I I IBEVESTIGINGENKORTE CAPSULE-LI]MANKERSing.P.Kole en R.Koster, leden van werkgroep 1 van CUR-voorschriftencommissie 20 'Ontwerp en berekening'Met het verschijnen van CUR~aanbeveling25, 'Momentgecontroleerde spreidankersen korte lijmankers in verharde betonconstructies', is weer een stap gezet in hetordenen van de regels die moeten worden gehanteerd bij het toepassen van dezebevestigingsmiddelen.Constructieve verbindingen behoren door een constructeur te worden ontworpen engedimensioneerd. Dit is de reden dat de methode die in de CUR-aanbeveling wordtgegeven, aansluit bij de moderne veiligheidsfilosofie en belastingsaannamen zoalsvastgelegd in NEN 6700 en NEN 6702. Aspecten die van belang zijn voor hetontwerpen van constructieve bevestigingen in verharde betonconstructies met kortefabrieksmatig vervaardigde capsule-lijmankers, worden nader toegelicht.GeschiedenisAl heel watjaren geleden zijn de eerstecapsule-lijmankers op de bouwmarktverschenen. De ankers die tegenwoor-dig worden toegepast zijngebaseerd opdezelfde principes:- glazen capsule met mortel en toeslag~materiaal, bestaande uit kwartskor-rels;bouwplaats kunnen worden be?nvloed.In dit geval moet worden gedacht aanmortelsamenstelling, menging en ver-werkbaarheid. Bij het toepassen vancapsule-lijmankers zijn deze factorenvastgelegd. De lijmcapsules worden ineen continu proces vervaardigd, waar-door de mengverhouding van de lijm-componenten aan minimale variatieonderhevig is. De noodzakelijke hoe-veelheid lijmmortelligt vast omdat perankerdiameter speciale capsules wor-den geleverd. Ten slotte waarborgt dekwaliteitsbewaking in de fabriek garan-ties voor de kwaliteit van de grondstof-fen en het eindprodukt. Ook hier is deuitvoering een belangrijk aandachts~punt. Op dit aspect wordt elders in ditartikel dieper ingegaan.De definitie van een kort lijman-ker luidt: een anker bestaande? uit een staaf geribd betonstaalof een draadeind, met daaromheenmortel. Deaanduidingkorthoudtindatdeverankeringslengte kleiner dan ofge-lijk is aan twintig maal de diameter vande ankerstaaf.IndelingBevestigingen met korte lijmankerskunnen op verschillende manierenworden gerealiseerd, namelijk:- een combinatie van betonstaal enkrimparmecementgebonden mortel;- een combinatie van draadeind enkrimparme cementgebonden mortel;- met behulp van fabrieksmatig ver-vaardigde produkten.In de laatste categorie is een aantalsyste~men te onderscheiden waarvan demeeste zijn gebaseerd op het gebruikvan kunstharsmortels. Een verschil kanworden gemaakt tussen injectiesys-temen en capsule-lijmankers. Het we-zenlijke verschil bestaat uit de plaatswaarde mortelwordtgemengd.Bij cap-sule-lijmankers gebeurt dit op het mo-mentvan plaatsenin het boorgat. Bij in~jectiesystemenvindt de menging buitenhet boorgat plaats waarna de kant-en-klare mortel in het boorgat wordt aan-gebracht. Voor capsule-lijmankers zijn,gezien de verregaande standaardisatie,algemene richtlijnen te geven. In alleandere gevallen zal de constructeur metbehulp van de Voorschriften Beton ende materiaalgegevens over aanhechting,kruip, sterkte en dergelijke, een verbin-ding moeten dimensioneren.Hierbij moet rekening worden gehou-den met het feit dat veel factoren op deCement 1991 nr. 61 Fabrieksmatig vervaardigdcapsule-lijmanker- ankerstang van draadeind.Op diverse punten zijn verbeteringendoorgevoerd. Bovendien zijn de tegen-woordige kunstharsen gebaseerd op re-cente ontwikkelingen.Omdat het achterafaan te brengen be~vestigingen betreft, is dit type ankervaak tegelijk met spreidankers onder-werp van onderzoek geweest.In Nederland heeft SBR bij TNO eenuitgebreid onderzoek laten uitvoerenwaarbij op basis van foutenanalysen enfaalkansen de betrouwbaarheid vanspreid- en lijmankers is nagegaan. Voorlijmankers is hierover gerapporteerd inSBR-rapport 186.Vervolgens is in STUVO-rapport 85'Constructieve bevestigingen aan ver-harde betonconstructies' eveneens eenhoofdstuk gewijd aan korte lijmankers.Hierin zijn richtgetallen voor de toe-laatbare belasting gegeven op basis vanproefresultaten, gegevens van fabrikan-ten en literatuurgegevens.Inmiddels is op Europees niveau eenrichtlijn ontwikkeldvoorde beproevingvan onder meer dit type bevestigings-middel. Het betreft hier de 'UEAtc Di-23L.