Ön ankraj testleri: test yükünün hesaplanması

Ön test, üreticinin veri sunmadığı bir taşıyıcı malzemede ankrajın karakteristik etkiyi N_Ek (katsayısız yük) taşıyıp taşıyamayacağını gösteren, 5 ankraj üzerinde yapılan bir saha testidir. BS 8539:2012+A1:2021, Ek B.2.3.1'de bunu izin verilen dayanım testlerinde basitleştirilmiş yaklaşım olarak adlandırır.

Taşıyıcı malzeme için ilgili Avrupa Teknik Değerlendirmesine (ETA) sahip bir ankraj bulunmadığında (uygulamada genellikle yığma duvar) veya betonun durumu ETA değerlerini şüpheli kıldığında kullanılır. Ankraj yine de üreticisinin o taşıyıcı malzeme kategorisi için onayladığı bir tip olmalıdır. 5 ankraj kırılmaya kadar değil, yalnızca test yüküne kadar yüklenir; bu nedenle testler kırılma testlerinden daha az hasar verir. Bkz. saha testi ne zaman gerekir.

Ön test ankrajları özel olarak bu test için takılır ve işte asla kullanılmaz. Bunları işteki ile aynı taşıyıcı malzemeye, olası hasarın yapıya zarar vermeyeceği ve onarılabileceği bir noktaya takın. Kullanılacak ankrajlardan yeterince uzak tutun; yer dar olsa bile asla 3 × h_ef'den yakın olmasın.

Test yükü, karakteristik etkinin bir test katsayısıyla çarpılıp azaltma katsayısı α_dist ve durum katsayısı Ω'ya bölünmesiyle bulunur:

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

• N_Ek, karakteristik etki, tasarımın tek bir ankraja uyguladığı, güvenlik katsayıları içermeyen yüktür. Proje sorumlusu tarafından verilir.
• ν_test, test katsayısı, ankraj malzemesine, taşıyıcı malzemeye ve yükün uzun ya da kısa süreli olmasına bağlıdır. Aşağıdaki tabloya bakın.
• α_dist, azaltma katsayısı, ankraja çok yakın yerleştirilen ve taşıyıcı malzemeyi bir arada tutarak sonucu yükseltebilecek köprü mesnetlerini hesaba katar. Ayaklar yeterince uzaksa 1,0'dır. Bkz. köprü seçimi.
• Ω, durum katsayısı, test ile gerçek kullanım arasındaki farkları hesaba katar; örneğin ıslak ortamda kullanılacak bir ankrajın kuru koşullarda test edilmesi. Ω'ya proje sorumlusu karar verir.

Test yükü hesaplayıcımız bu adımları sizin için uygular.

Naylon ankrajlara sünme nedeniyle daha yüksek katsayılar verilir. Uzun süre yük altında kalan naylon yavaş yavaş şekil değiştirir; bu nedenle deney yükünü kısa süre taşıyabilen bir ankraj, kullanımda daha düşük bir yükte yine de göçebilir.

Tasarımcı Ω değerini, ankrajın gerçek kullanımının deneyden nasıl farklılaşacağını sorgulayarak seçer. Her yanıt bir değer verir:

• Yük ne kadar süre etki edecek? İskele veya yüksek yapı çalışmalarında ankraj gibi kısa süreli yükler için Ω = 1,0. Sürekli çekme yükü için Ω = 0,9.
• Ankraj kullanımda deneydekinden daha ıslak veya daha sıcak olacak mı? Kullanımda ıslak olacak ancak kuru ortamda deneniyorsa Ω = 0,8. Üreticinin normal kullanım sıcaklığı aralığından daha sıcak ortamda çalışacak ancak normal sıcaklıkta deneniyorsa Ω = 0,8.
• Kullanılan ankrajlar deney ankrajlarından daha zayıf bir yere denk gelebilir mi? Derzlerin görünmediği veya ankrajların tuğla içinde tutulamadığı sıvalı bir duvarda, deney ankrajları dolu tuğlaya yerleştirilmişse Ω = 0,75.
• Beton çatlamış olacak mı? Çekme bölgesindeki beton için tasarlanmış bir ankraj için Ω = 0,7.

Birden fazla koşul geçerliyse tasarımcı söz konusu durum için tek bir Ω değeri belirler. Bu kılavuz bunların birleştirilmesi için bir kural vermez; tasarımcıya danışın.

