Ако някога сте следили дискусии за структурно инженерство, вероятно сте чували един и същ въпрос, повтарян поне сто пъти: „Могат ли анкерни болтове да се използват в сеизмична зона?“ Като човек, който е прекарал последното десетилетие в работа с анкерни болтове – първо като инженер, сега като доставчик – този въпрос не е просто хипотетичен. Това е първото нещо, което питам всеки инженер, изпълнител или собственик на сграда, който се свърже с мен относно следващия си проект, особено тези, разположени в силно сеизмични зони като северозападната част на Тихия океан, Калифорния или части от Средния запад. Краткият отговор е да, но само ако изберете правилния тип, инсталирате го правилно и го проектирате, за да отговаря на строгите сеизмични стандарти. Нека разбием това, защото има много повече от това просто да забиете болт в бетон и да го наречете готово.
Започнах в тази индустрия, защото видях как един грешен крепеж може да изложи на риск цяла сграда. В началото на кариерата си работих върху малка търговска модернизация в Орегон, която трябваше да бъде ремонтирана, защото изпълнителят използва стандартни болтове вместо такива със сеизмична оценка. Когато удари земетресението в Напа през 2014 г. (събитие с M6.0), несеизмичните болтове се измъкнаха от бетона, оставяйки стоманената рамка на сградата да се измести с инчове. Няма пострадали, но щетите можеха да бъдат катастрофални. Този опит ме научи, че анкерните болтове в сеизмични зони не са просто „добра идея“ – те са компонент, който не подлежи на преразглеждане от страничната система за устойчивост на натоварване на сградата.
Първо, нека поговорим защо сеизмичните зони са толкова различни. Земетресенията създават два вида сили, които тестват анкерните болтове: срязване (сила от страна до страна) и напрежение (сила на теглене, нагоре или надолу). Болт, който работи за нискоетажна сграда в несеизмична зона, може да се повреди, когато бъде ударен с повтарящи се, интензивни сили на срязване от треперене на земята. Ключът е в избора на анкерен болт, който е проектиран да устои на тези динамични, циклични натоварвания – натоварвания, които не действат само веднъж, а отново и отново, докато земята се движи.
През годините съм виждал много дезинформация за това кои типове болтове работят за сеизмични приложения. Например, някои хора се кълнат в J Bolts, но не във всеки J Bolt – само тези, които са тествани за сеизмични характеристики. Нека изясним: J болтовете са едни от най-разпространените анкерни болтове, използвани за всичко - от закрепване на прагове до бетонни основи до закотвящи машини. Но стандартните J-болтове (непокритите, общите, които можете да вземете в голям магазин) не са предназначени за сеизмични зони. Ето защо, когато говорим за J-болтове със сеизмична оценка, имаме предвид болтове, които са тествани да отговарят на стандарти като ACI 318 (Изисквания на строителния кодекс за структурен бетон) и критерии на ICC-ES (Служба за оценка на Международния кодекс на Съвета). Ако имате нужда от надеждна опция J Bolt за сеизмични приложения, разгледайте нашата страница J Bolt, където всички наши модели са тествани от трети страни за странични и циклични сеизмични натоварвания:J Болт.
Друг тип, който се среща често, е L болтът. Подобно на J болтовете, L болтовете са оформени така, че да се закачат в бетона, но тяхното право огъване на 90 градуса ги прави различни. L Болтовете често се използват в приложения, където пространството за главата е ограничено, като например при анкериране към дебели бетонни плочи. Отново, не всички L болтове са сеизмични. Специфичните за сеизмични L болтове, които произвеждаме, имат по-дебела опашка, ковано огъване (а не огъната заварка, която може да се счупи при циклично натоварване) и са покрити, за да устоят на корозия – критично за сеизмичните характеристики, тъй като корозията отслабва здравината на болта. За проекти, при които L болтовете имат повече смисъл от другите форми, заслужава да се разгледа нашата линия от сеизмични L болтове:L Магазин.
