หากคุณเคยติดตามการอภิปรายด้านวิศวกรรมโครงสร้าง คุณอาจเคยได้ยินคำถามเดิมซ้ำๆ อย่างน้อยร้อยครั้ง: “สามารถใช้พุกในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวได้หรือไม่” ในฐานะคนที่ใช้เวลากว่าทศวรรษที่ผ่านมาในการทำงานกับสลักเกลียว เริ่มจากเป็นวิศวกร และตอนนี้เป็นซัพพลายเออร์ คำถามนี้ไม่ได้เป็นเพียงสมมุติฐานเท่านั้น สิ่งแรกที่ฉันถามวิศวกร ผู้รับเหมา หรือเจ้าของอาคารทุกคนที่ติดต่อฉันเกี่ยวกับโครงการต่อไปของพวกเขา โดยเฉพาะโครงการที่ตั้งอยู่ในเขตที่เกิดแผ่นดินไหวสูง เช่น แปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ แคลิฟอร์เนีย หรือบางส่วนของมิดเวสต์ คำตอบสั้นๆ คือ ใช่ แต่ถ้าคุณเลือกประเภทที่ถูกต้อง ติดตั้งอย่างถูกต้อง และออกแบบให้ตรงตามมาตรฐานแผ่นดินไหวที่เข้มงวดเท่านั้น มาดูรายละเอียดกันดีกว่า เพราะมันมีอะไรมากกว่าแค่การตอกสลักเข้าไปในคอนกรีตแล้วทำให้มันสำเร็จ
ฉันเริ่มต้นในอุตสาหกรรมนี้เพราะฉันเห็นว่าการยึดผิดเพียงตัวเดียวอาจทำให้ทั้งอาคารตกอยู่ในความเสี่ยงได้ ในช่วงต้นอาชีพของฉัน ฉันเคยทำงานซ่อมแซมเชิงพาณิชย์เล็กๆ ในรัฐโอเรกอนซึ่งต้องทำใหม่เนื่องจากผู้รับเหมาใช้สลักเกลียวเกรดมาตรฐานแทนสลักเกลียวที่ทนต่อแผ่นดินไหว เมื่อเกิดแผ่นดินไหวที่นาปาปี 2014 (เหตุการณ์ M6.0) สลักเกลียวที่ไม่แผ่นดินไหวถูกดึงออกจากคอนกรีต ทำให้โครงเหล็กของอาคารขยับไปทีละนิ้ว ไม่มีใครได้รับบาดเจ็บ แต่ความเสียหายอาจเป็นหายนะ ประสบการณ์ดังกล่าวสอนฉันว่าสลักเกลียวในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวไม่ได้เป็นเพียง "ความคิดที่ดี" เท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนประกอบที่ไม่อาจต่อรองได้ของระบบรับน้ำหนักด้านข้างของอาคาร
ก่อนอื่น เรามาพูดถึงสาเหตุที่เขตแผ่นดินไหวแตกต่างกันมาก แผ่นดินไหวสร้างแรงสองประเภทที่ทดสอบสลักเกลียว: แรงเฉือน (แรงจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง) และแรงดึง (แรงดึง ขึ้นหรือลง) สลักเกลียวที่ใช้กับอาคารแนวราบในบริเวณที่ไม่มีแผ่นดินไหวอาจล้มเหลวเมื่อถูกกระแทกด้วยแรงเฉือนที่รุนแรงซ้ำๆ จากการสั่นของพื้นดิน สิ่งสำคัญคือการเลือกสลักเกลียวที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้ทนทานต่อแรงโหลดแบบวนแบบไดนามิกเหล่านี้ ซึ่งเป็นภาระที่ไม่ได้กระทำเพียงครั้งเดียว แต่ซ้ำแล้วซ้ำเล่าในขณะที่โลกเคลื่อนที่
