根据 CEN，锚固通道紧固件的新设计规定

喜利得公司，列支敦士登公国

该论文发表于 美国 2012 年，国际垂直运输技术大会，并首次发表在 IAEE 书籍 Elevator Technology 19，由 A. Lustig 编辑。 经国际电梯工程师协会许可转载 （网站：www.elevcon.com）。本文为原版重印，未经 ELEVATOR WORLD 编辑。

关键词：锚固通道设计，预计到达时间，紧固系统，失效载荷，疲劳

抽象

建筑师指定预埋锚固通道作为替代锚固方法。 基于德国国家批准 (DIBt) 的设计原则可以追溯到 XNUMX 年代初，并以钢材失效为基础。 然后ew European Code CEN-TS 1992-4-3 全面涵盖了锚固通道设计，通过使用各种参数，具有部分安全系数和设计灵活性。 本文讨论了两种设计理念的结构差异。 还简要描述了锚固通道设计的验证程序。 最后，解释了轨道和门紧固在额外安全性和成本效益方面的好处。

1. 引言

在过去的 10 年或更长时间里，已经建立了后安装锚的设计概念，与之前使用的大大简化的概念相比，它允许对应力情况采取更详细的方法。 这个概念不仅可以详细表示作用在锚上的外力，还可以详细表示锚对适用应力的抵抗力。 综合测试考虑了以下三种可能的故障类别的基础材料中锚栓故障的概率：

1. 钢材故障： 制造锚的材料由于施加在其上的应力而失效
2. 功能故障： 由于施加在锚上的应力，锚的锚固原理失效
3. 基材故障： 固定锚的基材由于应力转移而失效

局部安全系数考虑了详细应力和阻力系数方法中的不确定性。 以前使用的大大简化的设计概念基于 XNUMX 年代该主题的知识状态，已被更复杂的程序所取代，该程序结合了锚定理论和测试技术方面的进步。 通过使用最新的计算机软件，可以满足更苛刻的计算需求。 因此，建筑师和建筑工程师现在可以在相对较短的时间内设计出更具成本效益和安全优化的锚固装置。 这种最新的锚杆设计理念由欧洲技术认证组织 EOTA 开发，其实施得到所有欧洲锚杆制造商的支持。

同样，锚固通道设计也遵循了极大简化的设计理念。 这种基于部分安全系数的详细设计概念自 2010 年起也可用于锚固通道。已被各种锚固通道制造商使用，目前已处于实施阶段。 在开发自己的锚固通道系列时，Hilti 认为所使用的设计原则应符合已经熟悉的、包含部分安全因素的最先进详细设计概念，这是有道理的。

以下段落总结了当今使用的两种设计概念之间的差异，并详细介绍了最新的概念。

2. 基于现有DIbt批文的锚固通道设计锚固通道

DIBt 批准（Deutsches Institut für Bautechnik）建议使用简化的选择辅助工具，该辅助工具面向混凝土中锚固通道可以承受的最大拉伸和剪切载荷。

这种简化是基于作用在通道上的外力可以合并的假设。 作用在物体上的所有力都被视为单个力或成对间隔≥100mm 的力（对于通道尺寸 28/15）。 作用在物体上的所有力，只要它们以小于或大于 15° 的角度作用，都被视为拉力。 在 15° 的角度观察到允许负载的突然上升。 可用的简化选择将通道分成单独的跨度，这些跨度由两个地脚螺栓锚固，每个地脚螺栓位于距离通道末端至少 25-35 毫米的位置。 对于设计，张力是作用在两个锚栓之间的通道中央还是直接作用在一个螺栓上没有区别。 这些简化假设导致以刚性载荷等级（= 钢失效）的形式考虑最大应力。 最大载荷值是针对每个通道轮廓尺寸的一个或最多两个混凝土强度等级给出的。 参考锚固通道的材料，还给出了边距、通道间距和混凝土厚度的值。 如果认证中规定的最大载荷适用，则不应使用低于这些值的值。

