Preliminarna ispitivanja ankera: određivanje ispitnog opterećenja

Preliminarno ispitivanje je ispitivanje na gradilištu na 5 ankera koje pokazuje da li anker može da nosi karakteristično dejstvo N_Ek (opterećenje bez faktora sigurnosti) u osnovnom materijalu za koji proizvođač nema podatke. BS 8539:2012+A1:2021 ga naziva pojednostavljenim pristupom ispitivanjima dozvoljene nosivosti, u Aneksu B.2.3.1.

Koristi se kada za osnovni materijal ne postoji anker sa odgovarajućom evropskom tehničkom ocenom (ETA), što u praksi najčešće znači zidove, ili kada stanje betona dovodi u sumnju vrednosti iz ETA. Anker i dalje mora biti tip koji proizvođač odobrava za tu kategoriju osnovnog materijala. Svih 5 ankera opterećuje se samo do ispitnog opterećenja, a ne do loma, pa ispitivanja izazivaju manje oštećenja od ispitivanja do loma. Pogledajte kada je potrebno ispitivanje na gradilištu.

Ankeri za preliminarno ispitivanje ugrađuju se posebno za njega i nikada se ne koriste na objektu. Postavite ih u osnovni materijal istovetan onom na objektu, na mestu gde eventualno oštećenje ne škodi konstrukciji i može se popraviti. Držite ih dovoljno daleko od ankera koji će se koristiti, a nikada bliže od 3 × h_ef kada je prostor ograničen.

Ispitno opterećenje je karakteristično dejstvo pomnoženo ispitnim faktorom, a zatim podeljeno faktorom redukcije α_dist i faktorom uslova Ω:

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

• N_Ek, karakteristično dejstvo, je opterećenje koje projekat predviđa za jedan anker, bez faktora sigurnosti. Daje ga projektant.
• ν_test, ispitni faktor, zavisi od materijala ankera, osnovnog materijala i od toga da li je opterećenje dugotrajno ili kratkotrajno. Pogledajte tabelu ispod.
• α_dist, faktor redukcije, uzima u obzir oslonce mosta postavljene toliko blizu ankera da bi mogli da drže osnovni materijal na okupu i povećaju rezultat. Iznosi 1.0 kada su nogari dovoljno razmaknuti. Pogledajte izbor mosta.
• Ω, faktor uslova, uzima u obzir razlike između ispitivanja i stvarne upotrebe, npr. ispitivanje u suvim uslovima za anker koji će biti vlažan. Ω određuje projektant.

Naš kalkulator ispitnog opterećenja prolazi kroz ove korake umesto vas.

Najlonski ankeri imaju veće faktore zbog puzanja. Kada je dugo pod opterećenjem, najlon se polako deformiše, pa ankér koji kratkotrajno izdrži ispitno opterećenje u eksploataciji ipak može da popusti pri manjem opterećenju.

Projektant bira Ω tako što razmatra po čemu će se stvarna upotreba ankera razlikovati od ispitivanja. Svaki odgovor daje jednu vrednost:

• Koliko dugo će opterećenje delovati? Za kratkotrajna opterećenja, kao što je ankerisanje skela ili radova na visini, Ω = 1,0. Za trajno zatezno opterećenje, Ω = 0,9.
• Hoće li ankér u upotrebi biti vlažniji ili topliji nego pri ispitivanju? Ako će u upotrebi biti vlažan, a ispituje se suv, Ω = 0,8. Ako će raditi na temperaturi višoj od uobičajenog radnog opsega proizvođača, a ispituje se na normalnoj temperaturi, Ω = 0,8.
• Mogu li radni ankeri završiti na slabijem mestu od ispitnih ankera? Na omalterisanom zidu, gde su spojnice skrivene ili se ankeri ne mogu održati unutar opeka, a ispitni ankeri su u punoj opeci, Ω = 0,75.
• Hoće li beton biti ispucao? Za ankér projektovan za beton u zategnutoj zoni, Ω = 0,7.

