Strekkforankring av kamstål

Transkript

1 Armert betong Svært ofte vil senteravstander og kantavstander være så små at bruddkjeglene ikke gir nok utrivingskapasitet. Formlene her gir ingen addisjonseffekt av tilleggsarmering, så løsningen blir derfor å legge inn en armering som kan forankre hele kraften. Det mest effektive er å legge inn armeringsstenger parallelt med kraftretningen. Overføringen fra forankringsfoten til armeringen kan enklest dimensjoneres med en stavmodell. Armeringen bør plasseres maksimalt 0,75 h ef fra innstøpningsgodset, og må forankres til begge sider av beregnet bruddkjegle. Figurene B og B viser typiske tilfeller. Forankringslengden inn i kjegleområdet vil vanligvis kreve U-bøyler og tverrstenger som utformes og dimensjoneres som vist i senere avsnitt om forankring av armering. 1,5 x h ef N h ef < 0,75 x h ef l bd l b,eq Tverrstenger Forankringsarmering Figur B Gjengehylse i sidekant av vegg. Typisk forankringsarmering for hele lasten. Hovedarmering er ikke vist. 2 x (N/4) a) Oppriss b) Snitt 1,5 x h ef N h ef < 0,75 x h ef l bd l b,eq Tverrstenger Forankringsarmering Figur B Stålplate med fire sveisebolter. Typisk forankringsarmering for hele lasten. Hovedarmering er ikke vist. 2 x (N/4) a) Oppriss b) Snitt Strekkforankring av kamstål Generelt om heftforankring Strekkforankring av kamstål dimensjoneres i henhold til EC2-1-1 kapittel 8. Generelt er nødvendig forankringslengde = kraft / (omkrets heftfasthet)

2 243 EC2-1-1 definerer heftfastheten f bd lik den nedre grensen for heftfasthet. Dette er den heftfastheten man får dersom man har den minste tillatte senteravstand eller overdekning til armeringsstengene. Denne heftfastheten vil derfor samtidig gi den største nødvendige forankringslengden. f bd = 2,25 η 1 η 2 f ctd, der η 1 = 1,0 for vanlige utstøpingsforhold η 2 = 1,0 for Ø 32 mm Dette betyr at for elementbransjen er: f bd = 2,25 f ctd = 2,25 α ct f ctk,0,05 / γ c Med γ c = 1,5 blir dette: f bd = 2,25 0,85 f ctk,0,05 / 1,5 = 1,275 f ctk,0,05 Største nødvendige forankringslengde: l bd,rqd = (f yd π Ø 2 / 4) / (π Ø f bd ) = 0,25 Ø (f yd / f bd ) Nødvendig forankringslengde l bd kan reduseres etter kontroll av koeffisientene α 1 til α 5 i tabell B der: l bd = α 1 α 2 α 3 α 4 α 5 l bd,rqd Tabell B Verdier av koeffisientene α 1, α 2, α 3, α 4 og α 5 for heft. Armeringsstang Påvirkningsfaktor Type forankring I strekk I trykk Rett α 1 = 1,0 α 1 = 1,0 Stengenes form Ikke rett α 1 = 0,7 hvis c d > 3Ø [se EC2-1-1 figur 8.1 (b), ellers α 1 = 1,0 α 1 = 1,0 (c) og (d)] (se EC2-1-1 figur 8.3 for verdier av c d ) Rett 0,7 α 2 = 1 0,15 (c d Ø) / Ø 1,0 α 2 = 1,0 Betongoverdekning Ikke rett 0,7 α 2 = 1 0,15 (c d 3 Ø) / Ø 1,0 [se EC2-1-1 figur 8.1 (b), (c) og (d)] (se EC2-1-1 figur 8.3 for verdier av c d ) α 2 = 1,0 Tverrarmering som ikke er sveist til Alle typer 0,7 α 3 = 1 K λ 1,0 α 3 = 1,0 hovedarmeringen Sveist Alle typer, plassering tverrarmering og størrelse, som angitt α 4 = 0,7 α 4 = 0,7 i EC2-1-1 på figur 8.1 (e) Trykk i tverretning Alle typer 0,7 α 5 = 1 0,04 p 1,0 Dessuten skal α 2 α 3 α 5 0,7 For rette stenger uten påsveiste tverrstenger er α 2 og α 3 de mest aktuelle koeffisientene. Senteravstand, kantavstand Stengenes senteravstand og kantavstand styrer koeffisienten α 2 (spaltebrudd, punkt og figur B 19.4), som varierer fra 1,0 ned til 0,7 med økende motstand mot spaltebrudd. Med henvisning til figur B omformes formelen for α 2 til: α 2 = 1 0,15 (c d Ø) / Ø = 1 0,15 [(R 0,5 Ø Ø) / Ø] α 2 = 1 0,15 [(R / Ø) 1,5]

