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Ancoraggio su calcestruzzo:Il fissaggio mediante ancoranti

chimici e meccanici

Ing. Marco NataleField Engineer

Hitli Italia S.p.A.


1. Inquadramento

2. Materiali base

3. Tipologie di ancoranti

4. Principi di trasferimento dei carichi

5. Metodo di calcolo e inquadramento normativo

6. Esempio di calcolo (Hilti Profis Anchor)

Argomenti


1. Inquadramento

Il fissaggio è presente in tutte le principali fasi del cantiere:

Rilevamento Demolizione Fissaggio Rifinitura Sigillatura


Che cos‘è un ancorante?

Meccanismo di fissaggio:

Trasferimento delle forze dall'elemento da fissare al materiale di base per mezzo di

ancoranti

Materialebase

Elemento da fissare

Ancoranti NV

V

Sollecitazioni (N, V, M)

1. Inquadramento


Applicazioni: fissaggio di carpenteria

1. Inquadramento


Applicazioni: fissaggi in ambito stradale e ferroviario

1. Inquadramento


Applicazioni: inghisaggio di ferri da ripresa di getto

1. Inquadramento


1. Inquadramento

Applicazioni: fissaggi di facciate ventilate e continue


1. Inquadramento

Applicazioni: fissaggi di impianti


2. Materiale Base

Differenti materiali base → differenti caratteristiche e resistenze

Calcestruzzo

Mattone foratoMattone pieno

Blocchi di cls CartongessoCls alleggerito

Pietra naturale


Muratura (piena/forata)

33 KN 46 KN

Mattone pieno – zone differenti

33 KN - 61 KN

Mattone pieno – prove a taglio

33 KN - 46 KN

Muratura mista

4 KN - 16 KN

Mattone pieno – Meccanico/Chimico

2. Materiale Base


Calcestruzzo (Fessurato/Non-Fessurato)

155 KN 77 KN 62 KN

Ancorante chimico in situazioni ‘critiche’

2 KN – 12 KN

Chimico/Meccanicospessore 4-7cm

24 KN 52 KN

Ancorante chimico a pavimento

180 KN 92 KN

Ancorante chimico confinato/non-confinato

2. Materiale Base



Meccanici Chimici

Metallici Plastici

Gli ancoranti meccanici trasferiscono le sollecitazioni attraverso il funzionamento per forma o attrito.

Gli ancoranti chimici trasferiscono le sollecitazioni attraverso

adesione chimica.

La scelta è principalmente legata al tipo di APPLICAZIONE (sollecitazioni) e al tipo di MATERIALE BASE (supporto)


Ancoranti meccanici:

Vantaggi (in generale):

• Capacità di carico immediata dopo l’installazione

• Differenti livelli di protezione alla corrosione

• Nessuna restrizione per la salute (VOC)

• Nessuna scadenza per lo stoccaggio

Svantaggi (in generale):

• Rispetto agli ancoranti chimici, interasse di posa e distanza dal bordo maggiori del 50%

• Più soggetti a corrosione nel caso di fori riempiti con l'acqua



Ancoranti chimici:

Vantaggi (in generale):

• Performance elevate (soluzioni per ogni livello di carichi)

• Ridotti interasse e distanza dal bordo

• Flessibilità del fissaggio (dimensioni, resitenza alla corrosione...)

• Ripristino dell’impermeabilità

• Applicazioni flessibili per differenti materiali base

Svantaggi (in generale):

• Impossibilità di applicazione immediata dei carichi

(Tfix da 30 min a 4 h)

• Scandenza per i prodotti immagazzinati




2 tipologie di ancoranti = 3 principi di traferimento dei carichi + Combinazioni

• Adesione

• Espansione

• Forma

N

D D

N

R RNR NR

N



4.1 Espansione

Esempi di ancoranti con questo principio di funzionamento:

HRD (plastico)

Il carico (N) viene trasmesso al materale

base tramite la forza di attrito (R).

Affinché ciò avvenga è necessario esercitare

la forza di espansione (Fexp).

HKD (metallico)

Elementi di espansione

HSA (metallico)


Compressione max. Trazione max.