หลายปีที่ผ่านมา ฉันได้เห็นข้อมูลที่ผิดๆ มากมายเกี่ยวกับประเภทของโบลต์ที่เหมาะกับงานแผ่นดินไหว ตัวอย่างเช่น บางคนสาบานโดยอ้าง J Bolts แต่ไม่ใช่แค่ J Bolt ใดๆ เท่านั้น—เฉพาะผู้ที่ได้รับการทดสอบประสิทธิภาพแผ่นดินไหวเท่านั้น มาชี้แจงกันดีกว่า: J Bolts เป็นหนึ่งในสลักเกลียวที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด ซึ่งใช้สำหรับทุกอย่างตั้งแต่การยึดแผ่นธรณีประตูไปจนถึงฐานรากคอนกรีตไปจนถึงการยึดเครื่องจักร แต่ J Bolts แบบมาตรฐาน (แบบทั่วไปที่ไม่เคลือบผิวซึ่งคุณสามารถรับได้ที่ร้านค้าขนาดใหญ่) ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว นั่นเป็นเหตุผลที่เมื่อเราพูดถึง J Bolts ที่รองรับแผ่นดินไหว เราหมายถึงโบลต์ที่ได้รับการทดสอบเพื่อให้ตรงตามมาตรฐาน เช่น ACI 318 (ข้อกำหนดรหัสอาคารสำหรับคอนกรีตโครงสร้าง) และเกณฑ์ ICC-ES (International Code Council Evaluesment Service) หากคุณต้องการตัวเลือก J Bolt ที่เชื่อถือได้สำหรับการใช้งานเกี่ยวกับแผ่นดินไหว โปรดดูที่หน้า J Bolt ของเรา ซึ่งโมเดลทั้งหมดของเราได้รับการทดสอบโดยบุคคลที่สามสำหรับโหลดแผ่นดินไหวด้านข้างและแบบไซคลิก:เจ โบลท์.
อีกประเภทหนึ่งที่เจอบ่อยคือ L Bolt คล้ายกับ J Bolts สลักเกลียว L มีรูปทรงเพื่อเกี่ยวเข้ากับคอนกรีต แต่การโค้งงอ 90 องศาแบบตรงทำให้แตกต่าง สลักเกลียวตัว L มักใช้ในการใช้งานที่มีพื้นที่ส่วนหัวจำกัด เช่น เมื่อทำการยึดกับแผ่นพื้นคอนกรีตหนา ขอย้ำอีกครั้ง ไม่ใช่ว่า L Bolts ทั้งหมดจะมีระดับแผ่นดินไหว สลักเกลียว L สำหรับแผ่นดินไหวโดยเฉพาะที่เราผลิตมีก้านที่หนาขึ้น โค้งงอ (ไม่ใช่รอยเชื่อมงอ ซึ่งสามารถแตกหักได้ภายใต้ภาระแบบไซคลิก) และได้รับการเคลือบเพื่อต้านทานการกัดกร่อน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพแผ่นดินไหว เนื่องจากการกัดกร่อนทำให้ความแข็งแรงของสลักเกลียวอ่อนลง สำหรับโครงการที่ L Bolts ให้ความรู้สึกมากกว่ารูปทรงอื่นๆ กลุ่มผลิตภัณฑ์ L Bolts สำหรับแผ่นดินไหวของเราคุ้มค่าที่จะลองดู:ร้านแอล.
