Il fissaggio mediante ancoranti chimici e meccanici

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1 Il fissaggio mediante ancoranti chimici e meccanici Ing. Stefano Eccheli Field Engineer Hilti Italia S.p.A.

2 Agenda Inquadramento normativo: riferimenti per la progettazione Linea Guida Europea ETAG 001 Progettazione degli ancoranti chimici: Technocal Report 029 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici

3 CPR 305/2011: uova regolamentazione sulla marcatura CE dei prodotti da costruzione Sostituisce la Direttiva sui Prodotti CPD (in vigore dal 1998) ed è cogente dal 1 luglio 2013 Diventa legge in tutta l UE senza la necessità di una legge nazionale E applicata a tutti i prodotti permanentemente installati in una costruzione Il CPR coinvolge tutti i prodotti da costruzione

4 Il CPR ridefinisce il processo per ottenere la marcatura CE di un prodotto da costruzione Prodotti Standardizzati (Marcatura CE obbligatoria) he Marcatura CE DoP Dichiarazione di prestazione Sistemi innovativi (Marcautra CE volontaria) EAD (Ex ETAG) ETA La Marcatura CE può essere ottenuta secondo le procedure definite dal CPR (he o EAD) Le Linee guida ETAG sono sostituite dalle EAD (si mantiene la denominazione ETA per il Benestare) Ogni fornitore è obbligato a consegnare in maniera proattiva un nuovo documento, la dichiarazione di prestazione (DoP), nella lingua di riferimento

5 Inquadramento normativo Marcatura CE Ottenuto a seguito di: - Giudizio di conformità del prodotto con le specifiche europee (Benestare Tecnici Europei ETA); - Controlli di produzione di fabbrica e ispezioni nello stabilimento da parte dell Organismo notificante; 0672-CPD-0001 Hilti AG, stabilimento 1 98 ETA-98/ D.M. 14/01/ ORME TECICHE PER LE COSTRUZIOE Per i materiali e prodotti per uso strutturale innovativi il produttore potrà pervenire alla Marcatura CE in conformità a Benestare Tecnici Europei. Per i materiali e prodotti recanti la Marcatura CE sarà onere del Direttore dei Lavori, in fase di accettazione, accertarsi del possesso della marcatura stessa e richiedere ad ogni fornitore, per ogni diverso prodotto, il Certificato ovvero Dichiarazione di Conformità alla parte armonizzata della specifica norma europea ovvero allo specifico Benestare Tecnico Europeo, per quanto applicabile.

6 Inquadramento normativo Contenuto dell ETA ell ETA di un ancorante sono raggruppate tutte le informazioni tecniche necessarie del prodotto stesso, come: Modalità di posa; Diametri certificati; Profondità di posa certificate; Eventuale validità per calcestruzzo fessurato; Intervalli di temperatura di esercizio certificati; Interassi minimi e distanze minime dai bordi; Tensione caratteristica di aderenza; Coefficienti di sicurezza; Coppie di serraggio.

7 Inquadramento normativo Progettazione e certificazione dei ancoranti Sollecitazioni Resistenze European Committee for Standardization (CE) European Organization for Technical Approval (EOTA) Eurocodici CE-TS :2009 EOTA TR045 European Technical Approval Guideline (ETAG o EAD) European Technical Approval (ETA) Organizzazione Codice/Standard Linea Guida Certificazione Applicazione

8 Inquadramento normativo Evoluzione della normativa sugli ancoranti 1982: 1º Metodo di calcolo per ancoranti nel calcestruzzo pubblicato a livello mondiale 1989: asce l EOTA (European Organisation for Technical Approvals) 1997: EOTA pubblica la linee guida ETAG o. 001: Linea guida per il benestare tecnico europeo di Ancoranti metallici da utilizzare nel calcestruzzo 2007: EOTA pubblica Technical Report 029 Metodo di progettazione per Ancoranti Chimici 2009: Il CE (Comitée Europeèn de ormalisation) pubblica il CE-TS , che diverrà diverrà parte integrante dell EC2 entro il 2015

9 Agenda Inquadramento normativo: riferimenti per la progettazione Linea Guida Europea ETAG 001 Progettazione degli ancoranti chimici: Technocal Report 029 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici

10 Linea Guida Europea ETAG 001 Una linea guida ETAG è un documento preparato da e per gli Organismi di Approvazione Stabilisce criteri per la valutazione di caratteristiche/requisiti di un prodotto o di una famiglia di prodotti (Benestare Tecnici Europei) Contenuti descrizione e classificazione principi di funzionamento requisiti specifici dei prodotti nell ambito del significato dei requisiti essenziali (Resistenza meccanica, Sicurezza nell uso) criteri di valutazione rispondenza all uso (metodo di progettazione, installazione, imballaggio, trasporto, stoccaggio ) procedure di prova metodi di valutazione ed interpretazione dei risultati di prova procedure di Attestazione di Conformità periodo di validità dell approvazione

11 Linea Guida Europea ETAG 001 Ancoranti Parte 1: Ancoranti metallici in generale nel calcestruzzo Parte 2: Ancoranti ad espansione a controllo di coppia Parte 1: Ancoranti in generale Parte 3: Ancoranti sottosquadro Parte 2: Ancoranti ad espansione a controllo di coppia Parte 4: Ancoranti ad espansione a controllo di spostamento Parte 3: Ancoranti sottosquadro Parte 5: Ancoranti chimici Parte 4: Ancoranti ad espansione a controllo di spostamento Parte 5: Ancoranti chimici Parte 6: Ancoranti ancoranti multipli meccanici per impieghi non strutturali ancoranti chimici Allegati Allegato A: Procedure di prova Allegato B: Prove relative alle condizioni di servizio ammissibili Allegato C: Metodo per la progettazione degli ancoraggi Ancoraggi: sottosquadro ad espansione

12 Linea Guida Europea ETAG 001 Tasselli meccanici sottosquadro: funzionamento per forma Il carico applicato viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall incastro creato nel materiale base R R R Meccanismo di tenuta per forma nel materiale base

13 Linea Guida Europea ETAG 001 Tasselli meccanici ed espansione: funzionamento per attrito Il carico applicato viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall incastro creato nel materiale base R R R Tassello a controllo di coppia Fexp R Tassello a controllo di spostamento Fexp R R R Fexp Fexp > 3 Fexp Fexp > 3

14 Linea Guida Europea ETAG 001 Tasselli meccanici a vite: funzionamento per forma e attrito La resistenza è dovuta all azione combinta della componente di reazione per forma R e per attrito A R A

15 Linea Guida Europea ETAG 001 Tasselli chimici: funzionamento per adesione Il carico applicato viene trasmesso al materiale base per mezzo di adesione chimica tra l ancorante e la parete del foro. E principio unico degli ancoranti chimici. = R Resina + barra filettata Adesione Forma tensile load

16 Linea Guida Europea ETAG 001 Parte 1: Ancoranti in generale Parte 2: Ancoranti ad espansione a controllo di coppia Parte 3: Ancoranti sottosquadro Parte 4: Ancoranti ad espansione a controllo di spostamento Parte 5: Ancoranti chimici Allegati Allegato A: Procedure di prova Allegato B: Prove relative alle condizioni di servizio ammissibili Allegato C: Metodo per la progettazione degli ancoraggi basato su coefficienti di sicurezza parziali tiene conto della direzione del carico tiene conto delle diverse modalità di rottura

17 Linea Guida Europea ETAG 001 ETAG 001 Annex C Coefficienti parziali di sicurezza Partial safety factor concept 5% fractile mean ultimate resistance design action characteristic value of action partial safety factors for action S d R d environmental conditions (temperature, durability) partial safety factor for material (anchor, base material) characteristic resistance (ETA) design resistance recommended load action resistance

18 Linea Guida Europea ETAG 001 ETAG 001 Annex C Direzione del carico Direzione del carico rispetto all asse dell ancorante: Direzione del taglio rispetto al bordo libero dell elemento in calcestruzzo:.