Analisi agli elementi finiti

Distribuzione delle tensioni

NR > 3 x N

FR RNR NR

N

Diagramma delle forze

Ancorante a controllo di

spostamento

HKD

4.1 Espansione (controllo di spostamento)




Analisi agli elementi finitiNR > 3 x NHSL-3

N

R RNR NR

4.1 Espansione (controllo di coppia)

Distribuzione delle tensioniDiagramma delle forze

Ancorante a controllo di

coppia



4.2 Forma

N

R

RIl carico applicato (N) viene equilibrato dalle

forze di reazione (R) prodotte dall’incastro

creato nel materiale base.

HIT-HY 70 (chimico)HUD-L (plastico)HDA (sotto squadro)





Analisi agli elementi finitiHDA

N

D D

4.2 Forma (Ancorante Sottosquadro)




HDACompressione max. Trazione max.


Tirafondo pre-installatoAncorante sottosquadro

4.2 Forma (Ancorante Sottosquadro)





HUS

N

��D ��D D

R

N


Vite per calcestruzzo

4.2 Forma (Vite per calcestruzzo)



HVU + HAS (chem.)HVZ (chem.)HIT-RE 500 + Rebar

4.3 Adesione (Ancorante chimico)

Il carico applicato (N) viene trasmesso al

materiale base per mezzo di adesione chimica

tra l’ancorante e la parete del foro.

É principio unico degli ancoranti chimici.




tensile load Ntensile load N


Analisi agli elementi finitiAncorante ad iniezione+

elemento metallico

4.3 Adesione (Epossidica/Vinilestere)

Adesione

Forma


Ancorante chimico





HVZ

N

Sp


Ancorante Hilti

HY200+ HIT-Z

4.3 Adesione (Forma+Espansione)



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

� 1989: 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”

� 2007: EOTA pubblica Technical Report 029 “Metodo di progettazione per Ancoranti Chimici”

� 2009: Il CEN (Comitée Europeèn de Normalisation) pubblica il CEN-TS 1992-4, che diverrà diverrà parte integrante dell’EC2

5. Metodo di calcolo e inquadramento normativoEvoluzione normativa sugli ancoranti


Normative Italiane

Organismo Europeo

Linee Guida Europee

Certificazioni

Marcatura europea

NTC 2008

European organization for technicalapproval

ETAG 001+ TR029+TR045European technicalapproval guideline

I riferimenti ad oggi



Regolamento sui Prodotti da Costruzione CPR 305/2011:la nuova regolamentazione europea sulla Marcatura CE

dei prodotti da costruzione per il mercato europeo


• Sostituisce la Direttiva sui Prodotti CPD (in vigore dal 1998) e diventa cogente dal 1 luglio 2013

• Diventa legge in tutta l’UE senza la necessità di una legge nazionale

• Il CPR coinvolge tutti i prodotti da costruzione “permanentemente installati in una costruzione”


hEN

EAD(Ex ETAG)

Marcatura CE

ETA

DoPDichiarazione di prestazione

Sis

tem

i in

no

vati

vi

(Ma

rca

utr

aC

E

volo

nta

ria

)

Pro

do

tti

Sta

nd

ard

izza

ti

(Ma

rca

tura

CE

o

bb

lig

ato

ria

)

• La Marcatura CE può essere ottenuta secondo le procedure definite dal CPR (hEN o EAD)• Le Linee guida ETAG sono sostituite dalle EAD (si mantiene la denominazione ETA per il

Benestare)• Ogni fornitore è obbligato a consegnare in maniera proattiva un nuovo documento, la

dichiarazione di prestazione (DoP), nella lingua di riferimento

CPR 305/2011: Nuova regolamentazione sulla marcatura CE dei prodotti da costruzione



Il DoP è un documento di una sola pagina

Ancoraggio1: HST-R

Ancoraggio 2: HSA

La dichiarazione DoP contiene le caratteristiche essenziali del prodotto, comuni a tutti i produttori



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 validità 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.

