Amusement Importance Concrete Foundation Design
Text: ENGLISH – ITALIANO – FRANÇAIS – PORTUGUÊS – ESPAGNOL
Technical choices in the design of concrete foundations can have a big impact on the fatigue resistance of an attraction’s anchoring
THE IMPORTANCE OF CONCRETE FOUNDATION DESIGN
Written by Enrico Fabbri
Download
The design of the system that anchors an attraction to its concrete foundations is probably one of the most delicate aspects of any attraction. Many professionals don’t have a clear understanding of which solutions are most appropriate and the builder’s experience is often insufficient. To dispel any doubts, I would like to underline that the system for calculating and designing concrete foundations for small/middle-sized attractions and for basically static constructions is not very difficult, and therefore only rarely does a potential risk appear.
Things are very different, on the other hand, when the attraction to be anchored to the ground is big and relieves great transverse stresses onto its base. In this case, the project of the attraction’s steel base and the project of its concrete foundations should both be entrusted to a very skilled and meticulous professional. In sum, the attraction’s movement relieves big forces onto its base – and therefore also onto its concrete foundation – thus generating stresses whose amplitude and direction vary depending on the attraction’s own kinematic system. Often these stresses change back and forth between high positive and high negative values, generating huge stresses (both tear and compression stresses) that really put the anchor rods to the test. This is why the professional who prepares the project for the concrete foundations has to know perfectly all the characteristic work cycles of that attraction. Leaving the responsibility for such a delicate phase with the client may cause huge risks, because even a professional may not understand the measure of the stresses generated in the anchor rods, if he or she has no specific experience.
The shape and material for the anchor rods that anchor the attraction to its concrete foundation must therefore be chosen very accurately. The steel that is normally used for construction is not suited to withstand these stresses. If the attraction generates important transverse stresses (i.e. parallel to the ground) normal anchor rods are not sufficient (their screw system is not suited to withstand such forces) and different solutions need to be found. The quality of the concrete to be used for the foundation and for the fill under slab must be chosen with care and following the points mentioned above. There are different types of concrete, with different resistance to pressure and different maturation times. Moreover, the utmost care must be given during the foundation building phase and the attraction installation phase on the construction site to the correct execution and to verifying that all of the project’s specs are followed perfectly.
Finally, we should underline that it is important to check the state of the anchor rods yearly, which is normally done with an ultrasound system. This is a comparative test, therefore the attraction builder should leave one specimen of the anchor rods on the attraction itself, to allow results to be compared to it. What we said up to here is a summary of details that need to be taken care of as a whole by a very experienced professional. Just one mistake in installation may cause bigger stresses to the anchor rods, and this, combined with the possible corrosion effects, may lower the rod’s fatigue resistance even by 50%, causing sudden breakages that are difficult to foresee. Therefore, I recommend to all builders to exercise the utmost care and caution while designing for these phases, and at the same time I recommend to all operators to carry out a yearly NDT test on all of the anchor rods of any big attraction.
***********************************
Le scelte tecniche nella progettazione delle fondazioni in cemento possono influire, di molto, sulla resistenza a fatica dell’ancoraggio di un’attrazione.
L’IMPORTANZA DEL PROGETTO DELLE FONDAZIONI IN CEMENTO
Scritto da Enrico Fabbri
Il progetto del sistema di ancoraggio dell’attrazione alle fondazioni in cemento rappresenta probabilmente uno dei punti più sensibili di un’attrazione. Molti professionisti non hanno le idee chiare sulle soluzioni più idonee e l’esperienza del costruttore è spesso insufficiente. Per fugare ogni dubbio, preciso che il sistema di calcolo e progettazione di fondazioni in cemento per attrazioni medio/piccole e per le strutture sostanzialmente statiche non rappresenta particolari difficoltà, e quindi raramente si determina un potenziale rischio.
Cambia di molto, invece, quando si deve fissare al suolo un’attrazione di grandi dimensioni che scarica importanti tensioni traversali sulla base. In questo caso il progetto della base in acciaio dell’attrazione e il progetto delle fondazioni in cemento dovrebbero essere affrontati da un professionista molto preparato e meticoloso. In sostanza, il movimento dell’attrazione scarica sulla sua base – quindi anche sulla fondazione in cemento – grandi forze, generando tensioni che variano in ampiezza e verso in base al sistema cinematico dell’attrazione stessa. Queste tensioni spesso ‘pulsano’ da valori massimi positivi a valori massimi negativi generando alte tensioni (a strappo ed a compressione) che mettono a dura prova i tirafondi. Da qui la necessità del professionista che progetta la fondazione in cemento di conoscere alla perfezione tutti i cicli di lavoro caratteristici dell’attrazione. Lasciare al cliente l’onere di questa fase così delicata può generare grossi rischi, perché un professionista senza esperienza specifica potrebbe non intuire l’importanza della fatica che si genera nei tirafondi.
