Dacă ați urmărit vreodată discuțiile de inginerie structurală, probabil că ați auzit aceeași întrebare repetată de cel puțin o sută de ori: „Pot fi utilizate șuruburile de ancorare într-o zonă seismică?” Fiind cineva care și-a petrecut ultimul deceniu lucrând cu șuruburi de ancorare – mai întâi ca inginer, acum ca furnizor – această întrebare nu este doar o ipotetică. Este primul lucru pe care îl întreb pe fiecare inginer, antreprenor sau proprietar de clădire care mă contactează cu privire la următorul lor proiect, în special cele situate în zone cu seismism ridicat, cum ar fi Pacific Northwest, California sau părți din Midwest. Răspunsul scurt este da, dar numai dacă alegeți tipul potrivit, îl instalați corect și îl proiectați pentru a îndeplini standardele seismice stricte. Să dezvăluim acest lucru, pentru că există mult mai mult decât introducerea unui șurub în beton și numirea gata.
Am început în această industrie pentru că am văzut cum un singur element de fixare greșit ar putea pune în pericol o întreagă clădire. La începutul carierei mele, am lucrat la o mică modernizare comercială în Oregon, care a trebuit să fie refăcută, deoarece antreprenorul a folosit șuruburi de calitate standard în loc de cele cu clasificare seismică. Când a lovit cutremurul de la Napa din 2014 (un eveniment M6.0), șuruburile non-seismice s-au scos din beton, lăsând cadrul de oțel al clădirii mișcându-se cu centimetri. Nimeni nu a fost rănit, dar pagubele ar fi putut fi catastrofale. Acea experiență m-a învățat că șuruburile de ancorare din zonele seismice nu sunt doar o „idee bună” – sunt o componentă nenegociabilă a sistemului de rezistență la sarcină laterală al unei clădiri.
În primul rând, să vorbim despre de ce zonele seismice sunt atât de diferite. Cutremurele creează două tipuri de forțe care testează șuruburile de ancorare: forfecare (forță laterală) și tensiune (forță de tragere, fie în sus, fie în jos). Un șurub care funcționează pentru o clădire mică într-o zonă non-seismică s-ar putea defecta atunci când este lovit cu forțe de forfecare intense repetate de la zguduirea solului. Cheia este alegerea unui șurub de ancorare care este proiectat pentru a rezista acestor sarcini dinamice, ciclice - sarcini care nu acționează o singură dată, ci iar și iar pe măsură ce pământul se mișcă.
De-a lungul anilor, am văzut o mulțime de informații greșite despre tipurile de șuruburi care funcționează pentru aplicații seismice. De exemplu, unii oameni jură pe J Bolts, dar nu pe orice J Bolt - doar pe cei testați pentru performanță seismică. Să clarificăm: șuruburile J sunt unul dintre cele mai comune șuruburi de ancorare, utilizate pentru orice, de la asigurarea plăcilor pragului la fundații de beton până la mașini de ancorare. Dar șuruburile J standard (cele neacoperite, generice pe care le puteți ridica de la un magazin mare) nu sunt proiectate pentru zone seismice. De aceea, atunci când vorbim despre șuruburi J cu rating seismic, ne referim la șuruburi care au fost testate pentru a îndeplini standarde precum ACI 318 (Condiții Codului de Construcție pentru Beton Structural) și criteriile ICC-ES (Serviciul de Evaluare a Consiliului Internațional al Codului). Dacă aveți nevoie de o opțiune fiabilă J Bolt pentru aplicații seismice, aruncați o privire pe pagina noastră J Bolt, unde toate modelele noastre sunt testate de terți pentru sarcini seismice laterale și ciclice:J Bolt.
Un alt tip care apare des este L Bolt. Similar cu șuruburile J, șuruburile L sunt modelate pentru a se agăța în beton, dar îndoirea lor dreaptă la 90 de grade le face diferite. Șuruburile L sunt adesea folosite în aplicații în care spațiul liber este limitat, cum ar fi atunci când ancorați pe plăci groase de beton. Din nou, nu toate șuruburile L sunt antiseismice. Șuruburile L specifice pentru seismică pe care le producem au o tijă mai groasă, o îndoire forjată (nu o sudură îndoită, care se poate rupe sub sarcină ciclică) și sunt acoperite pentru a rezista la coroziune - critice pentru performanța seismică, deoarece coroziunea slăbește rezistența șuruburilor. Pentru proiectele în care șuruburile L au mai mult sens decât alte forme, linia noastră de șuruburi L seismice merită verificată:L Magazin.
