il fissaggio mediante ancoranti chimici e meccanici · hilti. passione. performance. il fissaggio...

Hilti. Passione. Performance.

Il fissaggio mediante ancorantichimici e meccanicichimici e meccanici

ing. Stefano Eccheli

ing. Stefano EccheliField Engineer – Lombardia / Emilia

Hilti Italia S.p.A.P.zza Indro Montanelli, 2020099 Sesto San Giovanni (MI)T +39-02 21272 90 | C +39-335 6993762 | F +39-02 21272 402E t f h li@hilti

1www.hilti.it Scuola Edile di Reggio Emilia | 27.07.2012

E [email protected]


Agenda

Inquadramento normativoInquadramento normativoRiferimenti per la progettazioneCertificazione ETA e Marcatura CEE l i d ll tiEvoluzione della normativa

Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Tipologie di funzionamento degli ancorantiModalità di rottura degli ancoranti e progettazione con Annex C

Progettazione degli ancoranti chimici: Tecnical Report 029Vantaggi e differenze rispetto alla linea guida ETAG 001

Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici



Il CEB (Comitato EurointernazionaleCenni storici: Anni ‘90

Inquadramento normativo

del Calcestruzzo) istituisce un gruppodi lavoro con lo scopo di sviluppare unametodologia di calcolo per la progettazionedegli ancoranti Viene delineato il Metodo

Esigenza di avere a disposizione unsupporto alla progettazione degliancoraggi chimici e meccanicii i t l li ll i t i l degli ancoranti. Viene delineato il Metodo

della Capacità del Calcestruzzo.riconosciuto al livello internazionale.

NECESSITA’ DI LINEE GUIDA EUROPEE PER LA PROGETTAZIONE DEI

DIRETTIVA EUROPEA SUI PRODOTTI PER LE COSTRUZIONICPD 89/106/CEE

C SS GU U O OG OSISTEMI DI ANCORAGGIO NEL CALCESTRUZZO

Gli Stati Membro devono prendere tutte le misure necessarie per assicurare chei prodotti realizzati per essere installati in modo permanente nelle opere civili,siano inseriti nel mercato unicamente se idonei per il loro specifico impiego [...].

REGOLAMENTO DI ATTUAZIONE DELLA DIRETTIVA 89/106/CEEI prodotti possono essere immessi sul mercato solo se idonei all’impiego previsto.I prodotti che recano la marcatura si presumono idonei all’impiego previsto.

DPR n°246/93



Il DPR n.246/ 93 fissa gli Enti Nazionali cui è affidata

Inquadramento normativo

la partecipazione ai lavori dell’EOTA (EuropeanOrganization for Technical Approvals)

EOTA è l’’Ente Europeo che predispone le ETAG, leG id T i h il il i d l B t T iGuide Tecniche per il rilascio del Benestare TecnicoEuropeo per prodotti innovativi nell’ambito dellecostruzioni

Una ETA (European Technical Approval) o “BenestareTecnico Europeo” è una valutazione tecnica positivadell’idoneità di un prodotto per l’impiego previsto.Il marchio CE può essere concesso solo ai prodotti

f i l B t T i E


conformi al Benestare Tecnico Europeo


P d ttDesign

Progettazione e certificazione dei prodotti – EuropaInquadramento normativo

ProdottoDesign

European Committee for Standardization (CEN)

European Organization for Technical Approval (EOTA)

European Technical ApprovalEurocodiciCEN-TS 1992-4:2009

Guideline (ETAG)

European Technical Approval (ETA)

Applicazione

OrganizzazioneCodice/StandardLinea Guida


Certificazione


Inquadramento normativoCertificazione del prodotto

Nell’ ETA di un ancorante sono raggruppate tutte le informazioni tecniche necessarie del prodotto

Contenuto dell’ETA

le informazioni tecniche necessarie del prodotto stesso, come:• Modalità di posa;• Diametri certificati;Diametri certificati;• Profondità di posa certificate;• Eventuale certificazione per calcestruzzo

fessurato;fessurato;• Intervalli di temperatura di esercizio certificati;• Interassi minimi e distanze minime dai bordi;• Tensione caratteristica di aderenza;Tensione caratteristica di aderenza;• Coefficienti di sicurezza;• Coppie di serraggio.



