3. Kotvení stavebních konstrukcí
CÍLE KAPITOLY
- Spojování různých konstrukcí pomocí kotev je vázáno na jejich rozdílné vlastnosti a požadavky. Předkládaná kapitola Vás naučí základům navrhování a posuzování kotvení konstrukcí v oblasti pozemního stavitelství.
- Získat přehled o současné nabídce výrobků a technologií používaných při kotvení stavebních konstrukcí.
RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY
Kapitola je věnována převážně kotvení konstrukcí a prvků, které slouží pro kompletaci střešních a obvodových plášťů budov (výplní otvorů, konstrukcí vystupujících z obvodového pláště, zábradlí, samostatných konstrukcí vstupních prostor, markýz, přístřešků apod.).
Část kapitoly se zabývá kotvením ocelových konstrukcí do betonu podle Směrnice pro kotvení ocelových konstrukcí-VN 73 2615 z 1.7.1994.
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
Pro studium je nutné přečíst textovou část - cca 2 hodiny.
PRŮVODCE STUDIA
Kotvení stavebních konstrukcí je velmi obsáhlou disciplínou. Kotevní prvky zajišťují přenos účinků zatížení z uchycovaných předmětů nebo konstrukcí ke kotevnímu podkladu, kterým může být nosná i nenosná stavební konstrukce. Podkladem je široká škála materiálů přírodních i průmyslově vyrobených. Zatížení do podkladu může mít charakter zatížení statického i dynamického. Prostředí, ve kterém se kotevní prvky umísťují, má rovněž zásadní vliv na jejich volbu a to z hlediska vlivů na materiál kotev, ať už jsou zabudovány v konstrukci nebo se nachází v otevřeném prostoru, vzduchové mezeře apod.
Shrnuto - kotevní technika v sobě zahrnuje oblasti stavební mechaniky, dynamiky, stavebních hmot, nauky o materiálech, stavební tepelné techniky, stavební chemie, strojírenství a další.
Tato kapitola poskytuje základní přehled uvedené problematiky spolu s orientačním přehledem současné nabídky technologií a výrobků některých firem, působících na našem trhu.
Poznámka :
Pro oblast kotvení stavebních konstrukcí dosud neexistuje jednotná terminologie.
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
Kotvení, kotevní šroub, kotevní trn, kotevní pouzdro, kotevní kolejnice, kotevní deska,ocelová kotva, svorníková kotva, trubková kotva, zarážecí kotva, narážecí kotva, průvlaková kotva, háková kotva, trubkový nýt, rozpěrný nýt, plastová hmoždinka, dutinová hmoždinka, hřebíková hmoždinka, chemická kotva,chemická ampule, zarážecí patrona, chemická malta, závěsná kotva, kotevní táhlo, kotevní podklad, vrtání, zatížení kotvy,
3.1 Kotvení nosných ocelových konstrukcí budov
Tato část kapitoly se zabývá kotvením ocelových konstrukcí do betonových nebo železobetonových základových konstrukcí podle Směrnice pro kotvení ocelových konstrukcí-VN 73 2615 z 1.7.1994. Další části Směrnice spíše přísluší problematice navrhování ocelových konstrukcí.
Tato norma (a tedy i zde uvedená pasáž) se rovněž vztahuje na kotvení nosných konstrukcí technologických zařízení, stožárů apod., navrhovaných podle mezních stavů.
Následující pasáž se věnuje pouze části problematiky, kterou obsahuje uvedená norma a sice kotevním šroubům zabetonovaným do základů, jež jsou opatřeny hákem nebo hlavou.
3.1.1 Materiály a jejich výpočtové pevnosti
Tab.: 3-1 Výpočtové pevnosti kotevních šroubů
Tab.: 3-2 Výpočtové pevnosti kotevních šroubů
3.1.2 Únosnost kotevních šroubů
Uvažuje se pro tyto mezní stavy :
a) přetržení šroubu
b) porušení soudržnosti mezi šroubem a betonem
c) vytržení šroubu ze základu
d) porušení základu nebo roštu
Únosnost pro mezní stav přetržení šroubu :
Je dána silou F :
F = Az.0,8Rd [ kN ]
Rd výpočtová pevnost oceli šroubu
Az viz VN-Tab.3
Tab.: 3-3 Výpočtové průřezy šroubů
Únosnost pro mezní stav porušení soudržnosti mezi šroubem a betonem :
Je dána silou F :
F = π.D.(h+Δh).Rbz [ kN ]
D průměr dříku šroubu
h hloubka zabetonování
Δh účinná hloubka háku nebo hlavy šroubu
Rbz výpoč.pevnost soudržnosti mezi ocelí a betonem
Δh pro půlkruhový hák:
[ m ]
Δh pro kotevní hlavu:
[ m ]
Únosnost pro mezní stav vytržení šroubu ze základu :
Je dána silou F:
F = Ak.Rbz = 2,1.h2Rbz [ kN ]
Ak plocha pláště kužele o vrcholovém úhlu 60° a výšce „h"
3.1.3 Šrouby opatřené hákem
Hloubka zabetonování má být taková, aby se šroub dříve přetrhl, než by se vyčerpala únosnost v soudržnosti mezi šroubem a betonem.
