구조 엔지니어링 토론을 따라가 본 적이 있다면 아마도 "지진 지역에서 앵커 볼트를 사용할 수 있습니까?"라는 동일한 질문이 적어도 100번 이상 반복되는 것을 들어보셨을 것입니다. 처음에는 엔지니어로, 지금은 공급업체로서 지난 10년 동안 앵커 볼트 관련 작업을 해 온 사람으로서 이 질문은 단순한 가설이 아닙니다. 다음 프로젝트에 대해 나에게 연락하는 모든 엔지니어, 계약자, 건물 소유주, 특히 태평양 북서부, 캘리포니아 또는 중서부 일부 지역과 같이 지진이 많이 발생하는 지역에 위치한 모든 엔지니어, 계약자 또는 건물 소유주에게 가장 먼저 물어보는 것입니다. 간단히 대답하자면 '그렇다'입니다. 그러나 올바른 유형을 선택하고 올바르게 설치하고 엄격한 내진 표준을 충족하도록 설계하는 경우에만 가능합니다. 콘크리트에 볼트를 박고 완료하는 것보다 훨씬 더 많은 일이 있기 때문에 이것을 자세히 살펴보겠습니다.
저는 단 하나의 잘못된 패스너가 건물 전체를 위험에 빠뜨릴 수 있다는 것을 알았기 때문에 이 업계에 입문했습니다. 경력 초기에 저는 오레곤에서 소규모 상업용 개조 작업을 했는데 계약업체가 내진 등급 볼트 대신 표준 등급 볼트를 사용했기 때문에 재작업을 해야 했습니다. 2014년 나파 지진(M6.0 사건)이 발생했을 때 비지진 볼트가 콘크리트에서 빠져나와 건물의 강철 프레임이 인치 단위로 움직였습니다. 아무도 다치지 않았지만 피해는 치명적일 수 있었습니다. 그 경험을 통해 저는 지진 지역의 앵커 볼트가 단순히 "좋은 아이디어"가 아니라 건물의 측면 하중 저항 시스템에서 협상할 수 없는 구성 요소라는 사실을 배웠습니다.
먼저, 지진 지역이 왜 그렇게 다른지 이야기해 봅시다. 지진은 앵커 볼트를 테스트하는 두 가지 유형의 힘, 즉 전단(좌우 힘)과 장력(위 또는 아래로 당기는 힘)을 생성합니다. 비지진 구역의 저층 건물에 작동하는 볼트는 지면 진동으로 인한 반복적이고 강렬한 전단력에 부딪히면 파손될 수 있습니다. 핵심은 이러한 동적, 주기적 하중, 즉 한 번만 작용하는 것이 아니라 땅이 움직일 때 계속해서 작용하는 하중을 견디도록 설계된 앵커 볼트를 선택하는 것입니다.
수년에 걸쳐 저는 어떤 볼트 유형이 지진 응용 분야에 적합한지에 대한 잘못된 정보를 많이 보아왔습니다. 예를 들어, 일부 사람들은 J 볼트를 신뢰하지만 일반 J 볼트뿐만 아니라 내진 성능 테스트를 거친 제품만 신뢰합니다. 명확히 해보자: J 볼트는 문틀 플레이트 고정부터 콘크리트 기초, 기계 고정에 이르기까지 모든 것에 사용되는 가장 일반적인 앵커 볼트 중 하나입니다. 그러나 표준 J 볼트(대형 매장에서 구입할 수 있는 코팅되지 않은 일반 볼트)는 지진 지역용으로 설계되지 않았습니다. 그렇기 때문에 내진 등급 J 볼트에 대해 이야기할 때 ACI 318(구조 콘크리트에 대한 건축 법규 요구 사항) 및 ICC-ES(국제 코드 위원회 평가 서비스) 기준과 같은 표준을 충족하도록 테스트된 볼트를 의미합니다. 지진 응용 분야를 위한 신뢰할 수 있는 J Bolt 옵션이 필요한 경우 당사의 모든 모델이 측면 및 순환 지진 하중에 대해 타사 테스트를 거친 J Bolt 페이지를 살펴보십시오.J 볼트.
자주 나오는 또 다른 유형은 L 볼트입니다. J 볼트와 유사하게 L 볼트는 콘크리트에 걸기 위한 모양이지만 직선형 90도 굽힘으로 인해 다릅니다. L 볼트는 두꺼운 콘크리트 슬라브에 고정할 때와 같이 헤드룸이 제한적인 용도에 자주 사용됩니다. 다시 말하지만, 모든 L 볼트가 내진 등급을 받은 것은 아닙니다. 우리가 제조하는 내진용 L 볼트는 더 두꺼운 생크, 단조 굽힘(주기적인 하중 하에서 파손될 수 있는 구부러진 용접 아님)을 특징으로 하며 부식에 저항하도록 코팅되어 있습니다. 부식은 볼트 강도를 약화시키기 때문에 내진 성능에 매우 중요합니다. L 볼트가 다른 모양보다 더 적합한 프로젝트의 경우 당사의 내진 L 볼트 라인을 확인해 볼 가치가 있습니다.L 스토어.
