HILTI-HANDBOEK VOOR STAAL-BETONVERBINDINGEN MET ACHTERAF GEPLAATSTE BEVESTIGINGSSYSTEMEN

Agamoni Das
Leestijd: < 5 minuten
Article

Het S2C Handbook is een handleiding voor het ontwerpen en installeren van achteraf geplaatste ankers in staal-betonverbindingen. Het behandelt de basisprincipes van constructieve verbindingen, belastingen en parameters die de prestaties van ankers beïnvloeden. Daarnaast wordt ingegaan op de rol en toepassing van achteraf geplaatste bevestigingen. Deze handleiding ondersteunt ingenieurs bij het ontwerp van staal-betonverbindingen en aannemers bij een correcte installatie van bevestigingssystemen.

Een uitgebreide handleiding voor het begrijpen van staal-betonverbindingen, van de basisprincipes tot ontwerp en installatie op de bouwplaats!

1.0 Introductie

Achteraf geplaatste ankers bieden de noodzakelijke flexibiliteit voor aanpassingen, herstelwerkzaamheden en de toevoeging van nieuwe staalconstructies aan bestaande betonconstructies die op een eerder tijdstip zijn gerealiseerd. Zij zorgen ervoor dat de verbinding veilig en betrouwbaar tot stand wordt gebracht. Deze technologie kan worden toegepast in een breed scala aan constructieve en niet-constructieve toepassingen en biedt een eenvoudige installatie, terwijl zij tevens bijdraagt aan duurzame bouwpraktijken en voldoet aan moderne normen en voorschriften. Voor staal-betonverbindingen (S2C) vormen achteraf geplaatste ankers een betrouwbare, veilige en normconforme oplossing. Ze waarborgen de constructieve integriteit van primaire, secundaire, tijdelijke en niet-constructieve toepassingen.

Hilti-handboek voor staal-betonverbindingen (Figuur 1)

3D-doorsnede van een gebouw in aanbouw met gemarkeerde bevestigingspunten, waaronder vliesgevel, leidingen, luifel, tussenvloer, stalen liggers, kolommen, trap, machines, tijdelijke ondersteuningen en een kraan.

Fig. 1: Typische toepassing in een gebouw in aanbouw

2.0 Hoogtepunten uit het handboek

Dit handboek heeft als doel een overzicht te geven van het werkingsprincipe, de factoren die de prestaties beïnvloeden, kwalificatie- en beoordelingsrichtlijnen, ontwerpdetails en diverse voorbeelden met berekeningen, software en hulpmiddelen voor het ontwerp en de installatie van achteraf aangebrachte ankers. Het handboek is op een gebruiksvriendelijke en uitgebreide manier geschreven en gepresenteerd om richtlijnen te bieden aan ingenieurs die betrokken zijn bij het ontwerpen van staal-op-betonverbindingen (S2C). Daarnaast is het ook nuttig voor aannemers, interne technische teams en anderen die direct of indirect betrokken zijn bij dergelijke toepassingen.

Na een korte introductie richt hoofdstuk 2 zich op de toepassingen, de definitie van verschillende typen constructieve en niet-constructieve verbindingen en de onderdelen van bevestigingssystemen.

Diagram met titel “Type verbinding”, wat een indeling laat zien tussen (niet-)constructieve verbindingen. De structuur is opgesplitst in: Constructief (Primair, Secundair, Tijdelijk) en Niet-constructief (Niet-ontworpen, Ontworpen, Tijdelijk).

Fig. 2.1: Verschillende type verbindingen

3D-schema van een blok dat op een ondergrond is gemonteerd, met pijlen, assen en rotatiesymbolen die de aangebrachte krachten, momenten en bewegingsrichtingen rond de verbinding weergeven.

Fig. 2.2: Onderdelen van staal-op-betonbevestiging

Hoofdstuk 3 beschrijft de typen achteraf geplaatste ankers (mechanische, chemische en gecombineerde systemen), samen met hun werkingsprincipes, de invloed van diverse factoren (betontoestand, omgeving, installatie, belasting enz.) op de prestaties van ankers, en de soorten belastingen en belastingsrichtingen waaraan ankers gedurende hun levensduur kunnen worden blootgesteld.