Tab.: 3-8 Šrouby opatřené hákem
3.1.4 Šrouby s kotevní hlavou
Tab.: 3-10 Zabetonované šrouby s kotevní hlavou
3.2 Předem zabudované kotevní prvky
Tyto prvky se osazují do konstrukcí ve stadiu jejich výroby ať už se jedná o technologii monolitického betonu nebo železobetonu popř. výroby prefabrikátů, nebo ocelových konstrukcí. Jsou do konstrukce dokonale upevněny a mají tedy vysokou mechanickou pevnost a odolnost vůči dynamickému namáhání.
3.2.1 Kotevní pouzdra
Zpravidla se jedná o ocelovou trubku s vnitřním metrickým závitem na povrchu zdrsněnou nebo vroubkovanou. Tato trubka může být navíc prodloužena ocelovými kotevními pracnami popř. betonářskou výztuží apod. pro dosažení požadované kotevní délky v betonu a soudržnosti s betonem.
Závitová pouzdra lze vkládat do betonu při výrobě prefabrikátů nebo přímo na stavbě.
Při návrhu kotvy je třeba vždy zvážit vhodnost jejího materiálu ve vztahu k prostředí, do kterého je instalována. Je nutno brát v úvahu případné chemické vlivy, nebezpečí kondenzace vodní páry, materiál šroubu do kotvy upevněného apod..
Příklady užívaných výrobků:
Program kotevních pouzder systém DEMU zahrnuje širokou paletu ocelových a nerez pouzder k zabetonování, která se přednostně používají při výrobě prefabrikátů pro bodové trvalé upevnění.
Patří k nim např. pouzdra s vlnovým zakončením, s příčným otvorem a případně s již nalisovaným příčným trnem v tomto otvoru.
Pouzdra se dodávají s přírubou pro upevnění na bednění hřebíky nebo i bez ní.
Obr.: 3-2 Kotevní pouzdra
Závitový systém PFEIFER :
Závitový systém PFEIFER :
Ochrana proti korozi:
Kotvy jsou pochromované nebo pozinkované popř. z nerez oceli.
3.2.2 Kotevní kolejnice
Kotevní kolejnice JORDAHL
Kotevní kolejnice JSA JORDAHL s prostrčenými třmeny z plechu jsou určené pro upevnění nenosných konstrukcí a konstrukční použití.
Ochrana proti korozi: pozinkování
Kotevní kolejnice HALFEN
Zabetonované profily Halfen-montáž a upevnění s možností rektifikace. Výplň z pěnové hmoty chrání dutinu profilu před proniknutím betonu. Na profily mohou být připevněny různé konstrukce, např. železobetonové fasády ,betonové prefabrikáty ,rozvody médií ,lícové zdivo
Profily HTA jsou rovněž ideální pro všechna upevnění, při nichž dochází k dynamickému zatížení, jako např. upevnění pojezdových drah jeřábů nebo upevnění strojů. Pro tyto případy použití jsou k dispozici speciální za tepla válcované profily.
Kotvení balkónového zábradlí
3.2.3 Kotevní desky
3.2.4 Kotvení střešního pláště
Zabetonované profily HTU ve vaznících nebo sloupech pro upevnění trapézových plechů závitořeznými šrouby.
Provedení: žárem zinkované a nerez A4
3.2.5 Ukotvení zdiva, vyzdívek, příček a obkladů
3.2.6 Kotvení ochranných úhelníků
3.2.7 Zabetonované šrouby a trny
Základní typy zabetonovaných šroubů a trnů, dostupných na trhu :
3.3 Kotvení do hotových stavebních konstrukcí
3.3.1 Základní pojmy
Kotvení je upevňování předmětů, dílců a prvků do podkladních materiálů pomocí upevňovacích elementů (hmoždinek, kotev) jejich osazováním do předvrtaných nebo předem připravených (technologických) otvorů.
Podkladní materiál je základní stavební materiál, do něhož se kotvení provádí (beton, kámen, cihly, tvárnice apod.).
Hmoždinka (kotva) je upevňovací element určený pro osazování do otvorů, pomocí něhož se kotvení provádí. Plastové kotevní elementy jsou zpravidla nazývány hmoždinkami, ocelové hmoždinkami nebo kotvami. Názvosloví není dosud přesně vymezeno.
Upevňovaný materiál jsou různé předměty, dílce a stavební prvky, které kotvením připevňujeme.
3.3.2 Metody montáže kotev
3.3.3 Funkční principy kotvení
Rozpěrný spoj - je založen na vytvoření radiálního napětí mezi tělem hmoždinky (kotvy) a podkladním materiálem.
Tvarový spoj - je založen na zachycení kotvy v dutinách, popř. rubových stranách podkladního materiálu.
Lepený spoj - je založen na zalepení kotvy do předvrtaného otvoru. Zde se uplatňují adhezní síly pojiva vůči materiálu kotvy, podkladnímu materiálu a kohezní síly v pojivu.
Tmelený spoj - je založen na principu vyplnění prostoru mezi povrchově členěným tělem kotvy a členitým povrchem podkladního materiálu minerálním nebo organickým tmelem. Úloha adhezních sil je minimální.
Kombinace rozpěrného a tvarového spoje - využívá kombinace obou výše uvedených principů tím, že v zadní části otvoru pro osazení hmoždinky (kotvy) je vytvořena dutina, nebo se kotví do materiálu, ve kterém dutiny jsou.