19 Linea Guida Europea ETAG 001 ETAG 001 Annex C Modalità di rottura a trazione Trazione Rottura lato acciaio Rottura conica del calcestruzzo Acciaio Calcestruzzo cono cls estrazione splitting combinata Trovare la minima resistenza di progetto Trazione Tensioni elevate Qualità del calcestruzzo Rottura per estrazione Tensioni elevate Qualità del calcestruzzo Rottura per splitting Acciaio Calcestruzzo cono cls estrazione splitting combinata Trovare la minima resistenza di progetto Posa non corretta Qualità del calcestruzzo Spessore materiale base Qualità del calcestruzzo

20 Linea Guida Europea ETAG 001 ETAG 001 Annex C Resistenza di progetto a trazione Resistenza caratteristica Rk Rd Rottura lato acciaio Rottura conica del calcestruzzo Rk, s A S f uk A 0 c, Rk, c Rk, c s, 0 ec, re, ucr, Ac, Rd, s Rd, c Rk, s Ms Rk, c Mc Si considera la minima resistenza Rottura per estrazione Rk,p : valore presente nell ETA dell ancorante Rd, p Rk, p Mp Rottura per splitting Prevenuta se vengono rispettate le opportune condizioni geometriche di posa: distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (c min, s min, h min )

21 Linea Guida Europea ETAG 001 ETAG 001 Annex C Modalità di rottura a taglio Taglio Rottura lato acciaio per taglio puro Rottura lato acciaio per taglio con flessione Acciaio Calcestruzzo taglio puro flessione rottura bordo pry-out Trovare la minima resistenza di progetto Taglio Qualità dell acciaio Rottura del bordo Qualità dell acciaio Eccentricità Rottura per pry-out Acciaio Calcestruzzo taglio puro flessione rottura bordo pry-out Trovare la minima resistenza di progetto Distanza dal bordo Qualità del calcestruzzo Ancoranti corti e rigidi Qualità del calcestruzzo

22 Linea Guida Europea ETAG 001 ETAG 001 Annex C Resistenza di progetto a taglio Rottura acciaio taglio puro Resistenza caratteristica Rk V Rk, s 0. 5 A S f uk V Rd Rd, s V Rk, s Ms Rottura acciaio taglio/flessione Rottura del bordo Rottura per pry-out V Rk, sm M A M Rk, s 0 cv, V Rkc, VRkc, hv, 0 s, V ecv,, V ucrv, AcV, V Rk, cp k Rk, c V V V Rd, sm Rd, c Rd, cp V V Rk, sm V Rk, cp Ms Rk, c Mc Mc Si considera la minima resistenza

23 Linea Guida Europea ETAG 001 ETAG 001 Annex C Modalità di rottura Inizio Trazione Taglio Acciaio Calcestruzzo Acciaio Calcestruzzo Cono calcestr. estraz. Splitting Taglio puro Flessione Collasso del bordo pry-out Trovare le minima resistenza di progetto Azione combinata Trovare la minima resistenza di progetto

24 Agenda Inquadramento normativo: riferimenti per la progettazione Linea Guida Europea ETAG 001 Progettazione degli ancoranti chimici: Technocal Report 029 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici

25 Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Principali differenze con ETAG 001-Annex C Profondità di posa variabile Modalità di rottura combinata estrazione rottura conica

26 Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Profondità di posa variabile Cosa cambia? ETAG 001, Annex C EOTA TR 029 Spessore min materiale base 100 mm h min h ef + 30 mm h ef + 2 d 0 h ef h ef Interasse e distanza dal bordo critici h ef h ef Tipo di rottura Profondità di infissione standard Profondità di infissione variabile

27 Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Grafico-tipo dei meccanismi di rottura delle barre filettate ancorate con resine Rottura del cono di calcestruzzo Rottura combinata sfilamento - cono Rottura lato acciaio Carico Profondità di posa

28 Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Profondità di posa variabile esempio di calcolo - Verifica agli SLU: S d R d - Esempio: Hilti HIT-RE 500-SD con barre HIT-V, singolo ancorante, cls C 40/50 - Carico di progetto: S d = 55 k 140 Profondità di posa fissa M16 (125 mm): R d = 44,9 k M20 (170 mm): R d = 75,4 k M16 (125 mm) M20 (170 mm) 122 % utilization 73 % utilization design resistance [k] M16, fixed M20, fixed M16, bond M20, bond M16, steel M20, steel concrete cone Sd embedment depth [mm]

