In een eerder artikel belichtten we de voordelen van SOFA-ontwerpen voor ontwerpingenieurs als het gaat om het overbruggen van open ruimtes, Wat Betekent SOFA?. In een notendop:

1. SOFA biedt ontwerpoplossingen in overeenstemming met EN 1992-4 voor verankeringsopstellingen die verder gaan dan rechthoekige opstellingen van 3x3. 
2. SOFA biedt een grotere weerstand tegen het bezwijken van betonnen randen door afschuifbelastingen over te brengen naar de achterste ankers.

 In dit artikel laten we kort zien hoe SOFA afschuifbelastingen verdeelt met verschillende verankeringsopstellingen om de sterkte van betonranden te controleren :

1. Rechthoekige opmaken tot 3x3
2. Rechthoekige indelingen groter dan 3x3
3. Andere indelingen (onregelmatig, rond, driehoekig)

Rechthoekige verankeringen tot 3x3

De ontwerpbenadering van EN 1992-4 gaat ervan uit dat afschuifbelastingen worden overgebracht naar de voorste rij bij het beoordelen van de breukweerstand van betonranden, wat leidt tot conservatieve resultaten. SOFA volgt de ontwerpbepalingen van fib Bulletin 58 die toestaan dat dwarskrachten naar de achterste rij worden verdeeld.

PROFIS volgt het afschuifverdelingsmodel van afbeelding 1 en controleert elk geval afzonderlijk. Bij het ontwerpen van bevestigingsmiddelen in een dun basismateriaal kan randbreuk optreden in de laatste rij, vandaar de noodzaak om de randbreuk voor elke rij te controleren. PROFIS Engineering genereert vervolgens het ontwerprapport met de meest kritieke rij.


Figuur 1 – SOFA afschuiflastverdeling voor verankeringsopstellingen tot 3x3

Rechthoekige ankeropstellingen verder dan 3x3

Herverdeling van de schuifbelasting is niet toegestaan als er meer dan 3 rijen ankers in de voetplaat zitten. De reden hiervoor is dat het niet mogelijk is om voldoende stijfheid van de basisplaat te veronderstellen en de afschuifbelasting volledig zal worden verdeeld over de eerste rij volgens EC 2-4 (Figuur 2). Om deze reden biedt SOFA een lagere randbreuksterkte met 4x2 dan met 3x2 bij dezelfde randafstand en basismateriaalparameters. Het bereiken van hogere gebruiksratio's met meer rijen kan de indruk wekken dat er iets mis is met het ontwerp, maar dit is te wijten aan verschillende beoordelingen van de verdeling van de schuifbelasting.


Figuur 2– Verdeling van de afschuifbelasting bij een 4x2 verankeringsopstelling

Andere indelingen (onregelmatig, rond, driehoekig)
Bij rechthoekige configuraties is het gemakkelijk om het verdelingsvlak van de schuifbelasting te bepalen, omdat we de belastingen toepassen op de voorste of achterste rijen, wat niet veel nuance vereist. Bij het ontwerpen van willekeurige configuraties (onregelmatig, cirkelvormig, driehoekig, enz.) wordt het bepalen van de overdracht van de dwarsbelasting naar de rand echter complexer. In deze configuraties worden de ankers die bijdragen aan de uittrekweerstand aan de rand beoordeeld met behulp van de "strookbreedte" benadering.

Deze benadering is nuttig wanneer twee of meer bevestigingen bijna langs dezelfde rij liggen (bv. kleine afwijkingen van de afstand tussen de ankers), zodat het anker dat zich het dichtst bij de rand bevindt niet het enige is waarmee rekening moet worden gehouden.


Figuur 3(a) – tweede anker in de strip


Figuur 3(b) – tweede anker niet aanwezig in de strook

Bevestigingsmiddelen binnen het bereik van deze bandbreedte worden geacht zich in hetzelfde spanningsvlak als de voorzijde te bevinden, waardoor ze een rij kunstmatige ankers vormen. Verwijzend naar Figuur 3(a) hierboven, doorsnijdt een andere verankering de bandbreedte gemarkeerd door het rode vak, waardoor afschuifbelastingen kunnen worden overgedragen over een groter gebied gemarkeerd door de blauwe lijnen. Voor het scenario in Afbeelding 3(b) is de vrije afstand tussen twee ankers onvoldoende om twee bevestigingen als een enkele rij te beschouwen, dus wordt de totale afschuifbelasting via een enkele bevestiging op de rand uitgeoefend.

Conclusie

Concluderend kan worden gesteld dat bezwijken van de betonnen rand vaak de faalwijze is die van toepassing is op bevestigingsmiddelen met afschuifbelasting. De afschuifverdelingsbenadering van SOFA helpt de constructeur om een nauwkeuriger en efficiënter ontwerp te activeren dan EN 1992-4 bij het ontwerpen van rechthoekige ankers tot 3x3 door: (1) de belastingen naar de achterste rij te verdelen; en (2) verificatie van randbreuk met andere bepalingen mogelijk te maken door de volledige afschuifbelasting aan de voorste rij te onderwerpen.

Als je je eigen ankers wilt ontwerpen, kun je Profis engineering gebruiken door op deze link te klikken Profis engineering.
Neem voor meer informatie contact met ons op belux.engineering@hilti.com