Ako ste ikada pratili diskusije o konstrukcijskom inženjerstvu, vjerovatno ste čuli da se isto pitanje ponavlja barem sto puta: „Mogu li se sidreni vijci koristiti u seizmičkom području?“ Kao neko ko je proveo posljednju deceniju radeći sa anker vijcima – prvo kao inženjer, a sada kao dobavljač – ovo pitanje nije samo hipotetičko. To je prva stvar koju pitam svakog inženjera, izvođača ili vlasnika zgrade koji mi se obrati u vezi sa svojim sljedećim projektom, posebno onima koji se nalaze u visokoseizmičkim zonama kao što su sjeverozapad Pacifika, Kalifornija ili dijelovi Srednjeg zapada. Kratak odgovor je da — ali samo ako odaberete pravi tip, pravilno ga instalirate i dizajnirate tako da zadovolji stroge seizmičke standarde. Hajde da ovo razdvojimo, jer postoji mnogo više od toga da samo zabijemo vijak u beton i to proglasimo gotovim.
Počeo sam u ovoj industriji jer sam vidio kako jedan pogrešan zatvarač može ugroziti cijelu zgradu. Na početku svoje karijere radio sam na maloj komercijalnoj rekonstrukciji u Oregonu koja je morala biti preuređena jer je izvođač koristio zavrtnje standardnog kvaliteta umjesto onih sa seizmičkim ocjenama. Kada je 2014. pogodio potres u Napi (događaj M6.0), neseizmički vijci su se izvukli iz betona, ostavljajući čelični okvir zgrade da se pomjera za nekoliko centimetara. Niko nije povrijeđen, ali je šteta mogla biti katastrofalna. To iskustvo me je naučilo da sidreni vijci u seizmičkim područjima nisu samo “dobra ideja” – oni su komponenta o kojoj se ne može pregovarati u bočnom sistemu otpornog na opterećenje zgrade.
Prvo, hajde da razgovaramo o tome zašto su seizmičke zone toliko različite. Zemljotresi stvaraju dvije vrste sila koje testiraju sidrene vijke: smicanje (sila na stranu) i zatezanje (sila povlačenja, prema gore ili prema dolje). Zavrtnje koje radi za nisku zgradu u ne-seizmičkoj zoni može pokvariti kada se udari ponovljenim, intenzivnim posmičnim silama od podrhtavanja tla. Ključ je u odabiru sidrenog vijka koji je dizajniran da odoli ovim dinamičnim, cikličnim opterećenjima—opterećenjima koja ne djeluju samo jednom, već iznova i iznova dok se zemlja kreće.
Tokom godina, vidio sam mnogo dezinformacija o tome koji tipovi vijaka rade za seizmičke primjene. Na primjer, neki ljudi se zaklinju u J vijke, ali ne bilo koji J vijke – samo one testirane na seizmičke performanse. Da pojasnimo: J vijci su jedni od najčešćih anker vijaka, koji se koriste za sve, od pričvršćivanja pragova preko betonskih temelja do mašina za sidrenje. Ali standardni J vijci (neobloženi, generički koje možete kupiti u prodavnici velikih kutija) nisu dizajnirani za seizmičke zone. Zato, kada govorimo o J vijcima sa seizmičkim ocjenama, mislimo na vijke koji su testirani kako bi zadovoljili standarde kao što su ACI 318 (Zahtjevi građevinskih kodova za strukturalni beton) i ICC-ES (Međunarodna služba za procjenu kodeksa) kriterije. Ako vam je potrebna pouzdana opcija J Bolt za seizmičke primjene, pogledajte našu J Bolt stranicu, gdje su svi naši modeli testirani od strane trećih strana za bočna i ciklička seizmička opterećenja:J Bolt.
Drugi tip koji se često pojavljuje je L vijak. Slično J vijcima, L vijci su oblikovani tako da se zakače za beton, ali njihovo pravo savijanje od 90 stepeni ih čini drugačijima. L vijci se često koriste u aplikacijama gdje je prostor za glavu ograničen, kao kod sidrenja na debele betonske ploče. Opet, nisu svi L vijci seizmički ocijenjeni. L vijci specifični za seizmiku koje proizvodimo imaju deblju dršku, kovani zavoj (ne savijeni zavar, koji se može slomiti pod cikličnim opterećenjem) i premazani su kako bi se oduprli koroziji – što je kritično za seizmičke performanse, jer korozija slabi čvrstoću vijka. Za projekte u kojima L vijci imaju više smisla od drugih oblika, našu liniju seizmičkih L vijaka vrijedi provjeriti:L Store.
