Yapı mühendisliği tartışmalarını takip ettiyseniz muhtemelen aynı sorunun en az yüz kez tekrarlandığını duymuşsunuzdur: "Ankraj cıvataları sismik bir bölgede kullanılabilir mi?" Son on yılını önce mühendis, şimdi tedarikçi olarak ankraj cıvatalarıyla çalışarak geçirmiş biri olarak bu soru yalnızca bir varsayımdan ibaret değil. Bir sonraki projeleri hakkında bana ulaşan her mühendis, müteahhit veya bina sahibine, özellikle de Kuzeybatı Pasifik, Kaliforniya veya Ortabatı'nın bazı kısımları gibi yüksek sismik bölgelerde bulunanlara sorduğum ilk şey bu. Kısa cevap evet; ancak yalnızca doğru tipi seçmeniz, doğru şekilde kurmanız ve sıkı sismik standartları karşılayacak şekilde tasarlamanız şartıyla. Hadi bunu kısaca açıklayalım, çünkü bu işin betona cıvata çakıp işi bitti demekten çok daha fazlası var.
Bu sektöre başladım çünkü tek bir yanlış bağlantı elemanının tüm binayı nasıl riske atabileceğini gördüm. Kariyerimin başlarında, Oregon'da yüklenicinin sismik dayanıklı cıvatalar yerine standart kalitede cıvatalar kullanması nedeniyle yeniden yapılması gereken küçük bir ticari güçlendirme üzerinde çalıştım. 2014 Napa depremi (bir M6.0 olayı) meydana geldiğinde, sismik olmayan cıvatalar betondan çıkmış ve binanın çelik çerçevesinin birkaç santimetre kaymasına neden olmuştu. Kimse yaralanmadı ama hasar felaket olabilirdi. Bu deneyim bana sismik bölgelerdeki ankraj cıvatalarının sadece “iyi bir fikir” olmadığını, aynı zamanda bir binanın yanal yüke dayanıklı sisteminin tartışılmaz bir bileşeni olduğunu öğretti.
Öncelikle deprem bölgelerinin neden bu kadar farklı olduğundan bahsedelim. Depremler ankraj cıvatalarını test eden iki tür kuvvet oluşturur: kesme (yan yana kuvvet) ve çekme (yukarı veya aşağı doğru çekme kuvveti). Sismik olmayan bir bölgedeki alçak bir bina için çalışan bir cıvata, yer sarsıntısından kaynaklanan tekrarlanan yoğun kesme kuvvetleriyle vurulduğunda başarısız olabilir. Önemli olan bu dinamik, döngüsel yüklere (yalnızca bir kez etki etmeyen, dünya hareket ettikçe tekrar tekrar etki eden yükler) dayanacak şekilde tasarlanmış bir ankraj cıvatası seçmektir.
Yıllar geçtikçe sismik uygulamalarda hangi cıvata türlerinin işe yaradığına dair birçok yanlış bilgi gördüm. Örneğin, bazı insanlar J Bolt'lara güvenirler, ancak herhangi bir J Bolt'a değil, yalnızca sismik performans açısından test edilenlere. Açıklığa kavuşturalım: J Cıvataları, eşik plakalarının sabitlenmesinden beton temellere ve ankraj makinelerine kadar her şey için kullanılan en yaygın ankraj cıvatalarından biridir. Ancak standart J Cıvataları (büyük mağazalardan alabileceğiniz kaplanmamış, genel olanlar) sismik bölgeler için tasarlanmamıştır. Bu nedenle sismik dereceli J Cıvatalarından bahsettiğimizde, ACI 318 (Yapısal Beton için Yapı Yönetmeliği Gereksinimleri) ve ICC-ES (Uluslararası Kod Konseyi Değerlendirme Hizmeti) kriterleri gibi standartları karşılayacak şekilde test edilmiş cıvataları kastediyoruz. Sismik uygulamalar için güvenilir bir J Cıvatası seçeneğine ihtiyacınız varsa, tüm modellerimizin yanal ve döngüsel sismik yükler açısından üçüncü taraflarca test edildiği J Cıvatası sayfamıza göz atın:J Cıvata.
Sıklıkla karşımıza çıkan bir diğer tip ise L Civatadır. J Cıvatalarına benzer şekilde L Cıvataları da betona takılacak şekilde şekillendirilmiştir ancak 90 derecelik düz kıvrımları onları farklı kılar. L Cıvatalar genellikle kalın beton levhalara sabitleme gibi tavan boşluğunun sınırlı olduğu uygulamalarda kullanılır. Tekrar ediyorum, tüm L Cıvataları sismik derecelendirmeye sahip değildir. Ürettiğimiz sismik özel L Cıvatalar daha kalın bir gövdeye, dövme bir büküme (döngüsel yük altında kırılabilecek bükülmüş bir kaynak değil) sahiptir ve korozyona karşı direnç gösterecek şekilde kaplanmıştır; korozyon cıvatanın mukavemetini zayıflattığı için sismik performans açısından kritik öneme sahiptir. L Cıvatalarının diğer şekillerden daha anlamlı olduğu projeler için sismik L Cıvata serimiz incelemeye değer:L Mağaza.