ทีนี้ แล้วสลักเกลียวสำหรับงานหนัก เช่น เสาเหล็กหรืออุปกรณ์ขนาดใหญ่ในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวล่ะ? นั่นคือที่มาของ Plate Anchor Bolts Plate Anchor Bolts มีแผ่นแบนกว้างที่ปลายด้านหนึ่งซึ่งวางชิดกับคอนกรีต โดยกระจายน้ำหนักไปยังพื้นที่ขนาดใหญ่ แทนที่จะมุ่งไปที่จุดเดียว นี่เป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับการใช้งานเกี่ยวกับแผ่นดินไหว เนื่องจากเมื่อพื้นดินสั่นสะเทือน ภาระบนพุกไม่ได้เป็นเพียงแรงเฉือนหรือแรงตึงเท่านั้น แต่ยังมักเป็นทั้งสองอย่างรวมกัน (เรียกว่าภาระรวม) แผ่นเพลทกว้างช่วยป้องกันไม่ให้โบลต์ดึงผ่านคอนกรีตภายใต้น้ำหนักรวมนั้น เราทดสอบเพลทพุกของเราเพื่อต้านทานแรงเฉือนสูงสุด 50 กีบ และแรงดึงสูงสุด 30 กีบ ทำให้เหมาะสำหรับโครงการแผ่นดินไหวที่มีความต้องการสูง หากคุณกำลังทำงานในคลังสินค้า โรงพยาบาล หรือโครงสร้างเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่อื่นๆ ในเขตแผ่นดินไหว สลักเกลียวยึดเพลทคือคำตอบที่เหมาะสม:เพลทสมอโบลท์.
ฉันมีลูกค้าถามฉันเกี่ยวกับสลักเกลียวยึดร่มสำหรับใช้แผ่นดินไหวด้วย สลักเกลียวเหล่านี้ได้ชื่อมาจากพุกรูปร่มที่ขยายออกที่ส่วนท้าย ซึ่งแผ่ออกไปในคอนกรีตเมื่อติดตั้งแล้ว ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่คุณไม่สามารถเข้าถึงก้นคอนกรีตได้ (เช่น เมื่อทำการยึดกับฐานรากที่มีอยู่) แต่แม้แต่สลักเกลียวยึดด้ามจับร่มก็ยังต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับการใช้งานแผ่นดินไหว สลักเกลียวยึดด้ามจับแผ่นดินไหวของเราได้รับการออกแบบให้ขยายได้เท่าๆ กันในคอนกรีต สร้างกลไกล็อคที่ต้านทานการดึงออกแม้ในระหว่างการเขย่าพื้นดินอย่างรุนแรง มักใช้สำหรับโครงการติดตั้งเพิ่มเติมซึ่งไม่สามารถเจาะทะลุฐานรากได้ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับวิศวกรด้านแผ่นดินไหวจำนวนมากที่ทำงานในอาคารเก่าๆ:สลักเกลียวยึดร่ม.
สลักเกลียวยึดเล็บเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ฉันแนะนำสำหรับการใช้งานเกี่ยวกับแผ่นดินไหว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างชั่วคราวหรือโครงการที่การติดตั้งอย่างรวดเร็วเป็นสิ่งสำคัญ การออกแบบกรงเล็บที่ปลายโบลต์จะเจาะเข้าไปในคอนกรีต ทำให้ยึดแน่นหนาโดยไม่จำเป็นต้องขยายโบลต์ สลักเกลียวยึดก้ามปูที่รับแรงแผ่นดินไหวของเราได้รับการทดสอบให้ต้านทานทั้งแรงเฉือนและแรงตึงในการทดสอบแผ่นดินไหวแบบวนรอบ และสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็วด้วยสว่านกระแทกมาตรฐาน โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ นั่นทำให้พวกเขาเป็นที่ชื่นชอบในสถานที่ก่อสร้างที่คุณต้องยึดรั้วชั่วคราว นั่งร้าน หรือแบบหล่อในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูหน้า Claw Anchor Bolt ของเรา:กรงเล็บ Anchor Bolt.