Contenuto dell’ETA



Contenuto dell’ETA – Campi di utilizzo

* Estratto da Benestare ETA 98/0001, Ancorante meccanico HST



Contenuto dell’ETA – Geometrie fissaggio e materiale base




Contenuto dell’ETA – Parametri per il calcolo della resistenza




Linea Guida Europea ETAG 001

• 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

• Allegato A: Procedure di prova

• Allegato B: Prove relative alle condizioni di servizio ammissibili

• Allegato C: Metodo per la progettazione degli ancoraggi

Allegati

� propone un numero limitato di configurazioni

� basato su coefficienti di sicurezza parziali

� tiene conto della direzione del carico

� tiene conto delle diverse modalità di rottura



(ETA)

action resistance

Sd

mean ultimateresistance

characteristicresistance

design resistance

environmental conditions (temperature, durability)

5% fractile

designaction

characteristicvalue of action

recommendedload

partial safety factorfor material(anchor,base material)

partial safety factorsfor action

Partial safety factorconcept

Rd

Linea Guida Europea ETAG 001Annex C – Coefficienti parziali di sicurezza

S Rd d�



• Direzione del carico rispetto all’asse dell’ancorante:

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

.

Linea Guida Europea ETAG 001Annex C – Direzione del carico



Trazione

Acciaio Calcestruzzo

cono

cls

estr

azio

ne

split

ting

Trovare la minima resistenza di progetto

com

bin

ata

�Tensioni elevate�Qualità del calcestruzzo

Rottura lato acciaio Rottura conicadel calcestruzzo

�Tensioni elevate�Qualità del calcestruzzo

Trazione


cono

cls

estr

azio

ne

split

ting


com

bin

ata

�Posa non corretta�Qualità del calcestruzzo

Rottura per estrazione Rottura per splitting

�Spessore materiale base�Qualità del calcestruzzo

Linea Guida Europea ETAG 001Annex C – Modalità di rottura a trazione



�Qualità dell’acciaio

Rottura lato acciaio per taglio puro

Rottura lato acciaio per taglio con flessione

�Qualità dell’acciaio�Eccentricità

Taglio


tagl

io p

uro

fless

ione

rottu

ra

bord

o


pry-

out

�Distanza dal bordo�Qualità del calcestruzzo

Rottura del bordo Rottura per pry-out

�Ancoranti corti e rigidi�Qualità del calcestruzzo

Taglio


tagl

io p

uro

fless

ione

rottu

ra

bord

o


pry-

out

Linea Guida Europea ETAG 001Annex C – Modalità di rottura a taglio



Inizio

Trazione


Con

o ca

lces

tr.

estr

az.

Spl

ittin

g

Trovare le minima resistenza di progetto

Taglio


Tagl

io p

uro

Fle

ssio

ne

Col

lass

o

del b

ordo

pry-

out


Azione combinata

Linea Guida Europea ETAG 001Annex C – Azione combinata



Profondità di posa variabile

hef

Profondità di infissionestandard

ETAG 001, Annex C

hefhef

hef

Profondità di infissioneVariabile (4d<hef<20d)

EOTA TR 029• ≥ 100 mm

• hmin ≥ hef + 30 mm

• ≥ hef + 2 d0

Spessore minimo materiale base

Cosa cambia?

Modalità di rottura aggiuntiva

Interasse e distanza dal bordo critici

Progettazione degli ancoranti chimici: TR0295. Metodo di calcolo e inquadramento normativo


Inizio

Trazione


Con

o ca

lces

tr.

Spl

ittin

g

Trovare le minima resistenza di progetto

Taglio


Tagl

io p

uro

Fle

ssio

ne

Col

lass

o

del b

ordo

pry-

out


Azione combinata

Rot

tura

co

mbi

nata

Progettazione degli ancoranti chimici: TR0295. Metodo di calcolo e inquadramento normativo


Rottura del cono di calcestruzzo

Rottura combinata sfilamento - cono

Rottura lato acciaio

Profondità di posa

Ca

rico

Progettazione degli ancoranti chimici: TR029Grafico-tipo dei meccanismi di rottura delle barre filettate ancorate con resine



0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300

embedment depth [mm]

des

ign

re

sist

an

ce

[kN

]

M16, fixed M20, fixed

M16, bond M20, bond

M16, steel M20, steel

concrete cone Sd

Profondità di posa fissa

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

M20 (170 mm): Rd = 75,4 kN

M16 (125 mm) M20 (170 mm)

122 % utilization 73 % utilization

- 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

Progettazione degli ancoranti chimici: TR029Profondità di posa variabile – esempio di calcolo



0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300

embedment depth [mm]

des

ign

re

sist

an

ce [

kN]

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

M16 (154 mm) M20 (138 mm)

99,5 %utilization 99,8 utilization

- 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

Progettazione degli ancoranti chimici: TR029Profondità di posa variabile – esempio di calcolo



6. Esempio di calcolo

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