استاندارد ASTM F1554 مشخصات انکربولت فولادی برای مهار تکیه‌گاه‌ها به فونداسیون بتنی را بیان می‌کند. گریدهای 36، 55 و 105 با حداقل استحکام تسلیم نام‌گذاری شده‌اند. انطباق میله با این استاندارد، به‌تنهایی ظرفیت مهار در بتن یا کفایت صفحه ستون را اثبات نمی‌کند.
سه معیار اصلی انتخاب
گرید و شناسایی
گرید، رنگ شناسایی و مدارک محموله با هم کنترل شوند.
هندسه مهار
شکل، طول مدفون و بیرون‌زدگی از نقشه مصوب برداشت شوند.
اجرا و پوشش
روش ساخت، پوشش و نصب با الزامات پروژه هماهنگ باشند.
دامنه F1554 و تفاوت با انکر مکانیکی
F1554 انکربولت‌های مستقیم، خم‌دار، سردار و بدون سر و نیز میله تمام‌رزوه مورد استفاده برای مهار به بتن را پوشش می‌دهد. رول‌بولت انبساطی و انکربولت ساخته‌شده از میلگرد آجدار در دامنه آن نیستند. مبنای واحد استاندارد اینچی است؛ سفارش متریک را معادل خودکار فرض نکنید.
گریدهای 36، 55 و 105
| گرید | حداقل تسلیم، ksi | رنگ متعارف شناسایی |
|---|---|---|
| 36 | 36 | آبی |
| 55 | 55 | زرد |
| 105 | 105 | قرمز |
این اعداد بار مجاز اتصال نیستند. خواص لازم و دامنه اندازه را برای گرید و ویرایش قرارداد کنترل کنید. رنگ، جای گواهی آزمون و ردیابی را نمی‌گیرد؛ الزامات علامت‌گذاری دائمی و تکمیلی نیز باید در سفارش روشن باشند.
جوش‌پذیری و تغییر شکل کارگاهی
برای Grade 55، نیاز به جوش‌پذیری باید با الزام تکمیلی S1 مشخص شود. Grade 105 را جوش‌پذیر فرض نکنید. حتی برای ماده جوش‌پذیر، اتصال جوشی، روش اجرا و صلاحیت فرایند باید تأیید شوند.
برای اصلاح خطای نصب، انکربولت را خودسرانه گرم، خم، کوتاه یا وصله نکنید. اثر این تغییرات بر خواص فولاد، پوشش، عمق مهار و فاصله‌ها باید توسط مسئول طراحی بررسی شود. افزایش گرید نیز جای کمبود عمق یا ظرفیت بتن را نمی‌گیرد.
شکل مهار، مهره و واشر
انکربولت L یا J، نوع سردار و میله دارای صفحه مهار رفتار یکسانی ندارند. نوع بار، فاصله تا لبه، فاصله انکرها، بتن ترک‌خورده و جزئیات آرماتور در طراحی اثر دارند. انتخاب شکل از عنوان سبک یا سنگین‌بودن سازه به‌تنهایی به دست نمی‌آید.
مهره و واشر باید مطابق گرید، اندازه و الزامات F1554 و پروژه انتخاب شوند. برای مجموعه گالوانیزه، جبران ضخامت پوشش در رزوه کنترل شود. واشر یا صفحه واشر زیر مهره باید با سوراخ صفحه ستون سازگار باشد.
نصب پیش از بتن‌ریزی و کنترل بعد از آن
- محورها، فاصله‌ها، تراز، عمق مدفون و طول بیرون‌زدگی را با شابلون و نقشه کنترل کنید.
- فضای لازم برای گروت، صفحه ستون، مهره و واشرها را پیش‌بینی کنید.
- رزوه را در حمل و بتن‌ریزی محافظت کنید و ردیابی هر دسته را حفظ کنید.
- پس از اجرا، موقعیت واقعی و هر مغایرت را پیش از نصب ستون ثبت کنید.
زمان و روش بستن نهایی باید با مقاومت لازم بتن و گروت و دستور نصب هماهنگ باشد. گشتاور عمومی پیچ سازه‌ای را برای انکربولت به کار نبرید؛ کنترل یا سفت‌کردن مجدد در بهره‌برداری نیز باید روش مصوب داشته باشد.
