Hilti. Passione. Performance.
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, 20
20099 Sesto San Giovanni (MI)
T +39-02 21272 90 | C +39-335 6993762 | F +39-02 21272 402
E [email protected]
t f
h li@hilti
www.hilti.it
www.hilti.it
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Hilti. Passione. Performance.
Agenda
Inquadramento normativo
Riferimenti per la progettazione
Certificazione ETA e Marcatura CE
E l i
Evoluzione
d ll normativa
della
ti
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
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Hilti. Passione. Performance.
Inquadramento normativo
Cenni storici: Anni ‘90
Esigenza di avere a disposizione un
supporto alla progettazione degli
ancoraggi chimici e meccanici
i
i t all livello
li ll internazionale.
i t
i
l
riconosciuto
Il CEB (Comitato Eurointernazionale
del Calcestruzzo) istituisce un gruppo
di lavoro con lo scopo di sviluppare una
metodologia di calcolo per la progettazione
degli ancoranti.
ancoranti Viene delineato il Metodo
della Capacità del Calcestruzzo.
NECESSITA’
C SS
DI LINEE GU
GUIDA EUROPEE
U O
PER LA PROGETTAZIONE
OG
O
DEI
SISTEMI DI ANCORAGGIO NEL CALCESTRUZZO
CPD 89/106/CEE
DIRETTIVA EUROPEA SUI PRODOTTI PER LE COSTRUZIONI
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
REGOLAMENTO DI ATTUAZIONE 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.
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Hilti. Passione. Performance.
Inquadramento normativo
Il DPR n.246/ 93 fissa gli Enti Nazionali cui è affidata
la partecipazione ai lavori dell’EOTA (European
Organization for Technical Approvals)
EOTA è l’’Ente Europeo che predispone le ETAG, le
G id Tecniche
Guide
T i h per il rilascio
il
i del
d l Benestare
B
t
T i
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
f
i all Benestare
B
t
T i Europeo
Tecnico
E
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Hilti. Passione. Performance.
Inquadramento normativo
Progettazione e certificazione dei prodotti – Europa
Design
P d tt
Prodotto
European Committee for
Standardization (CEN)
European Organization for
Technical Approval (EOTA)
CEN-TS 1992-4:2009
Eurocodici
European Technical Approval
Guideline (ETAG)
European Technical Approval
(ETA)
Organizzazione
Codice/Standard
Linea Guida
Certificazione
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Applicazione
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Hilti. Passione. Performance.
Inquadramento normativo
Certificazione del prodotto
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 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.
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Hilti. Passione. Performance.
Inquadramento normativo
Marcatura CE
Ottenuto
Ott
t a seguito
it di
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-98/0001
0672
Può essere rifiutato solo se lo Stato Membro notifica alla commissione e giustifica il rifiuto.
L’IMPORTANZA DEL MARCHIO CE PER PRODOTTI PER USO STRUTTURALE
NTC 14/01/2008
NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONE 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.
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Hilti. Passione. Performance.
Inquadramento normativo
Evoluzione normativa
¾ 1982: 1
1º Metodo di calcolo per ancoranti nel calcestruzzo pubblicato a livello mondiale
¾ 1989: Nasce l’ EOTA (European Organisation for Technical Approvals)
¾ 1997: EOTA pubblica la linee guida ETAG No. 001: “Linea guida per il benestare
tecnico europeo di Ancoranti metallici da utilizzare nel calcestruzzo
calcestruzzo”
¾ 2007: EOTA pubblica Technical Report 029 “Metodo di progettazione per Ancoranti
Chimici”
¾ 2009
2009: Il CEN (C
(Comitée
ité E
Europeèn
è d
de N
Normalisation)
li ti ) pubblica
bbli il CEN-TS
CEN TS 1992
1992-4,
4 che
h
diverrà diverrà parte integrante dell’EC2 entro il 2013
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Hilti. Passione. Performance.
Agenda
Inquadramento normativo
Riferimenti per la progettazione
Certificazione ETA e Marcatura CE
E l i
Evoluzione
d ll normativa
della
ti
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
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Hilti. Passione. Performance.
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
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Hilti. Passione. Performance.
