz ETA. Sidrnik mora biti kljub temu tip, ki ga proizvajalec odobri za to kategorijo osnovnega materiala. 5 sidrnikov se obremeni le do preizkusne obremenitve, ne do porušitve, zato preizkusi povzročijo manj škode kot preizkusi do porušitve. Glejte kdaj potrebujete preizkus na gradbišču.

Sidrniki za predhodni preizkus se vgradijo posebej zanj in se nikoli ne uporabijo pri delu. Vgradite jih v osnovni material, ki ustreza dejanskemu, na mesto, kjer morebitna škoda ne ogrozi konstrukcije in jo je mogoče popraviti. Postavite jih dovolj daleč od sidrnikov, ki bodo uporabljeni, in nikoli bližje kot 3 × h_ef, kjer je prostora malo.

Preizkusna obremenitev je karakteristična obremenitev, pomnožena s preizkusnim faktorjem in deljena z redukcijskim faktorjem α_dist ter faktorjem pogojev Ω:

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

• N_Ek, karakteristična obremenitev, je obremenitev, ki jo projekt predvideva za en sidrnik, brez varnostnih faktorjev. Poda jo projektant.
• ν_test, preizkusni faktor, je odvisen od materiala sidrnika, osnovnega materiala ter od tega, ali je obremenitev dolgotrajna ali kratkotrajna. Glejte spodnjo preglednico.
• α_dist, redukcijski faktor, upošteva podpore mostu, postavljene tako blizu sidrnika, da bi lahko držale osnovni material skupaj in zvišale rezultat. Znaša 1.0, kadar so noge dovolj razmaknjene. Glejte izbira mostu.
• Ω, faktor pogojev, upošteva razlike med preizkusom in dejansko uporabo, na primer preizkus v suhih razmerah za sidrnik, ki bo izpostavljen vlagi. O Ω odloči projektant.

Naš kalkulator preizkusne obremenitve namesto vas izvede te korake.

Najlonska sidra imajo višje faktorje zaradi lezenja. Pri dolgotrajni obremenitvi se najlon počasi deformira, zato lahko sidro, ki preskusno obremenitev kratek čas zdrži, med uporabo vseeno odpove pri nižji obremenitvi.

Projektant izbere Ω tako, da presodi, v čem se bo dejanska uporaba sidra razlikovala od preskusa. Vsak odgovor določa vrednost:

• Kako dolgo bo obremenitev delovala? Pri kratkotrajnih obremenitvah, na primer pri sidranju odrov ali za dela na višini, je Ω = 1,0. Pri trajni natezni obremenitvi je Ω = 0,9.
• Bo sidro med uporabo bolj vlažno ali toplejše kot pri preskusu? Če bo med uporabo vlažno, preskušeno pa je suho, je Ω = 0,8. Če bo izpostavljeno temperaturam nad proizvajalčevim običajnim območjem obratovalne temperature, preskušeno pa je pri običajni temperaturi, je Ω = 0,8.
• Bi lahko delovna sidra prišla na šibkejše mesto kot preskusna sidra? Na ometanem zidu, kjer so fuge skrite ali sider ni mogoče zanesljivo namestiti v opeko, preskusna sidra pa so v polni opeki, je Ω = 0,75.
• Bo beton razpokan? Za sidro, zasnovano za beton v nategu, je Ω = 0,7.

Kadar velja več pogojev hkrati, projektant za posamezni primer določi en sam Ω. Ta vodnik ne podaja pravila za njihovo kombiniranje; obrnite se na projektanta.

αdist je odvisen od razmika podpor adist in efektivne globine sidranja hef. adist se meri do osi točkovnih podpor ali kot svetla širina med zveznimi podporami. Staht navaja 127 mm za standardna mostova t25 in t60 ter 375 mm in 575 mm za širša mostova; to je svetla razdalja med nogami vzdolž mostu (podatkovni listi Staht), kar je tudi osnova objavljene panožne tabele mostov. To je na varni strani: noge štirinožnega mostu so dejansko dlje od sidra, zato svetli razmik da nekoliko višjo preskusno obremenitev, nikoli nižje.