29 Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Profondità di posa variabile esempio di calcolo - Verifica agli SLU: S d R d - Esempio: Hilti HIT-RE 500-SD con barre HIT-V, singolo ancorante, cls C 40/50 - Carico di progetto: S d = 55 k 140 Profondità variabile di posa M16 (154 mm): R d = 55,3 k M20 (138 mm): R d = 55,1 k M16 (154 mm) M20 (138 mm) 99,5 %utilization 99,8 utilization design resistance [k] M16, fixed M20, fixed M16, variable M20, variable M16, bond M20, bond M16, steel M20, steel concrete cone Sd embedment depth [mm]

30 Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Rottura combinata pull-out + cono calcestruzzo Inizio Trazione Taglio Acciaio Calcestruzzo Acciaio Calcestruzzo Cono calcestr. estraz. Splitting Rottura combinata Taglio puro Flessione Collasso del bordo pry-out Trovare le minima resistenza di progetto Azione combinata Trovare la minima resistenza di progetto

31 Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Rottura combinata pull-out + cono calcestruzzo Rottura lato acciaio Rottura conica del calcestruzzo Rottura combinata pull-out + cono calcestruzzo Rk, s Resistenza caratteristica Rk A S f uk A 0 c, Rk, c Rk, c s, ec, 0 re, ucr, Ac, Rd Rd, s Rd, c Rd, c Rk, s Ms Rk, c Mc Rk, c Mc Si considera la minima resistenza Rottura per estrazione Rk,p : valore presente nell ETA dell ancorante Rd, p Rk, p Mp Rottura per splitting Prevenuta se vengono rispettate le opportune condizioni geometriche di posa: distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (c min, s min, h min )

32 Agenda Inquadramento normativo: riferimenti per la progettazione Linea Guida Europea ETAG 001 Progettazione degli ancoranti chimici: Technocal Report 029 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici

33 Tecnologia e innovazione degli ancoranti chimici Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY barra speciale HIT-Z: Ininfluenza della pulizia del foro Barre filettate con resina ad iniezione classica Barre HIT-Z con resina Hilti HIT-HY 200 Carico [k] Resistenza ultima Carico [k] Resistenza ultima Senza pulizia del foro Foro pulito Foro pulito Pulizia del foro non adeguata Spostamento [mm] Spostamento [mm]

34 Tecnologia e innovazione degli ancoranti chimici Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY barra speciale HIT-Z: Sp Meccanismo di funzionamento La superficie liscia delle eliche consente il movimento per l espansione La coppia di serraggio attiva il meccanismo di espansione Le forze di espansione aumentano significativamente l adesione al calcestruzzo Certificazione per foro sporco Tempo risparmiato Foro Pulizia Iniezione 27% 24% 12% La pulizia non è richiesta grazie alla forma dei cunei appositamente studiata e alle forze di espansione Inserimento della barra 18% Pulizia resina in eccesso 9% Cambio cartuccia 10%

35 Tecnologia e innovazione degli ancoranti chimici Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY barra speciale HIT-Z: Effetti della fessurazione sulle prestazioni di un ancorante Un ancoraggio su cls non fessurato mostra una distribuzione assialsimmetrica delle tensioni rispetto all asse dell ancoraggio. L equilibrio è garantito da questo anello circolare di tensioni. crack plane Un ancoraggio su cls fessurato mostra una redistribuzione delle tensioni all interno del calcestruzzo, riducendo l area in cui avviene la trasmissione delle forze nel calcestruzzo tensione di aderenza di progetto per barre M16 (/mm 2 ) Solo l 8% di riduzione della resistenza con le barre HIT-Z su cls fessurato vs. non-fessurato HIT-HY 200 con HIT-Z 16 14,7 HIT-HY 200 con barre HIT-Z ha prestazioni migliori in termini di carico, sia su cls fessurato che su cls non-fessurato HIT-HY 200 con HIT-V 3,8 4,4 6,8 11,1 Calcestruzzo non fessurato Calcestruzzo fessurato

36 Tecnologia e innovazione degli ancoranti chimici Pulizia del foro Standard Pulizia del con punta aspirante HDB Testa a 4 taglienti per il calcestruzzo armato stessa resistenza e durata delle punte TECX e TEYX Perforazione e Pulizia in un solo passaggio La polvere viene trasportata all interno della punta grazie all aspiratore collegato Pulizia perfetta Fori sulla testa per aspirare la polvere Adattatore per aspiratore Connessione SDS PLUS e SDS MAX

37 Grazie per l attenzione.