3.3.2.1Rozpěrný spoj
Velikost přenášené tahové síly závisí na rozpěrném tlaku hmoždinky ve vyvrtaném otvoru, tj. na rozšíření průměru kotevního prvku. Po smontování spoje (např. zašroubování vrutu do hmoždinky) vznikne rozpínací tlak Sp , který zajistí třecí (reakční) sílu Fr mezi plochou hmoždinky a stěnou otvoru.
Z ≤ ∑ FR
FR = Sp . A . f
Z - tahová síla
Sp - rozpínací tlak
FR - reakční síla
f - součinitel tření
A - plocha pláště
3.3.2.2 Tvarový spoj
Velikost přenášené osové síly při zatížení tahem je dána konstrukcí hmoždinky a reakční síly jsou přímo zachyceny podkladním materiálem, do něhož se kotví.
Z ≤ ∑ FA
Z - tahová síla
FA - reakční síly
3.3.2.3 Lepený a tmelený spoj
U těchto spojů nedochází k vytváření tlaku na stěny otvorů a tedy k napětí v podkladním materiálu, takže únosnost spoje je dána kvalitou lepeného nebo tmeleného spoje a soudržností základního materiálu. Lepené a v podstatě i tmelené spoje se mimo tuto vlastnost vyznačují tím, že jsou těsné a zabraňují vnikání vlhkosti do prostoru mezi tělem kotvy a stěnou podkladního materiálu.
Z ≤ ∑ Fs
∑ Fs = A . τ
Z - tahová síla
Fs - adhezní síla lepeného spoje
A - plocha lepeného povrchu
τ - střižná pevnost tmelu
3.3.2.4 Kombinace rozpěrného a tvarového spoje
V tomto případě je přenos tahové síly zajištěn rozpěrným tlakem hmoždinky ve vyvrtaném otvoru a současně tvarovým spojením v dutinách podkladního materiálu.
3.3.4 Vstupní požadavky na kotevní spoj
Před volbou kotevního spoje si musíme ujasnit následující vstupní údaje:
jaký bude upevňovaný předmět, dílec, prvek
jaký bude podkladní (stavební) materiál, do kterého bude kotveno
jaká bude předpokládaná velikost zatížení a jeho směr
jaké bude namáhání kotvy (statické , dynamické)
jaký bude počet kotev, jejich vzájemné vzdálenosti a vzdálenosti od okraje stavebního materiálu
jaké budou vnější vlivy působící na kotvu (teplota při montáži, chemická činidla, účinky povětrnosti, bludné proudy apod.)
zda se jedná o tzv. „tahové zóny" nebo „tlakové zóny", případně „neutrální zóny" stavební konstrukce
bude-li požadována možnost úplné nebo částečné demontáže kotevního spoje v budoucnosti (např. u kotvení pomocných stavebních konstrukcí)
3.3.5 Samostatné a vícenásobné upevnění
Součástí Osvědčení každého typu kotevního prvku musí být definice možného použití – prvek může sloužit buď pro samostatné upevnění konstrukce, nebo pro vícenásobné upevnění.
Samostatné upevnění :
V případě selhání jednoho upevňovacího místa není možné přenesení zatížení na sousední upevňovací místa. Kotvy musí být zvlášť schváleny pro samostatné upevnění.
Vícenásobné upevnění :
V případě selhání jednoho upevňovacího místa musí být možné přenesení zatížení na sousední upevňovací místa.
3.3.6 Materiál kotevních prvků
Použitý materiál pro výrobu kotevních prvků bývá stanoven podle mnoha kritérií jako jsou např. :
účel kotevního prvku (typ uchycovaného předmětu nebo konstrukce)
způsob upevnění (jednonásobné, vícenásobné)
druh kotevního podkladu (materiál, jeho pevnost, struktura, tvar a velikost dutin apod.)
předpokládané zatížení na kotvu
způsob montáže
místo použití (venkovní oblast, vnitřní oblast)
vlivy okolí na kotvu (zvláště chemické)
Obecně platí, že materiál kotev může být libovolný, musí však vyhovovat výše uvedeným kritériím pro pozdější správný výběr kotvy.
Nejpoužívanějšími materiály jsou :
plasty (různého chemického složení)
oceli (s povrchovou antikorozní úpravou nebo bez ní)
barevné kovy nebo jejich slitiny
nerezové kovy nebo jejich slitiny
Díky své kvalitě a delší životnost se nerezový materiál i přes jeho vyšší cenu stále více prosazuje.
Ocel, ze které se nerezový materiál vyrábí, dělíme (dle DIN) na 3 skupiny:
a.) Austenitická
b.) Martenzitická
c.) Feritická
Použití vysoce odolné oceli A4 pro kotevní prvky je nezbytné zejména v podmínkách exteriéru, v interiéru pak ve vlhkém prostředí. Zvláštní kategorií jsou kryté bazény kde působení vzdušného chlóru způsobuje chemické narušení struktury kovů. O tom, že není radno podceňovat správný výběr materiálu pro kotevní systém , svědčí následující příklad.