Сега, какво ще кажете за анкерни болтове за по-тежки товари, като носещи стоманени колони или голямо оборудване в сеизмични зони? Това е мястото, където се намесват пластинчатите анкерни болтове. Пластинчатите анкерни болтове имат широка, плоска плоча в единия край, която се изравнява с бетона, разпределяйки натоварването върху по-голяма площ, вместо да го концентрира в една точка. Това променя играта за сеизмични приложения, защото когато земята се разклаща, натоварването върху котвата не е просто срязване или опън – често е комбинация от двете (наречено комбинирано натоварване). Широката плоча предотвратява издърпването на болта през бетона при това комбинирано натоварване. Тестваме нашите пластинчати анкерни болтове, за да издържат на натоварвания на срязване до 50 kips и на опън до 30 kips, което ги прави идеални за сеизмични проекти с голямо търсене. Ако работите върху склад, болница или друга голяма търговска структура в сеизмична зона, анкерните болтове за пластини обикновено са правилното обаждане:Анкерен болт за плоча.
Клиенти са ме питали и за анкерни болтове за дръжка на чадър за сеизмична употреба. Тези болтове получават името си от разширената си котва с форма на чадър в края, която се разпространява вътре в бетона, след като е монтирана. Това ги прави идеални за приложения, при които не можете да получите достъп до дъното на бетона (като например при анкериране към съществуваща основа). Но дори анкерните болтове за дръжки на чадъри трябва да бъдат оценени за сеизмична употреба. Нашите сеизмични анкерни болтове за дръжка на чадър са проектирани да се разширяват равномерно в бетона, създавайки механична блокировка, която устоява на издърпване дори при силно разклащане на земята. Те често се използват за проекти за модернизация, където пробиването през дъното на основата не е възможно, така че те са предпочитани за много сеизмични инженери, работещи върху по-стари сгради:Анкерен болт за дръжка на чадър.
Анкерните болтове са друга опция, която бих препоръчал за сеизмични приложения, особено за временни конструкции или проекти, където бързото инсталиране е от ключово значение. Дизайнът на ноктите в края на болта се вкопава в бетона, създавайки сигурно захващане, без да е необходимо да разширявате болта. Нашите сеизмични анкерни болтове са тествани да издържат както на натоварвания на срязване, така и на напрежение при циклични сеизмични тестове и се монтират бързо със стандартна ударна бормашина – не са необходими специални инструменти. Това ги прави предпочитани за строителни обекти, където трябва да закрепите временна ограда, скеле или кофраж в сеизмична зона. За повече подробности вижте нашата страница с анкерни болтове:Анкерен болт с нокът.
Но ето нещо: дори най-добрият анкерен болт в света няма да работи, ако е монтиран неправилно. Виждал съм изпълнители да режат ъглите при монтажа – пробиване на грешната дълбочина, непочистване на бетонния отвор, прескачане на спецификацията на въртящия момент – всичко това, защото си мислят, че „болтът си е болт“. В сеизмични зони монтажът е също толкова важен, колкото и изборът на правилния тип болт. Позволете ми да ви дам един пример: преди няколко години работих върху модернизация на училище в Калифорния, където изпълнителят използваше правилните анкерни болтове, но пробиха дупките с 1 инч твърде плитки. Когато строителният инженер направи тест за натоварване, болтът се извади на 70% от номиналния си капацитет. Това би било катастрофа при земетресение.
Друга често срещана грешка е неотчитането на корозията. Сеизмичните зони често са крайбрежни или имат висока влажност и дори малки количества ръжда върху болта могат да намалят здравината му с до 30%. Ето защо всички наши анкерни болтове със сеизмична оценка се доставят с горещо поцинковано или епоксидно покритие, което отговаря на стандартите ASTM A153 за устойчивост на корозия. Това е малка допълнителна цена, която прави огромна разлика в дългосрочната безопасност.
