Ancoraggio su calcestruzzo: Il fissaggio mediante ancoranti chimici e meccanici. Ing. Marco Natale Field Engineer Hitli Italia S.p.A.

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2 Ancoraggio su calcestruzzo: Il fissaggio mediante ancoranti chimici e meccanici Ing. Marco Natale Field Engineer Hitli Italia S.p.A.

3 Argomenti 1. Inquadramento 2. Materiali base 3. Tipologie di ancoranti 4. Principi di trasferimento dei carichi 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo 6. Esempio di calcolo (Hilti Profis Anchor)

4 1. Inquadramento Il fissaggio è presente in tutte le principali fasi del cantiere: Rilevamento Demolizione Fissaggio Rifinitura Sigillatura

5 1. Inquadramento Che cos è un ancorante? Meccanismo di fissaggio: Ancoranti Materiale base V N Trasferimento delle forze dall'elemento da fissare al materiale di base per mezzo di ancoranti Elemento da fissare V Sollecitazioni (N, V, M)

6 1. Inquadramento Applicazioni: fissaggio di carpenteria

7 1. Inquadramento Applicazioni: fissaggi in ambito stradale e ferroviario

8 1. Inquadramento Applicazioni: inghisaggio di ferri da ripresa di getto

9 1. Inquadramento Applicazioni: fissaggi di facciate ventilate e continue

10 1. Inquadramento Applicazioni: fissaggi di impianti

11 2. Materiale Base Calcestruzzo Blocchi di cls Cls alleggerito Cartongesso Pietra naturale Mattone pieno Mattone forato Differenti materiali base differenti caratteristiche e resistenze

12 2. Materiale Base Muratura (piena/forata) Mattone pieno zone differenti Mattone pieno prove a taglio 33 KN 46 KN 33 KN - 61 KN Muratura mista Mattone pieno Meccanico/Chimico 33 KN - 46 KN 4 KN - 16 KN

13 2. Materiale Base Calcestruzzo (Fessurato/Non-Fessurato) Ancorante chimico in situazioni critiche Chimico/Meccanico spessore 4-7cm 155 KN 77 KN 62 KN 2 KN 12 KN Ancorante chimico a pavimento Ancorante chimico confinato/non-confinato 24 KN 52 KN 180 KN 92 KN

14 3. Tipologie di ancoranti Meccanici Gli ancoranti meccanici trasferiscono le sollecitazioni attraverso il funzionamento per forma o attrito. Chimici Gli ancoranti chimici trasferiscono le sollecitazioni attraverso adesione chimica. Metallici Plastici La scelta è principalmente legata al tipo di APPLICAZIONE (sollecitazioni) e al tipo di MATERIALE BASE (supporto)

15 3. Tipologie di ancoranti Ancoranti meccanici: Vantaggi (in generale): Capacità di carico immediata dopo l installazione Differenti livelli di protezione alla corrosione Nessuna restrizione per la salute (VOC) Nessuna scadenza per lo stoccaggio Svantaggi (in generale): Rispetto agli ancoranti chimici, interasse di posa e distanza dal bordo maggiori del 50% Più soggetti a corrosione nel caso di fori riempiti con l'acqua

16 3. Tipologie di ancoranti Ancoranti chimici: Vantaggi (in generale): Performance elevate (soluzioni per ogni livello di carichi) Ridotti interasse e distanza dal bordo Flessibilità del fissaggio (dimensioni, resitenza alla corrosione...) Ripristino dell impermeabilità Applicazioni flessibili per differenti materiali base Svantaggi (in generale): Impossibilità di applicazione immediata dei carichi (T fix da 30 min a 4 h) Scandenza per i prodotti immagazzinati

17 4. Principi di trasferimento dei carichi 2 tipologie di ancoranti = 3 principi di traferimento dei carichi + Combinazioni N Espansione NR R R NR N Forma D D Adesione N

18 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.1 Espansione Il carico (N) viene trasmesso al materale base tramite la forza di attrito (R). Affinché ciò avvenga è necessario esercitare la forza di espansione (F exp ). Elementi di espansione Esempi di ancoranti con questo principio di funzionamento: HSA (metallico) HKD (metallico) HRD (plastico)

19 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.1 Espansione (controllo di spostamento) Ancorante a controllo di spostamento Diagramma delle forze N Distribuzione delle tensioni NR R F R NR Analisi agli elementi finiti HKD N R > 3 x N Compressione max. Trazione max.

20 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.1 Espansione (controllo di coppia) Ancorante a controllo di coppia Diagramma delle forze N Distribuzione delle tensioni NR R R NR HSL-3 N R > 3 x N Compressione max. Analisi agli elementi finiti Trazione max.

21 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.2 Forma Il carico applicato (N) viene equilibrato dalle forze di reazione (R) prodotte dall incastro creato nel materiale base. R R N Esempi di ancoranti con questo principio di funzionamento: HDA (sotto squadro) HUD-L (plastico) HIT-HY 70 (chimico)

22 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.2 Forma (Ancorante Sottosquadro) Diagramma delle forze Distribuzione delle tensioni N D D HDA Analisi agli elementi finiti Compressione max. Trazione max.

23 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.2 Forma (Ancorante Sottosquadro) Ancorante sottosquadro Tirafondo pre-installato HDA Analisi agli elementi finiti Compressione max. Trazione max.