Ako važi više uslova, projektant daje jednu vrednost Ω za dati slučaj. Ovo uputstvo ne daje pravilo za njihovo kombinovanje; obratite se projektantu.

αdist zavisi od razmaka oslonaca adist i efektivne dubine ugradnje hef. adist se meri do ose tačkastih oslonaca, odnosno kao svetli razmak između kontinualnih oslonaca. Staht-ove vrednosti, 127 mm za standardne mostove t25 i t60 i 375 mm i 575 mm za šire mostove, predstavljaju svetli razmak između stopa duž mosta (Staht tehnički listovi), što je osnova i objavljene tabele mostova u ovoj branši. To je na strani sigurnosti: stope mosta sa četiri noge zapravo stoje dalje od ankera, pa svetli razmak daje nešto veće ispitno opterećenje, a 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) (jednačina B.12 standarda BS 8539). BS 8539 takođe ograničava potreban razmak na 450 mm, ali do hef = 150 mm vrednost 3 × hef nikada ne prelazi 450 mm, pa ovo ograničenje ne menja rezultat. Ako je adist 1,5 × hef ili manji, most je preuzak za ovu metodu: koristite širi. U betonu prethodno ispitivanje zahteva i da najbliži oslonac bude udaljen od ankera više od 1,0 × hef, što se proverava u primeru B.

Dublje od 150 mm. Jednačina B.12 se ne primenjuje. U betonu najbliži oslonac držite na najmanje 1,5 × hef od ankera, što znači adist od najmanje 3 × hef. U zidanim konstrukcijama važe pravila za opeke i blokove. EOTA TR 053 ne zahteva redukciju kod višeslojnih zidova od malih punih opeka, kao što su pune glinene opeke, pod uslovom da su oslonci međusobno udaljeni više od 1,5 × hef i da ostavljaju prostor za formiranje loma. Pogledajte izbor mosta.

hef je dubina do najniže tačke u kojoj anker prianja za osnovni materijal. Za najlonske ankere uzmite hef kao 50% nominalne dubine ugradnje.

Hemijski anker u punoj opeci nosi trajno zatezno opterećenje. Projektant zadaje NEk = 0,9 kN, hef = 60 mm i jedinstveni Ω od 0,9 za trajno opterećenje. ν_test za anker koji nije najlonski, u zidanoj konstrukciji pod dugotrajnim opterećenjem, iznosi 4.

Sa Staht t25 standardnim mostom (razmak oslonaca a_dist = 127 mm, svetli razmak između stopa duž mosta (Staht tehnički list)):

• 3 × hef = 180 mm, što je više od 127 mm, pa se αdist primenjuje. 127 mm je više od 1,5 × h_ef (90 mm), pa važi jednačina 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.

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

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

Širi most otklanja redukciju, pa se ankeri ispituju na 4,00 kN umesto na 4,86 kN. Kod zidova od opeke postavite stope mosta na opeke pored one u kojoj je anker. Pogledajte ispitivanje u zidanim konstrukcijama.

Ankeri za radove na visini ugrađuju se u stariji beton čije je stanje upitno, pa projektant traži prethodna ispitivanja. NEk = 3,0 kN, hef = 50 mm, kratkotrajno opterećenje, pa je Ω = 1,0. ν_test za anker koji nije najlonski, u betonu pod kratkotrajnim opterećenjem, iznosi 2.

• Sa Staht t60 standardnim mostom adist = 127 mm, svetli razmak između stopa duž mosta (Staht tehnički list), što je manje od 3 × hef (150 mm) i više od 1,5 × h_ef (75 mm), pa se primenjuje jednačina B.12.
• Najbliži oslonac, na 63,5 mm, udaljen je više od 1,0 × h_ef (50 mm), kako to zahtevaju prethodna ispitivanja u betonu pri opterećivanju 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.

Najlonski ankeri treba da drže privremenu gradilišnu ogradu na starijem betonu čije je stanje upitno, pa projektant traži prethodna ispitivanja. NEk = 0,4 kN, kratkotrajno opterećenje, pa je Ω = 1,0. Nominalna dubina ugradnje 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, svetli razmak između stopa 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 ankera izdrži ispitno opterećenje, karakteristično dejstvo može se usvojiti kao dopuštena nosivost u tom osnovnom materijalu: NR,all = NEk (jednačina B.5 standarda BS 8539). Anker se tada može koristiti pri tom opterećenju.