La forma e la qualità del materiale dei tirafondi che legano l’attrazione alla fondazione in cemento devono quindi essere scelti con grande cura. L’acciaio normalmente usato in edilizia non è idoneo a resistere alle tensioni e alla fatica. Se l’attrazione genera forti tensioni trasversali (parallele al terreno) l’utilizzo dei normali tirafondi non è sufficiente (il loro sistema a vite non è idoneo a resistere a queste forze) e si rende necessario studiare altri accorgimenti. La qualità del cemento da utilizzare nella fondazione e nella suoletta di riempimento deve essere scelto con cura e in accordo con i punti indicati precedentemente. Esistono diversi tipi di cemento con diverse resistenze alla pressione e con diversi tempi di maturazione. A questo si deve aggiungere un’estrema cura nell’esecuzione e nella verifica che tutte le specifiche di progetto siano eseguite alla perfezione in cantiere durante la costruzione delle fondazioni e durante l’installazione dell’attrazione.
In ultimo, va sottolineata l’importanza della verifica annuale dello status dei tirafondi, solitamente eseguita con sistema ultrasonico. Questi controlli sono comparativi, quindi il costruttore dovrebbe lasciare disponibile sull’attrazione un esemplare di tirafondi per consentire il confronto dei risultati. Quanto detto sino a qui rappresenta un condensato di dettagli che, nell’insieme, devono essere affrontati da un professionista molto esperto. Anche un solo errore d’installazione può esporre i tirafondi a un maggiore stress, e questo, in combinazione con eventuali effetti corrosivi, può ridurre finanche del 50% la resistenza a fatica degli stessi tirafondi con repentine rotture difficili da prevedere. Raccomando quindi ai costruttori di adottare la massima cura e cautela nella progettazione di queste fasi e, nel contempo, raccomando agli operatori di effettuare un controllo NDT annuale su tutti i tirafondi delle grandi attrazioni.
*******************************
Les choix techniques dans la conception des fondations en béton peuvent avoir un grand impact sur la résistance à la fatigue de l’ancrage d’un manège
L’IMPORTANCE DU PROJET DES FONDATIONS EN BÉTON
Écrit par Enrico Fabbri
La conception du système qui ancre une attraction à ses fondations en béton est probablement l’un des aspects les plus délicats de toute manège. Beaucoup de professionnels ne disposent pas d’une compréhension claire des solutions les plus appropriées et l’expérience du constructeur est souvent insuffisante. Pour dissiper tous les doutes, je tiens à souligner que le système de calcul et de conception de fondations en béton pour les petites/moyennes attractions et pour les constructions essentiellement statiques n’est pas très difficile, et donc fait que rarement un risque potentiel apparaissent.
Les choses sont très différentes, d’autre part, lorsque le manège que doit être ancré au sol est grande y décharge des grandes efforts transversales sur son socle. Dans ce cas, le projet de la base en acier de l’attraction et le projet de ses fondations en béton doivent à la fois être confiée à un professionnel qualifié et très méticuleux.
En somme, le mouvement de l’attraction décharge des grandes forces sur son socle – et donc aussi sur sa fondation en béton – générant ainsi des tensions dont l’amplitude et la direction varier en fonction propre système cinématique de l’attraction.
Souvent, ces tensions «battent» entre des valeurs maximum positives et maximum négatives, générant d’énormes tension (de traction y de comppression) qui mettent vraiment les tiges d’ancrage à l’épreuve. Ceci est la raison pour laquelle le professionnel qui prépare le projet pour les fondations en béton doit connaître parfaitement tous les cycles de travail caractéristiques de cette activité. Laissant la responsabilité d’une telle phase délicate avec le client peut causer d’énormes risques, parce que même un professionnel peut ne pas comprendre la mesure des contraintes générées dans les tiges d’ancrage, si il ou elle n’a pas d’expérience spécifique.
La forme et le matériau pour les tiges d’ancrage qui ancrent l’attraction à sa fondation en béton doivent donc être choisis de façon très précise. L’acier qui est normalement utilisé pour les constructions n’est pas indiqué pour résister à ces efforts. Si l’attraction génère des efforts importantes transversal (parallèle au sol) des tiges d’ancrage normales ne sont pas suffisantes (leur système de vis ne convient pas pour résister à de telles forces) et différentes solutions doivent être etudiées.