Hiërarchisch diagram van achteraf geplaatste ankers, ingedeeld in: Mechanische ankers, Chemische ankers en Gecombineerde ankers, met subtypen zoals spreidankers, ondersnij-ankers, schroefankers, hybride schroefankers en chemische spreidankers.

Fig. 2.3: Classificatie van achteraf geïnstalleerde ankers

Drie schema’s van verankeringen in beton die verschillende belastingmechanismen weergeven, waaronder trekkracht (N), spreiddruk, weerstandskrachten (R) en aandraaimoment (T) die inwerken op verschillende ankertypen.

Fig. 2.4: Belastingsmechanisme in bevestigingstechnologie

Hoofdstuk 4 behandelt de kwalificatie- en beoordelingscriteria zoals gedefinieerd in relevante European Assessment Documents (EAD’s), een ontwerpsamenvatting van normen waaronder EC2-4, EOTA Technical Reports en productprestaties zoals vermeld in European Technical Assessments (ETA’s).

Table 2.1: Details van ontwerp en beoordeling

Vergelijkingstabel van ankertypen: mechanische, chemische en schroefankers — waarin de verschillen worden weergegeven op het gebied van kwalificatie (statisch, seismisch, brand en vermoeiing) en ontwerpnormen zoals EN 1992-4 en EOTA-richtlijnen.
Drie-stappendiagram met de ontwerpmethode (Eurocodes en normen), productkwalificatie (beoordeling op basis van EAD's) en technische gegevens (ETA-documenten), inclusief bijbehorende pictogrammen en Europese certificeringslogo's.

Fig. 2.5: Ontwerp- en kwalificatietoepassingsgebied kort toegelicht

Hoofdstuk 5 presenteert de belangrijkste Hilti-oplossingen, waarbij de belangrijkste eigenschappen en beschikbare afmetingen worden beschreven. Tevens worden de drie hoofdfasen van het bouwproces behandeld, met aandacht voor het ontwerp en de installatie van ankers, evenals de inspectie ervan.

Cirkelvormig diagram met een “Total system provider” in het midden, verbonden met de rollen ontwerp, uitvoering en inspectie. Het diagram benadrukt voordelen zoals geoptimaliseerd ontwerp, hogere efficiëntie, veilige installatie en testdiensten.

Fig. 2.6: Hilti als leverancier van totaaloplossingen

Hoofdstuk 6 is gewijd aan de gedetailleerde ontwerpmethode, ontwerpexamples met de nieuwste Hilti-producten tegen relevante bezwijkmechanismen voor verschillende belastingsgevallen (statisch / seismisch / brand / vermoeiing) binnen het toepassingsgebied van EC2-4 en andere aanvullende EOTA Technical Reports.

Stroomschema voor ankerontwerp met controles op trek- en afschuifbelasting, inclusief staal- en betonbezwijkmechanismen, leidend tot de kleinste ontwerpweerstand en een gecombineerde trek-afschuifverificatie.

Fig. 2.7: Ontwerp concept (vergroten van de belastingwerking en verlagen van de weerstand)

Stroomschema voor het ontwerpen van ankers met controles op trek- en dwarsbelasting, inclusief bezwijkmechanismen van staal en beton, leidend tot de laagste rekencapaciteit en een gecombineerde verificatie voor trek- en dwarsbelasting.

Fig. 2.8: Verificaties van bezwijkmechanismen bij trek- en afschuifbelasting

Twee diagrammen van een ankergroep: een 3D-weergave met krachten en afmetingen, en een bovenaanzicht waarin de ankerconfiguratie, ankerafstanden en belastingverdeling worden weergegeven met diagonale krachtlijnen.

