Ako ste ikad pratili rasprave o građevinskom inženjerstvu, vjerojatno ste čuli isto pitanje ponovljeno barem stotinu puta: "Mogu li se sidreni vijci koristiti u seizmičkom području?" Kao netko tko je posljednje desetljeće proveo radeći sa sidrenim vijcima—prvo kao inženjer, sada kao dobavljač—ovo pitanje nije samo hipotetsko. To je prvo što pitam svakog inženjera, izvođača radova ili vlasnika zgrade koji mi se obrati u vezi sa svojim sljedećim projektom, posebno onima koji se nalaze u visoko seizmičkim zonama kao što su pacifički sjeverozapad, Kalifornija ili dijelovi srednjeg zapada. Kratak odgovor je da - ali samo ako odaberete pravi tip, pravilno ga instalirate i projektirate tako da zadovoljava stroge seizmičke standarde. Razdvojimo ovo, jer postoji puno više od toga da samo zabijete vijak u beton i završite.
Počeo sam u ovoj industriji jer sam vidio kako jedan pogrešan spoj može dovesti cijelu zgradu u opasnost. Na početku svoje karijere radio sam na maloj komercijalnoj rekonstrukciji u Oregonu koja se morala preuređivati jer je izvođač koristio standardne vijke umjesto onih seizmičkih. Kada je 2014. pogodio potres u Napi (događaj M6.0), neseizmički vijci izvukli su se iz betona, ostavljajući čelični okvir zgrade pomaknut za nekoliko inča. Nitko nije ozlijeđen, ali je šteta mogla biti katastrofalna. To me iskustvo naučilo da sidreni vijci u seizmičkim područjima nisu samo "dobra ideja" - oni su komponenta o kojoj se ne može pregovarati bočnog sustava otpornosti na opterećenje zgrade.
Prvo, razgovarajmo o tome zašto su seizmičke zone toliko različite. Potresi stvaraju dvije vrste sila koje testiraju sidrene vijke: smicanje (sila s bočne strane) i napetost (sila povlačenja, bilo prema gore ili prema dolje). Vijak koji funkcionira za nisku zgradu u neseizmičkoj zoni mogao bi otkazati kada se udari opetovanim, intenzivnim silama smicanja uslijed podrhtavanja tla. Ključ je u odabiru sidrenog vijka koji je projektiran da se odupre tim dinamičkim, cikličkim opterećenjima—opterećenjima koja ne djeluju samo jednom, već uvijek iznova kako se zemlja pomiče.
Tijekom godina vidio sam mnogo dezinformacija o tome koje vrste vijaka rade za seizmičke primjene. Na primjer, neki se ljudi kunu u J vijke, ali ne bilo koje J vijke – samo one testirane na seizmičku izvedbu. Da pojasnimo: J vijci su jedni od najčešćih sidrenih vijaka koji se koriste za sve, od pričvršćivanja pragova do betonskih temelja do strojeva za sidrenje. Ali standardni J vijci (oni neobloženi, generički koje možete kupiti u veleprodajnoj trgovini) nisu dizajnirani za seizmičke zone. Zato kada govorimo o J vijcima s ocjenom seizmičnosti, mislimo na vijke koji su ispitani u skladu sa standardima poput ACI 318 (Zahtjevi kodeksa gradnje za konstrukcijski beton) i ICC-ES (International Code Council Evaluation Service) kriterija. Ako trebate pouzdanu opciju J vijaka za seizmičke primjene, pogledajte našu stranicu J vijaka, gdje su svi naši modeli testirani od treće strane za bočna i ciklička seizmička opterećenja:J Bolt.
Druga vrsta koja se često pojavljuje je L vijak. Slično J vijcima, L vijci su oblikovani tako da se zakvače u beton, ali njihov ravni zavoj od 90 stupnjeva čini ih drugačijima. L Vijci se često koriste u primjenama gdje je prostor za glavu ograničen, poput sidrenja na debele betonske ploče. Opet, nisu svi L vijci otporni na seizmičnost. Seizmički specifični L vijci koje proizvodimo imaju deblju dršku, kovani zavoj (ne savijeni zavar, koji može puknuti pod cikličkim opterećenjem) i presvučeni su da budu otporni na koroziju - što je kritično za seizmičke performanse, jer korozija slabi čvrstoću vijka. Za projekte u kojima L vijci imaju više smisla od drugih oblika, vrijedi provjeriti našu liniju seizmičkih L vijaka:L Trgovina.
