Il fissaggio mediante ancoranti

Transcript

1 Il fissaggio mediante ancoranti chimici e meccanici ing. Stefano Eccheli ing. Stefano Eccheli Field Engineer Lombardia / Emilia Hilti Italia S.p.A. P.zza Indro Montanelli, Sesto San Giovanni (MI) T C F E stefano.eccheli@hilti.com 1

2 Agenda Inquadramento normativo Riferimenti per la progettazione Certificazione ETA e Marcatura CE Evoluzione della normativa Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Tipologie di funzionamento degli ancoranti Modalità di rottura degli ancoranti e progettazione con Annex C Progettazione degli ancoranti chimici: Tecnical Report 029 Vantaggi e differenze rispetto alla linea guida ETAG 001 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici 2

3 Inquadramento normativo Cenni storici: Anni 90 Il CEB (Comitato Eurointernazionale Esigenza di avere a disposizione un del Calcestruzzo) istituisce un gruppo supporto alla progettazione degli di lavoro con lo scopo di sviluppare una ancoraggi chimici e meccanici metodologia di calcolo per la progettazione riconosciuto i al livelloll internazionale. i degli ancoranti. Viene delineato il Metodo della Capacità del Calcestruzzo. ECESSITA DI LIEE GUIDA EUROPEE PER LA PROGETTAZIOE O DEI SISTEMI DI ACORAGGIO EL CALCESTRUZZO CPD 89/106/CEE DIRETTIVA EUROPEA SUI PRODOTTI PER LE COSTRUZIOI Gli Stati Membro devono prendere tutte le misure necessarie per assicurare che i prodotti realizzati per essere installati in modo permanente nelle opere civili, siano inseriti nel mercato unicamente se idonei per il loro specifico impiego [...]. DPR n 246/93 REGOLAMETO DI ATTUAZIOE DELLA DIRETTIVA 89/106/CEE I prodotti possono essere immessi sul mercato solo se idonei all impiego previsto. I prodotti che recano la marcatura si presumono idonei all impiego previsto. 3

4 Inquadramento normativo Il DPR n.246/ 93 fissa gli Enti azionali cui è affidata la partecipazione ai lavori dell EOTA (European Organization for Technical Approvals) EOTA è l Ente Europeo che predispone le ETAG, le Guide Tecniche per il rilascio i del Benestare Tecnico Europeo per prodotti innovativi nell ambito delle costruzioni Una ETA (European Technical Approval) o Benestare Tecnico Europeo è una valutazione tecnica positiva dell idoneità di un prodotto per l impiego previsto. Il marchio CE può essere concesso solo ai prodotti conformi al Benestare Tecnico Europeo 4

5 Inquadramento normativo Progettazione e certificazione dei prodotti Europa Design Prodotto European Committee for Standardization (CE) European Organization for Technical Approval (EOTA) Eurocodici CE-TS :2009 European Technical Approval Guideline (ETAG) European Technical Approval (ETA) Organizzazione Codice/Standard Linea Guida Certificazione Applicazione 5

6 Inquadramento normativo Certificazione del prodotto 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 certificazione 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. 6

7 Inquadramento normativo Marcatura CE Ottenuto t a seguito di: - Giudizio di conformità del prodotto con le specifiche europee (Benestari 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/ Può essere rifiutato solo se lo Stato Membro notifica alla commissione e giustifica il rifiuto. L IMPORTAZA DEL MARCHIO CE PER PRODOTTI PER USO STRUTTURALE TC 14/01/2008 ORME TECICHE PER LE COSTRUZIOE 14/01/2008 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. 7

8 Inquadramento normativo Evoluzione normativa 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

9 Agenda Inquadramento normativo Riferimenti per la progettazione Certificazione ETA e Marcatura CE Evoluzione della normativa Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Tipologie di funzionamento degli ancoranti Modalità di rottura degli ancoranti e progettazione con Annex C Progettazione degli ancoranti chimici: Tecnical Report 029 Vantaggi e differenze rispetto alla linea guida ETAG 001 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici 9

10 Linea guida europea per ancoranti: 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 10

11 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Tipologie di funzionamento degli ancoranti 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 Parte 6: Ancoranti multipli per impieghi non strutturali Allegati ancoranti meccanici Allegato A: Procedure di prova Allegato B: Prove relative alle condizioni di servizio ammissibili Allegato C: Metodo per la progettazione degli ancoraggi ancoranti chimici sottosquadro ad espansione 11