Ako anker ne dostigne ispitno opterećenje, projektant odlučuje o daljim koracima, a odluku određuju dva pitanja. Da li se na objektu jednostavno može ugraditi više ankera, na primer postavljanjem na manjem razmaku? I da li je anker popustio blizu ispitnog opterećenja, na primer iznad 0,8 × N_test?

• Da na oba: zadržite anker i ugradite ih više, uz nižu dopuštenu nosivost izračunatu kao u nastavku.
• Ne na bilo koje: izmenite specifikaciju, na veći prečnik, veću dubinu ugradnje ili drugi tip ankera, i sprovedite novu seriju prethodnih ispitivanja.

Određivanje niže dopuštene nosivosti:

1. Opteretite svih 5 ispitnih ankera do loma, polako, beležeći za svaki opterećenje pri prvom pomeranju. Da biste poštedeli konstrukciju, možete stati na oko 1,0 mm pomeranja i to opterećenje računati kao opterećenje loma.
2. Iz prosečnog opterećenja loma Nu,ave: NR,all = Nu,ave × αdist × Ω ÷ ν_ave (jednačina B.6).
3. Iz najnižeg opterećenja loma Nu,low: NR,all = Nu,low × αdist × Ω ÷ ν_low (jednačina B.7).
4. Koristite manju od dve vrednosti, ograničenu srednjim opterećenjem pri prvom pomeranju N_1st,m.
5. Povećajte broj ankera: n' = n0 × NEk ÷ NR,all (jednačina B.8), gde je n0 prvobitno planirani broj. Zaokružite naviše.

U primeru A sa mostom t25 ispitno opterećenje je bilo 4,86 kN. Jedan anker popušta pri 4,2 kN, što je iznad 0,8 × 4,86 = 3,89 kN, a na objektu se može ugraditi više ankera. Svih 5 se opterećuje do loma: 4,2, 5,6, 6,1, 5,3 i 6,4 kN. Srednje opterećenje pri prvom pomeranju je 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 proseka: 5,52 × 0,741 ÷ 5 = 0,818 kN.
• Iz najniže vrednosti: 4,2 × 0,741 ÷ 4 = 0,778 kN.
• NR,all = 0,778 kN, manja vrednost. Ona je ispod N1st,m (2,3 kN), pa ostaje važeća.
• Na objektu je planirano 24 ankera: n' = 24 × 0,9 ÷ 0,778 = 27,8, pa je potrebno 28 ankera.

BS 8539 daje još tri pristupa, svaki zasnovan na ispitivanjima do loma.

• Bez ETA, statistički pristup (Aneks B.2.3.2): 5 do 15 ankera opterećuje se do loma. NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × Ω, gde je NRu,m srednje opterećenje loma, 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, ne više od N_1st,m. Projektant bira ν, na primer 3 do 4 za statička opterećenja ili 5 za najlonske ankere.
• Anker sa ETA u zidanoj konstrukciji van okvira ETA, 5 do 15 ispitivanja (Aneks B.2.2.1): NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × β, sa β iz ETA (1 ako nije dat), ne više od karakteristične nosivosti iz ETA. Ovde β zamenjuje Ω. Zatim NR,all = NRk1 ÷ γM ÷ γF, sa γM iz ETA i γF od 1,35 za stalna dejstva, 1,5 za promenljiva dejstva ili 1,4 kada su nepoznata ili kombinovana, i ne više od N1st,m.
• Anker sa ETA, 15 ili više ispitivanja (Aneks B.2.2): metoda ispitivanja na objektu iz odgovarajućeg Evropskog dokumenta za ocenjivanje (EAD) i pripadajućeg EOTA tehničkog izveštaja.

Što se više ankera ispita do loma, to će dopuštena nosivost verovatno biti veća, ali ispitivanja do loma nanose više oštećenja.