แต่ประเด็นสำคัญคือ แม้แต่พุกที่ดีที่สุดในโลกก็ยังใช้งานไม่ได้หากติดตั้งผิด ฉันเคยเห็นผู้รับเหมาตัดมุมในการติดตั้ง โดยเจาะความลึกผิด ไม่ทำความสะอาดรูคอนกรีต ข้ามข้อกำหนดแรงบิด ทั้งหมดนี้เพราะพวกเขาคิดว่า “สลักเกลียวก็คือสลักเกลียว” ในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว การติดตั้งมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกประเภทสลักเกลียวที่ถูกต้อง ผมขอยกตัวอย่าง: ผมเคยทำงานปรับปรุงโรงเรียนในแคลิฟอร์เนียเมื่อสองสามปีก่อน โดยที่ผู้รับเหมาใช้เพลทพุกที่ถูกต้อง แต่พวกเขาเจาะรูตื้นเกินไป 1 นิ้ว เมื่อวิศวกรโครงสร้างทำการทดสอบการรับน้ำหนัก สลักเกลียวจะดึงออกมาที่ 70% ของความจุพิกัด นั่นคงเป็นหายนะในแผ่นดินไหว
ข้อผิดพลาดทั่วไปอีกประการหนึ่งไม่ได้คำนึงถึงการกัดกร่อน บริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวมักอยู่บริเวณชายฝั่งหรือมีความชื้นสูง และแม้แต่สนิมบนสลักเกลียวเพียงเล็กน้อยก็สามารถลดความแข็งแรงได้ถึง 30% นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมสลักเกลียวรับแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวทั้งหมดของเราจึงมาพร้อมกับการเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อนหรืออีพ็อกซี่ ซึ่งตรงตามมาตรฐาน ASTM A153 ในด้านความต้านทานการกัดกร่อน เป็นค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเล็กน้อยที่สร้างความแตกต่างอย่างมากในความปลอดภัยในระยะยาว
คุณอาจสงสัยเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างสลักเกลียวแบบหล่อและสลักเกลียวแบบติดตั้งหลัง เนื่องจากนั่นเป็นประเด็นถกเถียงครั้งใหญ่ในชุมชนแผ่นดินไหว โบลท์แบบหล่อจะถูกติดตั้งเมื่อเทคอนกรีตครั้งแรก ดังนั้นโบลต์จึงถูกฝังเข้ากับฐานรากโดยตรง สลักเกลียวหลังการติดตั้งจะถูกเจาะเข้าไปในคอนกรีตที่มีอยู่หลังการบ่มคอนกรีต ทั้งสองสามารถใช้ในเขตแผ่นดินไหวได้ แต่ต้องเป็นไปตามมาตรฐานที่แตกต่างกัน สลักเกลียวแบบหล่อมักนิยมใช้สำหรับการก่อสร้างใหม่ เนื่องจากมีเส้นทางการรับน้ำหนักที่เชื่อถือได้มากกว่า แต่สลักเกลียวหลังการติดตั้ง (เช่น สลักเกลียวยึดด้ามจับร่ม ซึ่งได้รับการทดสอบสำหรับการใช้งานหลังการติดตั้ง) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปรับปรุงเพิ่มเติม สำหรับการใช้งานเกี่ยวกับแผ่นดินไหวหลังการติดตั้ง คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าสลักเกลียวอยู่ในรายการสำหรับการใช้งานหลังการติดตั้งตาม ACI 318 บทที่ 17 ซึ่งรวมถึงการทดสอบความต้านทานแรงดึง แรงเฉือน และแรงกดแบบไซคลิก
เรามาพูดถึงข้อมูลการทดสอบแผ่นดินไหวในโลกแห่งความเป็นจริงเพื่อสำรองข้อมูลนี้กัน เมื่อปีที่แล้ว เราได้ส่งผลิตภัณฑ์ J Bolt ของเราไปยังห้องปฏิบัติการอิสระของบุคคลที่สามเพื่อทำการทดสอบแรงสั่นสะเทือนตามวงจรแผ่นดินไหว การทดสอบนี้เป็นการจำลองแรงจากแผ่นดินไหว M7.0 ซึ่งมีขนาดประมาณแผ่นดินไหวที่นอร์ธริดจ์เมื่อปี 1994 J Bolts ของเราทนทานต่อแรงเฉือนด้านข้างได้ 50 รอบที่ 80% ของความจุพิกัด โดยไม่มีรอยร้าวหรือหลุดออก นั่นคือประสิทธิภาพที่คุณต้องการในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว หากโบลต์เป็นแบบ J Bolt ทั่วไปที่ไม่ได้รับการจัดอันดับ สลักเกลียวนั้นคงจะล้มเหลวหลังจากผ่านไปเพียงไม่กี่รอบ
