CEN'e Göre Ankraj Kanalı Bağlantıları için Yeni Tasarım Hükümleri

Hilti Corporation, Lihtenştayn Prensliği

Bu bildiri şu adreste sunuldu: USA 2012, Uluslararası Dikey Taşıma Teknolojileri Kongresi ve ilk olarak A. Lustig tarafından düzenlenen IAEE kitabı Elevator Technology 19'da yayınlandı. Uluslararası Asansör Mühendisleri Birliği'nin izniyle yeniden basılmıştır. (web sitesi: www.elevcon.com). Bu makale tam bir yeniden basımdır ve ELEVATOR WORLD tarafından düzenlenmemiştir.

Anahtar Kelimeler: Ankraj kanalı tasarımı, ETA, bağlantı sistemi, arıza yükü, yorulma

Özet

Mimarlar, alternatif bir ankraj yöntemi olarak dökme ankraj kanallarını belirtir. Alman Ulusal Onayı'na (DIBt) dayanan tasarım ilkeleri yetmişli yılların başına kadar uzanır ve çelik arızasına dayanır. O zamanlarew EuropeCEN-TS 1992-4-3 Kodu, çeşitli parametrelerin kullanımı yoluyla kısmi güvenlik faktörleri ve tasarım esnekliği içeren istasyon kanalı tasarımını kapsamlı bir şekilde kapsar. Bu makale, iki tasarım konseptindeki yapısal farklılıkları tartışmaktadır. İstasyon kanalı tasarımı için doğrulama prosedürü de kısaca açıklanmıştır. Son olarak, ray ve kapı sabitlemede ek güvenlik ve maliyet verimliliği açısından faydaları açıklanmıştır.

1. Giriş

Son 10 yılda veya daha fazla bir süre içinde, daha önce kullanılan büyük ölçüde basitleştirilmiş konseptin aksine, stres durumuna önemli ölçüde daha ayrıntılı bir yaklaşım sağlayan, sonradan monte edilen ankrajların tasarımı için bir konsept oluşturulmuştur. Bu konsept, yalnızca ankrajlara etki eden dış kuvvetleri değil, aynı zamanda ankrajların uygulanabilir gerilimlere karşı direncini de ayrıntılı olarak temsil etmeyi mümkün kılar. Kapsamlı testler, aşağıdaki üç olası arıza kategorisi için temel malzemede ankraj arızası olasılığını hesaba katar:

1. Çelik arızası: ankrajın yapıldığı malzeme, kendisine uygulanan stres nedeniyle başarısız olur
2. İşlevsel başarısızlık: ankrajın ankraj prensibi, ankraja uygulanan stres nedeniyle başarısız olur
3. Temel malzeme hatası: ankrajın yerleştirildiği temel malzeme, kendisine aktarılan stres nedeniyle başarısız olur

Ayrıntılı stres ve direnç faktörlerine yaklaşımdaki belirsizlikler, kısmi güvenlik faktörleri tarafından dikkate alınır. Yetmişlerde bu konudaki bilgi düzeyine dayanan, daha önce kullanılan büyük ölçüde basitleştirilmiş tasarım konseptinin yerini, ankraj teorisi ve test teknolojisinde yapılan ilerlemeleri içeren daha karmaşık bir prosedür almıştır. Daha zorlu hesaplamalara duyulan ihtiyaç, en son bilgisayar yazılımı kullanılarak telafi edilir. Böylece mimarlar ve inşaat mühendisleri için nispeten kısa sürede daha uygun maliyetli ve güvenliği optimize edilmiş bir ankraj düzeni tasarlamaları artık mümkün. Bu güncel ankraj tasarım konsepti, Avrupa Teknik Onaylar Organizasyonu EOTA tarafından geliştirilmiştir ve uygulanması tüm Avrupa ankraj üreticileri tarafından desteklenmektedir.

Benzer şekilde, ankraj kanalı tasarımı da oldukça basitleştirilmiş bir tasarım konseptini takip eder. Kısmi güvenlik faktörlerine dayanan bu detaylı tasarım konsepti, 2010'dan beri ankraj kanalları için de mevcuttur. Çeşitli ankraj kanalı üreticileri tarafından kullanılmakta olup, halihazırda uygulama aşamasındadır. Hilti, kendi ankraj kanalları serisini geliştirirken, kullanılan tasarım ilkelerinin, kısmi güvenlik faktörlerini içeren, zaten bilinen, son teknoloji ayrıntılı tasarım konseptiyle uyumlu olması gerektiğine karar verdi.