Příklad havárie kotevního systému podhledu plaveckého bazénu :
Příklad použitých materiálů pro různá prostředí, certifikovaných (dle DIN) firmou Ejot Gruppe :
3.3.7 Upevňované předměty
Výčet upevňovaných předmětů je značný v celém technologickém postupu stavby a nelze jej v rozsahu tohoto textu postihnout. Z hlediska vhodné volby optimálního spojení uvažujeme zejména:
druh materiálu
hlavní rozměry
pevnost (v upevňovaných místech)
požadavek na demontovatelnost spojů a četnost demontáže
počet připojovacích spojù a jejich rozmístění na připevňovaném předmětu
3.3.8 Podkladní materiál
Materiál, do něhož bude kotveno, rozhodujícím způsobem ovlivňuje volbu spoje a velmi často svými vlastnostmi limituje možnosti použití určitých typů kotev. Nejdůležitějším údajem pro volbu kotevního spoje je pevnost materiálu v tlaku a v tahu.
Největší problémy v tomto směru způsobují pórobetony a lehké betony (zejména škvárobeton). Pevnost v tlaku se pohybuje od 2,0 do 4,0 MPa, pevnost v tahu od 0,20 do 0,70 MPa. I při sebedůmyslnějším provedení kotev pro tyto materiály si musíme uvědomit, že nemůžeme dosáhnout vyšší únosnosti kotvy, než je soudržnost podkladního materiálu, neboť při překročení jeho únosnosti nedojde k vytržení kotvy, ale celého kuželu podkladního materiálu. Únosnost spoje můžeme tedy zvýšit pouze volbou větší kotevní hloubky vrtaného otvoru.
Cihelné zdivo má pevnost v tlaku od 4,0 do 35,0 MPa, pevnost v tahu od 1,2 do 3,2 MPa.
Prostý beton má pevnost v tlaku od 5,0 do 60,0 MPa, pevnost v tahu od 0,6 do 2,5 MPa. Tahové napětí v betonových prefabrikátech přejímá ocelová výztuž. V tahové oblasti se nedoporučuje používat kotvy s rozpínacími silami. Tyto je možno osazovat v tlakové oblasti, nebo v neutrální ose. Kromě toho je třeba upozornit na nutnost osazování kotev do čerstvého betonu nejdříve po 7 dnech tvrdnutí, nejlépe až po 28 dnech, kdy krychelná pevnost dosáhne normových hodnot.
Stavební materiál a jeho kvalita jsou rozhodující pro výběr upevňovacích prvků: Rozlišujeme beton, zdivo a deskové stavební materiály.
Beton je konstrukční materiál obsahující cement, štěrk, písek, vodu a dělí se na dvě dílčí kategorie: standardní beton a lehčený beton. Zatímco standardní beton obsahuje štěrk, v lehkém betonu je možné nalézt takové přísady jako jsou pemza, bentonit nebo styropor, a má nižší pevnost v tlaku. To má, kromě jiného, za následek nepříznivé podmínky pro upevňovací prvky. Velikost zatížení upevňovacího prvku pro velká zatížení závisí, kromě jiného, na pevnosti betonu v tlaku. Tu indikují třídy betonu: např. C20/25 představuje pevnost v tlaku 25 N/mm2 měřenou na krychli betonu (ČSN EN 206-1).
Zděné stavební materiály se skládají z cihel a malty. Pevnost cihel v tlaku je obvykle vyšší než pevnost malty, zejména u starých budov. Proto by měly být upevňovací prvky kotveny co možná nejhlouběji do zdiva.
3.3.9 Vrtání
Vrtací fréza
Pro vrtání do stavebních materiálů bez příklepu (děrované cihly a bloky) - vrtací fréza z tvrdokovu (Ejot). Vícebřitá korunka zajišťuje rychlé a přesné vrtání s minimálním přítlakem. Vrt je geometricky přesný a nedochází k poškození vnitřních žeber.
3.3.10 Velikost zatížení a jeho směr
Podle velikosti zatížení tahem na jednotlivou kotvu jsou kotevní systémy pro:
velká zatížení (od 10 do 100 kN)
střední zatížení (od 1,0 do 10 kN)
malá zatížení (do 1,0 kN)
Směr a poloha zatížení se uvádí vždy vzhledem k ose kotvy. U výrobkù jsou zpravidla udávána zatížení na mezi pevnosti, popř. doporučené hodnoty únosností.
Profesionální katalogové údaje udávají maximální hodnoty trvalého provozního zatížení, které jsou obyčejně 3x menší než hodnoty zatížení, při kterých dochází k destrukci kotevního spoje. Tento součinitel bývá nazýván „koeficient bezpečnosti kotevního spoje".
Při návrhu kotevního spoje je důležité si uvědomit, že axiální zatížení kotvy šroubového typu se skládá téměř vždy ze součtu síly působící na kotvu utažením matice šroubového spoje a síly vyvozené hmotností nebo dynamickými účinky vlastního upevněného prvku.
Z - zatížení tahem
K - kombinované zatížení (tahem a smykem)
Q - zatížení smykem
Pokud povrch podkladového materiálu, osa kotvy a směr působící síly se neprotínají v jednom bodě, dochází k namáhání spoje ohybem. Rameno ohybu se při výpočtu doporučuje zvětšit asi o 1/2 průměru vyvrtaného otvoru vzhledem k možnému vytrhnutí jeho okraje. Kotvu dimenzujeme podle výrobcem udaných hodnot ohybových momentù, nebo častěji na základě vlastního statického výpočtu.