ฉันอยากจะพูดถึงการรวมโหลดด้วย เพราะนี่คือจุดที่วิศวกรจำนวนมากสะดุด ในการออกแบบแผ่นดินไหว คุณไม่สามารถดูแค่โหลดคงที่บนสลักเกลียวเท่านั้น แต่คุณต้องรวมมันเข้ากับโหลดแผ่นดินไหวด้วย ตัวอย่างเช่น สลักเกลียวที่ยึดแผ่นธรณีประตูหนัก 1,000 ปอนด์อาจต้องรับน้ำหนักได้เพียง 1,000 ปอนด์ในบริเวณที่ไม่มีแผ่นดินไหว แต่ในเขตแผ่นดินไหวนั้น ภาระดังกล่าวอาจเพิ่มเป็นสองเท่าหรือสามเท่าเนื่องจากการเร่งภาคพื้นดิน นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมโบลต์ที่ป้องกันแผ่นดินไหวจึงมีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุดที่สูงกว่า และได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับโหลดแบบคงที่และไดนามิกที่รวมกันเหล่านี้
ดังนั้น เมื่อรวมทุกอย่างเข้าด้วยกัน: ใช่แล้ว สลักเกลียวสามารถใช้ในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวได้อย่างแน่นอน แต่เฉพาะในกรณีที่คุณเลือกสลักเกลียวที่ผ่านการทดสอบและจัดอันดับโดยบุคคลที่สามสำหรับประสิทธิภาพแผ่นดินไหว ให้ติดตั้งอย่างถูกต้องตามคำแนะนำของผู้ผลิตและตามรหัส และคำนึงถึงการกัดกร่อนและการรวมน้ำหนักเข้าด้วยกัน ไม่มีวิธีแก้ปัญหาแบบใดขนาดหนึ่งที่เหมาะกับทุกคน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์ที่รู้รหัสแผ่นดินไหวและสามารถช่วยคุณเลือกสลักเกลียวที่เหมาะสมสำหรับโครงการเฉพาะของคุณได้จึงเป็นเรื่องสำคัญ
หากคุณกำลังทำงานในโครงการในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว ไม่ว่าจะเป็นอาคารพาณิชย์ใหม่ การปรับปรุงบ้านที่พักอาศัย โรงพยาบาล หรือโกดัง และคุณไม่แน่ใจว่าพุกแบบใดที่เหมาะกับคุณ ฉันขอแนะนำให้คุณติดต่อทีมงานของเรา เราได้ทำงานในโครงการเกี่ยวกับแผ่นดินไหวหลายพันโครงการทั่วสหรัฐอเมริกา และสามารถช่วยคุณเลือกประเภทสลักเกลียวที่ถูกต้อง ยืนยันว่าเป็นไปตามรหัสอาคารในพื้นที่ และแม้กระทั่งให้ข้อมูลการทดสอบโหลดเพื่อสนับสนุนการออกแบบของคุณ อย่าเสี่ยงกับความปลอดภัยจากแผ่นดินไหว เลือกสลักเกลียวที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมาเพื่อให้ทำงานในเวลาที่สำคัญที่สุด
อ้างอิง:
ACI 318-19 ข้อกำหนดของรหัสอาคารสำหรับคอนกรีตโครงสร้างและคำอธิบาย สถาบันคอนกรีตอเมริกัน
ICC-ES AC193 เกณฑ์การยอมรับสำหรับพุกกาวหลังการติดตั้งในคอนกรีต บริการประเมินผลสภารหัสสากล
FEMA 450, NEHRP กฎเกณฑ์เกี่ยวกับแผ่นดินไหวที่แนะนำสำหรับอาคารใหม่และโครงสร้างอื่นๆ หน่วยงานจัดการเหตุฉุกเฉินกลาง
ASTM F1554 ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับสลักเกลียว เหล็กกล้า 36, 55 และ 105-ksi Yield Strength สมาคมอเมริกันเพื่อการทดสอบและวัสดุ