이제 강철 기둥이나 지진 지역의 대형 장비를 지지하는 등 더 무거운 하중을 위한 앵커 볼트는 어떻습니까? 플레이트 앵커 볼트가 필요한 곳입니다. 플레이트 앵커 볼트는 한쪽 끝에 넓고 평평한 플레이트가 있어 콘크리트와 같은 높이로 놓여 하중을 단일 지점에 집중시키는 대신 더 넓은 영역에 분산시킵니다. 지면이 흔들릴 때 앵커에 가해지는 하중은 단순한 전단력이나 인장력이 아니라 종종 두 가지의 조합(결합 하중이라고 함)이기 때문에 이는 지진 응용 분야의 판도를 바꾸는 것입니다. 넓은 플레이트는 결합된 하중으로 인해 볼트가 콘크리트를 관통하는 것을 방지합니다. 우리는 플레이트 앵커 볼트를 테스트하여 최대 50kips의 전단 하중과 최대 30kips의 인장 하중을 견디므로 수요가 많은 지진 프로젝트에 이상적입니다. 지진 발생 지역의 창고, 병원 또는 기타 대규모 상업 구조물에서 작업하는 경우 일반적으로 플레이트 앵커 볼트가 적합합니다.플레이트 앵커 볼트.
고객이 지진용 우산 손잡이 앵커 볼트에 대해서도 문의한 적이 있습니다. 이 볼트는 일단 설치되면 콘크리트 내부로 퍼지는 확장된 우산 모양의 앵커에서 이름을 얻었습니다. 따라서 콘크리트 바닥에 접근할 수 없는 응용 분야(예: 기존 기초에 고정할 때)에 적합합니다. 하지만 우산 손잡이 앵커 볼트도 내진용 등급을 받아야 합니다. 당사의 지진용 우산 손잡이 앵커 볼트는 콘크리트에서 고르게 팽창하도록 설계되어 강한 지면 흔들림 중에도 당겨짐을 방지하는 기계적 인터록을 생성합니다. 기초 바닥을 뚫는 것이 불가능한 개조 프로젝트에 자주 사용되므로 오래된 건물에서 작업하는 많은 지진 엔지니어가 사용합니다.우산 손잡이 앵커 볼트.
클로 앵커 볼트는 지진 응용 분야, 특히 빠른 설치가 중요한 임시 구조물이나 프로젝트에 권장되는 또 다른 옵션입니다. 볼트 끝 부분의 클로 디자인은 콘크리트를 파고들어 볼트를 확장할 필요 없이 안전하게 고정됩니다. 당사의 내진 등급 클로 앵커 볼트는 주기적인 내진 테스트에서 전단 하중과 인장 하중을 모두 견디는 것으로 테스트되었으며, 특별한 도구가 필요 없이 표준 해머 드릴을 사용하여 빠르게 설치할 수 있습니다. 따라서 지진이 발생하는 지역에 임시 울타리, 비계 또는 거푸집을 고정해야 하는 건설 현장에서 가장 선호되는 제품입니다. 자세한 내용은 Claw Anchor Bolt 페이지를 확인하세요.클로 앵커 볼트.
하지만 문제는 이렇습니다. 세계 최고의 앵커 볼트라도 잘못 설치되면 작동하지 않습니다. 나는 시공업체가 잘못된 깊이를 뚫고, 콘크리트 구멍을 청소하지 않고, 토크 사양을 건너뛰는 등 설치 시 모퉁이를 치는 것을 본 적이 있습니다. 모두 "볼트는 볼트일 뿐"이라고 생각하기 때문입니다. 지진이 발생하는 지역에서는 올바른 볼트 유형을 선택하는 것만큼 설치가 중요합니다. 예를 들어 보겠습니다. 저는 몇 년 전 캘리포니아에서 학교 개조 작업을 했는데 계약업체가 올바른 플레이트 앵커 볼트를 사용했지만 구멍을 1인치 너무 깊게 뚫었습니다. 구조 엔지니어가 하중 테스트를 실시했을 때 볼트가 정격 용량의 70%로 당겨졌습니다. 지진이 났다면 큰 재앙이 되었을 것입니다.
또 다른 일반적인 실수는 부식을 설명하지 않는 것입니다. 지진 지역은 해안 지역이거나 습도가 높은 곳인 경우가 많으며, 볼트에 녹이 조금만 있어도 강도가 최대 30%까지 감소할 수 있습니다. 이것이 바로 당사의 모든 내진 등급 앵커 볼트가 내식성에 대한 ASTM A153 표준을 충족하는 용융 아연 도금 또는 에폭시 코팅으로 제공되는 이유입니다. 장기적인 안전에 큰 차이를 만드는 작은 추가 비용입니다.