Aşağıdaki paragraflar, günümüzde kullanılan iki tasarım konsepti arasındaki farkları özetlemekte ve güncel konsepte detaylı bir şekilde bakmaktadır.

2. Döküm Bağlantı Kanalı İçin Mevcut DIbt Onayına Dayalı Bağlantı Kanalı Tasarımı

DIBt onayı (Deutsches Institut für Bautechnik), betondaki ankraj kanalı tarafından alınabilecek maksimum çekme ve kesme yüklerine yönelik basitleştirilmiş bir seçim yardımının kullanılmasını önerir.

Bu sadeleştirme, kanala etki eden dış kuvvetlerin konsolide edilebileceği varsayımına dayanmaktadır. Nesneye etki eden tüm kuvvetler, tekli kuvvetler olarak veya ≥100mm mesafede (28/15 kanal boyutu için) çiftler halinde görülür. Cismin üzerine etkiyen tüm kuvvetler, 15°'den küçük veya 15°'ye kadar olan bir açıyla hareket ettikleri sürece çekme kuvvetleri olarak kabul edilir. 25°'lik bir açıda izin verilen yükte ani bir artış gözlemlenir. Mevcut basitleştirilmiş seçenek, kanalı, her biri kanalın sonundan en az 35-XNUMX mm uzaklıkta konumlandırılan iki ankraj cıvatası ile sabitlenen ayrı açıklıklara böler. Tasarım için, çekme kuvvetinin kanala iki ankraj cıvatası arasında merkezi olarak mı yoksa doğrudan bir cıvata üzerinden mi etki ettiği fark etmez. Bu basitleştirici varsayımlar, maksimum gerilme kuvvetlerinin rijit yük sınıfları (= çelik kırılması) şeklinde dikkate alınmasıyla sonuçlanır. Maksimum yük değerleri, kanal profili boyutu başına bir veya en fazla iki beton dayanım derecesi için verilmiştir. Kanalın ankrajlandığı malzemeye göre kenar mesafesi, kanal aralığı ve beton kalınlığı değerleri de verilmektedir. Onayda belirtilen maksimum yükler geçerli olacaksa, bunların altındaki değerler kullanılmamalıdır.

Yük sınıflarında yüklerin sınıflandırılması ve mevcut çeşitli ankraj kanallarının benzer tasarımı, aynı geometrideki tüm ürünlerin aynı maksimum izin verilen yüklere sahip olmasına neden olur. Tasarım süreci basittir ve gerekli spesifikasyonlar için rakiplerin ürünlerinin eşitliğini kontrol etme prosedürü verimli bir şekilde gerçekleştirilebilir. Öte yandan, temel malzemenin yük altındaki davranışını yeterince dikkate almayan yalnızca birkaç teste dayanan bu büyük ölçüde basitleştirilmiş tasarım süreci, bazı durumlarda güvenli olmayan, eksik tasarlanmış bir sistem üretme veya tam tersi, aşırı boyutlandırmaya ve dolayısıyla düşük maliyet verimliliğine neden olur.

Buna ek olarak, Alman DIBt onayında, tasarımda alternatif yüklerin dikkate alınmasına ilişkin talimatlar da basitleştirilmiş biçimde sunulmaktadır.

3. ETA Avrupa Teknik Onayına Dayalı Ankraj Kanalı Tasarımı

EOTA tarafından tanıtılan tasarım konsepti, bu konudaki mevcut bilgi durumunu yansıtır ve kısmi güvenlik faktörlerinin kullanımı yoluyla güvenliği hesaba katar. Bunu yaparken, şu anda bizim tarafımızdan bilinen arıza modları dikkate alınır ve tek tek doğrulanır. Sisteme etki eden dış kuvvetler, her bir T başlı cıvata için ayrı ayrı çekme ve kesme kuvvetleri olarak dikkate alınır. Kanalın kendisi için sabitleme sisteminin çeşitli arıza türlerine karşı direnci de ayrıntılı testlerde yük altında belirlenir. Kenar mesafesi, yük konumu, yapı kalınlığı, beton kalitesi, kanal boyutları ve ek çelik donatının etkisi analiz edilir ve ayrıca ayrıntılı indirgeme faktörleri, tarafından belirlenen rijit koşulların kapsamı dışında kalan durumlarda bile tasarım sürecinin kullanılmasına izin verir. DIBt onayı.