Ott t it di

Inquadramento normativoMarcatura CE

Ottenuto a seguito di:- Giudizio di conformità del prodotto con le specifiche

europee (Benestari Tecnici Europei ETA);Controlli di produzione di fabbrica e ispezioni nello

0672-CPD-0001Hilti AG,stabilimento 198ETA-98/00010672- Controlli di produzione di fabbrica e ispezioni nello

stabilimento da parte dell’Organismo notificante;

Può essere rifiutato solo se lo Stato Membro notifica alla commissione e giustifica il rifiuto.

NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONE 14/01/2008NTC 14/01/2008

L’IMPORTANZA DEL MARCHIO CE PER PRODOTTI PER USO STRUTTURALE

NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONE 14/01/2008Per i materiali e prodotti per uso strutturale innovativi il produttore potrà pervenirealla Marcatura CE in conformità a Benestare Tecnici Europei.

NTC 14/01/2008

Per i materiali e prodotti recanti la Marcatura CE sarà onere del Direttore deiLavori, in fase di accettazione, accertarsi del possesso della marcaturastessa e richiedere ad ogni fornitore, per ogni diverso prodotto, il Certificatoovvero Dichiarazione di Conformità alla parte armonizzata della specifica norma


ovvero Dichiarazione di Conformità alla parte armonizzata della specifica normaeuropea ovvero allo specifico Benestare Tecnico Europeo, per quanto applicabile.


1982: 1º Metodo di calcolo per ancoranti nel calcestruzzo pubblicato a livello mondiale

Inquadramento normativoEvoluzione normativa

1982: 1 Metodo di calcolo per ancoranti nel calcestruzzo pubblicato a livello mondiale1989: Nasce l’ EOTA (European Organisation for Technical Approvals) 1997: EOTA pubblica la linee guida ETAG No. 001: “Linea guida per il benestare tecnico europeo di Ancoranti metallici da utilizzare nel calcestruzzo”tecnico europeo di Ancoranti metallici da utilizzare nel calcestruzzo2007: EOTA pubblica Technical Report 029 “Metodo di progettazione per Ancoranti Chimici”2009 Il CEN (C ité E è d N li ti ) bbli il CEN TS 1992 4 h2009: Il CEN (Comitée Europeèn de Normalisation) pubblica il CEN-TS 1992-4, che diverrà diverrà parte integrante dell’EC2 entro il 2013



Agenda







Una linea guida ETAG è un documento preparato

Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001

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)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• procedure di prova • metodi di valutazione ed interpretazione dei risultati di prova• procedure di Attestazione di Conformità


• procedure di Attestazione di Conformità • periodo di validità dell’approvazione


• Parte 1: Ancoranti in generale

Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Tipologie di funzionamento degli ancoranti


• 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 provaancoranti 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


ad espansionesottosquadro


Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall’incastro

Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Tasselli meccanici sottosquadro: funzionamento per forma

NR

Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall incastrocreato nel materiale base

N ≤ R

RNMeccanismo di tenuta per

forma nel materiale base

RR




Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall’attrito

Tasselli meccanici ed espansione: funzionamento per attrito

NR

Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall attritocreato sulla superficie laterale del foro nel materiale base

N

R

R

RN ≤ R

T ll t ll di t tTassello a controllo di coppiaFexp

R

Tassello a controllo di spostamentoFexp

RR

R R


Fexp Fexp > 3N Fexp Fexp > 3N



La resistenza è dovuta all’azione combinta della componente di reazione per forma R

Tasselli meccanici a vite: funzionamento per forma e attrito

N

La resistenza è dovuta all azione combinta della componente di reazione per forma Re per attrito A

R

N

A




Il carico applicato N viene trasmesso al materiale base per mezzo di adesione chimica

Tasselli chimici: funzionamento per adesione

Il carico applicato N viene trasmesso al materiale base per mezzo di adesione chimicatra l’ancorante e la superficie laterale del foro nel materiale base.