Q - zatížení smykem
g - rameno ohybu
D - průměr otvoru
Způsoby namáhání kotev
Trhliny v betonu při zatížení tahem
Trhliny se v betonu mohou objevit kdekoli a kdykoli. Při jeho tahovém namáhání vlastní hmotností, provozním zatížením nebo zatížením větrem, smršťováním a dotvarováním betonu nebo vnějšími vlivy jako jsou zemětřesení nebo otřesy, které mají za následek tlaky a deformace a tím se vytváří trhliny.
Příklad: na mostě tlakové zatížení způsobuje ohýbání, kdy v horní průřezové ploše vzniká tlačená oblast, zatímco v dolním průřezu tahové zatížení vede k rozpínání a tedy k vytvoření tažené oblasti. Beton však není schopen reagovat a absorbovat velké tahové zatížení. Na druhé straně ocelové výztuže toho schopny jsou. Zatímco ve shodě s tím se výztuže natahují bez poškození, beton praská a vytvářejí se nespočetné trhliny, pouhým okem těžko viditelné (přípustná šířka až 0,4 mm). Toto se nazývá tažená oblast betonu. Proto hovoříme o tahové oblasti s trhlinami.
3.3.11 Statické a dynamické namáhání kotev
Při volbě kotev musíme také přihlédnout k průběhu zatížení v závislosti na čase. To může být statické (krátkodobé nebo dlouhodobé), nebo dynamické (tlumené, střídavé nebo rázové).
Pro dynamická zatížení musíme vyloučit především všechny kotvy s rozpěrným působením v materiálech s velmi malou krychelnou pevností. Naopak pro dynamická namáhání jsou vhodné lepené, popř. tmelené kotvy.
3.3.12 Počet kotev a jejich umístění
Při volbě počtu kotev vycházíme z druhu připevňovaného materiálu (předmětu) a možností přenesení požadovaného zatížení kotevním systémem. U některých konstrukcí je rozmístění kotev přímo předepsáno.
Vzájemné vzdálenosti mezi kotvami a vzdálenosti od okrajů podkladních materiálù závisejí jak na druhu podkladního materiálu, tak na funkčním principu kotvení.
Např. pro kotvení do betonu třídy C 20/25 a vyšších tříd se pro rozpěrná spojení uvádějí tyto osazovací hodnoty v závislosti na efektivní hloubce zakotvení hmoždinky hef :
vzdálenost od okraje (hrany) c
osová vzdálenost mezi kotvami s
tloušťka stavebního podkladu h
Konkrétní údaje pro své výrobky pak zpravidla udávají jednotliví výrobci v technické dokumentaci. Profesionální výrobci kotevní techniky dodávají mimo standardní katalogy ještě speciální příručky pro výpočty týkající se jednotlivých kotev nebo tzv. „kotevních hnízd". Zde se nejvíce chybuje a v projektové dokumentaci jsou často uváděny nevhodné vzdálenosti mezi jednotlivými kotvami nebo kotvami a okraji stavebních konstrukcí. Často jsou navrhovány i nevhodné kotvy. Tím je porušena a snížena bezpečnost stavební konstrukce a mnohdy neúměrně stoupají náklady na stavby (u moderních staveb může hodnota kotevních soustav dosáhnout dvou až čtyř procent hodnoty stavebního díla).
3.3.13 Vnější vlivy působící na kotvu
Teplota prostředí při montáži ovlivňuje technologii zejména při užívání chemických kotev. Tyto zpravidla můžeme použít i za teplot pod bodem mrazu, dosažení předpokládané únosnosti se však značně prodlužuje (např. z 20 minut při + 20 °C na více než 24 hodin při - 20 °C). Doporučuje se však pracovat maximálně do teplot podkladního materiálu - 4 °C, protože při teplotách nižších mùže dojít vlivem dlouhé doby vytvrzování polyesteru nebo epoxyakrylátu (nejčastější typy pojiva) k průniku komponent podkladního materiálu do reakční směsi polymeru a tužidla a tím k nedostatečnému vytvrzení (molekulová váha výsledného polymeru je nižší). Takový spoj potom nemá předpokládanou pevnost. Na vytvrzování má také vliv vlhkost - ve vlhkém betonu mùže být doba vytvrzování až dvojnásobná. Vlhkým betonem nebo stavebním materiálem se rozumí vlhkost větší než 4 až 5 % v případě polyesterového pojiva. V případě epoxyakrylátového pojiva mohou být betony nebo jiné stavební materiály úplnì mokré.
Další vlivy (chemické a povětrnostní) pak mohou ovlivnit volbu kotev zejména z hlediska jejich materiálu a jeho odolnosti proti tìmto vlivùm. Pro zvláštní případy se užívají kotvy elektricky izolované apod.
3.3.14 Zóny podkladních materiálů
Zcela specifickým problémem je rozlišování jednotlivých zón podkladního materiálu. Týká se to zejména betonových konstrukcí, kde je nutné zvlášť pečlivě stanovit tahové zóny a zejména oblasti tzv. „popraskaného betonu". V takových případech je nutno použít zvláštní kotevní systémy, a to buď mechanické, nebo lepené.