3 244 Dette betyr for eksempel at: R = 1,5 Ø gir α 2 = 1,0 R = 2,0 Ø gir α 2 = 0,925 R = 2,5 Ø gir α 2 = 0,85 R = 3,0 Ø gir α 2 = 0,775 R = 3,5 Ø gir α 2 = 0,7 Dette betyr igjen at dersom kantavstanden a = R = 3,5 Ø og senteravstanden S = 2 R = 7 Ø, får man i henhold til EC2-1-1 ingen tilleggseffekt fra tverrarmeringen α 3 eller eventuelt tverrtrykk α 5. Tverrarmering De fleste forankringssoner har tverrarmering som styrer koeffisienten α 3 = 1 K λ. K styres av utformingen av tverrarmeringen (Ø t ) som vist i figur B Som vist senere vil det vanligvis kreves at tverrarmeringens kapasitet skal være like stor som den skjøtte stangens, det vil si λ = t / = 1,0. Man får da: Med rett tverrarmering: α 3 = 1 0,05 1,0 = 0,95 Med tverrbøyler: α 3 = 1 0,1 1,0 = 0,90 Dette betyr at i henhold til EC2-1-1 er effekten av tverrarmering med hensyn til spaltebrudd vesentlig mindre enn effekten av kantavstand og senteravstand. Kombinasjon av ulike a-koeffisienter For å oppnå α 2 α 3 = 0,7 gir dette følgende kombinasjonskrav: α 3 = 0,95 og α 2 = 0,737 krever R 3,25 Ø α 3 = 0,90 og α 2 = 0,778 krever R 3,0 Ø Oppsummert får man følgende produkt av α for de mest aktuelle forankringstypene: Rett stang: Stengenes form α 1 = 1,0 Tverrarmering α 3 = 0,7 1,0 Produkt av α = 0,7 1,0 som gir maksimum lengde l bd = 1,00 l bd,rqd minimum lengde l bd = 0,70 l bd,rqd Stang med endebøy: Stengenes form α 1 = 0,7 1,0 Tverrarmering α 3 = 0,7 1,0 Produkt av α = 0,49 1,0 som gir maksimum lengde l bd = 1,00 l bd,rqd minimum lengde l bd = 0,49 l bd,rqd Rett stang med en enkelt påsveist tverrstang: [EC2-1-1 figur 8.1 e] Stengenes form α 1 = 1,0 Sveist tverrarmering α 4 = 0,7 Produkt av α = 0,49 0,7 R = a c 1 Ø/2 s Ø/2 lysåpn. Ø/2 R = s/2 R = s/2 K = 0,1 K = 0,05 Ø t, t Ø t, t Ø t, t K = 0 Figur B Verdier av K for bjelker og plater. Ø c Ø/2 R = a a) R begrenset av kantavstand a b) R begrenset av senteravstand s Figur B Heftberegning, størrelsen R for bestemmelse av α 2.