Do h_ef = 150 mm. Če je adist najmanj 3 × hef, je αdist = 1,0. Če je adist manjši od 3 × hef, vendar večji od 1,5 × hef, je αdist = 0,4 + adist ÷ (5 × hef) (enačba B.12 standarda BS 8539). BS 8539 potrebni razmik omejuje tudi na 450 mm, vendar do hef = 150 mm vrednost 3 × hef nikoli ne preseže 450 mm, zato omejitev ne vpliva na rezultat. Če je adist 1,5 × hef ali manj, je most za to metodo preozek: uporabite širšega. V betonu predhodni preskus zahteva tudi, da je najbližja podpora od sidra oddaljena več kot 1,0 × hef, kot preverja računski primer B.

Globlje od 150 mm. Enačba B.12 ne velja. V betonu naj bo najbližja podpora od sidra oddaljena najmanj 1,5 × hef, kar pomeni adist najmanj 3 × hef. V zidovju veljajo pravila za opeko in bloke. EOTA TR 053 ne zahteva zmanjšanja pri večslojnih zidovih iz majhne polne opeke, na primer polne glinene opeke, če so podpore med seboj oddaljene več kot 1,5 × hef in puščajo prostor za nastanek porušitve. Glejte izbira mostu.

hef je globina do najnižje točke, v kateri sidro prijema v podlago. Pri najlonskih sidrih vzemite hef kot 50 % nazivne globine vgradnje.

Kemično sidro v polni opeki prenaša trajno natezno obremenitev. Projektant poda NEk = 0,9 kN, hef = 60 mm in en sam Ω = 0,9 za trajno obremenitev. ν_test za nenajlonsko sidro v zidovju pri dolgotrajni obremenitvi je 4.

S standardnim mostom Staht t25 (razmik podpor a_dist = 127 mm, svetla razdalja med nogami vzdolž mostu (podatkovni list Staht)):

• 3 × hef = 180 mm, kar je več od 127 mm, zato se αdist upošteva. 127 mm je več od 1,5 × h_ef (90 mm), zato velja enačba 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.

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

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

Širši most odpravi zmanjšanje, zato se sidra preskusijo pri 4,00 kN namesto pri 4,86 kN. Pri opečnem zidu postavite noge mostu na opeke ob tisti, v kateri je sidro. Glejte preskušanje v zidovju.

Sidra za dela na višini se vgrajujejo v starejši beton dvomljivega stanja, zato projektant zahteva predhodne preskuse. NEk = 3,0 kN, hef = 50 mm, kratkotrajna obremenitev, zato Ω = 1,0. ν_test za nenajlonsko sidro v betonu pri kratkotrajni obremenitvi je 2.

• S standardnim mostom Staht t60 je adist = 127 mm, svetla razdalja med nogami vzdolž mostu (podatkovni list Staht), kar je manj od 3 × hef (150 mm) in več od 1,5 × h_ef (75 mm), zato velja enačba B.12.
• Najbližja podpora je na 63,5 mm, kar je več od 1,0 × h_ef (50 mm), kot to zahtevajo predhodni preskusi v betonu med obremenjevanjem do preskusne obremenitve.
• 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 bodo začasno gradbiščno ograjo pritrdila v starejši beton dvomljivega stanja, zato projektant zahteva predhodne preskuse. NEk = 0,4 kN, kratkotrajna obremenitev, zato Ω = 1,0. Nazivna globina vgradnje je 70 mm, zato je hef = 35 mm. ν_test za najlon pri kratkotrajni obremenitvi je 3,5.

• S standardnim mostom Staht t25 je adist = 127 mm, svetla razdalja med nogami vzdolž mostu (podatkovni list Staht), kar je več od 3 × hef (105 mm), zato je α_dist = 1,0.
• Najbližja podpora je na 63,5 mm, kar je več od 1,0 × h_ef (35 mm).
• N_test = 0,4 × 3,5 ÷ (1,0 × 1,0) = 1,40 kN.

Če vseh 5 sider zdrži preskusno obremenitev, se karakteristični vpliv lahko vzame kot dopustna nosilnost v tej podlagi: NR,all = NEk (enačba B.5 standarda BS 8539). Sidro se nato lahko uporablja pri tej obremenitvi.