EOTA, ankraj kanallarının (CEN/TS) tasarımı için yönergeler tanımlamıştır ve ilgili Ortak Değerlendirme Prosedürleri Anlayışları'nda (CUAP), dirençlere, kısmi güvenlik faktörlerine ve kullanılan azaltma faktörlerine yol açan değerlendirme prosedürünü ayrıntılı olarak açıklamıştır. tasarım sürecinde.

Böylece süreç, ankraj kanalı sabitlemesine uygulanabilir yük ve direnç durumu hakkında çok daha ayrıntılı bilgi verir. Dikkate alınması gereken faktörlerin sayısı daha karmaşık bir hesaplamaya neden olur, ancak günümüzün PC yazılımları sayesinde bu verimli bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Ayrıntılı tasarım prosedürü, yapısal bileşen kalınlığının ve kenar mesafelerinin olası azaltılması da dahil olmak üzere, güvenli, uygun maliyetli bir ankraj kanalı bağlantısının belirlenmesiyle sonuçlanır. Aynı zamanda, mevcut bilgi durumuna dayanan bu tasarım yöntemi, doğruluk açısından mümkün olan en yüksek güvenliği sağlar.

4. Etken Yüklerin ETA'ya Göre Değerlendirilmesi

Her şeyden önce, çeşitli T başlı cıvatalara etki eden kuvvetler, çekme ve kesme bileşenlerine ayrılır. Etki eden kuvvetler, kendi ağırlığına, bindirilmiş yüklere, alternatif yüklere ayrılır ve her yük tipine kendi (kısmi) güvenlik faktörü atanır.

Kanal, bütünüyle bir sistem olarak görülür. Daha sonra T başlı cıvatalara etki eden kuvvetler belirlenir. Ankraj kanalının parçalarını ayrı ayrı ele alma fikri, bütüncül bir yaklaşımla değiştirilir. Üçgen yük dağılımı yöntemi kullanılarak ve kesişen çizgiler teoreminin yardımıyla, tüm ankraj kanalı üzerindeki yük dağılımı bir zarf eğrisi şeklinde değerlendirilir. Aynı zamanda, kuvvetlerin etki ettiği kanal üzerindeki pozisyonlar da dikkate alınır (doğrudan iki ankrajın üzerinde veya arasında).

Birkaç T başlı cıvata artı farklı çekme ve kesme kuvvetleri söz konusu olduğunda, değerlendirme süreci, özellikle kendi ağırlıklarından ve üst üste binen yüklerden oluşan bir statik yük sistemi bağlantılara etki ettiğinde karmaşık hale gelir. Ancak bu, gelişmiş PC yazılımı kullanılarak telafi edilir. Kanal üzerindeki toplam yük için zarf eğrisi, parçalara etki eden çeşitli kuvvetlerin ayrıntılı olarak belirlenmesi için temel oluşturur.

Çapa Kanal Arıza Modunun ETA'ya Göre Değerlendirilmesi

İkinci adımda, ankraj kanalının çeşitli kırılma türlerine karşı direnci, çekme gerilimi veya kesme gerilimine göre ayrı ayrı belirlenir. Üç ana arıza türü için doğrulama sağlanır:

1. Çelik arızası: T-cıvataların, ankraj kanalının veya kanala bağlı ankraj cıvatalarının malzemesi, kendisine uygulanan stres nedeniyle yol verir.
2. Temel malzeme hatası: temel malzemeye etki eden gerilmelere tepki olarak çeşitli arıza modları
3. Ek güçlendirme: ek çelik donatının arızası veya yükü destekleyen ek donatıya bağlantı

CUAP'ta tanımlandığı gibi, üç ana arıza kategorisini ayrıntılı olarak araştırmak için uygun test prosedürleri kullanılır. Aşağıdaki tablo, EOTA CUAP'a göre değerlendirilen arıza türlerine ilişkin ayrıntılı bir genel bakış sağlar.