N = R

Ad i FR i b fil tt t

tt

Adesione FormaResina + barra filettata

tensileload

Ntensile

loadN



Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Tasselli meccanici e chimici a confronto

N = 10kNForza resistente

concentrataForza resistente

distribuita

N = 10kN

R∑τ = 10kN

R

Fexp = 30 kN Fexp = 30kN


Ancorante ChimicoAncorante meccanico ad espansione



Tipologie di funzionamento degli ancorantiLinea guida europea per ancoranti: ETAG 001


• 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 provaAllegato 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


Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Allegato C: Coefficienti parziali di sicurezza

mean ultimateresistance

5% fractilePartial safety factorconcept

characteristic

environmental conditions (temperature, durability)

(ETA)resistancepartial safety

factorfor material(anchor,

Sd

design resistancedesign

action

h t i tirecommended

base material)

partial safety factors

Rd

action resistance

characteristicvalue of action

loadfor action


action


Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Allegato C: Direzione del carico

Direzione del carico rispetto all’asse dell’ancorante:

Direzione del taglio rispetto al bordo libero dell’elemento in calcestruzzo:

.



Rottura conica

Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Allegato C: Modalità di rottura a trazione

Trazione

Acciaio Calcestruzzo

Rottura lato acciaio Rottura conicadel calcestruzzo

cono

cls

estra

zion

e

split

ting

com

bina

ta

Trovare la minima resistenza di progetto Tensioni elevate

Qualità del calcestruzzoTensioni elevateQualità del calcestruzzo

Rottura per estrazione Rottura per splittingTrazione


Rottura per estrazione Rottura per splitting

cono

cls

estra

zion

e

split

ting

com

bina

ta


Trovare la minima resistenza di progetto

Posa non correttaQualità del calcestruzzo

Spessore materiale baseQualità del calcestruzzo


Resistenza caratteristica Rk Rd

Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Allegato C: Resistenza di progetto a trazione

ukSsRk fAN ⋅=,Ms

sRksRd

NN

γ,

, =Rottura lato acciaio

enza


ma

resi

ste

Mc

cRkcRd

NN

γ,

, =NucrNreNecNsNc

NccRkcRk A

ANN ,,,,0

,

,0,, Ψ⋅Ψ⋅Ψ⋅Ψ⋅⋅=

Rottura conicadel calcestruzzo

ra la

min

imS

i con

side

r

Mp

pRkpRd

NN

γ,

, =

P t i tt t l t di i i t i h di

Rottura per estrazione

Rottura per

N Rk,p: valore presente nell’ETA dell’ancorante

S


Prevenuta se vengono rispettate le opportune condizioni geometriche di posa: distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (cmin, smin, hmin )

Rottura per splitting


Rottura lato acciaio per Rottura lato acciaio per

Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Allegato C: Modalità di rottura a taglio

Rottura lato acciaio per taglio puro

Rottura lato acciaio per taglio con flessioneTaglio


o e

tagl

io p

uro

fless

ione

rottu

ra

bord

o

Trovare la minima resistenza

pry-

out

Qualità dell’acciaio Qualità dell’acciaioEccentricità


Rottura del bordo Rottura per pry outRottura del bordo Rottura per pry-outTaglio


tagl

io p

uro

fless

ione

rottu

ra

bord

o

pry-

out


Distanza dal bordoQualità del calcestruzzo

Ancoranti corti e rigidiQualità del calcestruzzo




Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Allegato C: Resistenza di progetto a taglio