Če sidro ne doseže preskusne obremenitve, o nadaljnjem odloči projektant, odločitev pa je odvisna od dveh vprašanj. Ali je na objektu mogoče preprosto vgraditi več sider, na primer z manjšim medsebojnim razmikom? In ali je sidro odpovedalo blizu preskusne obremenitve, na primer nad 0,8 × N_test?

• Da na obe: sidro obdržite in jih uporabite več, z nižjo dopustno nosilnostjo, izračunano kot spodaj.
• Ne na katero koli: spremenite specifikacijo – večji premer, globlja vgradnja ali drug tip sidra – in zanj izvedite nov niz predhodnih preskusov.

Izračun nižje dopustne nosilnosti:

1. Vseh 5 preskusnih sider počasi obremenite do porušitve in pri vsakem zabeležite obremenitev ob prvem premiku. Da prizanesete konstrukciji, lahko prenehate pri približno 1,0 mm premika in to obremenitev štejete za porušno.
2. Iz povprečne porušne obremenitve Nu,ave: NR,all = Nu,ave × αdist × Ω ÷ ν_ave (enačba B.6).
3. Iz najnižje porušne obremenitve Nu,low: NR,all = Nu,low × αdist × Ω ÷ ν_low (enačba B.7).
4. Uporabite nižjo od obeh vrednosti, omejeno s povprečno obremenitvijo ob prvem premiku N_1st,m.
5. Povečajte število sider: n' = n0 × NEk ÷ NR,all (enačba B.8), kjer je n0 prvotno načrtovano število. Zaokrožite navzgor.

V primeru A z mostom t25 je bila preskusna obremenitev 4,86 kN. Eno sidro odpove pri 4,2 kN, kar je nad 0,8 × 4,86 = 3,89 kN, na objektu pa je mogoče vgraditi več sider. Vseh 5 sider se obremeni do porušitve: 4,2, 5,6, 6,1, 5,3 in 6,4 kN. Povprečna obremenitev ob prvem premiku je 2,3 kN.

• Nu,ave = 27,6 ÷ 5 = 5,52 kN in Nu,low = 4,2 kN.
• α_dist × Ω = 0,823 × 0,9 = 0,741.
• Iz povprečja: 5,52 × 0,741 ÷ 5 = 0,818 kN.
• Iz najnižje vrednosti: 4,2 × 0,741 ÷ 4 = 0,778 kN.
• NR,all = 0,778 kN, nižja vrednost. Je pod N1st,m (2,3 kN), zato velja.
• Načrtovanih je bilo 24 sider: n' = 24 × 0,9 ÷ 0,778 = 27,8, zato je potrebnih 28 sider.

BS 8539 navaja tri druge poti, vse temeljijo na preskusih do porušitve.

• Brez ETA, statistični pristop (dodatek B.2.3.2): 5 do 15 sider se obremeni do porušitve. NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × Ω, kjer je NRu,m povprečna porušna obremenitev, v koeficient variacije (največ 30 %) in K statistični faktor: 3,40 za 5 preskusov, 2,57 za 10 in 2,33 za 15. NR,all = NRk1 ÷ ν, največ N_1st,m. ν izbere projektant, na primer 3 do 4 za statične obremenitve ali 5 za najlonska sidra.
• Sidro z ETA v zidovju zunaj obsega ETA, 5 do 15 preskusov (dodatek B.2.2.1): NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × β, pri čemer je β iz ETA (1, če ni podan), največ karakteristična nosilnost iz ETA. Tu β nadomesti Ω. Nato NR,all = NRk1 ÷ γM ÷ γF, pri čemer je γM iz ETA, γF pa 1,35 za stalne vplive, 1,5 za spremenljive vplive ali 1,4, kjer niso znani ali so mešani, in največ N1st,m.
• Sidro z ETA, 15 ali več preskusov (dodatek B.2.2): metoda preskušanja na gradbišču iz ustreznega evropskega dokumenta za ocenjevanje (EAD) in pripadajočega tehničnega poročila EOTA.

Več sider kot preskusite do porušitve, višja bo verjetno dopustna nosilnost, vendar preskusi do porušitve povzročijo več škode.