αdist, mesnet aralığı adist ile etkin ankraj derinliği hef'ye bağlıdır. adist, noktasal mesnetlerde eksenlere kadar, sürekli mesnetlerde ise mesnetler arasındaki net açıklık olarak ölçülür. Staht'ın verdiği değerler, yani t25 ve t60 standart köprüler için 127 mm, daha geniş köprüler için 375 mm ve 575 mm, köprü boyunca ayaklar arasındaki net mesafedir (Staht teknik föyleri); sektörde yayımlanan köprü tablosu da bu esası kullanır. Bu, güvenli tarafta kalan bir yaklaşımdır: dört ayaklı bir köprünün ayakları aslında ankraja daha uzaktadır; dolayısıyla net aralık, test yükünü hiçbir zaman düşürmez, yalnızca biraz yükseltir.

h_ef = 150 mm'ye kadar. adist en az 3 × hef ise αdist = 1,0'dır. adist, 3 × hef'den küçük ancak 1,5 × hef'den büyükse αdist = 0,4 + adist ÷ (5 × hef) olur (BS 8539 denklem B.12). BS 8539 ayrıca gereken aralığı 450 mm ile sınırlar; ancak hef = 150 mm'ye kadar 3 × hef hiçbir zaman 450 mm'yi aşmadığından bu sınır sonucu değiştirmez. adist 1,5 × hef veya daha küçükse köprü bu yöntem için fazla dardır: daha geniş bir köprü kullanın. Betonda ön test ayrıca en yakın mesnedin ankrajdan 1,0 × hef'den daha uzakta olmasını gerektirir; bu, B örneğinde kontrol edilmektedir.

150 mm'den derin. Denklem B.12 uygulanmaz. Betonda en yakın mesnedi ankrajdan en az 1,5 × hef uzakta tutun; bu, adist'in en az 3 × hef olması demektir. Kâgir yapılarda tuğla ve bloklara ilişkin kurallar geçerlidir. EOTA TR 053, dolu kil tuğla gibi küçük dolu tuğlalardan örülmüş çok katmanlı duvarlarda, mesnetler arasında 1,5 × hef'den fazla mesafe olması ve kırılmanın oluşmasına yer bırakılması koşuluyla azaltma gerektirmez. Bkz. köprü seçimi.

hef, ankrajın taşıyıcı malzemeyi kavradığı en alt noktaya kadar olan derinliktir. Naylon dübellerde hef'yi nominal ankraj derinliğinin %50'si olarak alın.

Dolu tuğladaki kimyasal bir ankraj sürekli bir çekme yükü taşır. Tasarımcı NEk = 0,9 kN, hef = 60 mm ve sürekli yük için tek bir Ω = 0,9 değeri verir. Kâgirde uzun süreli yük altındaki naylon olmayan bir ankraj için ν_test = 4'tür.

Staht t25 standart köprü ile (mesnet aralığı a_dist = 127 mm, köprü boyunca ayaklar arasındaki net mesafe (Staht teknik föyü)):

• 3 × hef = 180 mm, bu 127 mm'den büyüktür, dolayısıyla αdist uygulanır. 127 mm, 1,5 × h_ef'den (90 mm) büyük olduğundan denklem B.12 geçerlidir.
• 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 ile (a_dist = 375 mm):

• 375 mm, 3 × hef'den (180 mm) büyüktür, dolayısıyla αdist = 1,0.
• N_test = 3,6 ÷ (1,0 × 0,9) = 4,00 kN.

Daha geniş köprü azaltmayı ortadan kaldırır; böylece ankrajlar 4,86 kN yerine 4,00 kN'a kadar test edilir. Tuğla duvarda köprü ayaklarını, ankrajın bulunduğu tuğlanın yanındaki tuğlalara oturtun. Bkz. kâgirde test.

Yüksek yapı bakım işleri için kullanılacak ankrajlar, durumu şüpheli eski betona yerleştirilecektir; bu nedenle tasarımcı ön test ister. NEk = 3,0 kN, hef = 50 mm, kısa süreli yük, dolayısıyla Ω = 1,0. Betonda kısa süreli yük altındaki naylon olmayan bir ankraj için ν_test = 2'dir.

• Staht t60 standart köprü ile adist = 127 mm'dir (köprü boyunca ayaklar arasındaki net mesafe (Staht teknik föyü)); bu değer 3 × hef'den (150 mm) küçük, 1,5 × h_ef'den (75 mm) büyük olduğundan denklem B.12 uygulanır.
• 63,5 mm'deki en yakın mesnet, betondaki ön testlerin test yüküne kadar yükleme sırasında gerektirdiği gibi 1,0 × h_ef'den (50 mm) uzaktadır.
• 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.

Naylon dübeller, geçici bir şantiye perdesini durumu şüpheli eski betona sabitleyecektir; bu nedenle tasarımcı ön test ister. NEk = 0,4 kN, kısa süreli yük, dolayısıyla Ω = 1,0. Nominal ankraj derinliği 70 mm olduğundan hef = 35 mm'dir. Kısa süreli yük altındaki naylon için ν_test = 3,5'tir.

• Staht t25 standart köprü ile adist = 127 mm'dir (köprü boyunca ayaklar arasındaki net mesafe (Staht teknik föyü)); bu değer 3 × hef'den (105 mm) büyük olduğundan α_dist = 1,0.
• 63,5 mm'deki en yakın mesnet, 1,0 × h_ef'den (35 mm) uzaktadır.
• N_test = 0,4 × 3,5 ÷ (1,0 × 1,0) = 1,40 kN.