3.3.15 Demontovatelnost spojů
Většina upevňovacích kotevních prvkù je nedemontovatelná. Existují ovšem kotevní prvky, které lze opakovaně použít. Žádný z takových prvkù však nemůže být opakovaně použit se zárukou pevnosti vytvořeného spoje. Například bylo zjištěno, že i velmi kvalitní lešenářské svařované oko s ukončením vrutem a montované do nylonových hmoždinek o průměru 14 mm vlivem opakovaného utahování a povolování může ve své závitové části snadno prasknout (ukroucení). Proto je potřeba vždy postupovat velmi obezřetně a kombinovat nové a již použité kotevní prvky.
3.3.16 Příklady použití některých typických kotevních systémů
Plastová hmoždinka pro rozpěrné spojení
Kovová hmoždinka pro rozpěrné spojení
Plastová kotva pro tvarový spoj
Chemická kotva se sítkem na maltu do duté cihly vytvoří tvarový spoj
Chemická kotva do pórobetonu
Plastová kotva s okem pro kotvení lešení a s krytkou k zakrytí otvoru
Závěsná kotva s hákem do stropní konstrukce
Hřebíková hmoždinka pro malá zatížení
Mosazná hmoždinka
Plastová talířová narážecí hmoždinka k připevnění izolace
Kovová talířová narážecí hmoždinka k připevnění rabicového pletiva
3.3.17 Příklady kotevních prvků
Hmoždinka do pěnových materiálů :
Hmoždinka do pěnových materiálů
Vhodná pro fasády zateplené desky z polyuretanu, polystyrenu, styroporu.
K upevňování poštovní schránky, zvonku, domovního čísla, firemní tabulky a pod. na zateplené fasádě
Hmoždinka do plných a děrovaných materiálů :
Maximální únosnost v plném stavebním materiálu.
Vhodná do zdiva, betonu, děrovaných cihel dutinových tvárnic, pórobetonu(plynobetonu).
Montáž do plného materiálu:
Montáž do dutinového materiálu:
Hmoždinka do všech materiálů mimo dutinových :
Beton a všechny stavební hmoty, od děrovaných cihel přes pórobeton (plynobeton) až po lehké stavební desky.
Pro upevnění všech předmětů, které lze upevnit vruty.
Vzpěrné jazýčky brání otáčení hmoždinky ve vrtané díře a hluboké zuby se ukotvují třecím spojením v plných stavebních hmotách nebo tvarovým spojením v měkkých a hrubých stavebních materiálech. Přední polovina hmoždinky má plný průřez, aby se rozpěrný tlak při šroubování šroubu do konce vyvrtané díry ještě zesiloval. Široké rovné vnitřní plochy nabízejí šroubu při šroubování "pevnou půdu pod nohama" pro bezpečné upevnění.
Montáž:
Univerzální hmoždinka do všech materiálů:
Beton, plné cihly, děrované cihly, dutinové tvárnice, pórobeton (plynobeton), sádrokartonové desky a deskové stavební hmoty od tloušťky 6mm.
Pro upevnění všech předmětů, které lze upevnit vruty.
Montáž:
Hmoždinka do všech materiálů :
Vhodná pro beton, plné cihly, děrované cihly, dutinové tvárnice, pórobeton (plynobeton), sádrokartonové desky a deskové stavební hmoty od tloušťky 6mm
k upevnění např. nástěnných polic, lehkých závěsných skříněk, kolejnic na závěsy, soklových lišt, elektrospínačů, kabelových kanálů, svítidel, atd
Zašroubováním vrutu se nylonový materiál rozepře a celoplošně přitlačí na stěny díry. Při použití doporučených vrutů do dřeva se dosahují nejvyšší hodnoty upevnění.
Při montáži do dutých tvárnic a dutých stěn (např. sádrokarton) vybočí hmoždinka při dotahování vrutu do stran a vytvoří v dutině jakousi zábranu. Při použití vrutů do dřevotřísky (se závitem až k hlavě) se dosahuje maximální vybočení hmoždinky.
Montáž:
Hmoždinka do pórobetonu a plynobetonu :
K lehkému statickému upevňování rastrových fasádních a střešních konstrukcí ze dřeva a kovu, oken, dveří, mříží, konzolí, potrubí, ocelových a dřevěných konstrukcí, zdravotnických zařízení atd.
Tato hmoždinka je optimálně přizpůsobena stavební hmotě pórobeton (plynobeton). Díky spirálovitým vnějším žebrům dosahuje celkový průměr hmoždinky přibližně dvojnásobku průměru jádra nebo průměru vrtané díry a tím je při příčném, stejně jako osovém tahu výhodné rozdělení tlaku v pórobetonu (plynobetonu).
Montáž:
Hmoždinka s vnitřním metrickým závitem :
Vhodná pro beton a plné zdivo
k upevňování zábradlí, mříží, držáků, trubek, distančních konstrukcí atd.
Jako odlišovací znak má tato hmoždinka béžovou barvu.
Konstrukce hmoždinky M-S dovoluje provlečení šroubu.
K dosažení maximální nosnosti musí šroub nejméně o jeden průměr šroubu přečnívat přes hrot hmoždinky.
Montáž:
Hmoždinka do plynosilikátu (případně Ytong)
Vhodná pro lehké stavební materiály
Typ M pro pevnost v tlaku do 7 N/mm2
Typ K pro pevnost v tlaku do 5 N/mm2
K upevnění lehkých poliček, obkladů, kabelů, svítidel, dekoračních předmětů na plynosilikát pomocí vrutů nebo metrických šroubů
Hmoždinka FTP se zašroubuje samořezným závitovým kolíkem do vyvrtaného otvoru odpovídajícímu průměru jádra kolíku, vytvoří se tak beznapěťové tvarové spojení.