Acum, cum rămâne cu șuruburile de ancorare pentru sarcini mai grele, cum ar fi coloane de oțel de susținere sau echipamente mari în zonele seismice? Aici intervin șuruburile de ancorare cu plăci. Bolturile de ancorare cu plăci au o placă largă și plată la un capăt, care se așează la nivel de beton, distribuind sarcina pe o zonă mai mare în loc să o concentreze pe un singur punct. Acesta este un schimbător de joc pentru aplicațiile seismice, deoarece atunci când solul se scutură, sarcina pe ancoră nu este doar forfecare sau tensiune - este adesea o combinație a ambelor (numită sarcină combinată). Placa largă împiedică șurubul să treacă prin beton sub acea sarcină combinată. Testăm șuruburile noastre de ancorare cu plăci pentru a rezista la sarcini de forfecare de până la 50 de lovituri și sarcini de tensiune de până la 30 de lovituri, făcându-le ideale pentru proiecte seismice cu cerere mare. Dacă lucrați la un depozit, spital sau altă structură comercială mare într-o zonă seismică, șuruburile de ancorare cu plăci sunt de obicei chemarea potrivită:Șurub de ancorare a plăcii.
Am avut clienți care mă întrebau despre șuruburile de ancorare cu mâner pentru umbrelă, de asemenea, pentru utilizare seismică. Aceste șuruburi își au numele de la ancora extinsă, în formă de umbrelă, la capăt, care se întinde în interiorul betonului odată instalată. Acest lucru le face perfecte pentru aplicații în care nu puteți avea acces la fundul betonului (cum ar fi atunci când ancorați la o fundație existentă). Dar chiar și șuruburile de ancorare pentru mânerul umbrelei trebuie să fie evaluate pentru utilizare seismică. Șuruburile noastre de ancorare pentru mânerul umbrelei seismice sunt proiectate să se extindă uniform în beton, creând o interblocare mecanică care rezistă la tragere chiar și în timpul tremurării puternice a solului. Ele sunt adesea folosite pentru proiecte de modernizare în care forarea prin fundul unei fundații nu este posibilă, așa că sunt o alegere pentru mulți ingineri seismici care lucrează la clădiri mai vechi:Șurub de ancorare a mânerului umbrelei.
Șuruburile de ancorare cu gheare sunt o altă opțiune pe care aș recomanda-o pentru aplicații seismice, în special pentru structuri temporare sau proiecte în care instalarea rapidă este esențială. Designul ghearelor de la capătul șurubului se înfige în beton, creând o strângere sigură fără a fi nevoie să extindeți șurubul. Șuruburile noastre de ancorare cu gheare cu clasificare seismică au fost testate pentru a rezista atât la sarcinile de forfecare, cât și de tensiune în testele seismice ciclice și se instalează rapid cu un burghiu cu ciocan standard - nu sunt necesare unelte speciale. Acest lucru le face preferate pentru șantierele de construcții unde trebuie să ancorați garduri temporare, schele sau cofraje într-o zonă seismică. Pentru mai multe detalii, consultați pagina noastră cu șuruburi de ancorare cu gheare:Bolt de ancorare cu gheare.
Dar iată chestia: chiar și cel mai bun șurub de ancorare din lume nu va funcționa dacă este instalat greșit. Am văzut antreprenori tăind colțuri la instalare - găurind la adâncime greșită, nu curățând gaura de beton, sărind cuplul de strângere - totul pentru că ei cred că „un șurub este un șurub”. În zonele seismice, instalarea este la fel de critică ca și alegerea tipului de șurub potrivit. Permiteți-mi să vă dau un exemplu: am lucrat cu câțiva ani în urmă la o școală în California, unde antreprenorul a folosit șuruburile de ancorare corecte, dar au forat găurile cu 1 inch prea puțin adânc. Când inginerul structural a făcut un test de sarcină, șurubul s-a scos la 70% din capacitatea sa nominală. Ar fi fost un dezastru într-un cutremur.
O altă greșeală comună este de a nu lua în considerare coroziunea. Zonele seismice sunt adesea de coastă sau au umiditate ridicată și chiar și cantități mici de rugină pe un șurub îi pot reduce rezistența cu până la 30%. De aceea, toate șuruburile noastre de ancorare cu rating seismic vin cu o acoperire galvanizată la cald sau epoxidic, care îndeplinește standardele ASTM A153 pentru rezistența la coroziune. Este un mic cost suplimentar care face o diferență uriașă în siguranța pe termen lung.