-~ ~ ~ ~IBEVESTIGINGENzonderschoonmaak6.1 f--9.8 1 - (gem.waarde)13.4met perslucht schoongemaakt26,716.9 f--21,8 f-- (gem.waarde)HIT C100HAS M10beton /3w = 36,5 N/mm2202515~10z~~l.l.. 5r 0rectives for Assesment ofAnchorBolts'.Indien proefresultaten beschikbaar zijndievolgens deze richtlijnzijnverkregen,kan metbehulpvan een probabilistischebenadering een berekening worden ge-maakt van de representatieve bezwijk~kracht van een kort lijmanker.ProduktbeschrijvingFabrieksmatige lijmankers bestaan uittwee onderdelen \foto 1).Als eerste deglazen capsule. Gescheidenvan elkaar zijn daarin de lijmcompo-nenten opgeslagen. Als lijmsoort zijnonverzadigde polyesterharsenen epo-xy-acrylaatharsen verkrijgbaar. Beidesystemen gebruiken benzolperoxyde alsharder. Het toeslagmateriaal is meestalkwartszand. Door menging van de 1-2~~In--V-I0-e-d~v-an-h-e-t-n-ie-t-s-c-h-oo-n-lll~-a-k-e-n--~--~--~---~------Icomponenten wordt een chemische van een hoorgatreactie op gang gebracht waarbij eenmortel ontstaat.De menging wordt tot stand gebrachtmet behulp van het tweede onderdeelvan fabrieksmatig vervaardigde lijman-kers, de ankerstang. Deze ankerstang isherkenbaar aan de afgeschuinde punt,die als functie heeft de glascapsuleinhetboorgat te verbrijzelen en de compo-nenten in de capsule met elkaar te ver-mengen. Verder is op de ankerstangveelal een dieptemarkering aangebrachtin de vorm van een insnijding of eenverfstreep.Als dezemarkering gelijkligtmet het betonoppervlak, moet met deplaatsing worden gestopt omdat anderseenhoeveelheid mortelvia de spoedvande draad als gevolg van de ronddraaien-de bewegingvande stang uithetboorgatwordt verwijderd. Dit heeft een lagerebezwijkktacht tot gevolg. Een laatstemaar zeker niet minder belangrijk ken-merkvanankerstangenishetfeit datdezeontvetmoetenzijnomeenoptimaleaan-hechting met de mortel te waarborgen.PlaatsingDe plaatsing van fabrieksmatig vervaar-digde lijmankers dient als volgt te ge-schieden.1. In de betonnen ondergrond wordteen gat geboord met de vereiste diepteen diametervolgens opgave van de leve-rancier. Dit boren mag gedaan wordenmet zowel hamerboormachines als metdiamantboor-installaties.2. Alle losse bestanddelen, die zich nogin het boorgat bevinden (boormeelenlof water) moeten hieruit wordenverwijderd.De eenvoudigste methodeishet uitblazenvanhetboorgatdoor mid-del van perslucht (fig. 2).3. In het gereinigde gat wordt eenlijm~capsule geplaatst van dejuiste afmetin-gen, met het afgeronde uiteinde onder-in het boorgat.4. De ankerstang, die met behulp vaneen speciaal gereedschap op een hamer-boormachine is geplaatst, wordt al ha~merend en draaiend in het boorgat ge-dreven, waarbij de glazen capsule wordtverbrijzeld en met de lijmcomponentenwordt gemengd.5.Alvorens eenconstructie te mogenbe-vestigen aan de op deze wijze geplaatsteverankering, dient een uithardingstijdin acht te worden genomen die afhangtvan de omgevingstemperatuur. Afhan-kelijk van het type lijm en de tempera-tuur, kan deze uithardingstijd liggentussen 20 minuten en enkele uren.ToepassingsgebiedGezien het verankeringsprincipe waar~bij geen spreidkrachtenin de betoncon-structie worden opgewekt, ligt de toe-passing voornamelijk in die situatieswaarbij de constructeur te maken heeftmet beperkte hart- en randafstanden.Dit is vaak het geval bij bevestigingenaankolommen ofbalken. Daarnaastzijnlijmankers geschikt indien frequentwisselende belastingen optreden, bij-voorbeeld bij het verankeren van ma-chinefundaties.De plaatsingvanlijmankers dient echterte worden beperkt tot de drukzone vanbetonconstructies. In de trekzone kanscheurvorming optreden, waarbij ookscheurvorming door de boorgaten