Kotwy do betonu i podłoży murowanych: rodzaje, właściwości, sposób wykorzystania
Kotwy do betonu - rodzaje i zastosowanie. Podczas budowy i wykańczania domu czasem trzeba zamocować metalowe elementy w betonie lub podłożach murowanych. Służą do tego kotwy.
Pewne i bezpieczne zamocowanie elementów do podłoży z betonu oraz murowanych wymaga zastosowania zamocowań o najwyższej nośności i odporności na korozję. Obecnie do montażu wykorzystuje się kotwy do betonu mechaniczne oraz kotwy do betonu z użyciem chemicznych materiałów wiążących. Różnica między nimi polega na sposobie, w jaki mocują się w materiale bazowym, dlatego najważniejszym kryterium bezpiecznego montażu jest prawidłowy dobór rozwiązania do konkretnego zastosowania.
Spis treści
- Kotwy do betonu rodzaje
- Jak dobierać kotwy do betonu i podłoży murowanych
- Kotwy do betonu mechaniczne
- Rodzaje kotew mechanicznych
- Zalety kotew mechanicznych
- Kotwy chemiczne do betonu
- Rodzaje kotew chemicznych do betonu
- Jakie są cechy kotwy chemicznej?
- Zalety kotew chemicznych do betonu
- Ograniczenia kotew chemicznych do betonu
- Wsparcie projektowania zamocowań
Kotwy do betonu rodzaje
Kotwy do betonu znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie ważne jest bezpieczeństwo połączenia. W budownictwie służą do łączenia elementów, takich jak:
- metalowe podkonstrukcje fasad,
- barierki, poręcze, balustrady,
- galanteria stalowa,
- zewnętrzne i wewnętrzne elementy ozdobne,
- lekkie i średnie konstrukcje metalowe na zewnątrz i wewnątrz budynku, mocowanie bram, grzejników lub wsporników instalacji.
Kotwy do betonu możemy podzielić na dwie kategorie:
- kotwy mechaniczne (kotwy z kontrolowanym momentem dokręcenia, kotwy rozprężne z kontrolowaną deformacją, kotwy podcinające, śruby do betonu),
- kotwy chemiczne (czasami określane jako mocowania wklejane).
Różnica między nimi polega na sposobie, w jaki mocują się w materiale bazowym. Kotwy mechaniczne wykorzystują głównie zjawiska fizyczne, takie jak rozprężenie i docisk, natomiast kotwy do betonu chemiczne łączą się z materiałem podłoża poprzez siły wiązania chemicznego.
Jak dobierać kotwy do betonu i podłoży murowanych
Charakterystyczną cechą każdego zamocowania jest jego zdolność do przeniesienia określonych obciążeń. Dlatego podstawą stabilnego łączenia elementów konstrukcyjnych jest odpowiedni dobór techniki mocowania. Przy wyborze odpowiedniej kotwy do betonu należy uwzględnić:
- materiał podłoża: rodzaj i klasa betonu lub muru (lity lub z pustymi przestrzeniami),
- warunki środowiskowe: wilgoć lub obecność chemikaliów (warunki atmosferyczne decydują o doborze materiału lub ochronie antykorozyjnej kotwy),
- rodzaj obciążeń: statyczne, sejsmiczne lub dynamiczne,
- kierunek obciążenia: rozciąganie, ściskanie, ścinanie, moment lub ich kombinacja,
- nośność kotwy, którą określa wybór rodzaju, średnicy łącznika i wymaganej głębokości kotwienia,
- odległości od krawędzi,
- odstępy między kotwami.
Wybierając kotwy do betonu, należy również wziąć pod uwagę następujące czynniki:
- warunki podczas montażu (otwory suche, mokre lub wypełnione wodą),
- rodzaj wiercenia (udarowy, obrotowy lub diamentowy),
- średnica otworu,
- zakres temperatur w okresie eksploatacji kotwy,
- wartość momentu obrotowego instalacji.