Peki, çelik kolonların veya sismik bölgelerdeki büyük ekipmanların desteklenmesi gibi daha ağır yükler için ankraj cıvatalarına ne dersiniz? Plaka Ankraj Bulonlarının devreye girdiği yer burasıdır. Plaka Ankraj Bulonlarının bir ucunda betonla aynı hizada oturan, yükü tek bir noktada yoğunlaştırmak yerine daha geniş bir alana dağıtan geniş, düz bir plaka bulunur. Bu, sismik uygulamalar için oyunun kurallarını değiştirir, çünkü zemin sallandığında ankrajın üzerindeki yük sadece kesme veya gerilim değildir; genellikle her ikisinin birleşimidir (birleşik yük olarak adlandırılır). Geniş plaka, cıvatanın bu birleşik yük altında betonun içinden çekilmesini önler. Plaka Ankraj Cıvatalarımızı 50 kips'e kadar kesme yüklerine ve 30 kips'e kadar çekme yüklerine dayanacak şekilde test ediyoruz, bu da onları yüksek talep gören sismik projeler için ideal kılıyor. Deprem bölgesindeki bir depo, hastane veya başka bir büyük ticari yapı üzerinde çalışıyorsanız Plaka Ankraj Cıvataları genellikle doğru seçimdir:Plaka Ankraj Cıvatası.
Müşterilerimin bana sismik kullanıma yönelik Şemsiye Saplı Ankraj Cıvataları hakkında sorular sorduğu da oldu. Bu cıvatalar, isimlerini, monte edildikten sonra betonun içine yayılan, uçlarındaki genişletilmiş, şemsiye şeklindeki ankrajlardan alıyor. Bu, onları betonun tabanına erişemediğiniz uygulamalar için (mevcut bir temele sabitlerken olduğu gibi) mükemmel kılar. Ancak Şemsiye Saplı Ankraj Cıvatalarının bile sismik kullanıma uygun olması gerekir. Sismik Şemsiye Saplı Ankraj Cıvatalarımız betonda eşit şekilde genişleyecek şekilde tasarlanmıştır ve güçlü yer sarsıntısı sırasında bile çekilmeye karşı direnç gösteren mekanik bir kilit oluşturur. Genellikle bir temelin tabanını delmenin mümkün olmadığı yenileme projelerinde kullanılırlar, bu nedenle eski binalar üzerinde çalışan birçok sismik mühendisin tercih ettiği ürünlerdir:Şemsiye Sapı Ankraj Cıvatası.
Pençe Ankraj Cıvataları sismik uygulamalar için, özellikle de geçici yapılar veya hızlı kurulumun önemli olduğu projeler için önereceğim başka bir seçenektir. Cıvatanın ucundaki pençe tasarımı betona saplanarak cıvatayı genişletmeye gerek kalmadan güvenli bir tutuş sağlar. Sismik dereceli Pençe Ankraj Cıvatalarımız, döngüsel sismik testlerde hem kesme hem de çekme yüklerine dayanacak şekilde test edilmiştir ve standart bir darbeli matkapla hızlı bir şekilde monte edilirler; özel bir alete gerek yoktur. Bu da onları sismik bir bölgede geçici çit, iskele veya kalıp sabitlemeniz gereken inşaat sahaları için favori kılar. Daha fazla ayrıntı için Pençe Ankraj Cıvatası sayfamıza göz atın:Pençe Ankraj Cıvatası.
Ancak olay şu: Dünyanın en iyi ankraj cıvatası bile yanlış takılırsa çalışmaz. Müteahhitlerin kurulum sırasında işin kolayına kaçtığını, yanlış derinliği deldiklerini, beton deliği temizlemediklerini, tork spesifikasyonunu atladıklarını gördüm; bunların hepsinin "cıvatanın cıvata olduğunu" düşünmeleri yüzünden olduğunu gördüm. Sismik bölgelerde doğru cıvata tipinin seçilmesi kadar montaj da kritik öneme sahiptir. Size bir örnek vereyim: Birkaç yıl önce Kaliforniya'da bir okulun tadilatı üzerinde çalıştım; müteahhit doğru Plaka Ankraj Cıvatalarını kullandı, ancak delikleri 1 inç fazla sığ deldiler. Yapı mühendisi bir yük testi yaptığında cıvata, nominal kapasitesinin %70'inde çekildi. Bu depremde felaket olurdu.
Bir diğer yaygın hata ise korozyonu hesaba katmamaktır. Sismik bölgeler genellikle kıyıdadır veya yüksek neme sahiptir ve bir cıvata üzerindeki küçük miktardaki pas bile, cıvatanın mukavemetini %30'a kadar azaltabilir. Bu nedenle sismik dereceli ankraj cıvatalarımızın tümü, korozyon direncine ilişkin ASTM A153 standartlarını karşılayan sıcak daldırma galvanizli veya epoksi kaplamayla birlikte gelir. Uzun vadeli güvenlikte büyük fark yaratan küçük bir ekstra maliyettir.