Ms

sRksRd

VV

γ,

, =Rottura acciaio taglio puro

za

ukSsRk fAV ⋅⋅= 5.0,


Rottura acciaio taglio/flessione

are

sist

enz

lsRkM

smRk

MV ,

,

⋅=α

Ms

smRksmRd

VV

γ,

, =

Rottura del bordo

a m

inim

al

VucrVVecVsVhVc

VccRkcRk A

AVV ,,,,,0

,

,0,, Ψ⋅Ψ⋅Ψ⋅Ψ⋅Ψ⋅⋅= β

Mc

cRkcRd

VV

γ,

, =

onsi

dera

lMcγ

Rottura per

Si c

o

cpRkRd

VV ,=


Rottura per pry-out cRkcpRk kNV ,, =

MccpRdV

γ,


Linea guida europea per ancoranti: ETAG 001Allegato C: Resistenza di progetto combinata

Inizio

Trazione Taglio

Acciaio Calcestruzzo Acciaio Calcestruzzo

ono

cest

r.

traz.

littin

g

o pu

ro

sion

e

asso

bo

rdo

-out

C cal c

es Spl

Tagl

io

Fles

s

Col

lde

l b pry

Trovare le minima resistenza di progetto


Azione bi t


combinata


Agenda







Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029Vantaggi e differenze rispetto alla linea guida ETAG 001

• Profondità di posa variabile

• Modalità di rottura combinata estrazione – rottura conica



Cosa cambia?

Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029Profondità di posa variabile

ETAG 001, Annex C EOTA TR 029• ≥ 100 mm• hmin ≥ hef + 30 mm

Spessore min materiale base

h

hmin ≥ hef 30 mm• ≥ hef + 2 d0

Interasse e distanzad l b d iti i o

gett

o

hef

hefhef

hef

dal bordo critici

zad

i p

ro

Tipo di rottura

Re

sis

ten

z

Profondità di infissionestandard

Profondità di infissionevariabile

R



Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029Grafico tipo dei principali meccanismi di rottura

Rottura del cono di calcestruzzo

Rottura combinata sfilamento - conoRottura lato acciaio

aric

o

Profondità di posa

Ca



• Verifica agli SLU: S ≤ R

Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029Esempio 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

120

140

M16, fixed M20, fixedM16, bond M20, bond

80

100st

ance

[kN

] M16, steel M20, steelconcrete cone Sd

Profondità di posa fissa

M16 (125 mm): Rd = 44,9 kN

M20 (170 mm): Rd = 75 4 kN

40

60

desi

gn re

siM20 (170 mm): Rd = 75,4 kN

M16 (125 mm) M20 (170 mm)

0

20

0 50 100 150 200 250 300

122 % utilization 73 % utilization


0 50 100 150 200 250 300

embedment depth [mm]


• Verifica agli SLU: S ≤ R

Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029Esempio 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

120

140

M16, fixed M20, fixedM16, variable M20, variableM16 bond M20 bond

80

100st

ance

[kN

] M16, bond M20, bondM16, steel M20, steelconcrete cone Sd

Profondità variabile di posa

M16 (154 mm): Rd = 55,3 kN

M20 (138 mm): Rd = 55 1 kN

40

60

desi

gn re

siM20 (138 mm): Rd = 55,1 kN

M16 (154 mm) M20 (138 mm)

0

20

0 50 100 150 200 250 300

99,5 %utilization 99,8 utilization


0 50 100 150 200 250 300

embedment depth [mm]


Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029Rottura combinata pull-out + cono di trazione

Inizio

Trazione Taglio

Acciaio Calcestruzzo Acciaio Calcestruzzo

ono

estr.

raz.