Sada, što je sa anker vijcima za veća opterećenja, kao što su potporni čelični stupovi ili velika oprema u seizmičkim zonama? Tu dolaze sidreni vijci za ploče. Sidreni vijci za ploče imaju široku, ravnu ploču na jednom kraju koja leži u ravni s betonom, raspoređujući opterećenje na veću površinu umjesto da ga koncentrišu na jednu tačku. Ovo mijenja igru za seizmičke primjene, jer kada se tlo potrese, opterećenje sidra nije samo smicanje ili napetost – često je kombinacija oboje (nazvano kombinovano opterećenje). Široka ploča sprečava da vijak provuče beton pod tim kombinovanim opterećenjem. Testiramo naše sidrene vijke za ploče da izdrže posmična opterećenja do 50 kipsa i zatezna opterećenja do 30 kipsa, što ih čini idealnim za seizmičke projekte visoke potražnje. Ako radite na skladištu, bolnici ili drugoj velikoj komercijalnoj građevini u seizmičkoj zoni, pločasti anker vijci su obično pravi poziv:Plate Anchor Bolt.
Imao sam klijente koji su me pitali za sidrene vijke sa ručkama za kišobrane i za seizmičku upotrebu. Ovi vijci su dobili ime po svom proširenom ankeru u obliku kišobrana na kraju, koji se širi unutar betona nakon postavljanja. To ih čini savršenim za primjene u kojima ne možete pristupiti dnu betona (npr. kada sidrete na postojeći temelj). Ali čak i sidreni vijci s ručkom kišobrana moraju biti ocijenjeni za seizmičku upotrebu. Naši seizmički anker vijci s ručkom za kišobran dizajnirani su da se ravnomjerno šire u betonu, stvarajući mehaničku blokadu koja se odupire izvlačenju čak i tijekom jakog podrhtavanja tla. Često se koriste za projekte nadogradnje gdje bušenje dna temelja nije moguće, tako da su za mnoge inženjere seizmike koji rade na starijim zgradama:Sidreni vijak s ručkom kišobrana.
Sidreni vijci su još jedna opcija koju bih preporučio za seizmičke primjene, posebno za privremene strukture ili projekte gdje je brza instalacija ključna. Dizajn kandže na kraju vijka zabija se u beton, stvarajući sigurno držanje bez potrebe za proširenjem vijka. Naši anker vijci sa seizmičkim rejtingom testirani su na otpornost i na smicanje i na zatezna opterećenja u cikličkom seizmičkom ispitivanju i brzo se postavljaju uz pomoć standardne bušilice s čekićem – nije potreban poseban alat. To ih čini omiljenim za gradilišta gdje trebate sidriti privremene ograde, skele ili oplate u seizmičkoj zoni. Za više detalja, pogledajte našu stranicu sa sidrenim vijkom:Claw Anchor Bolt.
Ali evo u čemu je stvar: čak ni najbolji anker vijak na svijetu neće raditi ako je pogrešno instaliran. Vidio sam kako izvođači rade na uglovima pri instalaciji – bušenju pogrešne dubine, ne čišćenju betonske rupe, preskakanju specifikacije zakretnog momenta – a sve zato što misle da je „šraf vijak“. U seizmičkim zonama, instalacija je jednako kritična kao i odabir pravog tipa vijka. Dozvolite mi da vam dam primjer: radio sam na rekonstrukciji škole u Kaliforniji prije nekoliko godina gdje je izvođač radova koristio ispravne sidrene vijke za ploče, ali su izbušili rupe 1 inč preplitko. Kada je građevinski inženjer izvršio test opterećenja, vijak se izvukao sa 70% svog nazivnog kapaciteta. To bi bila katastrofa u zemljotresu.
Još jedna uobičajena greška nije uračunavanje korozije. Seizmičke zone su često obalne ili imaju visoku vlažnost, pa čak i male količine rđe na vijku mogu smanjiti njegovu čvrstoću do 30%. Zbog toga svi naši sidreni vijci sa seizmičkim ocjenama dolaze s vrućim pocinčanim ili epoksidnim premazom, koji zadovoljava ASTM A153 standarde za otpornost na koroziju. To je mali dodatni trošak koji čini ogromnu razliku u dugoročnoj sigurnosti.
