Ancorarea structurală

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Conexiune bază coloană-fundație [1]

O ancoră structurală este utilizată pentru conectarea elementelor primare sau secundare la o structură de bază din beton armat . [2] Conexiunea este alcătuită din ansamblul diferitelor componente: ancore (în construcții metalice numite și șuruburi de bușteni ), placă de oțel, rigidizatoare. Ancorele pot transfera acțiune axială și acțiune de forfecare. [3] O legătură între elementele structurale primare, tipică în construcțiile metalice , este cea dintre coloana de oțel și fundația din beton armat (vezi figura). [4] O aplicație obișnuită a ancorelor structurale la elementele secundare, pe de altă parte, este conexiunea dintre sistemele de fațadă și structura primară din beton armat. [5]

Tipologie

Tipuri de ancore [1]

Preinserat

O ancoră preinserată

Ancorele pre-inserate sunt poziționate prin șabloane speciale înainte de turnarea elementului din beton armat. Aplicația tipică este în structurile de fundație ale mașinilor sau clădirilor cu cadru din oțel (rezidențiale și industriale). [4] Ei găsesc aplicații suplimentare în conectorii de forfecare pentru structuri compozite din oțel-beton. Ancorele pre-inserate pot fi împărțite în următoarele categorii [3] :

  • Inserturi pentru ridicare: Se utilizează pentru ridicarea grinzilor în beton precomprimat .
  • Ancore cu profil: constând dintr-un profil de canal din oțel în formă de rece sau cald la care dispozitivele de ancorare (știfturi) sunt sudate cu spațiu adecvat. Acest tip de ancoră este utilizat în special în structurile prefabricate . [6]
  • Șiruri cu cap: utilizate ca conectori de forfecare în structuri compozite din oțel-beton [7]

Pentru fiecare tip de ancoră preinserată, transferul de forțe are loc prin îngrășare mecanică. În special, partea încorporată a ancorei schimbă presiuni concentrate la nivelul cu betonul din jur; acest lucru apare în ambele cazuri de forță axială și forfecare. Tensiunea de compresie , datorită unei stări de tensiune triaxială , poate atinge valori mai mari de 10 ori rezistența la compresiune a betonului. [3]

Post-inserat

Ancorele post-inserate sunt instalate într-o gaură adecvată din elementul de beton. [3] Avantajul față de ancorele pre-inserate este versatilitatea mai mare în poziționare, totuși, având în vedere prezența armăturilor . Distincția care urmează se bazează pe principiul de funcționare al ancorei:

Ancore mecanice de expansiune

Exemplu de ancoră de expansiune mecanică ( pană )

Mecanismul de transfer al forței se bazează parțial pe o rețea mecanică, parțial pe fricțiunea dezvoltată de forța de expansiune. Este posibilă o altă subdiviziune [3] :

  • cu cuplu impus: ancora este introdusă în gaură și este blocată prin aplicarea unui cuplu la capul șurubului cu o cheie dinamometrică . Strângerea asigură că penei de capăt reintră în jachetă, deformându-l permanent sub efectul forței de expansiune. Un exemplu de ancoră de expansiune pentru pană este prezentat în figură.
  • cu deplasare impusă: funcționarea este similară cu cele cu cuplu impus. Pană este totuși împinsă prin ciocănit.

Ancorele tăiate

Mecanismul de transfer al forței se bazează pe unirea mecanică. O operațiune specială de găurire creează suprafața de contact între capul de ancorare și betonul din jur. Transferul presiunilor de contact are loc într-un mod similar cu ancorele de expansiune mecanice.

Ancore chimice

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: ancoră chimică .

O ancoră chimică este un set de tijă de oțel filetată sau cu nervuri și agent adeziv. În transferul acțiunii axiale, ancora angajează aderența care se dezvoltă între agentul adeziv și peretele găurii (beton). Transferul tăieturii are loc în schimb în conformitate cu mecanismele tipice ale celorlalte ancore. Performanța ancorei, în ceea ce privește sarcina maximă de întindere aplicabilă, este strict legată de curățenia găurii. Rezultatele experimentale [3] arată că, în condiții de curățare incompletă, reducerea capacității este de până la 60% comparativ cu cea de referință. Același lucru poate fi observat și prin modificarea condițiilor de umiditate ale betonului. În cazul betonului saturat cu apă, reducerea sarcinii maxime este de 20%. Alte condiții critice de utilizare sunt legate de expunerea la temperaturi ridicate [8] și de condiția de încărcare pe termen lung [9]

Șurub din beton

Acest tip de ancoră transferă forțele de tracțiune schimbând presiuni concentrate pe filet .

Ancore din plastic

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Tassello .