kanplaatshebben. Vaak is hetzelfs zodat de-ze scheurvormingjuist optreedtdoor deboorgaten (foto 3).Het gevolg hiervan is dat de diametervan hetboorgatzal toenemen, waardoorqeaanhechting vermindert. Door ditverschijnsel zijn geen ondubbelzinnigeuitspraken te doen over de betrouw-baarheid van de verankering in trekzo-nes.Invloedsfactoren voor de toepas-singEen aantal factoren kan de sterkte vandit type verankering negatiefbe?nvloe-den. Veruit de belangrijkste factor is dejuiste plaatsing van het anker. Te vaaknog wordt een dergelijk anker geplaatstmet behulp van een handhamer, waar-door geen optimale menging van decomponenten plaatsheeft. Over desterkte van de verankering kan dan geenuitspraak worden gedaan.Een andere negatieve invloed kan uit-gaanvan de aanwezigheidvanwater. Alstijdens de plaatsing water in het boorgataanwezig is, zal dit tengevolge van deronddraaiende beweging van de anker-stang worden vermengd met de mortel.Water en mortel zullen in dit geval eenemulsie vormen, wat resulteert in eengeringere sterkte en een toenemendevervorming van de verankering onderconstante belasting. Ook de aanwezig-heid van water na uitharding kan bijlijmankers die gebaseerd zijn op onver~zadigde polyesterhars, voor problemenzorgen. In dit geval zal de mortelverbin~ding na enkele jaren gaan verzepen.Epoxy-acrylaatharsis in uitgeharde toe-stand ongevoelig voor water. Met be-trekking tot agressieve stoffen kanwor-den opgemerkt dat fabrieksmatig ver-vaardigde mortels hier in het algemeenbeter tegen bestand zijn dan het betonzelf. Bovendien bestaan van de mortelszogenaamde chemische resistentie-lijs-ten waarop in bijzondere gevallen detoepassing kan worden gecontroleerd.Ookde optredende temperatuur na uit-harding kan een negatieve uitwerkinghebben op de sterkte van de verbinding.Zo is in CUR-aanbeveling 25 aangege-ven dat lijmankers, gebaseerd op onver-24 Cement 1991 nr. 63 Scheurvorming door boorgaten 4 Resultaat na een trekproefop eenanker75 .--~--r-----r---~....----....-------.waann:Fid =; de rekenwaarde van de ide?letrekkracht op het anker;DimensioneringOmdat een theoretisch rekenmodelontbreekt, zullen bij hetdimensionerenproefresultaten gebruikt moeten wor-den. Uit de proefondervindelijk vastge~stelde bezwijkwaarden kan met behulpvan de statistiek en het bepalen van eenparti?le veiligheidsfactor (materiaalfac-tor Ym) een voldoende veilige construc-tie worden gerealiseerd.Op basis van het kenmerkende kracht-vervormingsdiagram van deze lijman-kers kan een representatieve bezwijk-kracht worden vastgesteld (fig. 5).Opvallend is de aanzienlijk grotere ver-vorming onder afschuifuelasting tenopzichtevan de vervorming onder trek-belasting. Omdat vervorming ook eenontwerpcriterium is moetvoorde in re-kening te brengen kracht worden aan-gehouden:F;d =; JN;+ 2V;reduceren gebied vallen, zal de repre-sentatieve bezwijkkracht dus twee-maal dienen te worden gereduceerd.- Hartafstanden. Hartafstanden kleinerdan vijf maal de ankerstangdiameterzijnvolgens de CDR-aanbeveling niettoegestaan. Bij een afstand> 2,4 x deminimale verankeringslengte kan devolledige bezwijkkracht tot ontwik-keling komen. Tussen deze twee ma-ten moet de bezwijkkracht wordengereduceerd.108Bw = 20 N/mm2M16. hv =125 mm6de bevestiging te bepalen in anderesterkteklassen dan die van de proefse-rie (fOto 4).- De dikte van de ondergrond. Dezedikte moetvolgens de CDR-aanbeve-ling minimaalgelijkzijn aan deveran-keringslengte, vermeerderd met 40mmo- Randafstanden. Deze afstanden mo-gen niet kleinerzijndan een minimalemaat, die volgens de CDR-aanbeve-ling gelijk is aan vijf maal de anker-stangdiameter. Als de randafstandgroter is dan 1.3 maal de minimaleverankeringslengte kan de volledigebezwijkkracht tot ontwikkeling ko-men. Tussendeze twee maten moet debezwijkkracht worden gereduceerdvoor elke randafstand die hieraan vol-doet. Als er afstanden zijn die in het teo 2 4-7verVOrm ing (mm)Of---+----+----t~--_+---_Iien:.? 25 +-r---+~
Reacties