NIEUWE EUROPESE REGELS VOOR HET GEBRUIK VAN ANKERS IN SEISMISCHE GEBIEDEN

De seismische ontwerpregels voor ankers worden beschreven in de EOTA TR045 (tot EN 1992-4 publicatie). Dit document verwijst naar de seismische beoordeling van de ankers in de bijlage E van ETAG 001, welke de seismische prestatie categorieën C1 en C2 beschrijft..

Seismische prestaties in categorie C1 biedt alleen de anker capaciteiten in termen van weerstanden bij uiterste grenstoestand. De seismische prestaties in categorie C2, de meest ernstige, geeft ankercapaciteiten aan in termen van zowel weerstanden bij uiterste grenstoestand en verplaatsingen bij de uiterste staat voor schade. De tabel betreft de seismische eisen aan de seismische activiteitsniveau en de gebouwklasse.

Seismisch niveaua Gebouwklasse volgens EN 1998-1:2004, 4.2.5
Klasse ag Sc I II III IV
Erg laagb ag S ≤ 0,05 g Geen verdere eissen
Laagb 0,05 g < ag S ≤ 0,10 g C1 C1d or C2e C2
> Laag ag S > 0,10 g C1 C2

 

a – De waarden definiëren van de seismische activiteit niveaus kan worden gevonden in de nationale bijlage van EN 1988-1.
b – Definitie volgens EN 1998-1: 2004, 3.2.1.
c – ontwerp grond versnelling op Type A grond (EN 1998-1: 2004, 3.2.1),
S – Bodem factor (zie bv EN 1998-1: 2004, 3.2.2).
d – C1 voor type B-aansluitingen (zie TR045 §5.1) voor de bevestigingen van niet-structurele elementen tegen ondergronden
e – C2 voor type A-aansluitingen (zie TR045 § 5.1) voor de bevestigingen structurele elementen tegen ondergronden

Veel Europese regio’s worden getroffen door het gevaar van aardbevingen. Seismische bewegingen kunnen een gevaar zijn voor menselijk leven en de functionaliteit van de gebouwde omgeving.

Seismic Map

Seismische kaart van Europa van gebeurtenissen met 10% kans op overschrijding in 50 jaar.

Seismische problemen in constructies beïnvloeden zowel structurele als niet-structurele onderdelen. In de laatste decennia zijn in het ontwerp van een gebouw voornamelijk de permanenten en variabele belastingen meegenomen in het ontwerp om instorten te voorkomen en werd seismische belastingen zelden in een ontwerp meegenomen. Dit probleem is bestudeerd en uitgewerkt met nieuwe rekenregels welke zijn opgenomen in de huidige regelgeving. Hierbij is het vinden van nieuwe oplossingen, zoals isolatoren en dempers het resultaat. De laatste tijd is de studie verschoven naar de reactie op aardbevingen voor niet-structurele elementen in een gebouw.

GEBOUWEN

Aardbevingen zorgen voor één van de meest gevaarlijke gebeurtenissen die uiterst nadelige gevolgen hebben voor gebouwen. De constructie van een gebouw kan zich verzetten tegen de horizontale seismische bewegingen met een breekbaar of flexibel gedrag afhankelijk van de condities. Verbindingen tussen elementen zijn in het algemeen fundamentele punten voor energie dempers bij seismisch gedrag.

NIET-STRUCTURELE ELEMENTEN

Gezien de recente sterke seismische gebeurtenissen (Tokio 2011, Emilia 2012, Chili 2010, etc) heeft de schade aan niet-structurele onderdelen voor enorme economische verliezen en een lange heropbouw van de van functionaliteit van de gebouwen gezorgd.

Meerdere aspecten beïnvloeden het seismische gedrag van een gebouw en daarmee de dynamische reactie; regionale seismische activiteit, de nabijheid van een actieve storing, lokale bodemgesteldheid en de dynamische eigenschappen van het gebouw zijn slechts enkele van deze.

Niettemin verschillende en belangrijke factoren beïnvloeden de seismische respons van niet-structurele elementen. Factoren zoals de positie van het element binnen het gebouw, de dynamische eigenschappen van het niet-structurele element, en de bevestiging tegen de structuur met de geometrische configuratie en het verbindingssysteem zijn enkele van de meest relevante factoren.