Belirli bir arıza tipine karşı direnç, bu spesifik arıza tipi söz konusu olduğu sürece, çapa kanal sisteminin kullanım yüzdesi olarak ifade edilir.

Belirlenen kullanım dereceleri, bir sınır eğrisindeki her bir arıza türü için birleştirilebilir ve çekme ve kesme yüklerine karşı direnci gösteren bir diyagrama eklenebilir. Üç eğri, daha sonra, tanımlanmış bir çekme ve kesme yüklemesi kombinasyonu için belirli bir sınır değerine ulaşıldığında hangi tür kırılmanın meydana geleceğini açıkça gösterir. Bu eğriler doğrudan test sonuçlarından elde edildiğinden, çeşitli rakip üreticilerin çeşitli ürünleri için farklı olacaktır. Çeşitli rakip ürünlerin kalitesindeki farklılıklar böylece daha belirgin olacak ve diğer yandan bu ayrıntılı bilgi, belirli arıza türlerine karşı daha fazla direnç için ankraj kanalı bağlantılarının optimize edilmesinde daha fazla esnekliğe izin verecektir.

5. Ankraj Direncinin Değerlendirilmesi

Tasarım süreci, ankraj kanalının belirli bir kırılma tipine karşı belirlenen direncinin hesaplanan gerilimlerden daha büyük olduğunu doğrular. Hesaplanan arıza türü için çapa kanalı sisteminin kullanım derecesinin %100'den az olduğunu doğrular.

Bu doğrulama, ankraj tasarımından bize zaten aşinadır ve kullanım dereceleri, örneğin, Hilti PROFIS Ankraj Kanalı tasarım yazılımında sonuçlar olarak verilmektedir.

Statik yükler için tasarım süreci, stres ve direnç hakkında ayrıntılı bilgiler temelinde gerçekleştirilir. Ankraj kanalı sistemi bu nedenle büyük bir kesinlikle düşük maliyetli ve aynı zamanda yüksek düzeyde güvenlik, yani arızaya karşı direnç ile tasarlanabilir.

6. EOTA Yönergesine Göre Yorulma Yüklemesinin Dikkate Alınması

Döngüsel yükleme tasarımı ile ilgili olarak, yeni tasarım konsepti, muhafazakar ve dolayısıyla güvenli bir tasarım ile sonuçlanan bir dizi yeni özellik sunar. EOTA tarafından benimsenen yeni konsept ile DIBt'ye göre olan konsept arasındaki farklar burada kısaca açıklanmıştır.

Önemli bir fark, DIBt konseptine uygun testlerin, alternatif yüklerin doğrudan ankraj cıvataları üzerinde etki ettiği ankraj cıvatalarına bağlı ankraj kanalına uygulanmasıdır. Bunun aksine, gelecekteki EOTA CUAP yöntemi ile testler betona yerleştirilmiş ankraj kanalları üzerinde gerçekleştirilmektedir. Ayrıca, kırılma yükü, doğrudan ankraj cıvataları üzerine etki eden döngüsel yükler ve iki ankraj cıvatası arasındaki bir açıklığın ortasına etki eden döngüsel yükler için belirlenir, böylece olası bir hata nedeni olarak ankraj kanalının bükülmesine izin verilir. Tasarım için başarısızlık değerlerinin en düşük olanı kullanılır.

Döngüsel yükler için mevcut ve gelecekteki test prosedürleri arasındaki bir diğer önemli fark, mevcut konseptte arıza tanımının bağlantının kırılması olduğu, gelecekteki EOTA CUAP konseptinde ise döngüsel yüklemeden kaynaklanan arızanın ilk olarak tanımlanmasıdır. çapa kanalı sisteminde hasar belirtileri. Bu yaklaşım önemli ölçüde daha tutucudur ve döngüsel yüklemeye karşı direnç değerinde büyük bir azalmaya yol açacaktır.