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
ancoranti chimici
• Allegato A: Procedure di prova
• Allegato B: Prove relative alle condizioni di servizio ammissibili
• Allegato C: Metodo per la progettazione degli ancoraggi
sottosquadro
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ad espansione
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Tasselli meccanici sottosquadro: funzionamento per forma
Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall
dall’incastro
incastro
creato nel materiale base
R
N
N≤R
R
N
Meccanismo di tenuta per
forma nel materiale base
R
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R
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Tasselli meccanici ed espansione: funzionamento per attrito
Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall
dall’attrito
attrito
creato sulla superficie laterale del foro nel materiale base
N
R
R
Tassello a controllo di coppia
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T
ll a controllo
t ll di spostamento
t
t
Tassello
Fexp
Fexp
Fexp
N≤R
R
R
R
R
Fexp > 3N
Fexp
Fexp > 3N
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Tasselli meccanici a vite: funzionamento per forma e attrito
La resistenza è dovuta all
all’azione
azione combinta della componente di reazione per forma R
e per attrito A
N
R
A
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Tasselli chimici: funzionamento per adesione
Il carico applicato N viene trasmesso al materiale base per mezzo di adesione chimica
tra l’ancorante e la superficie laterale del foro nel materiale base.
N=R
R i
Resina
+ barra
b
filettata
fil tt t
Ad i
Adesione
F
Forma
t
tensile
load N
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Tasselli meccanici e chimici a confronto
N = 10kN
N = 10kN
Forza resistente
distribuita
Forza resistente
concentrata
∑τ = 10kN
R
Fexp = 30 kN
R
Fexp = 30kN
Ancorante meccanico ad espansione
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Ancorante Chimico
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Hilti. Passione. Performance.
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
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9
basato su coefficienti di sicurezza parziali
9
tiene conto della direzione del carico
9
tiene conto delle diverse modalità di rottura
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Allegato C: Coefficienti parziali di sicurezza
mean ultimate
resistance
Partial safety factor
concept
5% fractile
environmental
conditions
(temperature,
durability)
characteristic
partial safety resistance
(ETA)
factor
design
action
characteristic
h
t i ti
value of action
Rd
partial safety
factors
for action
action
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Sd
for material
(anchor,
base material) design
resistance
recommended
load
resistance
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Hilti. Passione. Performance.
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:
.
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Allegato C: Modalità di rottura a trazione
Rottura lato acciaio
Trazione
splitting
cono cls
combinata
Calcestruzzo
estrazione
Acciaio
Trovare la minima
resistenza di progetto
9Tensioni elevate
9Qualità del calcestruzzo
Rottura per estrazione
Trazione
9Tensioni elevate
9Qualità del calcestruzzo
Rottura per splitting
Trovare la minima
resistenza di progetto
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combinata
splitting
estrazione
Calcestruzzo
cono cls
Acciaio
Rottura conica
del calcestruzzo
9Posa non corretta
9Qualità del calcestruzzo
9Spessore materiale base
9Qualità del calcestruzzo
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Allegato C: Resistenza di progetto a trazione
Rottura lato
acciaio
Rottura conica
del calcestruzzo
Rottura per
estrazione
Rottura per
splitting
www.hilti.it
N Rk , s = AS ⋅ f uk
0
N Rk ,c = N Rk
,c ⋅
Ac , N
Ac0, N
⋅ Ψs , N ⋅ Ψec , N ⋅ Ψre , N ⋅ Ψucr , N
N Rk,p: valore presente nell’ETA
dell’ancorante
Rd
N Rd , s =
N Rk , s
N Rd ,c =
N Rk ,c
N Rd , p =
N Rk , p
γ Ms
γ Mc
Si considerra la minim
S
ma resiste
enza
Resistenza caratteristica Rk
γ Mp
Prevenuta
P
t se vengono rispettate
i
tt t le
l opportune
t
condizioni
di i i geometriche
t i h di posa:
distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (cmin, smin, hmin )