载荷等级的载荷分类和可用的各种类型锚固通道的类似设计导致相同几何形状的所有产品具有相同的最大允许载荷。 设计过程简单明了，可以有效地执行检查竞争对手产品是否符合所需规格的程序。 另一方面，这种大大简化的设计过程仅基于少数未充分考虑基础材料在负载下的行为的测试，在某些情况下会产生不安全、设计不足的系统的风险，或者相反，导致尺寸过大，从而降低成本效益。

除此之外，在德国 DIBt 认证中，关于在设计中考虑交变载荷的说明也以简化形式呈现。

3、基于ETA欧洲技术认证的锚固通道设计

EOTA 引入的设计概念反映了该主题的当前知识状态，并通过使用部分安全因素来考虑安全性。 在此过程中，我们会考虑并单独验证我们目前已知的故障模式。 对于每个 T 形螺栓，作用在系统上的外力被单独考虑为单独的拉力和剪切力。 对于通道本身，紧固系统对各种类型故障的抵抗力也在精心测试的负载下确定。 分析了边缘距离、荷载位置、结构厚度、混凝土等级、通道尺寸和附加钢筋的影响，此外，详细的折减系数允许使用设计过程，即使在超出由DIBt 批准。

EOTA 定义了锚固通道 (CEN/TS) 设计指南，并在相关的评估程序通用理解 (CUAP) 中详细描述了导致阻力、部分安全系数和使用的减少系数的评估程序在设计过程中。

因此，该过程可以更详细地了解适用于锚固通道紧固的载荷和阻力情况。 需要考虑的因素数量会导致计算更加复杂，但多亏了今天的 PC 软件，这可以有效地进行。

详细的设计程序导致了安全、具有成本效益的锚固通道紧固规范，包括可能减少结构部件的厚度和边缘距离。 同时，这种基于当前知识状态的设计方法在正确性方面实现了最大可能的安全性。

4. 根据 ETA 评估作用载荷

首先，作用在各种 T 形头螺栓上的力被分解为它们的拉伸和剪切分量。 作用力分为自重、叠加载荷、交变载荷，每种类型的载荷都有自己的（部分）安全系数。

该频道被视为一个完整的系统。 然后确定作用在 T 形头螺栓上的力。 单独考虑锚固通道部分的想法被整体方法所取代。 使用三角形载荷分布方法并借助相交线定理，以包络线的形式评估整个锚固通道的载荷分布。 同时，还考虑了力作用在通道上的位置（直接在两个锚固件上方或之间）。

由于涉及多个 T 型螺栓以及不同的拉力和剪切力，评估过程变得复杂，尤其是当由自重和叠加载荷组成的静载荷系统作用于紧固件时。 然而，这可以通过使用先进的 PC 软件来补偿。 通道上总载荷的包络线构成了详细确定作用在零件上的各种力的基础。

根据 ETA 评估锚固通道失效模式

第二步，根据拉应力或剪应力分别确定锚固通道对各种类型破坏的抵抗力。 为三种主要类型的故障提供验证：

1. 钢材故障： T 型螺栓、锚固通道或连接到通道的锚固螺栓的材料由于施加在其上的应力而让位
2. 基材故障： 对作用在基材上的应力作出反应的各种失效模式
3. 额外加固： 补充钢筋或与支撑载荷的补充钢筋的连接失效

合适的测试程序用于详细研究三个主要故障类别，如 CUAP 中所定义。 下表提供了根据 EOTA CUAP 评估的故障类型的详细概述。

就这种特定类型的故障而言，对某种类型故障的抵抗力以锚固通道系统的利用率百分比表示。

确定的利用程度可以在限制曲线中针对每种类型的故障进行组合，并添加到显示拉伸和剪切载荷阻力的图表中。 然后，这三条曲线清楚地显示了当达到指定的拉伸和剪切载荷组合的某个极限值时将发生哪种类型的失效。 由于这些曲线是直接从测试结果得出的，因此对于来自不同竞争制造商的各种产品，它们会有所不同。 因此，各种竞争产品的质量差异将更加明显，另一方面，这种详细的知识将允许在优化锚固通道紧固件时具有更大的灵活性，从而对某些类型的故障具有更大的抵抗力。