12 Linea guida europea per ancoranti: 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 Meccanismo di tenuta per forma nel materiale base R R R R 12

13 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Tasselli meccanici ed espansione: funzionamento per attrito Il carico applicato viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall attrito attrito creato sulla superficie laterale del foro nel materiale base R R R Tassello a controllo di coppia Fexp R Tassello a controllo di spostamento t Fexp R R R Fexp Fexp > 3 Fexp Fexp > 3 13

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

15 Linea guida europea per ancoranti: 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 superficie laterale del foro nel materiale base. = R Resina + barra filettata t Adesione Forma tensile load 15

16 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Tasselli meccanici e chimici a confronto Forza resistente concentrata = 10k Forza resistente distribuita = 10k R R τ = 10k Fexp = 30 k Fexp = 30k Ancorante meccanico ad espansione Ancorante Chimico 16

17 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Tipologie di funzionamento degli ancoranti 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 Parte 6: Ancoranti multipli per impieghi non strutturali 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

18 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Allegato C: Coefficienti parziali di sicurezza Partial safety factor concept 5% fractile mean ultimate resistance design action characteristic ti 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

19 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Allegato C: Direzione del carico Direzione del carico rispetto all asse dell ancorante: Direzione del taglio rispetto al bordo libero dell elemento in calcestruzzo:. 19

20 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Allegato 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

21 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Allegato C: Resistenza di progetto a trazione Resistenza caratteristica Rk Rd Rottura lato acciaio Rottura conica del calcestruzzo Rk, s A = A S 0 c, Rk, c = Rk, c Ψs, Ψ 0 ec, Ψre, Ψucr, Ac, f uk Rd, s = Rd, c = γ γ Rk, s Ms Rk, c Mc ra la minim ma resiste enza Rottura per estrazione Rk,p : valore presente nell ETA dell ancorante Rd, p = γ Rk, p Mp Si consider Rottura per splitting Prevenuta se vengono rispettate t le opportune condizioni i i geometriche di posa: distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (c min, s min, h min ) 21

22 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Allegato C: Modalità di rottura a taglio Taglio Rottura lato acciaio per taglio puro Rottura lato acciaio per taglio con flessione Acciaio Calcestruzzo taglio puro o flessione e 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

23 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Allegato C: Resistenza di progetto a taglio Rottura acciaio taglio puro Rottura acciaio taglio/flessione Rottura del bordo Rottura per pry-out Resistenza caratteristica Rk V V Rk, s Rk, sm = 0. 5 A S f uk V Rd Rd, s = V γ Rk, s M MRk, s = α VRk, VRd, sm = l γ Ms A 0 cv, V Rkc, = VRkc, ΨhV, Ψ 0 s, V ΨecV, Ψβ, V ΨucrV, AcV, V Rk, cp = k Rk, c V Rd, c = V Rd, cp = V γ V Ms sm Rk, c Mc Rk, cp γ Mc a minima resistenz za Si co onsidera l 23

24 Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Allegato C: Resistenza di progetto combinata Inizio Trazione Taglio Acciaio Calcestruzzo Acciaio Calcestruzzo C ono calc cestr. es traz. Spl litting Taglio puro Fless sione Collasso del bordo pry -out Trovare le minima resistenza di progetto Azione combinata Trovare la minima resistenza di progetto 24

25 Agenda Inquadramento normativo Riferimenti per la progettazione Certificazione ETA e Marcatura CE Evoluzione della normativa Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Tipologie di funzionamento degli ancoranti Modalità di rottura degli ancoranti e progettazione con Annex C Progettazione degli ancoranti chimici: Tecnical Report 029 Vantaggi e differenze rispetto alla linea guida ETAG 001 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici 25

26 Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029 Vantaggi e differenze rispetto alla linea guida ETAG 001 Profondità di posa variabile Modalità di rottura combinata estrazione rottura conica 26

27 Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029 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 Profondità di infissione standard h ef h ef h ef Profondità di infissione variabile h ef + 2 d 0 Interasse e distanza dal bordo critici i Tipo di rottura Resistenz za di pro ogetto 27