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Allegato C: Modalità di rottura a taglio
Rottura lato acciaio per
taglio puro
Taglio
pry-out
rottura
bordo
Calcestruzzo
flessione
e
taglio puro
o
Acciaio
Rottura lato acciaio per
taglio con flessione
Trovare la minima resistenza
di progetto
9Qualità dell’acciaio
Rottura del bordo
Taglio
Rottura per pry-out
pry out
pry-out
Calcestruzzo
rottura
bordo
flessione
taglio puro
Acciaio
9Qualità dell’acciaio
9Eccentricità
Trovare la minima resistenza
di progetto
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9Distanza dal bordo
9
9Qualità del calcestruzzo
9Ancoranti corti e rigidi
9
9Qualità del calcestruzzo
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Allegato C: Resistenza di progetto a taglio
Resistenza caratteristica Rk
VRk , s = 0.5 ⋅ AS ⋅ f uk
αM ⋅ MRk,s
Rottura acciaio
taglio/flessione
VRk,sm =
Rottura del bordo
VRk,c =VRk0 ,c ⋅
Rottura per
pry-out
www.hilti.it
l
Ac,V
Ac0,V
⋅ Ψh,V ⋅ Ψs,V ⋅ Ψec,V ⋅ Ψβ,V ⋅ Ψucr,V
V Rk , cp = kN
V Rd
,s
=
γ
,s
Ms
V Rd , sm =
V Rk , sm
=
V Rk , c
V Rd
,c
V Rd , cp =
Rk , c
V Rk
γ Ms
γ
Mc
Si co
onsidera la minima
a resistenzza
Rottura acciaio
taglio puro
Rd
V Rk , cp
γ Mc
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Hilti. Passione. Performance.
Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001
Allegato C: Resistenza di progetto combinata
Inizio
Trazione
Trovare le minima
resistenza di progetto
Azione
combinata
bi t
www.hilti.it
pry-out
Collasso
del b
bordo
Calcestruzzo
Flesssione
Taglio
o puro
Acciaio
Spllitting
estraz.
Calcestruzzo
Cono
calccestr.
Acciaio
Taglio
Trovare la minima
resistenza di progetto
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Hilti. Passione. Performance.
Agenda
Inquadramento normativo
Riferimenti per la progettazione
Certificazione ETA e Marcatura CE
E l i
Evoluzione
d ll normativa
della
ti
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
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029
Vantaggi e differenze rispetto alla linea guida ETAG 001
www.hilti.it
•
Profondità di posa variabile
•
Modalità di rottura combinata estrazione – rottura conica
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029
ETAG 001, Annex C
EOTA TR 029
Cosa cambia?
Spessore min materiale base
•
•
•
hef
hef
hef
hmin
≥ 100 mm
≥ hef + 30 mm
≥ hef + 2 d0
Interasse e distanza
dal
d l bordo
b d critici
iti i
hef
Tipo di rottura
R
Resistenz
za di pro
ogetto
Profondità di posa variabile
Profondità di infissione Profondità di infissione
standard
variabile
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029
Grafico tipo dei principali meccanismi di rottura
Rottura del cono di calcestruzzo
Rottura combinata sfilamento - cono
Ca
arico
Rottura lato acciaio
Profondità di posa
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029
Esempio di calcolo: profondità di posa variabile
•
•
•
Verifica agli SLU: Sd ≤ Rd
Esempio: Hilti HIT-RE 500-SD con barre HIT-V, singolo ancorante, cls C 40/50
Carico di progetto: Sd = 55 kN
140
M16, fixed
M16, bond
M16, steel
concrete cone
Profondità di posa fissa
M16 (125 mm):
Rd = 44,9 kN
M20 (170 mm):
Rd = 75,4
75 4 kN
M16 (125 mm)
design resistance [kN]
120
M20 (170 mm)
122 % utilization 73 % utilization
100
M20, fixed
M20, bond
M20, steel
Sd
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
embedment depth [mm]
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029
Esempio di calcolo: profondità di posa variabile
•
•
•
Verifica agli SLU: Sd ≤ Rd
Esempio: Hilti HIT-RE 500-SD con barre HIT-V, singolo ancorante, cls C 40/50
Carico di progetto: Sd = 55 kN
140
M16, fixed
M16, variable
M16 bond
M16,
M16, steel
concrete cone
Profondità variabile di posa
M16 (154 mm):
Rd = 55,3 kN
M20 (138 mm):
Rd = 55,1
55 1 kN
M16 (154 mm)
design resistance [kN]
120
M20 (138 mm)
99,5 %utilization 99,8 utilization
100
M20, fixed
M20, variable
M20 bond
M20,
M20, steel
Sd
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
embedment depth [mm]
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30
Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029
Rottura combinata pull-out + cono di trazione
Inizio
Trazione
Trovare le minima
resistenza di progetto
Azione
combinata
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pry-o
out
Colla
asso
del bo
ordo
Calcestruzzo
Flessione
Taglio puro
Acciaio
Rotttura
combinata
Splittting
estrraz.