Kotwy do betonu mechaniczne
Kotwy do betonu mechaniczne służą najczęściej do mocowania elementów wsporczych do konstrukcji, np. wsporników belek lub podstaw słupów. To rozwiązanie idealne, jeśli chcemy wykonać mocowanie szybko i bez korzystania z zaawansowanych narzędzi.
Kotwy mechaniczne są umieszczane we wstępnie wywierconych otworach w betonie i kotwione w nich poprzez siły tarcia występujące pomiędzy elementami kotwy a ściankami otworu.
Przeczytaj też: Jak samodzielnie zrobić dobry beton
Najpopularniejszym rodzajem łączników mechanicznych jest kotwa ekspresowa. Ma ona specjalny klips rozporowy (pierścień), który podczas instalacji kotwy klinuje się w otworze montażowym. Otwór musi mieć odpowiednią średnicę oraz głębokość umożliwiającą prawidłowe zamocowanie. Po wbiciu kotwy należy ją dokręcić odpowiednim momentem, co skutkuje przesuwaniem się korpusu, a jego stożkowy koniec rozpiera pierścień, dociskając go do ścianek otworu. Należy do tego użyć klucza dynamometrycznego, co zapewnia wymaganą siłę dokręcenia. Stosowanie kotew tego rodzaju jest bardzo wydajne, a montaż odbywa się sprawnie i szybko.
Rodzaje kotew mechanicznych
Do grupy kotew do betonu mechanicznych zaliczamy również:
- śruby do betonu / kotwy wkręcane do zastosowania w podłożach betonowych i płytach kanałowych,
- kotwy podcinające przeznaczone do przenoszenia najwyższych obciążeń,
- kotwy tulejowe z gwintem wewnętrznym – przeznaczone do podwieszania systemów instalacyjnych na prętach gwintowanych.
Zalety kotew mechanicznych
Jedną z zalet kotew mechanicznych jest to, że są one rozwiązaniem ekonomicznym. Charakteryzują się również szybkim i prostym sposobem montażu, niezależnym od temperatury otoczenia. Połączenia te wykazują pełną nośność od razu po zamocowaniu, dzięki czemu nie ma potrzeby przerw technologicznych podczas prowadzonych prac. Przed laty pierwsze kotwy mechaniczne mogły być używane tylko dla jednej ustalonej głębokości kotwienia. Obecnie dostępne kotwy umożliwiają regulowanie głębokości kotwienia, a także wielokrotne ich zastosowanie (np. śruby do betonu).
Kotwy chemiczne do betonu
W ostatnich latach na znaczeniu zyskały kotwy chemiczne do betonu. Działają one na zasadzie powierzchniowego łączenia stalowego pręta kotwy z żywicą i betonu z żywicą. Przeznaczone są do szczególnych zastosowań, takich jak: przebudowy, uciąglanie zbrojenia, umocnienia konstrukcji.
Do najważniejszych zalet kotew chemicznych do betonu należy możliwość zastosowania ich w różnego rodzaju podłożach, zarówno w betonie spękanym jak i niespękanym, a także do montażu w murach z cegły, pustakach lub silikatów. Kotwy chemiczne pozwalają na kotwienie wielu typów prętów gwintowanych lub zbrojeniowych, a dobór średnic prętów w różnych klasach wytrzymałości oraz dopasowanie głębokości zakotwienia dodatkowo zwiększa zakres użytkowy tego systemu. Kotwy chemiczne nie powodują wstępnych naprężeń montażowych w podłożu, dlatego istnieje możliwość kotwienia ich blisko krawędzi oraz względem siebie. Dzięki wiązaniu chemicznemu system ten można stosować w podłożach wilgotnych, mokrych oraz zalanych wodą.
