Tudásbázis

Horgonyok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Steel

Connection

Anchoring

CBFEM

Concrete block

Steel-to-concrete

CSA (Canada)

Ez a cikk más nyelveken is elérhető:

Angol nyelvről mesterséges intelligencia fordította

A horgonyokban ébredő erők, beleértve a feszítő erőket is, végeselem-analízissel kerülnek meghatározásra, az ellenállások azonban az A23.3 - D. melléklet szabványi előírásai alapján kerülnek ellenőrzésre.

A horgányrudak az A23.3-14 – D. melléklet szerint kerülnek méretezésre. A horgánycsavarok következő ellenállásai kerülnek kiértékelésre:

A horgony acél szilárdsága húzásra N_sar,
Beton kiszakítási szilárdsága húzásra N_cbr,
Beton kihúzási szilárdsága N_pr,
Beton oldallap-kifúvódási szilárdsága N_sbr,
A horgony acél szilárdsága nyírásra V_sar,
Beton kiszakítási szilárdsága nyírásra V_cbr,
Beton kipecsételési szilárdsága nyírásra V_cpr.

A beton állapotát a felhasználó repedezett vagy nem repedezett betonként adhatja meg. A horgonyok típusát (helyszínen öntött fejes, kör vagy téglalap alakú alátétlemezzel, egyenes horgonyok) a felhasználó választja ki; a kihúzási szilárdság és az oldallap-kifúvódási szilárdság csak fejes horgonyok esetén kerül ellenőrzésre a szoftverben.

A húzásnak kitett horgonyok következő ellenőrzései nem kerülnek elvégzésre, és a vonatkozó Műszaki Termékleírásban szereplő információk alapján kell elvégezni (a vizsgálatok 5 százalékos fraktilise alapján):

Kötőelem kihúzásos tönkremenetele (utólag beépített mechanikus horgonyok esetén) – CSA A23.3-14: D.6.3,
Ragasztott horgony tapadási szilárdsága (utólag beépített ragasztott horgonyok esetén) – CSA A23.3-14: D.6.5.

A horgonyoknak teljesíteniük kell a szükséges peremtávolságokat, osztásközöket és vastagságokat a hasadásos tönkremenetel megelőzése érdekében, a CSA A23.3-14: D.9 előírásai szerint.

A horgony acél ellenállása húzásra

A horgony acél szilárdsága húzásra a CSA A23.3-14 – D.6.1 szerint kerül meghatározásra:

N_sar = A_se,N ϕ_s f_uta R

ahol:

ϕ_s = 0.85 – acél beágyazási anyag ellenállási tényező vasaláshoz
A_se,N – a horgony hatékony keresztmetszeti területe húzásra
f_uta ≤ min (860 MPa, 1.9 f_ya) – a horgony acéljának megadott szakítószilárdsága
f_ya – a horgony acéljának megadott folyáshatára
R = 0.8 – ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3.-14 – D.5.3 szerint

A horgony beton kiszakítási ellenállása húzásra

A beton kiszakítási szilárdsága a Beton Kapacitás Tervezés (CCD) módszer szerint kerül méretezésre a CSA A23.3-14 – D.6.2 alapján. A CCD módszerben a betonkúp körülbelül 34°-os szögben (1 függőleges és 1,5 vízszintes lejtő) alakul ki. Egyszerűsítés céljából a kúpot alaprajzban kereknek helyett négyzetesnek tekintik. A CCD módszerben a beton kiszakítási feszültsége a kiszakítási felület méretének növekedésével csökken.

\[ N_{cbrg} = \frac{A_{Nc}}{A_{Nco}} \psi_{ed,N} \psi_{ec,N} \psi_{c,N} N_{br} \]

ahol:

A_Nc – a húzás által terhelt horgonycsoport közös betonkúpjának kiszakítási kúpfelülete
A_Nco = 9 h_ef² – egyedi, betonszélektől nem befolyásolt horgony kiszakítási kúpfelülete
\( \psi_{ed,N} = \min \left ( 0.7+\frac{0.3 c_{a,min}}{1.5 h_{ef}}, \, 1 \right ) \)– módosítási tényező a peremtávolsághoz
c_a,min – a horgony és a perem közötti legkisebb távolság
h_ef – beágyazási mélység; az A23.3-14 – D.6.2.3 szerint a hatékony beágyazási mélység h_ef értéke \( h_{ef} = \max \left ( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right ) \) értékre csökken, ha a horgonyok három vagy több széltől 1,5 h_ef-nél közelebb helyezkednek el
\( \psi_{ec,N} = \frac{1}{1+\frac{2e'_N}{3 h_{ef}}} \) – módosítási tényező excentrikusan terhelt horgonycsoporthoz
e'_N – a húzóerő excentricitása a húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonyok súlypontjához képest
Ψ_c,N – módosítási tényező a beton állapotához; Ψ_c,N = 1 repedezett beton esetén, Ψ_c,N = 1.25 nem repedezett beton esetén
\( N_{br} = k_c \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} h_{ef}^{1.5} R \) – egyedi horgony alapvető beton kiszakítási szilárdsága húzásra repedezett betonban; helyszínen öntött fejes horgonyok esetén és 275 mm ≤ h_ef ≤ 625 mm esetén, \( N_{br} = 3.9 \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} h_{ef}^{5/3} R \)
ϕ_c=0.65 – beton ellenállási tényező
k_c=10 helyszínen öntött horgonyok esetén
s – horgonyok közötti osztásköz
c_a,max – a horgony és a három közeli perem egyikének maximális távolsága
λ^a = 1 – könnyűbeton módosítási tényezője
f'_c – beton nyomószilárdsága [MPa]
R = 1 – ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 – D.5.3 szerint

Az A23.3-14 – D.6.2.8 szerint fejes horgonyok esetén a vetített felület A_Nc az alátétlemez hatékony kerülete alapján kerül meghatározásra, amely a d_a + 2 t_wp vagy d_wp kisebb értéke, ahol:

d_a – horgony átmérője
d_wp – alátétlemez átmérője vagy élmérete
t_wp – alátétlemez vastagsága

A horgonycsoport ellenőrzése a húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonyokban ébredő húzóerők összegével szemben történik.

A húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonycsoport kiszakítási kúpfelülete, A_c,N, piros szaggatott vonallal jelölve látható.

A CSA A23.3-14 – D.6.2.9 szerint, amennyiben a horgonyvasalás az A23.3-14 12. szakasza szerint a kiszakítási felület mindkét oldalán le van horgonyozva, a horgonyvasalás feltételezetten átveszi a húzóerőket, és a beton kiszakítási szilárdsága nem kerül kiértékelésre (ez a Kódbeállításokban megadható).

A horgony beton kihúzási ellenállása húzásra

A fejes horgony beton kihúzási szilárdsága a CSA A23.3-14 – D.6.3 szerint:

N_cpr = Ψ_c,P N_pr

ahol:

Ψ_c,P – módosítási tényező a beton állapotához; Ψ_c,P = 1.0repedezett beton esetén, Ψ_c,P = 1.4 nem repedezett beton esetén
N_pr = 8 A_brg ϕ_c f'_c R fejes horgony esetén
A_brg – a csap vagy horgánycsavar fejének támaszkodási felülete
ϕ_c = 0.65 – beton ellenállási tényező
d_a – horgony átmérője
f'_c – beton nyomószilárdsága
R = 1 – ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 – D.5.3 szerint

A fejes horgonytól eltérő típusú horgonyok beton kihúzási szilárdsága nem kerül kiértékelésre a szoftverben, azt a gyártónak kell megadnia.

Beton oldallap-kifúvódási ellenállás

A fejes horgony beton oldallap-kifúvódási szilárdsága húzásra a CSA A23.3-14 – D.6.4 szerint:

\[ N_{sbr} = 13.3 c_{a1} \sqrt{A_{brg}} \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} R \]

Ha a húzásnak kitett egyedi horgony c_a2 értéke kisebb, mint 3 c_a1, akkor az N_sbr értékét a 0.5 ≤ (1+ c_a2 / c_a1) / 4 ≤ 1 tényezővel kell megszorozni.