Ayrıca sismik camiada büyük bir tartışma olduğundan, dökme ankraj cıvataları ile sonradan takılan ankraj cıvataları arasındaki farkı da merak ediyor olabilirsiniz. Dökme cıvatalar beton ilk döküldüğünde takılır, böylece cıvata doğrudan temele gömülür. Beton kürlendikten sonra mevcut betona sonradan takılan cıvatalar delinir. Her ikisi de deprem bölgelerinde kullanılabilir ancak farklı standartları karşılamaları gerekir. Dökme cıvatalar genellikle yeni inşaatlarda tercih edilir çünkü daha güvenilir bir yük yoluna sahiptirler, ancak sonradan takılan cıvatalar (montaj sonrası kullanım için test edilen Şemsiye Saplı Ankraj Cıvatalarımız gibi) yenilemeler için gereklidir. Sonradan monte edilen sismik uygulamalar için, cıvatanın, çekme, kesme ve döngüsel yük direnci testlerini içeren ACI 318 Bölüm 17'ye göre montaj sonrası kullanım için listelendiğinden emin olmanız gerekir.
Bunu desteklemek için gerçek dünyadaki sismik test verilerinden bahsedelim. Geçen yıl J Bolt serimizi sismik döngüsel yük testi için bağımsız bir üçüncü taraf laboratuvara sunduk. Test, kabaca 1994 Northridge depremi büyüklüğünde olan M7.0 depreminden gelen kuvvetleri simüle etti. J Cıvatalarımız, hiçbir çatlama veya kopma belirtisi olmadan, nominal kapasitelerinin %80'inde 50 döngülü yanal kesme yüküne dayandı. Bu tam olarak sismik bir bölgede ihtiyacınız olan türden bir performanstır. Cıvata genel, derecelendirilmemiş bir J Cıvatası olsaydı, yalnızca birkaç döngüden sonra arızalanırdı.
Ayrıca yük kombinasyonundan da bahsetmek istiyorum çünkü birçok mühendisin takılıp kaldığı nokta burasıdır. Sismik tasarımda, yalnızca cıvata üzerindeki statik yüke bakamazsınız; onu sismik yükle birleştirmeniz gerekir. Örneğin, 1000 pound'luk bir eşik plakasını tutan bir cıvatanın sismik olmayan bir bölgede yalnızca 1000 pound'u taşıması gerekebilir, ancak sismik bir bölgede bu yük yer ivmesi nedeniyle iki katına, hatta üç katına çıkabilir. Bu nedenle sismik dereceli cıvatalar daha yüksek nihai yük kapasitelerine sahiptir ve bu birleşik statik ve dinamik yükleri kaldırabilecek şekilde tasarlanmıştır.
Yani hepsini bir araya getirirsek: evet, ankraj cıvataları kesinlikle sismik bölgelerde kullanılabilir; ancak yalnızca sismik performans açısından üçüncü taraflarca test edilmiş ve derecelendirilmiş cıvataları seçerseniz, bunları üretici ve kod yönergelerine göre doğru şekilde monte ederseniz ve korozyon ve yük kombinasyonlarını hesaba katarsanız. Herkese uygun tek bir çözüm yoktur; bu nedenle sismik kodları bilen ve projeniz için doğru cıvatayı seçmenize yardımcı olabilecek bir tedarikçiyle çalışmak önemlidir.
Deprem bölgesinde bir proje üzerinde çalışıyorsanız (ister yeni bir ticari bina, ister konut tadilatı, hastane veya depo olsun) ve hangi ankraj cıvatasının sizin için uygun olduğundan emin değilseniz, ekibimizle iletişime geçmenizi tavsiye ederim. ABD çapında binlerce sismik proje üzerinde çalıştık ve doğru cıvata tipini seçmenize, yerel inşaat kurallarına uygunluğunu doğrulamanıza ve hatta tasarımınızı destekleyecek yük testi verilerini sağlamanıza yardımcı olabiliriz. Sismik güvenlik konusunda riske girmeyin; en önemli anlarda performans gösterecek şekilde tasarlanmış ankraj cıvatalarını seçin.
Referanslar:
ACI 318-19, Yapısal Beton ve Açıklamalar için İnşaat Kodu Gereksinimleri. Amerikan Beton Enstitüsü.
ICC-ES AC193, Betona Sonradan Monte Edilen Yapışkan Ankrajlar için Kabul Kriterleri. Uluslararası Kod Konseyi Değerlendirme Hizmeti.
FEMA 450, NEHRP Yeni Binalar ve Diğer Yapılar için Tavsiye Edilen Sismik Düzenlemeler. Federal Acil Durum Yönetim Ajansı.
ASTM F1554, Ankraj Cıvataları için Standart Şartname, Çelik, 36, 55 ve 105-ksi Akma Dayanımı. Amerikan Test ve Malzeme Derneği.