Sinds het midden van de jaren zeventig worden lijmankers op grote schaal gebruikt in de bouw. Tegenwoordig vereisen de meeste projecten de installatie van beton-beton of staal-beton bevestigingen, die vaak worden vastgezet met achteraf aangebrachte injectiemortels. Deze worden gespecificeerd tijdens de ontwerpfase of zijn nodig tijdens de uitvoeringsfase om de efficiëntie op de bouwplaats te verbeteren of om installatiefouten te corrigeren.

Hoewel sommige mortels voor beide toepassingen geschikt kunnen zijn, zijn andere dat niet, en dit geldt met name voor beton-beton-uitbreidingen met achteraf aangebrachte wapening. Zo zullen systemen die anders geschikt zijn voor verankeringstoepassingen (d.w.z. ankerplaatverbindingen waarbij ankerstaven met lijm worden gecombineerd) niet noodzakelijkerwijs voldoen aan de eisen voor wapeningsstaven (d.w.z. verbindingen van nieuw naar oud beton waarbij gebruik wordt gemaakt van achteraf aangebrachte wapeningsstaven met lijmsystemen), waarvoor doorgaans een diepere verankering nodig is dan voor de bevestiging van een stalen plaat.

Bovendien is het regelgevingskader voor anker en wapeningsstaal gebaseerd op verschillende theoretische beginselen, ontwerpbenaderingen en kwalificatieprocessen: het louter berekenen van de verankeringsdiepte van de wapeningsstaaf als anker (tot op zekere hoogte mogelijk, aangezien wapeningsstaven kunnen worden gekwalificeerd als een stalen element voor verankeringstoepassingen) is misschien niet in overeenstemming met de in het betonontwerp gebruikte code (bv. brosse faalwijzen worden niet aanvaard). Wij lichten dit hieronder kort toe.

Verschil 1: Theoretische principes
Wat de definities betreft, heeft de ankertheorie betrekking op zowel enkelvoudige ankerpunten als ankergroepen in stalen ankerplaatbevestigingen, terwijl de wapeningstheorie de discipline is die wordt gebruikt voor verbindingen tussen betonelementen via ingegoten of achteraf aangebrachte wapeningsstaven en lijm.

 
Figuur1: Verschillende toepassingen, verschillende regels: Anker theorie is voor staal-beton verbindingen, terwijl de wapeningsleer van toepassing is op betonnen uitbreidingen.

Bij de ankertheorie wordt de belasting van een stalen lid (een balk of een kolom) overgedragen op de betonconstructie - via een ankerplaat die aan het beton is bevestigd - met behulp van een ankerboutbevestiging in een stalen ankerplaatverbinding. De stalen elementen van de bevestiging (draadstangen in het geval van lijmen) brengen de belasting over op het bestaande betonelement door middel van ofwel trekbelasting ofwel afschuifbelasting, of een combinatie van beide. Het gebruik van de inherente treksterkte van het beton is essentieel voor de bevestiging om de belasting te weerstaan. Dit betekent dat brosse betonkegelbreuk wordt aanvaard en meegenomen in het ontwerp, tenzij er speciale eisen voortvloeien uit de aangenomen ontwerpcode; een voorbeeld hiervan is in seismische omstandigheden, waar de eis van vervormbaarheid essentieel kan zijn. 

 
Figuur 2: In de ankertheorie wordt brosse betonkegelbreuk geaccepteerd.

Volgens de wapeningstheorie wordt de belasting echter op dezelfde manier op het beton overgebracht als bij een ingegoten wapeningsstaaf. Daarom worden achteraf geïnstalleerde wapeningsstaven over het algemeen niet ontworpen om op dezelfde manier weerstand te bieden aan directe afschuifbelasting als een ankerbout. De krachten worden gedefinieerd aan de hand van een stok-en-band model, waarbij ervan wordt uitgegaan dat de wapening alleen axiale belastingen weerstaat om een evenwicht met de globale betonnen stutten te garanderen. De interface van de verbinding moet goed worden opgeruwd om ervoor te zorgen dat de afschuifbelasting door wrijving wordt overgedragen.

 
Figuur3: In de wapeningstheorie worden verbindingen ontworpen door middel van stut- en bandmodellen.

In het geval van een splitsing (of overlapping) wordt de belasting op dezelfde wijze als bij een ingegoten contactloze wapeningsstaafsplitsing overgedragen via een lokaal stok-band mechanisme. 

 
Figuur4: Het lokale stutmechanisme in een contactloze wapeningsstaafverbinding 

De brosse betonfaalwijze wordt voorkomen door middel van globale of lokale drukstaven; daarom houden de internationale ontwerpregels voor gewapend beton geen rekening met de trekcapaciteit van het beton en verwachten zij dat alle trekkrachten door wapeningsstaven worden weerstaan.

Verschil 2: Kwalificatieprocedure
Of u nu een post-installatie staal-beton of beton-beton verbinding ontwerpt, in beide gevallen moet u vertrouwen op gekwalificeerde systemen (d.w.z. ETA-document met ontwerp op basis van Eurocode). Zowel voor het ontwerp van ankers als voor het ontwerp van wapeningsstaven gelden verschillende kwalificatieprocedures, in overeenstemming met de toepassingsvoorwaarden die in de goedkeuring zijn opgenomen (bv. statisch, seismisch).

Wanneer het bijvoorbeeld gaat om de beoordeling van een lijmmortel voor gebruik in achteraf geïnstalleerde betonverbindingen, richt de strategie van de meeste internationale normen zich op het vergelijken van het gedrag van het achteraf geïnstalleerde systeem met het gedrag dat wordt verwacht bij ingegoten toepassingen. Hier is de juiste combinatie tussen de hechtsterkte- en stijfheidseigenschappen van de geschikte systemen van belang. De codes passen deze filosofie echter niet toe in de kwalificatieprocessen voor verankeringstoepassingen.

Verschil 3: De ontwerpbenadering
Bij het ontwerpen van een na-geïnstalleerde ankergroep wordt de ontwerpcapaciteit van de gekozen lay-out berekend en vervolgens vergeleken met de ontwerpbelasting, in een benadering zoals het normale structurele ontwerp volgens limiettoestandprincipes. PROFIS Engineering is een waardevol hulpmiddel bij het uitvoeren van uw ontwerp volgens de meest gangbare internationale (EOTA TR045) en nationale (NZS 3101) ankercodes en bepaalde Hilti-methoden.

Voor achteraf geïnstalleerde wapeningsverbindingen is het resultaat van de berekening de verankeringslengte voor eenvoudig ondersteunde en momentverbindingen, of de overlaplengte voor splitsingsverbindingen, die dezelfde regels volgen als ingegoten wapening. U kunt PROFIS Rebar gebruiken in uw ontwerp van betonuitbreidingen volgens Eurocode 2 en andere erkende normen en Hilti-methoden.

 
Figuur 5: Samenvatting van de belangrijkste verschillen tussen anker- en wapeningsleer

Conclusies
Het is heel eenvoudig - het aannemen van het juiste principe in uw ontwerpstrategie voor het betreffende verbindingstype is de eerste regel voor het nauwkeurig modelleren van het verwachte gedrag.