tting pu

ro

ione

asso

or

do

out

tura

in

ata

Co

calc

estr

Spl

it

Tagl

io

Fles

s

Col

lade

l bo

pry-

o

Rot

tco

mb

Trovare le minima resistenza di progetto


Azione


combinata



Progettazione degli ancoranti chimici: TR 029Rottura combinata pull-out + cono di trazione

ukSsRk fAN ⋅=,Ms

sRksRd

NN

γ,

, =Rottura lato

acciaio

enza


Mc

cRkcRd

NN

γ,

, =NucrNreNecNsNc

NccRkcRk A

ANN ,,,,0

,

,0,, Ψ⋅Ψ⋅Ψ⋅Ψ⋅⋅=Rottura conica

del calcestruzzo

ma

resi

ste

ra la

min

im

cRkcRd

NN

γ,

, =Rottura combinata pull-out + cono

i con

side

r

Mcγpull out + cono calcestruzzo

Mp

pRkpRd

NN

γ,

, =

P t i tt t l t di i i t i h di

Rottura per estrazione

R tt

N Rk,p: valore presente nell’ETA dell’ancorante

S


Prevenuta se vengono rispettate le opportune condizioni geometriche di posa: distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (cmin, smin, hmin )

Rottura per splitting


Agenda







Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimiciSistema di ancoraggio chimico HIT-HY 200 + barra HIT-Z:

Barre filettate con resina ad iniezione classica

Influenza della pulizia del foro

Barre HIT-Z con resina Hilti HIT-HY 200

[kN

]

[kN

] Resistenza ultima

Car

ico

[

Resistenza ultima Senza pulizia del foroCar

ico

[

Foro pulito Foro pulito

Pulizia del foro non adeguata


Spostamento [mm] Spostamento [mm]



Sp

N

Meccanismo di funzionamento• La superficie liscia delle eliche consente il

movimento per l’espansione

Sp

movimento per l’espansione

• La coppia di serraggio attiva ilmeccanismo di espansione Foro 27%Tempo

risparmiato• Le forze di espansione aumentano

significativamente l’adesione al calcestruzzo

Pulizia 24%

risparmiato

La pulizia non è richiesta grazie alla forma dei cunei appositamente studiata e alle

Certificazione per foro sporco

Pulizia resina in eccesso

Inserimento della barra

12%

18%

Iniezione

9%


dei cunei appositamente studiata e alleforze di espansione

Pulizia resina in eccesso 9%Cambio cartuccia 10%



Rottura del cono di calcestruzzo

Rottura combinata sfilamento - conoRottura lato acciaio

che

Hel

ic

Car

ico

Principi di funzionamento degli ancoraggi con barre HIT-V e HIT-Z

Profondità di posa


p g gg


Effetti della fessurazione sulle prestazioni di un ancorante


Un ancoraggio su cls non fessurato mostra una distribuzione assial-simmetrica delle tensioni rispetto all’asse dell’ancoraggio. L’equilibrio è

tit d t ll i l di t i i

Effetti della fessurazione sulle prestazioni di un ancorante

garantito da questo anello circolare di tensioni.

Un ancoraggio su cls fessurato mostra una redistribuzione delle tensioniall’interno del calcestruzzo riducendo l’area in cui avviene la trasmissione

crack plane

all interno del calcestruzzo, riducendo l area in cui avviene la trasmissionedelle forze nel calcestruzzo

tensione di aderenza di progetto per barre M16 (N/mm2)

16

14,7

HIT-HY 200con HIT-Z

• Solo l’8% di riduzione della resistenza con lebarre HIT-Z su cls fessurato vs. non-fessurato

tensione di aderenza di progetto per barre M16 (N/mm2)

6 8

11,1

4,4

,

HIT-HY 200con HIT-V

Calcestruzzo non fessurato

• HIT-HY 200 con barre HIT-Z ha prestazionimigliori in termini di carico, sia su cls fessuratoche su cls non-fessurato


6,8

3,8 Calcestruzzo fessurato


Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione.


il fissaggio mediante ancoranti chimici e meccanici · hilti. passione. performance. il fissaggio...

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