Fig. 2.9: Berekening en ontwerp gecontroleerd in PROFIS en schermafbeeldingen weergegeven

Hoofdstuk 7 behandelt de functies van Hilti PROFIS Engineering, cloudgebaseerde software voor constructief ontwerp waarmee verankeringen volgens de meest actuele normen kunnen worden ontworpen. De belangrijkste functies, waaronder het modelleren van de toepassing, het definiëren van belastingen en omgevings- en belastingscondities, worden beschreven. Daarnaast wordt de meest geavanceerde en realistische simulatie van de stalen voetplaat met behulp van de component-based finite element method (CBFEM) uitgelicht.

Overzicht van softwaremogelijkheden met nadruk op constructieve analyse, een gebruiksvriendelijke interface, normconform ontwerp, geavanceerde analysemogelijkheden, integratie met CAD-tools, betrouwbare ondersteuning en besparingen in tijd en kosten.

Fig. 2.10: PROFIS, de berekeningssoftware voor complete staal-op-beton voetplaat- en verankeringstoepassingen

Drie panelen die de workflow voor ankerontwerp tonen: een 3D-analysemodel met spanningsvisualisatie, een ontwerptoetsingsinterface met benuttingspercentages en een gedetailleerd engineeringrapport voor ankerselectie.

Fig. 2.11: CBFEM-analyse en voorbeeld bereken- en ontwerprapport in PROFIS

Hoofdstuk 8 beschrijft alle relevante stappen van het installatieproces, het gebruik van de juiste gereedschappen en technologieën (SPEC2SITE), dienstverlening op de bouwplaats, inspecties, testen op locatie en het kwaliteitscontroleproces dat door Hilti wordt aangeboden.

Stapsgewijs diagram met factoren voor een goede ankerinstallatie, waaronder een correcte specificatie, planning, materiaalkeuze, installatieprocedure, veiligheidscontroles, resulterend in een installatie van hoge kwaliteit.

Fig. 2.12: Stappen voor de juiste installatie

Twee foto's van ankerbevestigingen: één waarop ankers worden aangedraaid met een accu-slagmoersleutel op een staalplaat, en één waarop een handmatig installatiegereedschap wordt gebruikt om een achteraf geplaatst anker in een betonnen vloer te bevestigen.c

Fig. 2.13: Gebruik van de nieuwste tools, dienstverlening op de bouwplaats en SPEC2SITE.

Hoofdstuk 9 presenteert een aantal wereldwijde projecten met staal-op-betonverbindingen (S2C), waarbij de nadruk ligt op de ondersteuning en end-to-end oplossingen die door Hilti worden geleverd.

Twee afbeeldingen van infrastructuurbouw: links zijn ankerplaten geïnstalleerd langs een brugdek zichtbaar, terwijl rechts een luchtfoto wordt getoond van een verhoogd viaduct in aanbouw dat zich uitstrekt over een groen landschap.

Fig. 2.14: Hoogtepunten van referentieprojecten

3.0 Voor meer informatie

Klik hier om het S2C handboek te downloaden: Voeg de link toe naar de betreffende HOL.

References

  1. EN 1992-4-Eurocode 2 - Design of concrete structures - Part 4: Design of fastenings for use in concrete, Brussels: CEN, 2018.

  2. R. Eligehausen, M. R and F. J. Silva, Anchorage in Concrete Construction, Berlin: Ernst & Sohn GmbH & Co. KG., 2006.

  3. fib bulletin 58: Design of anchorages in concrete, Lausanne: IFSC, 2011.

  4. EN 1992-1-1:2004-12: Eurocode 2 - Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings, Brussels: CEN, 2004.

  5. Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design, Brussels: CEN, 2004.

  6. Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance -Part 1 : General rules, seismic actions and rules for buildings, Brussels: CEN, 2004.

  7. EN 1990:2002+A1: Basis of structural design, Brussels: CEN, 2005.

  8. EOTA TR 061: Design method for fasteners in concrete under fatigue cyclic loading, Brussels: EOTA, February, 2024.

  9. EOTA TR 075: Design of bonded screw fasteners for use in concrete, Brussels: EOTA (in preparation).

  10. EOTA TR 082: Design of bonded fasteners in concrete under fire conditions, Brussels: EOTA, April, 2024.