28 Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029 Grafico tipo dei principali meccanismi di rottura Rottura del cono di calcestruzzo Rottura combinata sfilamento - cono Rottura lato acciaio Ca arico Profondità di posa 28

29 Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029 Esempio di calcolo: profondità di posa variabile 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): M16 (125 mm) R d =754k 75,4 M20 (170 mm) 122 % utilization 73 % utilization stance [k] design resi M16, fixed M20, fixed M16, bond M20, bond M16, steel M20, steel concrete cone Sd embedment depth [mm] 29

30 Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029 Esempio di calcolo: profondità di posa variabile 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): M16 (154 mm) R d =551k 55,1 M20 (138 mm) 99,5 %utilization 99,8 utilization stance [k] design resi M16, fixed M20, fixed M16, variable M20, variable M16, bond M20, bond M16, steel M20, steel concrete cone Sd embedment depth [mm] 30

31 Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029 Rottura combinata pull-out + cono di trazione Inizio Trazione Taglio Acciaio Calcestruzzo Acciaio Calcestruzzo Co ono calc estr. estr raz. Split tting Rott tura comb inata Taglio puro Fless ione Colla asso del bo ordo pry-o out Trovare le minima resistenza di progetto Azione combinata Trovare la minima resistenza di progetto 31

32 Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029 Rottura combinata pull-out + cono di trazione Rottura lato acciaio Rottura conica del calcestruzzo Rottura combinata pull-out + cono calcestruzzo Rottura per estrazione Resistenza caratteristica Rk Rk, s A = A S 0 c, Rk, c = Rk, c Ψs, Ψec, Ψ 0 re, Ψucr, Ac, Rk,p : valore presente nell ETA dell ancorante f uk Rd Rd, s = Rd, c = Rd, c = Rd, p = γ γ Rk, s Ms Rk, c Mc Rk, c γ Mc γ Rk, p Mp ra la minim ma resiste enza i consider S Rottura per splitting Prevenuta se vengono rispettate le opportune condizioni i i geometriche di posa: distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (c min, s min, h min ) 32

33 Agenda Inquadramento normativo Riferimenti per la progettazione Certificazione ETA e Marcatura CE Evoluzione della normativa Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001 Tipologie di funzionamento degli ancoranti Modalità di rottura degli ancoranti e progettazione con Annex C Progettazione degli ancoranti chimici: Tecnical Report 029 Vantaggi e differenze rispetto alla linea guida ETAG 001 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici 33

34 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY barra HIT-Z: Influenza della pulizia del foro Barre filettate con resina ad iniezione classica Barre HIT-Z con resina Hilti HIT-HY 200 [k] [k] Resistenza ultima Carico [ Resistenza ultima Carico [ Senza pulizia del foro Foro pulito Foro pulito Pulizia del foro non adeguata Spostamento [mm] Spostamento [mm] 34

35 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY barra HIT-Z: Meccanismo di funzionamento La superficie liscia delle eliche consente il movimento per l espansione La coppia di serraggio attiva il meccanismo di espansione Tempo risparmiato Foro 27% Le forze di espansione aumentano significativamente l adesione al calcestruzzo Pulizia 24% Certificazione per foro sporco La pulizia non è richiesta grazie alla forma dei cunei appositamente studiata e alle forze di espansione Sp Iniezione Inserimento della barra 12% 18% Pulizia resina in eccesso 9% Cambio cartuccia 10% 35

36 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY barra HIT-Z: Rottura del cono di calcestruzzo Rottura combinata sfilamento - cono Rottura lato acciaio che Helic Carico Profondità di posa Principi di funzionamento degli ancoraggi con barre HIT-V e HIT-Z 36

37 Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY barra 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. i crack plane Un ancoraggio su cls fessurato mostra una redistribuzione delle tensioni all interno del calcestruzzo, riducendo l area larea 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 barre HIT-Z ha prestazioni migliori in termini di carico, sia su cls fessurato che su cls non-fessurato HIT-HY 200 con HIT-Z HIT-HY 200 con HIT-V 16 14,7 11,1 4,4 68 6,8 Calcestruzzo non fessurato 3,8 Calcestruzzo fessurato 37

38 Grazie per l attenzione. 38