S-ar putea să vă întrebați și despre diferența dintre șuruburile de ancorare turnate și șuruburile de ancorare post-instalate, deoarece aceasta este o dezbatere mare în comunitatea seismică. Șuruburile turnate sunt instalate la prima turnare a betonului, astfel încât șurubul este încorporat direct în fundație. Șuruburile post-instalate sunt găurite în betonul existent după întărirea betonului. Ambele pot fi folosite în zone seismice, dar trebuie să îndeplinească standarde diferite. Șuruburile turnate sunt adesea preferate pentru construcțiile noi, deoarece au o cale de încărcare mai fiabilă, dar șuruburile post-instalate (cum ar fi șuruburile noastre de ancorare cu mâner cu umbrelă, care sunt testate pentru utilizare ulterioară) sunt esențiale pentru modernizare. Pentru aplicațiile seismice post-instalate, trebuie să vă asigurați că șurubul este listat pentru utilizare post-instalat conform ACI 318 Capitolul 17, care include testarea rezistenței la tragere, forfecare și sarcină ciclică.
Să vorbim despre datele de testare seismică din lumea reală pentru a susține acest lucru. Anul trecut, am trimis linia noastră J Bolt unui laborator terț independent pentru testarea sarcinii ciclice seismice. Testul a simulat forțele de la un cutremur M7.0, care este aproximativ de dimensiunea cutremurului Northridge din 1994. Bolturile noastre J au rezistat la 50 de cicluri de forfecare laterală la 80% din capacitatea lor nominală, fără semne de fisurare sau smulgere. Acesta este exact tipul de performanță de care aveți nevoie într-o zonă seismică. Dacă șurubul ar fi fost un șurub J generic, neevaluat, ar fi eșuat după doar câteva cicluri.
De asemenea, vreau să menționez combinația de încărcare, deoarece aici se împiedică mulți ingineri. În proiectarea seismică, nu puteți să vă uitați doar la sarcina statică pe un șurub, trebuie să o combinați cu sarcina seismică. De exemplu, un șurub care ține o placă de prag de 1000 de lire s-ar putea să aibă nevoie de doar 1000 de lire sterline într-o zonă non-seismică, dar într-o zonă seismică, acea sarcină se poate dubla sau chiar tripla din cauza accelerației solului. De aceea, șuruburile cu rating seismic au capacități de sarcină finală mai mari și sunt proiectate pentru a face față acestor sarcini statice și dinamice combinate.
Deci, punând totul laolaltă: da, șuruburile de ancorare pot fi utilizate în mod absolut în zonele seismice, dar numai dacă selectați șuruburi care sunt testate de terți și evaluate pentru performanță seismică, instalați-le corect conform instrucțiunilor producătorului și codului și luați în considerare combinațiile de coroziune și sarcină. Nu există o soluție universală, motiv pentru care este important să colaborați cu un furnizor care cunoaște codurile seismice și care vă poate ajuta să alegeți șurubul potrivit pentru proiectul dvs. specific.
Dacă lucrați la un proiect într-o zonă seismică – fie că este o nouă clădire comercială, o modernizare rezidențială, un spital sau un depozit – și nu sunteți sigur care șurub de ancorare este potrivit pentru dvs., vă încurajez să contactați echipa noastră. Am lucrat la mii de proiecte seismice în SUA și vă putem ajuta să selectați tipul corect de șurub, să confirmăm că respectă codurile locale de construcție și chiar să vă oferim date de testare a sarcinii pentru a vă sprijini proiectarea. Nu riscați cu siguranța seismică - alegeți șuruburi de ancorare care sunt proiectate să funcționeze atunci când contează cel mai mult.
Referinte:
ACI 318-19, Cerințe ale codului de construcție pentru betonul structural și comentarii. Institutul American de Beton.
ICC-ES AC193, Criterii de acceptare pentru ancorele adezive post-instalate în beton. Serviciul de evaluare a Consiliului Internațional al Codului.
FEMA 450, Reglementări seismice recomandate NEHRP pentru clădiri noi și alte structuri. Agenția Federală de Management al Urgențelor.
ASTM F1554, Specificație standard pentru șuruburi de ancorare, oțel, 36, 55 și 105-ksi Limita de curgere. Societatea Americană pentru Testare și Materiale.