Comportament mecanic

Mecanisme de rupere prin forța de tracțiune

Ancorele prezintă diferite moduri de eșec atunci când sunt supuse forței de tracțiune: [3]

  • Defecțiune laterală din oțel: bara de oțel este mai puțin rezistentă decât toate mecanismele de defectare laterală din beton. Pauza urmează cedării oțelului.
  • Retragere: ancora iese din gaură.
  • Con de beton : defectarea coincide cu formarea unei suprafețe de defectare conică în beton. Conul are un vârf care coincide cu capul ancorei, iar axa de revoluție coincide cu axa ancorei. [10] Acest tip de rupere este observat și în testul de extracție . [11] [12]
  • Defecțiune prin împărțire : caracterizată prin formarea unui plan de fisură care conține axa de ancorare. Acest tip de defecțiune este tipic pentru ancorele instalate lângă marginile elementului de bază din beton sau pentru elementele de beton de dimensiuni limitate.
  • Ruperea datorată suflării : ruperea se caracterizează prin expulzarea laterală a betonului înconjurător la nivelul capului de ancorare. Acest tip de rupere este caracteristic ancorelor pre-inserate instalate lângă marginile elementului de beton. [3]

În verificările structurale ale stării limită finale , standardele prescriu să ia în considerare toate mecanismele de eșec posibile. [13]

  • Defecțiune laterală a oțelului [1]

  • Con de beton [1]

  • Eliminare - 1 [1]

  • Eliminare - 2 [1]

  • Rupere din cauza exploziei [1]

  • Despică

Mecanisme de forfecare

Ancorele prezintă modalități diferite de eșec atunci când sunt supuse forței de forfecare: [3]

  • Pauză laterală din oțel
  • Pauza de margine: pauza se caracterizează printr-o suprafață semiconică care implică porțiunea de beton de la axa ancorei până la cea mai apropiată margine.
  • Subminare: ruptura se caracterizează printr-o suprafață semiconică care face parte din zona capului ancorei și se dezvoltă cu un unghi de 35-45 ° pe orizontală. Mecanismul de subminare este tipic pentru trepte scurte, de fapt acestea nu suferă deformări mari de îndoire, dezvoltă un efect de pârghie . [14]

În verificările structurale ale stării limită finale , standardele prescriu să ia în considerare toate mecanismele de eșec posibile. [13]

  • Marginea de rupere [1]

  • Rupere datorată subminării [1]

Acțiune combinată de tragere / tăiere

Când acțiunea axială este combinată cu acțiunea de forfecare, rezultanta forțelor este înclinată de un unghi între 0 și 90 ° față de axa ancorei. În acest caz, pauza are loc printr-un mecanism combinat dintre cele menționate mai sus. Sarcina de rupere este mai mică decât în ​​starea decuplată. [3] În practica de proiectare, este adoptat un domeniu de interacțiune liniară. [15]

Grup de ancorare

Grup de două ancore chimice care formează conuri de beton suprapuse [16]

Când ancorele sunt asamblate ca grup, comportamentul lor mecanic (forfecare și / sau tracțiune) depinde de: (i) distanța dintre componentele grupului; (ii) diferența posibilă în forțele aplicate. [17]

Comportamentul în funcțiune

În cazul sarcinilor de funcționare (tracțiune și / sau forfecare), deplasarea ancorei trebuie limitată. Deplasarea limită este definită într-un document de evaluare tehnică (specific pentru fiecare ancoră) bazat pe o caracterizare experimentală a comportamentului mecanic. [18] [19]

Starea sarcinii seismice

Ancorele instalate în structuri din beton armat supuse solicitării seismice pot fi simultan (i) supuse unor forțe de inerție proporționale cu masa și accelerația structurii secundare conectate; (ii) să fie instalat într-o fisură cauzată de deteriorarea structurii primare din beton. Condițiile de încărcare pot fi definite după cum urmează:

  • Acțiune pulsativă axială: cicluri de acțiune axială de tragere. Acțiunea de compresie nu este considerată eficientă.
  • Tăiere alternativă: cicluri de acțiune de tăiere, cu direcție opusă de acțiune.
  • Crăpături ciclice: fisurile cauzate de deteriorarea structurii primare suferă cicluri de deschidere și închidere. [2] Ancora instalată într-un plan de fisurare supus ciclurilor de deschidere și închidere prezintă (i) o rezistență mai mică la forfecare și solicitări de tracțiune și (ii) o deplasare mai mare cu aceeași sarcină impusă, comparativ cu starea ne-fisurată. [3]

Condiție de încărcare excepțională

Prin sarcină excepțională, ne referim la o sarcină aplicată la o viteză mai mare decât în ​​aplicațiile statice convenționale. De exemplu, o acțiune de tragere excepțională pentru o ancoră are un timp de încărcare de 0,03 secunde, în timp ce timpul convențional în timpul unui test experimental este de 100 de secunde atunci când se referă la sarcina maximă. [20] În ceea ce privește conexiunile oțel-beton, un exemplu de sarcină excepțională este coliziunea unui vehicul împotriva unei bariere ancorate pe o placă de beton. Ancorele supuse unor solicitări de tracțiune excepționale au demonstrat experimental [21] o creștere a rezistenței în mecanismele de defecțiune din partea betonului. În standarde [7] definiția include și sarcini de tip incendiu .