محدوده استحکام کششی گریدها
علاوه بر حداقل تسلیم که در نام گرید آمده است، F1554 برای هر گرید یک محدوده استحکام کششی تعیین می‌کند. وجود سقف کششی برای گریدهای 36 و 55 اهمیت دارد: انکری که خیلی قوی‌تر از طراحی باشد، ممکن است رفتار شکل‌پذیر مورد انتظار طراح را نداشته باشد.
| گرید | تسلیم حداقل (ksi) | محدوده کششی (ksi) | رفتار کلی |
|---|---|---|---|
| 36 | 36 | 58 تا 80 | شکل‌پذیر، جوش‌پذیر، رایج در ستون‌های سبک |
| 55 | 55 | 75 تا 95 | استحکام متوسط؛ جوش‌پذیری فقط با الزام تکمیلی S1 |
| 105 | 105 | 125 تا 150 | پراستحکام، عملیات حرارتی شده، جوش‌کاری مجاز نیست |
برای تبدیل تقریبی، هر ksi حدود 6.9 مگاپاسکال است؛ بنابراین گرید 36 تسلیمی حدود 250 مگاپاسکال و گرید 105 حدود 725 مگاپاسکال دارد. این تبدیل برای درک مقیاس است و جایگزین مقادیر طراحی نیست.
انکربولت در بتن چگونه می‌شکند؟
ظرفیت یک انکربولت فقط به جنس میله بستگی ندارد. در طراحی، چند حالت شکست جداگانه کنترل می‌شود و کمترین آن‌ها ظرفیت اتصال را تعیین می‌کند. در آیین‌نامه ACI 318، فصل مربوط به مهار در بتن، این حالت‌ها شامل موارد زیر است:
- گسیختگی فولاد: شکست کششی یا برشی خود میله؛ همان جایی که گرید F1554 تعیین‌کننده است.
- شکست مخروطی بتن: جدا شدن یک مخروط بتن همراه انکر، که به عمق مهار، فاصله انکرها از هم و از لبه بستگی دارد.
- بیرون‌کشیدگی: لغزش سر یا قلاب انکر درون بتن؛ انکر قلاب‌دار در این حالت معمولاً ضعیف‌تر از انکر سردار یا مهره‌دار است.
- ترکیدگی جانبی: در انکرهای نزدیک لبه با بار کششی زیاد، بتن کنار سر انکر می‌ترکد.
- شکست لبه در برش: وقتی انکر نزدیک لبه فونداسیون است و بار افقی دارد.
به همین دلیل، تغییر عمق، فاصله یا شکل انتهای انکر در کارگاه بدون تأیید طراح، حتی اگر گرید بالاتری انتخاب شود، ممکن است ظرفیت را کاهش دهد. آرماتورهای مهاری اطراف انکر هم بخشی از همین طراحی هستند.
سوراخ صفحه ستون و واشر صفحه‌ای
به دلیل خطای اجتناب‌ناپذیر جانمایی انکرها در بتن، سوراخ صفحه ستون معمولاً بزرگ‌تر از قطر انکر سوراخ می‌شود. این سوراخ بزرگ نیاز به واشر صفحه‌ای ضخیم دارد که زیر مهره قرار گیرد و بار را منتقل کند. اندازه سوراخ و ابعاد واشر صفحه‌ای در راهنماهای طراحی صفحه ستون، مانند راهنمای طراحی شماره 1 AISC، پیشنهاد شده و باید در نقشه آمده باشد.
اگر قرار است برش از طریق انکرها منتقل شود، واشر صفحه‌ای ممکن است به صفحه ستون جوش شود تا لقی سوراخ بزرگ حذف شود. این تصمیم طراحی است و جوش‌کاری روی خود انکر، به‌ویژه در گرید 105، مجاز نیست.
مهره تراز یا گروت؟
دو روش رایج برای تراز کردن ستون روی انکرها وجود دارد. در روش مهره تراز، یک مهره زیر صفحه ستون روی هر انکر بسته می‌شود و ستون روی آن‌ها تنظیم می‌شود؛ سپس فضای زیر صفحه با گروت بدون جمع‌شدگی پر می‌شود. در روش دوم، ستون روی لقمه‌های فولادی یا صفحه تراز قرار می‌گیرد. در روش مهره تراز، این مهره‌ها پیش از گروت‌ریزی بار ستون را تحمل می‌کنند و انکر باید برای فشار و کمانش در آن مرحله کنترل شده باشد.
در هر دو حالت، طول بیرون‌زدگی انکر باید برای مهره تراز، ضخامت صفحه، واشر صفحه‌ای، مهره اصلی و دست‌کم چند گام رزوه آزاد کافی باشد. کمبود طول بیرون‌زدگی پس از بتن‌ریزی از پرهزینه‌ترین اشکال‌های اجرایی است.
