Collegamenti del vano ascensore

L'autore esamina quali ancoraggi sono appropriati e come vengono selezionati, progettati e valutati per la sicurezza.

In un ambiente commerciale frenetico, le aziende di ascensori hanno il compito impegnativo di garantire la sicurezza a lungo termine per i loro clienti. Anche sotto la pressione commerciale, la sicurezza spesso si riduce a prestare attenzione sia ai componenti e ai processi principali che a quelli meno appariscenti. I sistemi di collegamento utilizzati nel vano ascensore possono essere visti da alcuni come rientranti in quest'ultima categoria.

Durante le nuove installazioni e manutenzioni, vengono utilizzati sistemi di connessione sia perforati che gettati in calcestruzzo per fissare le attrezzature alle strutture del pozzo. Dal lato dell'offerta, una varietà di produttori di elementi di fissaggio offre un'ampia gamma di prodotti con diversi livelli di prestazioni e qualità. Pertanto, è necessario prestare attenzione per garantire che vengano utilizzati prodotti con prestazioni e affidabilità adeguate. Questo è particolarmente vero per le situazioni in cui prestazioni affidabili sono un must assoluto per la sicurezza a lungo termine. Alcune delle più importanti di queste connessioni sono anche soggette a carico dinamico. Questi includono collegamenti per guide di ascensori, travi divisorie e porte.

Caricamento dinamico

I carichi dinamici oscillano rapidamente tra livelli superiori e inferiori. Questo è in contrasto con i carichi statici, dove il livello di carico rimane costante. La rapida natura ciclica del carico dinamico è molto dura sui materiali e, nel tempo, può indurre fatica ed eventuale cedimento. La fatica viene indotta più velocemente all'aumentare della variazione del carico ciclico e del numero di cicli.

Nel corso della vita di un ascensore, i collegamenti per guide, travi divisorie e porte possono essere soggetti a carichi dinamici per milioni di cicli. Ciò significa che, al fine di evitare un guasto prematuro dell'ancoraggio, è necessario prestare attenzione per garantire che i collegamenti utilizzati per questi componenti siano adatti al carico dinamico per tutta la durata prevista dell'ascensore.

Tipi di canali di ancoraggio

In generale, si ottengono migliori prestazioni di carico dinamico a lungo termine con materiali che offrono una maggiore duttilità. Ciò significa che il processo di produzione di forme in acciaio sagomato, come i canali di ancoraggio fusi utilizzati per i collegamenti dei vani degli ascensori, è fondamentale per le prestazioni dinamiche a lungo termine della connessione. Se i canali di ancoraggio sono formati a freddo, l'area del materiale nella regione in cui il profilo si piega diventa incrudito e più fragile. Normalmente questo va bene per condizioni di carico statico, ma nel caso di carico dinamico, può favorire l'affaticamento precoce del materiale.

La laminazione a caldo produce canali di ancoraggio con un materiale molto più duttile. Gran parte dello stress intrinseco e delle caratteristiche fragili che accompagnano i canali laminati a freddo non sono presenti nelle alternative laminate a caldo. Di conseguenza, le prestazioni di carico dinamico a lungo termine più sicure per i collegamenti critici del vano ascensore si ottengono utilizzando canali di ancoraggio laminati a caldo. Quindi, la selezione delle connessioni nel vano ascensore non è solo una questione di controllo delle prestazioni di carico statico della connessione. Normalmente, i dati di progetto di un produttore di ancoranti dovranno essere controllati per stabilire se la vita di progetto testata della connessione soddisfa le condizioni dinamiche previste.

Negli ultimi anni sono stati sviluppati binari di ancoraggio laminati a caldo con labbri seghettati per trasformare la capacità di carico di progetto dei binari di ancoraggio caricati longitudinalmente nella direzione dell'apertura nel canale. Ciò può essere particolarmente interessante per i progettisti di ascensori che desiderano utilizzare connessioni regolabili che supportano anche carichi laterali elevati applicati alla guida dell'ascensore. Tali condizioni di carico sono una situazione comune nella progettazione per i terremoti. In queste condizioni, la rotaia contrappeso, in particolare, può subire carichi laterali molto elevati. Abbastanza spesso, i deragliamenti del contrappeso si verificano durante i principali eventi sismici e i danni che ne derivano al pozzo, all'auto e alle attrezzature possono essere considerevoli.