4 245 som gir maksimum lengde l bd = 0,70 l bd,rqd minimum lengde l bd = 0,49 l bd,rqd Rett stang med påsveiste tverrstenger: [EC2-1-1 figur 8.6] l bd 0,3 l bd,rqd 10 Ø 100 mm Se mer om forankring i oppleggssoner (hvor det er trykk i tverretning) i punkt og i Bind C kapittel C8. For øvrig henvises det til senere avsnitt om forankring av kamstål med tabeller for forankringslengder med mere. Liming av kamstål i korrugerte rør behandles i punkt Omfaringsskjøt I utgangspunktet er det forutsatt at hovedstang og skjøtestenger ligger helt inntil hverandre. I elementforbindelser gjør de ofte ikke det. Omfaringslengden skal økes med den fri avstand mellom stang og skjøtestang. Dette tilsvarer trykkdiagonaler i 45 se figur B Strekkresultanten motvirkes av de samme parametrene som vist foran (kantavstand, senteravstand, tverrarmering, tverrtrykk etc.). Man er på den sikre siden hvis det velges så mye tverrarmering at den har like stor kapasitet som hovedstangen, det vil si at Σt f yd = f yd. NS 3473 satte krav til at Σt = 0,7. l 0 c l bd t c ø c Skjøtestang Hovedstang N R,d Figur B Omfaringsskjøt. Tverrarmering Σt Total omfaringslengde er: l 0 = l bd + t + c l bd = (α 1 α 2 α 3 α 4 α 5 ) N Rd / (π Ø f bd ) t = toleranse for armeringsplassering c = fri avstand mellom hovedstang og skjøtestang f bd = dimensjonerende heftspenning for hovedstangen Produktet av α = korreksjon for tverrarmering pluss a og s for hovedstang, tverrtrykk etc. EC2-1-1 definerer total omfaringslengde l 0 = α 6 l bd der α 6 varierer fra 1,0 til 1,5, avhengig av skjøtprosent og plassering av skjøtene. EC2-1-1 har også sprangvise effekter av tverrarmeringen. Omfaringsskjøtene som omtales i Bind C med tabeller og eksempler er av en annen type enn det som EC2-1-1 dekker. Med henvisning til generell litteratur om dette temaet, anbefales heller brukt figur B med tilhørende anvisning. I elementforbindelser er det vanlig at en hovedstang omfares med to eller flere skjøtestenger av mindre dimensjon, men med samlet strekkapasitet større eller lik hovedstangen. Forutsatt kamstål B500NC eller gjengestenger K4.6 til K8.8, samt at skjøtestengene er

5 246 rimelig symmetrisk fordelt rundt hovedstangen, kan man anse spalting som ivaretatt ved å kontrollere hovedstangen (hovedstengene) med tilhørende verdier for a og s. I forbindelser brukes ofte forskjellige kvaliteter i hovedstang og skjøtestenger (kamstål og gjengestenger i forskjellige kombinasjoner). Vanligvis har to skjøtestenger så mye større overflate enn en hovedstang at det er hovedstangens overføringslengde som er dimensjonerende (når strekkapasiteten er ivaretatt), også når det tas hensyn til varierende heftegenskaper og stålkvaliteter. Ved kombinasjoner av kamstål B500NC og gjengestenger K4.6 til K8.8 vil skjøtestengenes overføringslengde i praksis aldri kunne bli dimensjonerende ved to eller tre skjøtestenger til en hovedstang. Dersom disse anvisningene følges, har endeforankring bare hensikt for hovedstangen. Generelt anbefales det ikke å regne med virkningen av endeforankringer i skjøter uten å gjennomføre forsøk eller nøyaktigere beregning (behandles ikke her) Strekkforankring av gjengestenger Strekkforankring av gjengestenger er ikke anvist i EC I prinsippet blir gjengestenger forankret tilsvarende kamstål se figur B 19.3 med tilhørende forklaring. Kamstål har heftfastheten f bd = 2,25 f ctd. Denne heftfastheten brukes på den nominelle diameteren Ø = Ø nom. Ø nom Ø heft Ø nom = Ø heft Figur B Diametre for kamstål og gjengestenger. Den ytre diameteren for kammene er bestemmende for heftfastheten: Ø heft = (1,10 til 1,20) Ø nom for B500NC. Det vil si Ø nom = (0,91 til 0,83) Ø heft For gjengestenger har vi Ø heft = Ø nom. NS 3473 anga heftforholdet: Preget stang/kamstål = 1,2 / 1,4 = 0,86 Veritec rapport \15\ bruker forholdet = 0,93. I samme rapport henvises til heftforsøk \16\ som indikerer at gjengestenger har heftfasthet tilsvarende kamstål eller bedre. Her anbefales derfor f bd = 1,90 f ctd for gjengestenger og bruk av Ø = Ø nom. Dette gir forholdet for heftfasthet for gjengestang/kamstål: 1,90 / 2,25 = 0,84 og er på et konservativt nivå. Med γ c = 1,5: f bd = 1,90 α ct f ctk,0,05 / γ c = 1,90 0,85 f ctk,0,05 / 1,5 = 1,077 f fctk,0,05 Videre beregning av forakringslengder, omfaringslengder etc. gjøres som vist for kamstål. Dersom gjengestangen påsettes endemutter (forankringsfot), regnes forankringskapasiteten som for kjeglebrudd uten heft langs stangen. Nødvendig forankringslengde skal likevel ikke være større enn vanlig heftforankring uten endemutter se mer om dette i punkt og For øvrig henvises det til senere avsnitt om forankring av gjengestenger med tabeller for forankringslengder etc. Liming av gjengestenger i korrugerte rør behandles i punkt