Rodzaje kotew chemicznych do betonu
Wśród kotew chemicznych do betonu wyróżniamy:
- kotwy epoksydowe do wysokich obciążeń,
- kotwy hybrydowe do wysokich obciążeń, które można stosować w temperaturach do -20°C,
- kotwy poliestrowe do niskich i średnich obciążeń.
Przy podłożach perforowanych wymagane jest stosowanie dodatkowych tulei siatkowych.
Jakie są cechy kotwy chemicznej?
Kotwa chemiczna do betonu składa się ze stalowego pręta oraz z kotwy iniekcyjnej, czyli żywicy, najczęściej dwuskładnikowej. W przypadku kotwienia chemicznego oczyszczony otwór montażowy jest częściowo wypełniany żywicą przed aplikacją pręta kotwiącego. Dzięki temu substancja chemiczna w naturalny sposób wypełnia wszystkie nierówności, a otwór jest hermetyczny i wodoodporny.
Przeczytaj też: Pęknięcia stropu. Uszkodzenia stropu i naprawa
Kotwy chemiczne można umieszczać bliżej krawędzi podłoża betonowego. Nierozprężny charakter połączenia chemicznego oraz przekazywanie naprężeń na całej powierzchni kotwionego pręta wyraźnie zmniejsza ryzyko pękania betonu. Jest to system często wykorzystywany dla połączeń wykonywanych blisko krawędzi, takich jak poręcze schodów czy bariery balkonowe.
Zalety kotew chemicznych do betonu
Oto właściwości kotew chemicznych i połączeń z ich wykorzystaniem, które są doceniane przez inżynierów:
- wypełnienie otworu,
- szczelność połączenia (ważne w przypadku mocowań przez hydroizolację),
- brak naprężeń,
- większa swoboda w wyborze punktów mocowania.
Ograniczenia kotew chemicznych do betonu
Przy mocowaniu chemicznym istotne znaczenie mają warunki otoczenia - w szczególności temperatura. Od niej zależy czas utwardzania, po którym można w pełni obciążyć zamocowanie. Informacje o możliwościach stosowania produktu są umieszczone na opakowaniu wraz z okresem jego ważności w stanie nienaruszonym i po jego otwarciu.
Wadą kotew chemicznych dla niektórych wykonawców jest to, że są one bardziej skomplikowane w montażu, a nieprawidłowe nawyki instalacyjne mogą zmniejszyć wytrzymałość kotwy. Mogą być również uważane za droższe niż kotwy mechaniczne oraz wymagające odpowiedniej przerwy technologicznej pomiędzy fazą montażu kotwy i jej końcowym obciążeniem. Jednak przy porównaniu tych rozwiązań należy pamiętać, że oba elementy złączne (kotwa mechaniczna vs kotwa chemiczna) są często używane do różnych połączeń, a ich głównym zadaniem jest spełnienie wymagań inżynierów.
Wsparcie projektowania zamocowań
Kotwy do betonu są produktami specjalistycznymi, dlatego ich zastosowanie wymaga projektu opartego na dokładnych wyliczeniach obciążeń. Niektórzy producenci oferują pełne wsparcie techniczne oraz dedykowane narzędzia do obliczeń zamocowań, w postaci odpowiednich aplikacji. Ich zadaniem jest maksymalne wsparcie dla projektantów, inżynierów i wykonawców w projektowaniu konstrukcji zgodnie z wymaganiami inwestycji. Aplikacje te oparte są o intuicyjny interfejs, który pozwala na bezproblemowe wprowadzenie wszystkich danych bezpośrednio na rysunku 3D. Program na podstawie wprowadzonych danych geometrycznych połączenia dobiera optymalną głębokość zakotwienia, oszczędzając pieniądze inwestora i czas montażysty. Zapewnia możliwość wyboru różnych żywic, różnych rodzajów i średnic prętów, różnych gatunków stali oraz powłok antykorozyjnych. Przejrzyste i wyczerpujące strony wyników mogą zostać wydrukowane lub dołączone do dokumentacji w formie dokumentu pdf.