Sada, što je sa sidrenim vijcima za teža opterećenja, poput potpornih čeličnih stupova ili velike opreme u seizmičkim zonama? Tu na scenu dolaze pločasti sidreni vijci. Pločasti sidreni vijci imaju široku, ravnu ploču na jednom kraju koja je u ravnini s betonom, raspoređujući opterećenje na veću površinu umjesto da ga koncentrira na jednu točku. Ovo mijenja pravila igre za seizmičke primjene, jer kada se tlo trese, opterećenje na sidru nije samo smicanje ili napetost—to je često kombinacija oba (naziva se kombinirano opterećenje). Široka ploča sprječava provlačenje vijka kroz beton pod tim kombiniranim opterećenjem. Testiramo naše pločaste sidrene vijke da izdrže posmična opterećenja do 50 kipsa i vlačna opterećenja do 30 kipsa, što ih čini idealnim za visoko zahtjevne seizmičke projekte. Ako radite na skladištu, bolnici ili drugoj velikoj komercijalnoj strukturi u seizmičkoj zoni, pločasti anker vijci obično su pravi izbor:Pločasti sidreni vijak.
Klijenti su me pitali i za sidrene vijke za ručku kišobrana za seizmičku upotrebu. Ovi vijci su dobili ime po svom proširenom sidru u obliku kišobrana na kraju, koje se širi unutar betona nakon postavljanja. To ih čini savršenima za primjene u kojima ne možete pristupiti dnu betona (kao kod sidrenja na postojeći temelj). Ali čak i anker vijci za ručku kišobrana moraju biti ocijenjeni za seizmičku upotrebu. Naši sidreni vijci za seizmičku ručku kišobrana dizajnirani su za ravnomjerno širenje u betonu, stvarajući mehaničku blokadu koja se odupire izvlačenju čak i tijekom jakog podrhtavanja tla. Često se koriste za projekte rekonstrukcije gdje bušenje kroz dno temelja nije moguće, tako da su izbor za mnoge seizmičke inženjere koji rade na starijim zgradama:Sidreni vijak za ručku kišobrana.
Kandžasti sidreni vijci su još jedna opcija koju bih preporučio za seizmičke primjene, posebno za privremene strukture ili projekte gdje je brza instalacija ključna. Dizajn kandži na kraju vijka zadire u beton, stvarajući sigurno držanje bez potrebe za širenjem vijka. Naši anker vijci s kandžastom ocjenom za seizmičnost testirani su na otpornost i na posmična i na vlačna opterećenja u cikličkim seizmičkim ispitivanjima i brzo se postavljaju standardnim udarnim bušilicom – nisu potrebni posebni alati. To ih čini omiljenima za gradilišta gdje trebate usidriti privremene ograde, skele ili oplate u seizmičkoj zoni. Za više detalja, pogledajte našu stranicu sidrenog vijka s kandžama:Kandžasti sidreni vijak.
Ali evo u čemu je stvar: čak ni najbolji sidreni vijak na svijetu neće raditi ako je pogrešno postavljen. Vidio sam izvođače koji su se oglušili na instalaciju - buše pogrešnu dubinu, ne čiste betonsku rupu, preskaču specifikaciju zakretnog momenta - sve zato što misle da je "vijak vijak". U seizmičkim zonama, instalacija je jednako kritična kao i odabir prave vrste vijaka. Dopustite mi da vam dam primjer: radio sam na rekonstrukciji škole u Kaliforniji prije nekoliko godina gdje je izvođač radova koristio ispravne sidrene vijke, ali su rupe izbušili 1 inč preplitko. Kad je građevinski inženjer proveo test opterećenja, vijak se izvukao sa 70% nazivnog kapaciteta. To bi bila katastrofa u potresu.
Još jedna uobičajena pogreška je neuzimanje u obzir korozije. Seizmičke zone su često obalne ili imaju visoku vlažnost, a čak i male količine hrđe na vijku mogu smanjiti njegovu čvrstoću do 30%. Zato svi naši sidreni vijci s oznakom seizmičnosti dolaze s vruće pocinčanim ili epoksidnim premazom, koji zadovoljava standarde ASTM A153 za otpornost na koroziju. To je mali dodatni trošak koji čini veliku razliku u dugoročnoj sigurnosti.