24 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.2 Forma (Vite per calcestruzzo) Vite per calcestruzzo Diagramma delle forze Distribuzione delle tensioni N D D N D R Analisi agli elementi finiti HUS Compressione max. Trazione max.

25 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.3 Adesione (Ancorante chimico) Il carico applicato (N) viene trasmesso al materiale base per mezzo di adesione chimica tra l ancorante e la parete del foro. É principio unico degli ancoranti chimici. Esempi di ancoranti con questo principio di funzionamento: HIT-RE Rebar HVZ (chem.) HVU + HAS (chem.)

26 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.3 Adesione (Epossidica/Vinilestere) Ancorante chimico Diagramma delle forze Distribuzione delle tensioni Adesione tensile load N Forma Ancorante ad iniezione + elemento metallico Analisi agli elementi finiti Compressione max. Trazione max.

27 4. Principi di trasferimento dei carichi 4.3 Adesione (Forma+Espansione) Ancorante Hilti Diagramma delle forze Distribuzione delle tensioni Sp N HVZ HY200 + HIT-Z Analisi agli elementi finiti Compressione max. Trazione max.

28 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Evoluzione normativa sugli ancoranti 1982: 1º Metodo di calcolo per ancoranti nel calcestruzzo pubblicato a livello mondiale 1989: Nasce l EOTA (European Organisation for Technical Approvals) 1997: EOTA pubblica la linee guida ETAG No. 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 CEN (Comitée Europeèn de Normalisation) pubblica il CEN-TS , che diverrà diverrà parte integrante dell EC2

29 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo I riferimenti ad oggi Normative Italiane NTC 2008 Organismo Europeo Linee Guida Europee European organization for technical approval ETAG 001+ TR029+TR045 European technical approval guideline Certificazioni Marcatura europea

30 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Regolamento sui Prodotti da Costruzione CPR 305/2011: la nuova regolamentazione europea sulla Marcatura CE dei prodotti da costruzione per il mercato europeo Sostituisce la Direttiva sui Prodotti CPD (in vigore dal 1998) e diventa cogente dal 1 luglio 2013 Diventa legge in tutta l UE senza la necessità di una legge nazionale Il CPR coinvolge tutti i prodotti da costruzione permanentemente installati in una costruzione

31 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo CPR 305/2011: Nuova regolamentazione sulla marcatura CE dei prodotti da costruzione Prodotti Standardizzati (Marcatura CE obbligatoria) hen 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 (hen 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

32 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Il DoP è un documento di una sola pagina Ancoraggio1: HST-R Ancoraggio 2: HSA La dichiarazione DoP contiene le caratteristiche essenziali del prodotto, comuni a tutti i produttori

33 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Contenuto dell ETA Nell 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.

34 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Contenuto dell ETA Campi di utilizzo * Estratto da Benestare ETA 98/0001, Ancorante meccanico HST

35 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Contenuto dell ETA Geometrie fissaggio e materiale base * Estratto da Benestare ETA 98/0001, Ancorante meccanico HST

36 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Contenuto dell ETA Parametri per il calcolo della resistenza * Estratto da Benestare ETA 98/0001, Ancorante meccanico HST

37 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo 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 propone un numero limitato di configurazioni basato su coefficienti di sicurezza parziali tiene conto della direzione del carico tiene conto delle diverse modalità di rottura

38 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Linea Guida Europea ETAG 001 Annex C Coefficienti parziali di sicurezza Partial safety factor concept 5% fractile mean ultimate resistance design action characteristic value of action S d partial safety factors for action R d 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

39 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Linea Guida Europea 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:.

40 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Linea Guida Europea 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

41 Taglio 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Linea Guida Europea ETAG 001 Annex C Modalità di rottura a 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

42 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Linea Guida Europea ETAG 001 Annex C Azione combinata 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

43 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Profondità di posa variabile Cosa cambia? ETAG 001, Annex C EOTA TR 029 Spessore minimo materiale base 100 mm h min h ef + 30 mm h ef + 2 d 0 Interasse e distanza dal bordo critici h ef h ef h ef h ef Modalità di rottura aggiuntiva Profondità di infissione standard Profondità di infissione Variabile (4d<hef<20d)

44 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo Progettazione degli ancoranti chimici: TR029 Inizio Trazione Taglio Acciaio Calcestruzzo Acciaio Calcestruzzo Cono calcestr. 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

45 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo 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

46 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo 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 kn 140 Profondità di posa fissa M16 (125 mm): R d = 44,9 kn M20 (170 mm): R d = 75,4 kn M16 (125 mm) M20 (170 mm) 122 % utilization 73 % utilization design resistance [kn] M16, fixed M20, fixed M16, bond M20, bond M16, steel M20, steel concrete cone Sd embedment depth [mm]

47 5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo 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 kn 140 Profondità variabile di posa M16 (154 mm): R d = 55,3 kn M20 (138 mm): R d = 55,1 kn M16 (154 mm) M20 (138 mm) 99,5 %utilization 99,8 utilization design resistance [kn] M16, fixed M20, fixed M16, variable M20, variable M16, bond M20, bond M16, steel M20, steel concrete cone Sd embedment depth [mm]

48 6. Esempio di calcolo

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