Het algehele gedrag van niet-structurele onderdelen kan beter worden begrepen als de andere effecten (groepen), die tijdens een aardbeving ontstaan worden meegenomen. Deze groepen worden als volgt weergegeven:

  1. Acceleratie effect – De elementen die onderworpen worden aan dit verschijnsel kunnen ook worden gedefinieerd als “acceleratie gevoelig”. Deze reactie kan kantelen of schuiven van elementen, afhankelijk van hun weerstand (bijv stellingen, vrijstaande boekenkasten, rekken, noodstroom apparatuur) veroorzaken.
  2. Gebouw verstoringen – Dit “drift” effect, alsmede de interne verplaatsingen heeft een grote invloed op de “verplaatsingsgevoelige” niet-structurele componenten (zoals ramen, interne en externe deuren en muren en andere items welke stevig zijn opgesloten in de structuur).
  3. Gebouw scheiding – Verschillende bewegingen onder gebouwen en dichtbij elkaar gelegen aangrenzende gebouwen kunnen optreden tijdens aardbevingen. Dit kan schade veroorzaken aan zowel de acceleratie-gevoelige en drift-gevoelige niet-structurele elementen bij afscheidingen (bv. borstweringen, kroonlijsten op de gevels, leidingwerk, sprinkler lijnen, HVAC-leidingen, wanden en vloeren).
  4. Niet-structurele interactie – Niet-structurele componenten kunnen samenwerken wanneer ze dezelfde ruimte delen. Deze systemen kunnen verschillende vormen, maten en dynamische eigenschappen hebben waardoor deze anders van elkaar trillen waardoor de dynamische interactie (bv sprinkler distributielijnen interactie met plafond, aangrenzende pijpen etc) anders reageren.

Voor elke categorie van effecten kan een andere oplossing worden geïdentificeerd om schade of het falen van niet-structurele componenten te vermijden welke ook invloed heeft op het type verankeringssysteem dat wordt gebruikt. Daarom dienen achteraf aangebrachte ankers zorgvuldig gekozen en berekend te worden om een goede en betrouwbare bevestiging te hebben onder seismische bewegingen.

SAMENWERKING MET UNIVERSITEIT PADOVA

Het onderzoeksprogramma “Seismic Application of Fastening”, ontwikkeld door ITW Construction Products Italië met het ministerie van Burgerzaken &Milieu en Architectural Engineering aan de Universiteit van Padova heeft onderzoek gedaan naar bevestigingen in seismische situaties. Met name het eerste deel van het onderzoek is gewijd aan de studie van achteraf aangebrachte ankers voor niet-structurele elementen door middel van testen op de “schuttafel” ter simulatie van aardbevingen.

Dankzij het uitvoeren van de testen is de kennis van de dynamische prestaties van de geselecteerde producten aanzienlijk vergroot. Hierin zijn de meest kritische en veel gebruikte toepassingen waarbij ankers worden gebruikt een onderdeel van het onderzoek. De uitkomsten van het onderzoek helpt bij het ontwikkelen van nieuwe producten, alsmede het onderzoeken van nieuwe toepassingsgebieden welke niet voorzien zijn in de regelgeving.

De testopstelling en de testparameters zijn dusdanig bepaald voor een zo goed mogelijke nabootsing van een aardbeving op niet-structurele componenten in gebouwen, zoals mechanische componenten of medische apparatuur. De testen werden uitgevoerd in het Laboratory of Structural Dynamics and Vibration Monitoring of the ENEA Research Centre (Rome).
Het programma is gericht op de toepassing van de ankers op twee uiteenlopende basismaterialen, namelijk beton en metselwerk muren. De gebruikte betonklasse is C25 / 30 en het metselwerk bestond uit een muur opgebouwd uit holle Poroton® blokken. Het bevestigen van de elementen tegen het beton is gedaan in zowel gescheurd als niet-gescheurd beton. Tegen het oppervlak van het metselwerk werd een pleisterlaag van ongeveer 1 cm aangebracht om de werkelijke situatie zo goed mogelijk te simuleren.

Seismic

Seismic

Seismic