Calcestruzzo fessurato

La ricerca ha dimostrato che, in determinate condizioni, si induce flessione nei componenti strutturali in calcestruzzo, provocando microfessurazioni nel calcestruzzo. Di conseguenza, i progetti moderni in genere tengono conto della possibilità di crepe nel calcestruzzo. Le crepe del calcestruzzo in prossimità dell'ancoraggio causeranno un indebolimento della connessione. Il comportamento degli ancoranti nel calcestruzzo fessurato dipende in gran parte dalla profondità di ancoraggio e dal design della testa. In genere, gli ancoraggi con diametri di testa piccoli non funzioneranno altrettanto bene di quelli con teste più grandi. La contabilizzazione del calcestruzzo fessurato dovrebbe essere inclusa nelle informazioni di progettazione del produttore dell'ancoraggio.

Ovviamente, la condizione di ancoraggio può peggiorare quando nel calcestruzzo si sviluppano ampie fessurazioni dovute a flessioni causate da una forte attività sismica. Un risultato dei test sismici per l'ancoraggio in aree critiche per la sicurezza è stato lo sviluppo di speciali ancoraggi lunghi con ampie aree di testa per canali di ancoraggio dentati laminati a caldo. Questi sono il risultato di prove su canali di ancoraggio posizionati direttamente su ampie fessure nel calcestruzzo. Dopo aver precaricato i canali di ancoraggio, sono stati applicati carichi ciclici aggiuntivi in ​​trazione e taglio per simulare il carico durante un evento sismico. A seconda del tipo di edificio e della sua posizione, gli ingegneri degli ascensori potrebbero anche aver bisogno di accogliere calcestruzzo gravemente fessurato nella progettazione degli ancoraggi.

Ancoraggio ad altro materiale

La gamma di condizioni di ancoraggio affrontate dalle squadre di installazione e dai progettisti varia notevolmente. Potrebbero essere necessari collegamenti a pozzi in calcestruzzo convenzionali. In altre situazioni, sono richiesti ancoraggi a pozzi in calcestruzzo fortemente armati e ad alta resistenza, in particolare su strutture alte o progettate antisismica. Su altre strutture, la parete del vano può essere costituita da unità di muratura in calcestruzzo (CMU) o mattoni. In alcuni casi, le connessioni del vano ascensore devono essere fissate all'acciaio strutturale oa una struttura secondaria in acciaio.

Le connessioni a brick e CMU sono un problema frequente. Sebbene siano stati compiuti molti progressi nella tecnologia delle connessioni perforate, il mattone o il materiale CMU è normalmente il punto debole della connessione, in particolare se caricato dinamicamente. I tentativi di riempire i vuoti delle CMU con cemento per migliorare le prestazioni hanno spesso risultati variabili. A causa delle variazioni di materiale e lavorazione, le prestazioni di ancoraggio possono essere imprevedibili, quindi questo tipo di connessione è difficile da progettare.

Con un po' di progettazione preliminare da parte dell'ingegnere strutturista dell'edificio, è possibile introdurre un metodo di connessione più affidabile su nuovi pozzi utilizzando travi in ​​calcestruzzo nelle posizioni delle staffe della guida, travi divisorie e connessioni delle porte. Le posizioni delle travi sono relativamente facili da stabilire in fase di progettazione, perché, per una data specifica di ascensore, le posizioni di ancoraggio per la maggior parte delle società di ascensori in gara dovrebbero essere simili. All'interno delle travi in ​​calcestruzzo, vengono utilizzati canali di ancoraggio laminati a caldo per fornire un metodo affidabile, veloce e regolabile di ancoraggio alla parete in muratura da parte del team di installazione dell'ascensore.

I profili dei canali laminati a caldo possono essere ugualmente utili come parte di un sistema di connessione all'acciaio strutturale o secondario. In questa applicazione, i canali vengono utilizzati senza gli ancoraggi aggiuntivi necessari per i collegamenti al calcestruzzo. I profili grezzi vengono semplicemente saldati alla struttura in acciaio, quindi protetti dalla corrosione con una finitura post-applicata. Ancora una volta, questo metodo è meglio pianificato in anticipo in fase di progettazione e saldato in fabbrica per ridurre al minimo la saldatura in cantiere.