Možda se pitate i o razlici između sidrenih vijaka za livenje i naknadno ugrađenih sidrenih vijaka, budući da je to velika debata u seizmičkoj zajednici. Vijci se ugrađuju prilikom prvog izlivanja betona, tako da se vijak ugrađuje direktno u temelj. Naknadno ugrađeni vijci se buše u postojeći beton nakon što beton očvrsne. Oba se mogu koristiti u seizmičkim zonama, ali moraju zadovoljiti različite standarde. Vijci za livenje su često poželjniji za novu konstrukciju jer imaju pouzdaniji put opterećenja, ali naknadno ugrađeni vijci (poput naših sidrenih vijaka sa ručkom kišobrana, koji su testirani za upotrebu nakon ugradnje) su neophodni za naknadnu ugradnju. Za seizmičke primjene nakon instaliranja, morate osigurati da je vijak naveden za upotrebu nakon instalacije prema ACI 318 Poglavlje 17, koje uključuje ispitivanje otpornosti na izvlačenje, smicanje i cikličko opterećenje.
Razgovarajmo o podacima seizmičkog ispitivanja u stvarnom svijetu kako bismo to podržali. Prošle godine smo našu J Bolt liniju predali nezavisnoj laboratoriji treće strane za ispitivanje seizmičkog cikličkog opterećenja. Test je simulirao sile od potresa M7.0, koji je otprilike veličine potresa u Northridgeu 1994. godine. Naši J vijci izdržali su 50 ciklusa bočnog posmičnog opterećenja pri 80% svog nazivnog kapaciteta, bez znakova pucanja ili izvlačenja. To je upravo ona vrsta performansi koja vam je potrebna u seizmičkoj zoni. Da je zavrtanj bio generički J vijak bez ocjene, otkazao bi nakon samo nekoliko ciklusa.
Želim da pomenem i kombinaciju opterećenja, jer se tu sapliću mnogi inženjeri. U seizmičkom dizajnu, ne možete samo gledati na statičko opterećenje zavrtnja – morate ga kombinirati sa seizmičkim opterećenjem. Na primjer, vijak koji drži prag od 1000 funti možda će morati podnijeti samo 1000 funti u neseizmičkoj zoni, ali u seizmičkoj zoni to opterećenje se može udvostručiti ili čak utrostručiti zbog ubrzanja tla. Zbog toga vijci sa seizmički ocenjivanjem imaju veće kapacitete krajnjeg opterećenja i dizajnirani su da podnesu ova kombinovana statička i dinamička opterećenja.
Dakle, sve zajedno: da, sidreni vijci se apsolutno mogu koristiti u seizmičkim zonama—ali samo ako odaberete vijke koji su testirani od strane trećih strana i ocijenjeni za seizmičke performanse, instalirate ih ispravno prema smjernicama proizvođača i koda, i uzimate u obzir kombinacije korozije i opterećenja. Ne postoji jedinstveno rješenje za sve, zbog čega je važno raditi s dobavljačem koji poznaje seizmičke kodove i može vam pomoći da odaberete pravi vijak za vaš specifični projekt.
Ako radite na projektu u seizmičkoj zoni – bilo da se radi o novoj poslovnoj zgradi, stambenoj rekonstrukciji, bolnici ili skladištu – i niste sigurni koji sidreni vijak je pravi za vas, ohrabrujem vas da se obratite našem timu. Radili smo na hiljadama seizmičkih projekata širom SAD-a i možemo vam pomoći da odaberete ispravan tip vijka, potvrdite da ispunjava lokalne građevinske propise, pa čak i da pružimo podatke o testu opterećenja koji podržavaju vaš dizajn. Nemojte riskirati sa seizmičkom sigurnošću – odaberite sidrene vijke koji su dizajnirani da rade kada je to najvažnije.
Reference:
ACI 318-19, Zahtjevi građevinskih kodova za strukturalni beton i komentari. Američki institut za beton.
ICC-ES AC193, Kriterijumi prihvatljivosti za naknadno instalirane adhezivne ankere u betonu. Služba za evaluaciju Vijeća međunarodnog kodeksa.
FEMA 450, NEHRP preporučeni seizmički propisi za nove zgrade i druge strukture. Federalna agencija za vanredne situacije.
ASTM F1554, Standardna specifikacija za sidrene vijke, čelik, 36, 55 i 105-ksi čvrstoća tečenja. Američko društvo za ispitivanje i materijale.