Tvarový spoj umožňuje malé vzdálenosti od okrajů a malé rozteče šroubů.
Montáž:
Kovová hmoždinka
Vhodná pro beton, plné cihly, dutinové tvárnice, pórobeton (plynobeton).
K upevnění plynovodu, vodovodu, trubních objímek atd.
Kovovou fischer hmoždinku typ FMD lze použít pro pórobeton (plynobeton) nižší pevnosti přímo bez předvrtání. Pouze u délky 60mm je nutné provést přípravný vrt v průměru 6mm.
V jiných stavebních hmotách se musí vrt provést, přičemž průměr vrtu závisí na pevnosti podkladu.
Kovová hmoždinka z vysoce kvalitní oceli, pozinkovaná.
Montáž:
Hmoždinka s metrickým závitem :
Vhodná pro beton, přírodní kámen, plné cihly.
K upevnění strojů, ocelových konstrukcí, čerpacích zařízení, ochranných mříží, prodejních automatů, diamantových vrtaček.
Kuželová rozpěrná hmoždinka z nylonu s výztuží ze skelného vlákna a mosazná kuželka pro univerzální montáž šrouby a svorníky se závitem.
Díky velkému rozpěrnému rozsahu reaguje hmoždinka na nepřesnosti vrtané díry.
Hmoždinka je také vhodná k upevňování do tenkých betonových desek, desek z umělého kamene nebo jiných desek s vysokou pevností v tlaku.
Montáž:
Mosazná hmoždinka
Vhodná pro desky Cetris, dřevotřísku, masivní dřevo, překližku, umělou hmotu, umělý kámen, přírodní kámen, plné cihly, vápenopískové plné cihly.
K upevnění přídržných úhelníků, rastrových konstrukcí, kování nábytku, malých přístrojů atd.
Hloubka vrtu a ukotvení od 7,5 mm.
Odolnost proti protočení díky podélnému rýhování.
Lze kombinovat s různými druhy metrických šroubů a s různými materiály.
Šroub lze téměř libovolně často zašroubovávat a vyšroubovávat při demontáži stavebních dílů.
Montáž:
Mosazná hmoždinka s vnitřním metrickým závitem
Vhodná pro beton, přírodní kámen, dřevo, dřevotřísku
K upevnění plechů, kovových lehkých ochranných profilů, malých závěsných skříněk a poliček
Mosazná hmoždinka s vnitřním závitem pro připevňování metrickými šrouby od M6 do M16.
Při zašroubování rozvírá šroub v konicky vyvrtané rozpínací části proříznuté pouzdro hmoždinky a rozepne ji v otvoru.
Velmi malá hloubka kotvení v tvrdých a pevných materiálech.
Vroubkovaný povrch pro lepší uchycení.
Předsazená a průvlečná montáž.
Montáž:
Hmoždinky pro deskové materiály :
Kovová hmoždinka (dutinová)
Vhodná pro sádrokarton, sádrovláknité desky, dřevotřísku, desky z vláknocementu, lehké stavební desky z dřevěné vlny, desky z tvrdých vláken, stropy z dutinových cihel.
K upevnění osvětlovacích těles, regálů, patních lišt, spínačů, závusných skříněk, kolejnic na záclony, kabelových kanálů, obrazových rámů, boilerů, věšáků, atd.
Montáž:
Pomocí montážních kleští
Pomocí montážního šroubováku
Mnohostranné sklopné dutinové hmoždinky
Vhodná pro sádrokarton, sádrovláknité desky, dřevotřisku, desky z vláknocementu, lehké stavební desky z dřevěné vlny, desky z tvrdých vláken, stropy z dutinových cihel, železobetonové vložkové stropy, stropy s dutinovou vložkou, trapézový plech, atd.
K upevnění osvětlovacích těles, regálů, spínačů, závusných skříněk, umyvadel, kolejnic na záclony, regálových kolejnic, kabelových kanálů, závusných květináčů, věšáků, atd.
Montáž:
Hmoždinka pro deskové materiály
Vhodná pro sádrokarton, dřevotřísku, vláknocementové desky.
K upevnění lišt, obrazových rámů, elektroinstalací, garnyží,osvětlovacích těles, lehkých poliček.
Montáž:
Hmoždinka pro sádrokarton:
Vhodná pro sádrokarton, sádrokarton s izolací na zadní straně.
K upevnění osvětlovacích těles, patních lišt, spínačů, obrazových rámů, kabelových kanálů, kolejnic na záclony, dřevěných lišt, atd.
Montáž :
(bez vrtání pomocí AKU šroubováku nebo elektrického šroubováku)
Hmoždinka pro sádrokarton (kovová):
Vhodná pro sádrokarton a sádrokarton s izolací na zadní straně.
Není vhodný pro sádrovláknité desky.
K upevnění: osvětlovacích těles, kobercových lišt, obrazových rámů, kolejnic na záclony a dřevěných lišt.Hmoždinka do sádrokartonu fischer GKM je speciální hmoždinka, která se zašroubovává pomocí vlastního výstupku na těle hmoždinky.Hmoždinka je z lehkého kovu.