Calcestruzzo
Co
ono
calcestr.
Acciaio
Taglio
Trovare la minima
resistenza di progetto
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029
Rottura lato
acciaio
Rottura conica
del calcestruzzo
Resistenza caratteristica Rk
N Rk , s = AS ⋅ f uk
0
NRk,c = NRk
,c ⋅
Ac, N
Ac0, N
⋅ Ψs, N ⋅ Ψec, N ⋅ Ψre, N ⋅ Ψucr, N
Rottura combinata
pull-out
pull
out + cono
calcestruzzo
Rottura per
estrazione
Rottura
R
tt
per
splitting
www.hilti.it
N Rk,p: valore presente nell’ETA
dell’ancorante
Rd
N
N Rd , s = Rk , s
γ Ms
N Rd ,c =
N Rk ,c
N Rd ,c =
N Rk ,c
N Rd , p =
N Rk , p
γ Mc
γ Mc
Si considerra la minim
ma resiste
enza
Rottura combinata pull-out + cono di trazione
γ Mp
Prevenuta
P
t se vengono rispettate
i
tt t le
l opportune
t
condizioni
di i i geometriche
t i h di posa:
distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (cmin, smin, hmin )
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Hilti. Passione. Performance.
Agenda
Inquadramento normativo
Riferimenti per la progettazione
Certificazione ETA e Marcatura CE
E l i
Evoluzione
d ll normativa
della
ti
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
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Hilti. Passione. Performance.
Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici
Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY 200 + barra HIT-Z:
Influenza della pulizia del foro
Barre HIT-Z con resina Hilti HIT-HY 200
Resistenza ultima
Foro pulito
Carico [[kN]
Carico [[kN]
Barre filettate con resina ad iniezione classica
Resistenza ultima
Senza pulizia del foro
Foro pulito
Pulizia del foro non adeguata
Spostamento [mm]
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Spostamento [mm]
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Hilti. Passione. Performance.
Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici
Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY 200 + barra HIT-Z:
N
Sp
Meccanismo di funzionamento
• La superficie liscia delle eliche consente il
movimento per l’espansione
• La coppia di serraggio attiva il
meccanismo di espansione
• Le forze di espansione aumentano
significativamente l’adesione al
calcestruzzo
Certificazione per foro sporco
La pulizia non è richiesta grazie alla forma
dei cunei appositamente studiata e alle
forze di espansione
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Tempo
Foro
risparmiato
27%
Pulizia
24%
Iniezione
12%
Inserimento della barra
18%
Pulizia resina in eccesso
Cambio cartuccia
9%
10%
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Hilti. Passione. Performance.
Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici
Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY 200 + barra HIT-Z:
Rottura del cono di calcestruzzo
Rottura combinata sfilamento - cono
Carico
Helicche
Rottura lato acciaio
Profondità di posa
Principi
p di funzionamento degli
g ancoraggi
gg con barre HIT-V e HIT-Z
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Hilti. Passione. Performance.
Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici
Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY 200 + 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
tit da
d questo
t anello
ll circolare
i l
di tensioni.
t
i i
crack plane
Un ancoraggio su cls fessurato mostra una redistribuzione delle tensioni
all
interno del calcestruzzo,
area in cui avviene la trasmissione
all’interno
calcestruzzo riducendo ll’area
delle forze nel calcestruzzo
tensione di aderenza di progetto per barre M16 (N/mm2)
• Solo l’8% di riduzione della resistenza con le HIT-HY 200
barre HIT-Z su cls fessurato vs. non-fessurato
con HIT-Z
• HIT-HY 200 con barre HIT-Z ha prestazioni HIT-HY 200
con HIT-V
migliori in termini di carico, sia su cls fessurato
che su cls non-fessurato
16
14,7
,
11,1
4,4
Calcestruzzo non fessurato
6 8
6,8
3,8
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Calcestruzzo fessurato
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Grazie per l’attenzione.
l’attenzione
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