5 ankrajın tümü test yüküne dayanırsa, karakteristik etki o taşıyıcı malzemedeki izin verilen dayanım olarak alınabilir: NR,all = NEk (BS 8539 denklem B.5). Ankraj bu durumda o yükte kullanılabilir.

Bir ankraj test yüküne ulaşamazsa sonraki adıma tasarımcı karar verir ve bunu iki soru belirler. İş, örneğin ankrajları birbirine daha yakın yerleştirerek, basitçe daha fazla ankrajla yapılabilir mi? Ve ankraj test yüküne yakın bir değerde, örneğin 0,8 × N_test'in üzerinde mi göçtü?

• Her ikisine de evet: ankrajı koruyun ve aşağıdaki gibi hesaplanan daha düşük bir izin verilen dayanımla daha fazla sayıda kullanın.
• Herhangi birine hayır: şartnameyi daha büyük bir çap, daha derin ankraj veya başka bir ankraj tipiyle değiştirin ve bunun için yeni bir ön test serisi yapın.

Daha düşük izin verilen dayanımın hesaplanması:

1. 5 test ankrajının tümünü yavaşça göçmeye kadar yükleyin ve her birinde ilk hareketteki yükü kaydedin. Yapıyı korumak için yaklaşık 1,0 mm harekette durabilir ve bu yükü göçme yükü olarak sayabilirsiniz.
2. Ortalama göçme yükü Nu,ave'den: NR,all = Nu,ave × αdist × Ω ÷ ν_ave (denklem B.6).
3. En düşük göçme yükü Nu,low'dan: NR,all = Nu,low × αdist × Ω ÷ ν_low (denklem B.7).
4. İkisinden düşük olanı, ortalama ilk hareket yükü N_1st,m ile sınırlandırarak kullanın.
5. Ankraj sayısını artırın: n' = n0 × NEk ÷ NR,all (denklem B.8); burada n0 başlangıçta planlanan sayıdır. Yukarı yuvarlayın.

t25 köprülü A örneğinde test yükü 4,86 kN idi. Bir ankraj 4,2 kN'da göçer; bu değer 0,8 × 4,86 = 3,89 kN'un üzerindedir ve iş daha fazla ankrajla yapılabilir. 5 ankrajın tümü göçmeye kadar yüklenir: 4,2, 5,6, 6,1, 5,3 ve 6,4 kN. İlk hareketteki ortalama yük 2,3 kN'dur.

• Nu,ave = 27,6 ÷ 5 = 5,52 kN ve Nu,low = 4,2 kN.
• α_dist × Ω = 0,823 × 0,9 = 0,741.
• Ortalamadan: 5,52 × 0,741 ÷ 5 = 0,818 kN.
• En düşükten: 4,2 × 0,741 ÷ 4 = 0,778 kN.
• NR,all = 0,778 kN, yani düşük olan değer. N1st,m'nin (2,3 kN) altında olduğundan geçerlidir.
• İş için 24 ankraj planlanmıştı: n' = 24 × 0,9 ÷ 0,778 = 27,8, dolayısıyla 28 ankraj gerekir.

BS 8539, her biri göçme testlerine dayanan üç yol daha sunar.

• ETA yok, istatistiksel yaklaşım (Ek B.2.3.2): 5 ila 15 ankraj göçmeye kadar yüklenir. NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × Ω; burada NRu,m ortalama göçme yükü, v değişkenlik katsayısı (en fazla %30) ve K istatistiksel bir katsayıdır: 5 test için 3,40, 10 test için 2,57 ve 15 test için 2,33. NR,all = NRk1 ÷ ν, en fazla N_1st,m. ν'yü tasarımcı seçer; örneğin statik yükler için 3 ila 4, naylon dübeller için 5.
• ETA kapsamı dışında kâgirde ETA'lı ankraj, 5 ila 15 test (Ek B.2.2.1): NRk1 = αdist × NRu,m × (1 − K × v) × β; β ETA'dan alınır (verilmemişse 1) ve sonuç ETA'daki karakteristik dayanımı aşamaz. Burada β, Ω'nın yerini alır. Ardından NR,all = NRk1 ÷ γM ÷ γF; γM ETA'dan alınır, γF kalıcı etkiler için 1,35, değişken etkiler için 1,5, bilinmediği veya karışık olduğu durumlarda 1,4'tür ve sonuç N1st,m'yi aşamaz.
• ETA'lı ankraj, 15 veya daha fazla test (Ek B.2.2): ilgili Avrupa Değerlendirme Belgesi'nin (EAD) şantiye test yöntemi ve ona ait EOTA Teknik Raporu.

Göçmeye kadar test edilen ankraj sayısı arttıkça izin verilen dayanımın daha yüksek çıkması olasıdır; ancak göçme testleri daha fazla hasar verir.