Üçüncü bölüm, çevrimsel ve statik yüklerin kombinasyonunun nasıl hesaba katılacağının değiştirilmesi konusunu tartışmaktadır. Döngüsel yükler için mevcut tasarım konsepti, yorulma mukavemetine karşılık gelen her bir ankraj kanalı profili için bir maksimum döngüsel yük stres aralığı tanımlar. Gerilim aralığı, yük sınıflarında tanımlanan maksimum çekme yükünden çıkarılır ve kalan değer, ilave statik çekme yüküne karşı direnci gösterir. EOTA'da tartışılan konsept, beklenen döngü sayısının bir fonksiyonu olarak bir Goodman diyagramı yoluyla döngüsel yüklemeye karşı direnci tanımlamayı ve bir süre boyunca döngüsel yüklemeye karşı direnci hesaba katmayı sağlar.

Bu yaklaşım, tüm yük kombinasyonları için yeterli bir güvenlik seviyesini korurken, istasyon kanalı sisteminin daha iyi kullanılmasıyla sonuçlanır. Bu nedenle, tasarımın tekniğin son durumuna göre gerçek yükleme durumuna, arızaya karşı direncinin ise meydana gelme olasılığının en yüksek olduğu duruma dayanması nedeniyle daha uygun maliyetli boyutlandırma ve daha fazla güvenlik sağlar. Buna göre testler, iki ankraj cıvatası arasındaki bir açıklığın merkezine yerleştirilmiş bir yük ile bir test dahil olmak üzere, dökme bir kanal üzerinde (yani halihazırda betona yerleştirilmiş) gerçekleştirilir. Ayrıca, çapa kanal sistemi, daha fazla kullanımını kısıtlayan bir hasara uğrarsa, testten başarısız olduğu kabul edilir.

7. sonuçlar

EOTA ve Hilti tarafından tercih edilen dökme ankraj kanalları için yeni tasarım konsepti, 10 yılı aşkın bir süredir oluşturulmuş ve kullanımda olan kısmi güvenlik faktörleri ile ankraj tasarım konseptinin izinden gidiyor. Konseptin geliştirilmesi, kapsamlı testler ve konuyla ilgili en son bilgilerle desteklenmiştir. Bu nedenle, ankraj teorisi ve başarısızlık testleri için kullanılan teknikler açısından son teknolojidir.

Ankraj tasarımında olduğu gibi, yeni tasarım konsepti, tüm parametre kombinasyonları için sabit bir güvenlik seviyesi ve ankraj kanalı çözümlerinin uygun maliyetli boyutlandırılması ile sonuçlanır. Gereken daha karmaşık hesaplama prosedürü, en son gelişmiş PC yazılımı kullanılarak telafi edilir. Kısmi güvenlik faktörü konseptine uygun tasarım, yükleme durumu ve sistemin çeşitli arıza türlerine karşı direnci hakkında çok ayrıntılı bilgilere dayanmaktadır.

Çevrimsel yükler için tasarım, ankraj kanalı sisteminde ilk hasar belirtileri zaten arıza olarak sınıflandırıldığından, şu anda kullanımda olan modelden önemli ölçüde daha muhafazakar bir modeli takip eder.

Ankraj sabitleme teknolojisi alanında modern tasarım konseptleri ile kazanılan deneyime dayanarak Hilti, yeni ankraj kanallarının geliştirilmesinin ve tanıtılmasının yalnızca en güncel, en son durum üzerine odaklanacağını açıkça gördü. -sanat tasarım konsepti ve döngüsel yükleme için tasarımı içeren yaklaşıma uygun desteğin verileceği.

En yeni, gelişmiş PC yazılımının kullanılması, bu ürünlerin kullanıcılarının yeni tasarım konseptine geçişle birlikte yatırım yapmaları gereken iş miktarını azaltacaktır. Hilti, elbette, teknik uzman ve mühendislerden oluşan ekipleri aracılığıyla uygun eğitimi sağlayarak müşterilerini değişim sürecinde de destekleyecektir.

REFERANSLAR
(Hilti HAC 2011) M. Heudorfer; H. Basche; Anchor Channel için Yeni ETA Onayı
(Elevcon 2006 - Asansör Teknolojisi 16) M. Merz (2006). Binalarda Asansör Ankrajı için Dinamik Tasarım