Možda se također pitate o razlici između ulivenih sidrenih vijaka i naknadno ugrađenih sidrenih vijaka, budući da je to velika rasprava u seizmičkoj zajednici. Vijci za ugradnju postavljaju se prilikom prvog ulijevanja betona, tako da se vijak ugrađuje izravno 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. Uliveni vijci često se preferiraju za nove konstrukcije jer imaju pouzdaniju putanju opterećenja, ali naknadno ugrađeni vijci (kao što su naši sidreni vijci za ručku kišobrana, koji su ispitani za upotrebu nakon ugradnje) bitni su za naknadnu ugradnju. Za naknadno instalirane seizmičke primjene, morate biti sigurni da je vijak naveden za naknadnu upotrebu prema ACI 318 Poglavlje 17, što uključuje ispitivanje otpornosti na izvlačenje, smicanje i cikličko opterećenje.
Razgovarajmo o podacima seizmičkog testiranja u stvarnom svijetu da to potkrijepimo. Prošle smo godine predali našu liniju J vijaka neovisnom laboratoriju treće strane za ispitivanje seizmičkog cikličkog opterećenja. Test je simulirao sile potresa M7.0, što je otprilike veličine potresa u Northridgeu 1994. godine. Naši J vijci izdržali su 50 ciklusa bočnog posmičnog opterećenja na 80% svog nazivnog kapaciteta, bez znakova pucanja ili izvlačenja. To je upravo onakva izvedba koja vam je potrebna u seizmičkoj zoni. Da je vijak bio generički J vijak bez ocjene, otkazao bi nakon samo nekoliko ciklusa.
Također želim spomenuti kombinaciju opterećenja, jer tu se mnogi inženjeri spotaknu. U seizmičkom proračunu, ne možete samo promatrati statičko opterećenje na vijku—morate ga kombinirati sa seizmičkim opterećenjem. Na primjer, vijak koji drži prag od 1000 funti može izdržati samo 1000 funti u neseizmičkoj zoni, ali u seizmičkoj zoni to se opterećenje može udvostručiti ili čak utrostručiti zbog ubrzanja tla. Zato vijci s oznakom seizmičnosti imaju veću krajnju nosivost i dizajnirani su za podnošenje ovih kombiniranih statičkih i dinamičkih opterećenja.
Dakle, sve zajedno: da, sidreni vijci se apsolutno mogu koristiti u seizmičkim zonama - ali samo ako odaberete vijke koje je testirala treća strana i ocijenjeni za seizmičku izvedbu, pravilno ih postavite prema smjernicama proizvođača i koda te uzmete u obzir koroziju i kombinacije opterećenja. Ne postoji jedinstveno rješenje za sve, zbog čega je važno raditi s dobavljačem koji poznaje seizmičke kodove i može vam pomoći odabrati pravi vijak za vaš specifični projekt.
Ako radite na projektu u seizmičkoj zoni — bilo da se radi o novoj poslovnoj zgradi, rekonstrukciji stambene zgrade, bolnici ili skladištu — i niste sigurni koji je sidreni vijak pravi za vas, savjetujem vam da se obratite našem timu. Radili smo na tisućama seizmičkih projekata diljem SAD-a i možemo vam pomoći odabrati ispravnu vrstu vijka, potvrditi da zadovoljava lokalne građevinske propise, pa čak i pružiti podatke o ispitivanju opterećenja kao podršku vašem dizajnu. Nemojte riskirati sa seizmičkom sigurnošću—odaberite sidrene vijke koji su dizajnirani da rade kada je to najvažnije.
Reference:
ACI 318-19, Zahtjevi građevinskog kodeksa za konstrukcijski beton i komentar. Američki institut za beton.
ICC-ES AC193, Kriteriji prihvatljivosti za naknadno ugrađena ljepljiva sidra u betonu. Služba za evaluaciju Vijeća za međunarodne kodekse.
FEMA 450, NEHRP preporučeni seizmički propisi za nove zgrade i druge strukture. Savezna agencija za upravljanje hitnim slučajevima.
ASTM F1554, Standardna specifikacija za sidrene vijke, čelične, 36, 55 i 105-ksi čvrstoću tečenja. Američko društvo za ispitivanje i materijale.