5. 锚地阻力评估

设计过程验证锚固通道对特定故障类型的确定抵抗力大于计算的应力。 它验证了锚固通道系统对计算出的故障类型的利用率小于 100%。

我们已经从锚固设计中熟悉了这种验证，例如，利用程度作为 Hilti PROFIS 锚固通道设计软件中的结果给出。

静载荷的设计过程是在有关应力和阻力的详细信息的基础上进行的。 锚固通道系统因此可以非常确定地经济高效地设计，同时具有高水平的安全性，即抗故障性。

6. 根据 EOTA 指南考虑疲劳载荷

在循环载荷设计方面，新的设计理念提供了许多新功能，从而实现了保守而安全的设计。 这里简要描述 EOTA 采用的新概念与根据 DIBt 的概念之间的区别。

一个主要区别是根据 DIBt 概念的测试适用于连接到地脚螺栓的地脚槽，其中交变载荷直接作用在地脚螺栓上。 与此相反，在未来的 EOTA CUAP 方法中，测试是在混凝土中设置的锚固通道上进行的。 此外，破坏载荷是针对直接作用在地脚螺栓上的循环载荷以及作用在两个地脚螺栓之间的跨度中间的循环载荷确定的，因此允许锚固通道的弯曲作为失效的可能原因。 最低的失效值用于设计。

当前和未来循环载荷测试程序之间的另一个显着差异是，根据当前的概念，失效的定义是紧固的断裂，而在未来的 EOTA CUAP 概念中，由于循环载荷导致的失效被定义为第一个锚固通道系统损坏的迹象。 这种方法要保守得多，并且会导致循环载荷阻力值大大降低。

第三部分讨论了改变如何考虑循环载荷和静态载荷的组合的主题。 当前循环载荷的设计概念为每个锚固通道轮廓定义了最大循环载荷应力范围，对应于其疲劳强度。 从载荷等级中定义的最大拉伸载荷中减去应力范围，然后剩余的值表示对附加静态拉伸载荷的抵抗力。 EOTA 中讨论的概念为通过古德曼图将循环加载阻力定义为预期循环次数的函数并考虑一段时间内的循环加载阻力做出了规定。

这种方法可以更好地利用锚固通道系统，同时为所有负载组合保持足够的安全水平。 因此，它实现了更具成本效益的尺寸设计和更高的安全性，因为根据现有技术，设计基于实际负载情况，而其抗故障能力则基于最有可能发生的情况。 因此，测试是在预制槽钢（即已经设置在混凝土中）上进行的，包括在两个地脚螺栓之间的跨度中心放置负载的测试。 此外，如果锚固通道系统受到限制其进一步使用的损坏，则认为其未通过测试。

7。 结论

受到EOTA和Hilti青睐的浇铸锚固通道新设计理念，紧随锚固设计理念的脚步，部分安全系数已经建立并使用了10多年。 该概念的发展是由综合测试和该主题的最新知识推动的。 因此，它在锚定理论和用于故障测试的技术方面是最先进的。

与锚固设计一样，新的设计理念为锚固通道解决方案的所有参数组合和经济高效的尺寸设计带来了恒定的安全水平。 所需的更复杂的计算程序通过使用最新的先进 PC 软件得到补偿。 根据部分安全系数概念的设计基于对负载情况和系统对各种类型故障的抵抗能力的非常详细的知识。

循环荷载设计遵循的模型比当前使用的模型要保守得多，因为锚固通道系统损坏的最初迹象已经被归类为失效。

根据在锚固技术领域获得的现代设计理念的经验，Hilti 很清楚，其新系列锚固槽的开发和推出将完全集中于最新的、最先进的- 最先进的设计理念，并将适当支持纳入循环加载设计的方法。

使用最新、先进的 PC 软件将减少这些产品的用户在转换到新设计概念时所需的投资工作量。 当然，Hilti 还将通过其技术专家和工程师团队提供适当的培训，在转换过程中为客户提供支持。

参考文献：
(Hilti HAC 2011) M. Heudorfer； H. 巴舍； 锚点通道的新 ETA 批准
（Elevcon 2006 - 电梯技术 16）M. Merz (2006)。建筑物内电梯锚固的动态设计