La qualité du béton à utiliser pour la fondation et pour la dalle de remplissage doit être choisi avec soin et en suivant les points mentionnés ci-dessus. Il existe différents types de béton, ayant une résistance différente à la pression et des temps de maturation. En outre, le plus grand soin doit être donné pendant la phase de construction de la fondation et la phase d’installation de l’attraction sur le site de construction à l’exécution correcte et à vérifier que toutes les caractéristiques du projet sont suivis parfaitement.
Enfin, il convient de souligner qu’il est important de vérifier annuellement l’état des tiges d’ancrage, ce qui se fait normalement avec un système à ultrasons. Ceci est un essai comparatif, donc le constructeur de l’attraction devrait laisser un spécimen de tiges d’ancrage sur le manège, afin de permettre une comparaison des résultats.
Ce que nous avons dit jusqu’à ici est un résumé des détails qui doivent être pris en charge dans son ensemble par un professionnel très expérimenté. Juste une erreur dans l’installation peut provoquer de plus grandes efforts aux tiges d’ancrage, et ceci, combiné avec les effets possibles de corrosion, peut diminuer la résistance à la fatigue de la tige même de 50%, provoquant des ruptures soudaines qui sont difficiles à prévoir. Par conséquent, je recommande à tous les constructeurs à exercer la plus grande prudence et de précaution lors de la conception de ces phases, et en même temps, je recommande à tous les opérateurs d’effectuer un test NDT annuel sur toutes les tiges d’ancrage de toute grande attraction.
************************************
Escolhas técnicas no projeto de fundações de concreto pode ter um grande impacto sobre a resistência à fadiga de ancoragem de um carrossel
A IMPORTANCIA DO DESENHO DA FUNDAÇÃO DE CONCRETO
Escrito por Enrico Fabbri
O desenho do sistema que ancora uma atração para suas fundações de concreto é provavelmente um dos aspectos mais delicados de toda a atração. Muitos profissionais não têm uma compreensão clara de quais são as soluções mais adequadas e experiência do construtor é muitas vezes insuficiente. Para dissipar quaisquer dúvidas, gostaria de sublinhar que o sistema de cálculo e concepção de fundações de concreto para as pequenas e medias atrações e para construções basicamente estáticas não é muito difícil, e, portanto, só raramente um risco potencial apareça.
As coisas são muito diferentes, por outro lado, quando a atracção para ser ancorada ao solo é grande e descarrega grandes esforços transversais na sua base. Neste caso, o projecto de base de aço da atração e do projeto de suas fundações de concreto deve tanto ser confiada a um profissional muito hábil e meticuloso. Em suma, o movimento da atração descarrega grandes forças sobre sua base – e portanto também sobre a sua base de concreto – gerando tensões cuja amplitude e direção variam dependendo do sistema cinemático da atração. Muitas vezes, essas tensões mudan entre valores positivos e negativos elevados, gerando tensões enormes (ambas as tensões de tração e compressão) que realmente colocar as hastes de ancoragem para o teste. É por isso que o profissional que prepara o projeto para as fundações de concreto tem que saber perfeitamente todos os ciclos de trabalho característicos do que a atração. Deixando a responsabilidade para uma fase tão delicada com o cliente pode causar enormes riscos, porque até mesmo um profissional pode não entender a medida das tensões geradas nas hastes de ancoragem, se ele ou ela não tem experiência específica.
A forma e o material para as hastes de ancoragem que ancoram a atração para a sua fundação de concreto deve ser escolhido com muita precisão. O aço que é normalmente utilizado para a construção não é adequado para suportar estas tensões. Se a atracção gera tensões transversais importantes (isto é, paralelo ao solo), as varetas de ancoragem normais não são suficientes (o seu sistema de parafuso não é adequado para suportar tais forças) e soluções diferentes precisam de ser encontradas A qualidade do betão a ser usado para a base e para o enchimento deve ser escolhida com cuidado e seguindo os pontos acima mencionados. Existem diferentes tipos de concreto, com diferentes resistências à pressão e diferentes tempos de maturação. Além disso, o maior cuidado deve ser dado durante a fase de construção da fundação e a fase de instalação atração no canteiro de obras para a execução correta e se a verificar se todos os dados técnicos do projeto são seguidos perfeitamente.