또한 주조 앵커 볼트와 사후 설치 앵커 볼트의 차이점에 대해 궁금할 수도 있습니다. 이는 지진 커뮤니티에서 큰 논쟁거리이기 때문입니다. 타설 볼트는 콘크리트를 처음 타설할 때 설치하므로 볼트가 기초에 직접 매립됩니다. 후설치 볼트는 콘크리트가 경화된 후 기존 콘크리트에 드릴링됩니다. 둘 다 지진 지역에서 사용할 수 있지만 서로 다른 표준을 충족해야 합니다. 캐스트인 볼트는 더 안정적인 하중 경로를 갖기 때문에 신규 건설에 선호되는 경우가 많지만, 개조에는 사후 설치 볼트(예: 사후 설치 사용 테스트를 거친 우산 손잡이 앵커 볼트)가 필수적입니다. 사후 설치 지진 적용의 경우 인발, 전단 및 순환 하중 저항에 대한 테스트가 포함된 ACI 318 17장에 따라 볼트가 사후 설치 사용 목록에 있는지 확인해야 합니다.
이를 뒷받침할 실제 지진 테스트 데이터에 대해 이야기해 보겠습니다. 작년에 우리는 지진 주기 하중 테스트를 위해 J Bolt 라인을 독립적인 제3자 연구소에 제출했습니다. 이 테스트에서는 대략 1994년 노스리지 지진과 비슷한 규모의 M7.0 지진으로 인한 힘을 시뮬레이션했습니다. 당사의 J 볼트는 정격 용량의 80%에서 균열이나 풀아웃 현상 없이 50주기의 측면 전단 하중을 견뎌냈습니다. 이것이 바로 지진 지역에서 필요한 성능입니다. 볼트가 일반 등급이 없는 J 볼트였다면 단 몇 번의 사이클 후에 고장이 났을 것입니다.
또한 하중 조합에 대해서도 언급하고 싶습니다. 많은 엔지니어가 이 부분에 걸려 넘어지기 때문입니다. 내진 설계에서는 볼트의 정하중만 볼 수 없으며 이를 지진 하중과 결합해야 합니다. 예를 들어, 1000파운드 문턱 플레이트를 고정하는 볼트는 비지진 구역에서는 1000파운드만 처리하면 되지만 지진 구역에서는 지면 가속으로 인해 해당 하중이 두 배 또는 세 배까지 늘어날 수 있습니다. 이것이 바로 내진 등급 볼트가 더 높은 최종 하중 용량을 가지며 이러한 결합된 정적 및 동적 하중을 처리하도록 설계된 이유입니다.
따라서 종합적으로 말하면 앵커 볼트는 반드시 지진 구역에서 사용할 수 있습니다. 하지만 제3자 테스트를 거쳐 지진 성능 등급을 받은 볼트를 선택하는 경우에만 제조업체 및 코드 지침에 따라 올바르게 설치하고 부식 및 하중 조합을 고려해야 합니다. 모든 경우에 적용되는 일률적인 솔루션은 없습니다. 따라서 지진 코드를 알고 특정 프로젝트에 적합한 볼트를 선택하는 데 도움을 줄 수 있는 공급업체와 협력하는 것이 중요합니다.
새로운 상업용 건물, 주거용 건물 개조, 병원, 창고 등 지진이 발생하는 지역에서 프로젝트를 진행 중이고 어떤 앵커 볼트가 귀하에게 적합한지 확신할 수 없다면 당사 팀에 문의하시기 바랍니다. 우리는 미국 전역에서 수천 건의 지진 프로젝트에 참여해 왔으며 올바른 볼트 유형을 선택하고 현지 건축 규정을 충족하는지 확인하며 설계를 뒷받침하는 하중 테스트 데이터도 제공할 수 있습니다. 지진 안전을 위험에 빠뜨리지 마십시오. 가장 중요한 순간에 성능을 발휘하도록 설계된 앵커 볼트를 선택하십시오.
참고자료:
ACI 318-19, 구조 콘크리트 및 해설에 대한 건축법 요구 사항. 미국 콘크리트 연구소.
ICC-ES AC193, 콘크리트에 후설치 접착 앵커에 대한 허용 기준. 국제 코드 협의회 평가 서비스.
FEMA 450, NEHRP는 신축 건물 및 기타 구조물에 대한 지진 규정을 권장합니다. 연방재난관리청.
ASTM F1554, 앵커 볼트, 강철, 36, 55 및 105-ksi 항복 강도에 대한 표준 사양. 미국 재료 시험 협회.