A D.6.4.2 előírja, hogy a peremhez közel mélyen beágyazott (h_ef > 2.5 c_a1) és 6 c_a1-nél kisebb horgonyosztásközű fejes horgonycsoport szilárdsága:

\[ N_{sbgr} = \left (1 + \frac{s} {6 c_{a1}} \right ) N_{sbr} \]

Egyszerre csak egy csökkentési tényező kerül alkalmazásra.

Az IDEA StatiCa minden horgonyt önállóan ellenőriz az oldallap-kifúvódási szilárdsággal szemben, ezért nem feltételez két horgonyból álló horgonycsoportot, hanem a csökkentési tényezőt kettővel osztja. Ez azonos eredményt ad, ha az egyes horgonyokban ébredő húzóerők egyenlők, és biztonságos feltételezést jelent, ha az erők eltérnek. Az IDEA StatiCa által alkalmazott csökkentési tényező:

\[ r_c = \min \left\{ \frac{1+\frac{c_{a2}}{c_{a1}}}{4}, \frac{1+\frac{s}{6\cdot c_{a1}}}{2} \right \} \]

\[0.5 \le r_c \le 1.0\]

ahol:

c_a1 – a horgony és a perem közötti rövidebb távolság
c_a2 – a horgony és a perem közötti hosszabb távolság, merőlegesen c_a1-re
A_brg – a csap vagy horgánycsavar fejének támaszkodási felülete
ϕ_c – beton ellenállási tényező, a Kódbeállításokban szerkeszthető
f'_c – beton nyomószilárdsága
h_ef – beágyazási mélység; az A23.3-14 – D.6.2.3 szerint a hatékony beágyazási mélység h_ef értéke \( h_{ef} = \max \left ( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right ) \) értékre csökken, ha a horgonyok három vagy több széltől 1,5 h_ef-nél közelebb helyezkednek el
s – horgonyok közötti osztásköz
R = 1 – ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 – D.5.3 szerint

A horgony acél ellenállása nyírásra

Az acél nyírási szilárdsága az A23.3 – D.7.1 szerint kerül meghatározásra:

V_sar = A_se,V ϕ_s 0.6 f_uta R

ahol:

ϕ_s = 0.85 – acél beágyazási anyag ellenállási tényező vasaláshoz
A_se,V – a horgony hatékony keresztmetszeti területe nyírásra
f_uta – a horgony acéljának megadott szakítószilárdsága, de legfeljebb 1.9 f_ya vagy 860 MPa kisebb értéke
R = 0.75 – ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 – D.5.3 szerint

Ha habarcságy van kiválasztva, az acél nyírási szilárdsága V_sa 0.8-szorosára csökken (A23.3 –D.7.1.3).

A karhosszon ébredő nyírás, amely túlméretezett lyukakkal rendelkező talplemez esetén, illetve a nyíróerő átvitelére a talplemez tetejére helyezett alátétlemezek vagy lemezek esetén lép fel, nem kerül figyelembevételre.

A horgony beton kiszakítási ellenállása nyírásra

A horgony beton kiszakítási szilárdsága nyírásra az A23.3 –D.7.2 szerint kerül méretezésre. A talplemezre ható nyíróerőt a peremhez legközelebb lévő, a nyíróerő irányában elhelyezkedő horgonyok veszik fel. A nyíróerő irányának a betonperemhez viszonyított hatása a beton kiszakítási szilárdságra a FIB Bulletin 58 – Design of anchorages in concrete – Guide to good practice (2011) szerint kerül figyelembevételre. Ha a horgonyok betonkúpjai átfednek, közös betonkúpot alkotnak. A nyírási excentricitás szintén figyelembevételre kerül.

\[ V_{cbr}= \frac{A_{Vc}}{A_{Vco}} \psi_{ec,V} \psi_{ed,V} \psi_{c,V} \psi_{h,V} \psi_{\alpha,V} V_{br} \]

ahol:

A_Vc – egy horgony vagy horgonycsoport vetített betonos tönkremeneteli felülete, osztva a csoportban lévő horgonyok számával
A_Vco = 4.5 c_a1² – egy horgony vetített betonos tönkremeneteli felülete, ha azt nem korlátozzák sarokhatások, osztásköz vagy szerkezeti elem vastagsága
\( \psi_{ec,V} = \frac{1}{1+ \frac{2 e'_V}{3c_{a1}}} \) – módosítási tényező excentrikusan nyírásnak kitett horgonycsoporthoz
\( \psi_{ed,V} = 0.7 + 0.3 \frac{c_{a2}}{1.5 c_{a1}}\le1.0 \)– módosítási tényező a peremhatáshoz
Ψ_c,V – módosítási tényező a beton állapotához; Ψ_c,V = 1.0 repedezett beton esetén, Ψ_c,V = 1.4 nem repedezett beton esetén
\( \psi_{h,V}=\sqrt{\frac{1.5c_{a1}}{h_a}} \ge 1 \)– módosítási tényező olyan betonszerkezeti elemben elhelyezett horgonyokhoz, ahol h_a < 1.5 c_a1
\( \psi_{\alpha,V} = \sqrt{\frac{1}{(\cos \alpha_V)^2+(0.5\sin \alpha_V)^2}} \) – módosítási tényező a betonperemmel szöget bezáró irányban terhelt horgonyokhoz (FIB Bulletin 58 – Design of anchorages in concrete – Guide to good practice, 2011)
h_a – a tönkremeneteli felület magassága a beton oldalán
\( V_{br}=\min⁡ \left(0.58 \left (\frac{l_e}{d_a} \right )^{0.2} \sqrt{d_a} \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} c_{a1}^{1.5} R, \, 3.75 \lambda_a \phi_c \sqrt{f'_c} c_{a1}^{1.5} R \right ) \)
l_e = h_ef ≤ 8 d_a – a horgony teherhordó hossza nyírásra
d_a – horgony átmérője
f'_c – beton nyomószilárdsága
c_a1– peremtávolság a terhelés irányában; a 17.5.2.4 szakasz szerint keskeny szerkezeti elem esetén, ahol c_2,max < 1.5 c₁ és egyben vékonynak is minősül, h_a < 1.5 c₁, az előző egyenletekben c₁ helyett c'₁ kerül alkalmazásra; a csökkentett c'₁ = max (c_2,max / 1.5, h_a / 1.5, s_c,max / 3)
c_a2 – peremtávolság a terhelésre merőleges irányban
c_2,max – legnagyobb peremtávolság a terhelésre merőleges irányban
s_c,max – a nyírás irányára merőleges maximális osztásköz a csoporton belüli horgonyok között
ϕ_c = 0.65 – beton ellenállási tényező
R = 1 – ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 – D.5.3 szerint

Ha mindkét peremtávolság c_a2 ≤ 1.5c_a1 és h_a ≤ 1.5 c_a1, akkor \( c_{a1} = \max \left ( \frac{c_{a2}}{1.5}, \, \frac{h_a}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right ) \), ahol s a nyírás irányára merőleges maximális osztásköz a csoporton belüli horgonyok között.

Az A23.3-14 – D.7.2.9 szerint, amennyiben a horgonyvasalás az A23.3-14 – 12. szakasz szerint a kiszakítási felület mindkét oldalán le van horgonyozva, a horgonyvasalás feltételezetten átveszi a nyíróerőket, és a beton kiszakítási szilárdsága nem kerül kiértékelésre.

A horgony beton kipecsételési ellenállása nyírásra

A beton kipecsételési szilárdsága az A23.3 – D.7.3 szerint kerül méretezésre.