Le proprietà del materiale dei canali rendono i profili laminati a caldo ideali per la saldatura e, combinati con bulloni a T twist-in, producono un metodo di connessione affidabile e versatile per porte e staffe per guide. I collegamenti tra le travi divisorie e le staffe per binari di guida sono un'applicazione ideale per questo tipo di prodotto.

Attaccamento al calcestruzzo

Oltre alle prestazioni tecniche, al prezzo e alla facilità d'uso, anche la considerazione della sicurezza del personale di installazione è un problema quando si seleziona un sistema di connessione. Esistono tre metodi di base per l'adesione al calcestruzzo:

• Praticare fori per ancoraggi in resina o bulloni ad espansione
• Saldatura su piastre d'acciaio incastonate
• Bulloneria per ancorare canali gettati nel calcestruzzo.

Questi metodi hanno non solo aspetti tecnici e pratici diversi che ne regolano l'uso, ma anche problemi legati alla sicurezza della forza lavoro. I bulloni forati vengono spesso utilizzati nel vano ascensore per i collegamenti delle apparecchiature e delle guide. Possono essere ingannevolmente semplici nel concetto e nella convenienza percepita. Tuttavia, questo metodo presenta alcuni problemi di sicurezza e problemi pratici. Oltre a possibili danni al calcestruzzo e al rinforzo strutturale, la perforazione produce rumore e polvere, che la ricerca ha dimostrato comportare rischi per la sicurezza sanitaria. L'esposizione alla polvere di silice e gli alti livelli di rumore associati alla perforazione sono ormai ben noti come rischi per la salute nel settore, in particolare in spazi ristretti, come i vani degli ascensori.

Meno pubblicizzati negli Stati Uniti sono i rischi per la salute dei team di installazione associati all'esposizione prolungata a strumenti manuali vibranti, come i trapani a percussione. La sindrome da vibrazione mano/braccio (HAVS) o "dito bianco" è una condizione progressivamente debilitante che può colpire gli utenti a lungo termine di utensili elettrici. Basato su un crescente corpo di ricerca negli ultimi anni, HAVS è già stato oggetto di legislazione in Europa, che stabilisce limiti giornalieri all'esposizione dei lavoratori edili alle vibrazioni degli utensili elettrici. Negli Stati Uniti non esiste ancora una legislazione. Tuttavia, la ricerca sull'HAVS è riconosciuta a livello internazionale e le raccomandazioni sulla sicurezza di alcune agenzie nordamericane stanno iniziando a fornire una guida su questo problema che generalmente segue la posizione europea.

Anche la saldatura in loco su componenti in acciaio o piastre in acciaio annegate nelle pareti in calcestruzzo del vano ascensore deve essere attentamente monitorata per motivi di sicurezza. Fumi di saldatura, calore molto elevato, scintille, intensa luce ultravioletta e possibilità di folgorazione sono tutti problemi di salute e sicurezza. Nel tempo, sono probabili incidenti con i processi di saldatura, a meno che non si trovino in un ambiente di fabbrica controllato.

Al contrario, i sistemi di ancoraggio del canale gettato in opera sono facili da gestire per le squadre di installazione dal punto di vista della salute e della sicurezza. I collegamenti vengono effettuati a canali precedentemente gettati nel calcestruzzo mediante bulloni a T twist-in, con dadi che possono essere serrati con una semplice chiave inglese. Non sono necessari utensili elettrici. Non sono necessarie forature o saldature, quindi i rischi per la salute e la sicurezza degli installatori sono molto ridotti.

Gli attuali codici di progettazione applicabili per le connessioni dei canali di ancoraggio gettati sono l'International Building Code® (IBC) del 2012, 2009 e 2006; l'International Residential Code® (IRC), 2012, 2009 e 2006: American Concrete Institute International (ACI) 318 Appendice D; e i criteri di accettazione ICC-ES di nuova concezione per i binari di ancoraggio negli elementi in calcestruzzo (AC232).

Il primo rapporto di valutazione del prodotto del canale di ancoraggio gettato in Nord America è stato pubblicato per i canali di ancoraggio JORDAHL® nel 2013 sulla base di AC232 e dei codici IBC, IRC e ACI dall'organizzazione IAPMO (International Association of Plumbing and Mechanical Officials) (IAPMO Uniform Rapporto ES #0293). Ulteriori criteri di valutazione del prodotto per i canali di ancoraggio sono in fase di sviluppo da parte dell'ICC e dovrebbero essere completati nel prossimo futuro.