Finalmente, devemos sublinhar que é importante para verificar o estado das barras de ancoragem anuais, que normalmente é feito com um sistema de ultra-som. Este é um teste comparativo, por conseguinte, o construtor de atracção deveria deixar um espécime de as hastes de ancoragem sobre a própria atracção, para permitir que os resultados ser comparados com ele. O que dissemos até aqui é um resumo dos detalhes que precisam ser tomadas de cuidados como um todo por um profissional muito experiente. Apenas um erro na instalação pode causar tensões maiores para as hastes de ancoragem, e isso, combinado com os possíveis efeitos de corrosão, pode diminuir a resistência à fadiga da haste ainda em 50%, causando rupturas repentinas que são difíceis de prever. Portanto, eu recomendo a todos os construtores de exercer o máximo de cuidado e cautela ao projetar para essas fases, e ao mesmo tempo eu recomendo a todos os operadores a realizar um teste de NDT anual sobre todas as hastes de ancoragem de qualquer grande atração.
***********************
Opciones técnicas en el diseño de bases de concreto pueden tener un gran impacto en la resistencia a la fatiga del anclaje de una atracción de feria
LA IMPORTANCIA DEL DISEÑO DEL ANCLAJE DE CEMENTO
Escrito por Enrico Fabbri
El diseño del sistema que anclaje de una atracción a una base de cemento es probablemente uno de los aspectos más delicados de cualquier atracción. Muchos profesionales no tienen una idea clara de cuales soluciones son las más adecuadas y la experiencia del constructor es a menudo insuficiente. Para disipar cualquier duda, me gustaría subrayar que el sistema de cálculo y diseño de bases de cemento para las pequeñas atracciones / medianas y para las construcciones básicamente estáticas no es muy difícil, por lo que raramente se determina un riesgo potencial.
Las cosas son muy diferentes, por otro lado, cuando la atracción a ser anclada a la tierra es grande y transmite grandes esfuerzos transversales a su base. En este caso, el proyecto de la base de acero de la atracción y el proyecto de sus fundaciones en cemento deben tanto confiarse a un profesional muy experto y meticuloso. En suma, el movimiento de la atracción transmite grandes fuerzas sobre su base – y por tanto también en su base de cemento – generando así tensiones cuya amplitud y dirección variar dependiendo propio sistema de cinemática de la atracción. A menudo, estas tensiones cambian de magnitud entre valores maximos positivos y maximos negativos, generando tensiones enormes ( de tracciòn y compresión) que realmente ponen los tirafondos de anclaje a dura prueba.
Es por esto que el profesional que prepara el proyecto de las bases de cemento tiene que conocer perfectamente todos los ciclos de trabajo característicos de esa atracción. Dejar al cliente con la responsabilidad de una fase tan delicada puede causar enormes riesgos, ya que un profesional sin experiencia especifica podria no entender la importancia de los fenomenos de fatiga que se generan en los tirafondos de anclaje. La forma y la calidad del material de los tirafondos de anclaje que unen la atracción a su base de cemento deben ser elegidos con mucha precisión. El acero que se usa normalmente para la construcción no es adecuada para resistir estas tensiones y a la fatiga.
Si la atracción genera importantes esfuerzos transversales (es decir, paralelo al suelo) la utilizacion de tirafondos de anclaje normales no es suficiente (su sistema de tornillo no es adecuado para resistir estas fuerzas) y se necesita estudiar otras soluciones. La calidad del cementio que se utilizará para la base y la placa de relleno debe elegirse con cuidado y siguiendo los puntos mencionados anteriormente. Hay diferentes tipos de cemento, con diferente resistencia a la presión y diferentes tiempos de maduración. Por otra parte, el mayor cuidado se debe dar durante la fase de construcción del anclaje y la instalacion de la atraccion, verificando que se cumpla de manera perfecta con cada espicificacion del diseño.
Por último, hay que subrayar la importancia de la inspeccion anual de la condicion de los tirafondos de anclaje, que normalmente se realiza con un sistema de ultrasonido. Se trata de un ensayo comparativo, por lo tanto, el constructor debe dejar disponible una muestra de los tirafondos de anclaje de la atracción, para permitir que se comparen los resultados entre ellos.
Lo que dijimos hasta aquí es un resumen de los detalles que necesitan ser atendidos en su conjunto por un profesional con mucha experiencia. Sólo un error en la instalación puede causar tensiones mayores en los tirafondos de anclaje, y esto, junto con los posibles efectos de la corrosión, pueden bajar resistencia a la fatiga de las barras, incluso en un 50%, causando roturas repentinas que son difíciles de prever. Por lo tanto, recomiendo a todos los constructores de ejercer el máximo cuidado y precaución mientras que el diseño de estas fases, y, al mismo tiempo que recomiendo a todos los operadores para llevar a cabo una prueba anual de END en todos los tirafondos de anclaje de cualquier gran atracción.
**********************
Ref: 10-2015 / February 2016
Published by www.fabbrirides.com
Published by Games Industry (Italy) magazine www.factoedizioni.it