اشتباهات رایج در اجرای انکربولت
- خم کردن انکر در محل با حرارت دادن، که خواص گرید 55 و 105 را از بین می‌برد
- جوش دادن انکرها به آرماتور برای ثابت نگه داشتن در بتن‌ریزی، بدون تأیید جوش‌پذیری
- نبود شابلون و جابه‌جا شدن انکرها هنگام ویبره بتن
- آلوده شدن رزوه به بتن و تلاش برای باز کردن آن با قلاویز، که مقطع را کاهش می‌دهد
- استفاده از مهره معمولی به جای مهره شش‌گوش سنگین در انکرهای پراستحکام
- کم بودن طول رزوه که مانع تراز کردن کامل ستون می‌شود
پرسش‌های متداول
انکربولت متریک چه استانداردی دارد؟
در پروژه‌های متریک، میله مهاری معمولاً با کلاس مقاومتی ISO 898-1 مانند 4.6، 5.6 یا 8.8 یا با گرید فولاد ساختمانی مشخص می‌شود و شکل آن از نقشه گرفته می‌شود. DIN 529 هم برای پیچ فونداسیون در مدارک قدیمی دیده می‌شود. معیار نهایی مشخصات طراح است.
آیا انکربولت گالوانیزه لازم است؟
در محیط خورنده، فونداسیون‌های بیرونی و جایی که بخش بیرون‌زده در معرض رطوبت است، گالوانیزه گرم رایج است. در گرید 105 گالوانیزه مجاز است، اما مهره باید با جبران پوشش و از گرید مناسب انتخاب شود.
رنگ سر انکر کافی برای شناسایی است؟
رنگ انتهای انکر یک روش متعارف شناسایی است، اما مدارک آزمون و برچسب بچ مرجع اصلی پذیرش هستند. رنگ ممکن است در حمل یا گالوانیزه از بین برود.
قطر انکر چه محدوده‌ای دارد؟
F1554 قطرهای اینچی از حدود یک‌چهارم تا چهار اینچ را پوشش می‌دهد. قطرهای بزرگ به‌طور معمول با ساخت سفارشی تأمین می‌شوند.
مثال: محاسبه طول کل یک انکربولت
فرض کنید نقشه برای یک انکر با قطر یک اینچ، عمق مهار 600 میلی‌متر (از سطح بتن تا زیر مهره انتهایی) تعیین کرده است. بالای بتن، گروت 50 میلی‌متری، صفحه ستون 30 میلی‌متری، واشر صفحه‌ای 12 میلی‌متری، مهره شش‌گوش سنگین حدود 25 میلی‌متری و بیرون‌زدگی حدود 15 میلی‌متر داریم. مجموع بخش بیرون از بتن حدود 132 میلی‌متر است. در پایین، ارتفاع مهره انتهایی و چند میلی‌متر رزوه بیرون از آن هم اضافه می‌شود.
به این ترتیب طول کل حدود 760 میلی‌متر به دست می‌آید که به عدد گرد مناسب افزایش داده می‌شود. طول رزوه بالا باید کل محدوده تنظیم مهره تراز تا مهره اصلی را پوشش دهد و طول رزوه پایین برای مهره و واشر انتهایی کافی باشد. اعداد این مثال فرضی‌اند و فقط منطق محاسبه را نشان می‌دهند؛ ابعاد واقعی از نقشه پروژه خوانده می‌شود.
ساخت انکربولت سفارشی
بیشتر انکربولت‌ها ساخت سفارشی هستند، چون طول، طول رزوه، شکل انتها و تعداد هر پروژه با پروژه دیگر فرق دارد. در سفارش ساخت، این موارد باید روشن باشد: گرید F1554 یا مشخصات معادل متریک، قطر و گام رزوه، طول کل، طول رزوه در هر انتها، شکل انتها (مستقیم با مهره، سردار، قلاب L یا J)، شعاع خم، پوشش و محدوده آن، تعداد مهره و واشر در هر انکر، الزام جوش‌پذیری برای گرید 55 و آزمون‌های لازم. در تی تی بولت، این مشخصات همراه نقشه ثبت و پیش از تولید توسط کارشناس فنی بررسی می‌شود.
نکته پایانی برای پیمانکار
پیش از بتن‌ریزی، جانمایی، تراز، بیرون‌زدگی و عمود بودن انکرها را با شابلون کنترل و صورت‌جلسه کنید و رزوه بیرون‌زده را با نوار یا لوله پلاستیکی بپوشانید. اصلاح انکر پس از گیرش بتن تقریباً همیشه پرهزینه‌تر از چند دقیقه کنترل پیش از بتن‌ریزی است و گاهی به مهار جایگزین با طراحی جدید نیاز پیدا می‌کند.
یادآوری درباره مدارک
گزارش آزمون هر بچ انکربولت را با شماره ذوب و برچسب بسته‌ها بایگانی کنید تا در بازرسی‌های بعدی قابل پیگیری باشد.
چک‌لیست سفارش
گرید و ویرایش، قطر و رزوه، طول و شکل، ابعاد خم یا سر، طول رزوه دو انتها، محدوده پوشش، مهره و واشر و الزامات تکمیلی را مشخص کنید. برای تحویل، مدارک مواد و آزمون، شماره بچ و کنترل ابعادی را با همان محموله تطبیق دهید.