Galerie

  • Ancoră de expansiune tip pană - 1

  • Tip ancora Undercut

  • Ancoră de expansiune cu sacou

  • Ancoră de expansiune tip pană - 2

  • Ancoră chimică

  • Șurub din beton

Notă

  1. ^ a b c d e f g h i Ronald Cook, GT Doerr și RE Klingner, Design Guide for Steel to Bet Connections , University Of Texas Austin, 2010.
  2. ^ a b Matthew S. Hoehler și Rolf Eligehausen, Comportamentul și testarea ancorelor în fisuri seismice simulate , în ACI Structural Journal , vol. 105, nr. 3, 2008, pp. 348–357, ISSN 08893241 ( WC ACNP ) .
  3. ^ a b c d e f g h i j k Rainer Mallèe, Rolf Eligehausen și John F Silva, Ancore în structuri de beton , Ernst & Shon, 2006, ISBN 978-3-433-01143-0 .
  4. ^ a b Giulio Ballio și Federico M. Mazzolani, Structuri de oțel , Milano, Hoepli, 1982.
  5. ^ IStructE, Aspects of Cladding , Londra, 1988.
  6. ^ Hubert Bachmann și Alfred Steinle, Structuri prefabricate de beton , Berlin, Ernst & Shon, 2012, ISBN 0-7506-5084-2 .
  7. ^ a b MIT ITALIA, STANDARDE TEHNICE DE CONSTRUCȚIE , Roma, Ministerul Infrastructurii, 2008, p. 39.
  8. ^ Mohammad Mahdi Raouffard și Minehiro Nishiyama, Idealization of bond stress-slip relation at highed temperature based on pullable tests , în ACI Structural Journal , n. 115, 2018, DOI : 10.14359 / 51701120 , ISSN 0889-3241 ( WC ACNP ) .
  9. ^ Rasoul Nilforoush, Martin Nilsson, Gunnar Söderlind și Lennart Elfgren, Performanță pe termen lung a ancorelor lipite cu adeziv , în ACI Structural Journal , nr. 113, 2016, pp. 251-262, DOI : 10.14359 / 51688060 .
  10. ^ Rolf Eligehausen și G. Sawade, O descriere bazată pe mecanica fracturii a comportamentului de extragere a știfturilor cu cap încorporate în beton , în Mecanica fracturilor structurilor de beton , 1989, pp. 281-299, DOI : 10.18419 / opus-7930 .
  11. ^ JH Bungey și SG Millard, Testarea betonului în structuri , Londra, Blackie Academic & Professional, 1996, ISBN 0-203-48783-4 .
  12. ^ William C. Stone și Nicholas J Carino, Deformation and Failure in Large-Scale Pullout Tests , în ACI Structural Journal , n. 80, 1984.
  13. ^ a b ACI, ACI 318-14 Cerințe privind codul de construcție pentru beton structural , vol. 22, 2014, ISBN 978-0-87031-930-3 , JSTOR 3466335 .
  14. ^ Neal S Anderson și Donald F Meinheit, Pryout Capacity of Cast-In Headed Stud Anchors , în Jurnalul PCI , 2005, pp. 90-112, ISSN 0887-9672 ( WC ACNP ) .
  15. ^ ACI, ACI 349.2 Ghid pentru metoda de proiectare a capacității betonului (CCD) - Exemple de proiectare a încorporării , în Beton , Ccd, 2004, pp. 1–77.
  16. ^ GT Doerr și RE Klingner, Cerințe privind comportamentul și distanțarea ancorelor adezive , Universitatea din Texas Austin, 1989.
  17. ^ Philipp Mahrenholtz și Rolf Eligehausen, Comportamentul grupurilor de ancoră instalate în beton crăpat în baza acțiunilor seismice simulate baza Under , 2010.
  18. ^ Documente europene de evaluare și evaluări tehnice europene , pe EOTA .
  19. ^ Cum se găsește un TAB , pe EOTA .
  20. ^ Kazunori Fujikake, Jun Nakayama, Hiroshi Sato, Sidney Mindess și Takeshi Ishibashi, Ancore legate chimic supuse unei încărcări rapide de retragere , în ACI Materials Journal , vol. 100, nr. 3, 2003, pp. 246-252.
  21. ^ George Solomos, Testarea ancorajelor în beton sub încărcare dinamică , Ispra, Centrul comun de cercetare.

Elemente conexe

Alte proiecte

Inginerie Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de inginerie
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Ancoraggio_strutturale&oldid=116600575 ”