Може също да се чудите за разликата между отлети анкерни болтове и монтирани след това анкерни болтове, тъй като това е голям дебат в сеизмичната общност. Залятите болтове се монтират при първото изливане на бетона, така че болтът се вгражда директно в основата. Постмонтираните болтове се пробиват в съществуващ бетон след втвърдяването на бетона. И двете могат да се използват в сеизмични зони, но трябва да отговарят на различни стандарти. Отливните болтове често се предпочитат за ново строителство, защото имат по-надежден път на натоварване, но монтираните болтове (като нашите анкерни болтове за дръжки за чадъри, които са тествани за употреба след инсталиране) са от съществено значение за преоборудване. За сеизмични приложения след инсталиране трябва да се уверите, че болтът е посочен за използване след инсталиране съгласно ACI 318, глава 17, което включва тестване за устойчивост на издърпване, срязване и циклично натоварване.
Нека да поговорим за данните от сеизмични тестове в реалния свят, за да подкрепим това. Миналата година предоставихме нашата линия J Bolt на независима лаборатория на трета страна за изпитване на сеизмично циклично натоварване. Тестът симулира силите от земетресение M7.0, което е приблизително с размера на земетресението в Нортридж през 1994 г. Нашите J болтове издържаха на 50 цикъла на странично срязващо натоварване при 80% от номиналния им капацитет, без признаци на напукване или издърпване. Това е точно вида производителност, от който се нуждаете в сеизмична зона. Ако болтът беше универсален, неоценен J болт, щеше да се повреди само след няколко цикъла.
Искам също да спомена комбинацията на натоварване, защото това е мястото, където много инженери се спъват. При сеизмичното проектиране не можете просто да гледате статичното натоварване върху болта - трябва да го комбинирате със сеизмичното натоварване. Например, болт, който държи праг от 1000 паунда, може да трябва да издържи само 1000 паунда в несеизмична зона, но в сеизмична зона това натоварване може да се удвои или дори утрои поради земното ускорение. Ето защо болтовете със сеизмична оценка имат по-висок капацитет на максимално натоварване и са проектирани да се справят с тези комбинирани статични и динамични натоварвания.
И така, като съберем всичко заедно: да, анкерните болтове могат абсолютно да се използват в сеизмични зони, но само ако изберете болтове, които са тествани от трета страна и са оценени за сеизмични характеристики, инсталирате ги правилно според указанията на производителя и кода и вземете под внимание комбинациите от корозия и натоварване. Няма универсално решение, поради което е важно да работите с доставчик, който познава сеизмичните кодове и може да ви помогне да изберете правилния болт за вашия конкретен проект.
Ако работите по проект в сеизмична зона – независимо дали става въпрос за нова търговска сграда, жилищна реконструкция, болница или склад – и не сте сигурни кой анкерен болт е подходящ за вас, бих ви насърчил да се свържете с нашия екип. Работили сме върху хиляди сеизмични проекти в САЩ и можем да ви помогнем да изберете правилния тип болт, да потвърдим, че отговаря на местните строителни норми и дори да предоставим данни от изпитване на натоварване в подкрепа на вашия дизайн. Не рискувайте със сеизмичната безопасност – изберете анкерни болтове, които са проектирани да действат, когато това е най-важно.
препратки:
ACI 318-19, Изисквания на строителния кодекс за конструкционен бетон и коментар. Американски институт за бетон.
ICC-ES AC193, Критерии за приемане на пост-монтирани адхезивни анкери в бетон. Служба за оценка на Международния кодекс на Съвета.
FEMA 450, NEHRP Препоръчителни сеизмични разпоредби за нови сгради и други конструкции. Федерална агенция за управление на извънредни ситуации.
ASTM F1554, Стандартна спецификация за анкерни болтове, стомана, 36, 55 и 105-ksi якост на провлачване. Американско дружество за изпитване и материали.