V_cpr = k_cp N_cpr

ahol:

k_cp = 1.0 ha h_ef < 65 mm, k_cp = 2.0 ha h_ef ≥ 65 mm
N_cpr – beton kiszakítási szilárdsága – minden horgony húzásnak kitettnek tekintendő

Húzó- és nyíróerők kölcsönhatása

A húzó- és nyíróerők kölcsönhatása az A23.3 – D.18. ábra szerint kerül értékelésre.

\[ \left ( \frac{N_f}{N_r} \right )^{5/3}+\left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^{5/3} \le 1.0 \]

ahol:

N_f és V_f – egy horgonyra ható méretezési erők
N_r és V_r – az összes megfelelő tönkremeneteli módból meghatározott legkisebb méretezési szilárdság

Emelt horgonyok

Az emelt horgony rúdelemként kerül méretezésre, amelyet nyíróerő, hajlítónyomaték és nyomó- vagy húzóerő terhel. Ezek a belső erők a végeselem-modell alapján kerülnek meghatározásra. A horgony mindkét oldalon befogott, az egyik oldal a betonszint alatt 0,5×d mélységben van, a másik oldal a lemez vastagságának közepén. A kihajlási hossz konzervatívan a rúdelem hosszának kétszereseként kerül feltételezésre. Képlékeny keresztmetszeti modulus kerül alkalmazásra. A rúdelem az S16-14 szerint kerül méretezésre. A nyíróerő kölcsönhatása elhanyagolható, mivel a talplemez alatti anya elhelyezéséhez szükséges minimális horgonyhossz biztosítja, hogy a horgony hajlításban tönkremegy, mielőtt a nyíróerő eléri a nyírási ellenállás felét, és a nyírási kölcsönhatás elhanyagolható (legfeljebb 7%). A hajlítónyomaték és a nyomó- vagy húzóerő kölcsönhatása konzervatívan lineárisnak tekintendő. A másodrendű hatások nem kerülnek figyelembevételre.

Nyírási ellenállás (CSA S16-14 – 13.4.4):

V_r = ϕ ∙ 0.66 ∙ A_v ∙ F_y

A_v = 0.844 ∙ A_s – a nyírási terület
A_s – a csavar menetek által csökkentett területe
F_y – csavar folyáshatára
ϕ – az ellenállási tényező, ajánlott értéke 0.9

Húzási ellenállás (CSA S16-14 – 13.2)

T_r = ϕ ∙ A_s ∙ F_y

Nyomási ellenállás (CSA S16-14 – 13.3.1)

\[ C_r = \frac{\phi A_s F_y}{\left (1+\lambda^{2n}\right )^{\frac{1}{n}}} \]

\( \lambda = \sqrt{\frac{F_y}{F_e}} \) – horgánycsavar karcsúsága
\( F_e = \frac{\pi^2 E}{\left (\frac{KL}{r}\right )^2} \) – rugalmas kihajlási feszültség
KL = 2 ∙ l – kihajlási hossz
l – a csavarelem hossza, amely egyenlő a talplemez vastagságának felével + hézag + a csavar átmérőjének fele
\( r = \sqrt{\frac{I}{A_s}} \) – a horgánycsavar tehetetlenségi sugara
\( I=\frac{\pi d_s^4}{64} \)– a csavar tehetetlenségi nyomatéka
n = 1.34 – nyomási ellenállás paramétere

Hajlítási ellenállás (CSA S16-14 – 13.5):

M_r = ϕ ∙ Z ∙ F_y

Z = d_s³ / 6 – a csavar képlékeny keresztmetszeti modulusa

Lineáris kölcsönhatás:

\( \frac{N}{C_r}+\frac{M}{M_r} \le 1 \) ... nyomó normálerő esetén

\( \frac{N}{T_r}+\frac{M}{M_r} \le 1 \) ... húzó normálerő esetén

N – húzó (pozitív) vagy nyomó (negatív előjelű) terhelt erő
C_r – terhelt nyomási (negatív előjelű) ellenállás
T_r – terhelt húzási (pozitív előjelű) ellenállás
M – terhelt hajlítónyomaték
M_r – terhelt nyomatéki ellenállás

Elrendezési szabályok

A horgonyok közötti osztásköznek nagyobbnak kell lennie a horgony átmérőjének négyszeresénél az A23.3-14 – D.9.2 szerint.

Az acéllemez peremtávolságaira a csavarokra vonatkozó szabályok érvényesek, azaz az S16-14 – 22.3 szerint a minimális peremtávolság (1.25 d – a Kódbeállításokban szerkeszthető) kerül ellenőrzésre.