Montáž:
Hmoždinky pro uchycení desek tepelné izolace :
Montáž :
Montáž hmoždinek ejotherm na fasádě :
Svorníková kotva:
S dvojitým rozpěrným pouzdrem pro beton
Vhodné pro beton B15 a více a přírodní kámen s hustou texturou.
K upevnění ocelových konstrukcí, strojů, kabelových tras, bezpečnostní techniky, dřevěných konstrukcí...
Tam, kde je dynamické zatížení kotvy.
Montáž:
Svorníková kotva:
S dvojitým rozpěrným pouzdrem pro vysoké zatížení
Vhodné pro beton >=B15 a přírodní kámen s hustou texturou.
Slouží k upevnění: ocelových konstrukcí všeobecně, kabelových tras, konzol, kotvících kolejnic, potrubí, třmenů trubek, vibrujících kovů, vrat, schodů, zábradlí, strojů, podpěr, kovových žebříků, lešení atd.
Tyto kotvy se vyrábějí z galvanicky pozinkované nebo nerezové (A4) oceli.
Montáž:
Trubková kotva:
Silově kontrolované rozpírání
Vhodné pro beton >=B15 a přírodní kámen.
K upevňování mříží, podpěr, konzol, kovových konstrukcí, kovových profilů atd.
Montáž:
Zarážecí kotva:
Jednoduchá kotva s vnitřním závitem
Vhodná pro prostý beton >=B15
K upevnění ploché oceli, profilové oceli, potrubí, klimatizačního potrubí, spriklerů, závitových tyčí, montážních opěr, mříží, zábradlí, fasád atd.
Zarážecí kotva fischer EA je kompaktní kotva s vnitřním závitem pro montáž připevňovaných předmětů do připravené kotvy z galvanicky pozinkované oceli pro metrické závity M6 až M20.
Velikosti M6 až M16 se dodávají také z nerezové oceli.
Univerzální použití.
Montáž:
Narážecí kotva
Vhodné pro beton >=B15
K upevnění: latí, hranolů, lišt, spodních konstrukcí ze dřeva, kovových profilů, řetězů, lan, děrovaných pásů, drátěných závěsů, prodlužovacích matic se závitovými tyčemi, požárních stěn, klimatizačních potrubí, lehkých podvěšených stropů atd.
Montáž:
3.4 Chemické kotvy
Nejpoužívanější systémy chemických kotev v současnosti jsou na těchto bázích :
a) polyester (obsahující styren i bez styrenu)
b) vinylester (obsahující styren i bez styrenu)
c) epoxyakrylát (obsahující styren i bez styrenu)
d) epoxid
e) specielní hybridní malty
Chemická malta (kotevní malta apod.) je speciální dvousložková malta obsahující pryskyřice nebo hybridní směsi. Složení je většinou následující :
pryskyřice, aditivum, plnivo, pigment a reaktivní složkaVýhody chemických kotev :
univerzální využití
pevnostní parametry
odolnost vůči chemikáliím
odolnost vůči vibracím a korozi
rychlá a jednoduchá aplikace
Princip aplikace chemické kotvy :
1) vyvrtá se otvor (do plných materiálů s příklepem, do dutých bez příklepu)
2) otvor se řádně vyčistí (kartáčem, pumpičkou, kompresorem, tlakovou vodou)
3) aplikuje se kotva do otvoru směrem ode dna nahoru (do plného materiálu rovnou,
do dutého materiálu se před aplikací vloží do otvoru sítko nebo speciální plastováhmoždinka)
Chemická ampule + kotevní šroub :
Ukotvení bez rozpěrného tlaku v betonu bez trhlin.
Vhodné pro beton >=B15 a přírodní kámen s hutnou strukturou.
K upevnění ocelových konstrukcí obecně, opěr, kolejnic, patních a hlavových desek, vysokoregálových skladů, konzolí, zábradlí, oken, ochranných latí, lešení, štítových mostů, vedení, strojů, fasád, připojovacích výztuží, bedněn s jednou lícovou plochou atd.
Montáž:
Vyvrtaná díra se musí důkladně vyčistit vyfoukáním a 2x vykartáčovat.
Závitové tyče se osazují rotačním příklepem, elektropneumatickým rotačním kladivem (vrtací kladivo) s min. 750 ot./min.
Dodržet se musí doby vytvrzování v závislosti na teplotě až do úplného zatvrdnutí pryskyřice.
Kotvu lze osazovat i do vlhkých vrtaných děr. Ovšem voda se musí z díry odstranit. Doba vytvrzení se pak zdvojnásobuje.
Chemická ampule + kotevní šroub s vnitřním závitem :
Ukotvení bez rozpěrného tlaku v betonu bez trhlin.
Vhodné pro beton >=B15 a přírodní kámen s hutnou strukturou.
K upevnění ocelové a průmyslové konstrukce
Chemická kotva RG MI se sestává z ampule R a kotevního šroubu RG MI, včetně osazovacího přípravku. Tato kotva je určena pro předsazenou montáž, a lze ji kdykoliv demontovat. Po zaražení kotevního šroubu do vývrtu pomocí rotačního pohybu a nárazů pneuelektrického vrtacího kladiva se skleněná patrona roztříští a obsah (pryskyřice a tvrdící přísada) se smísí. Rychle tvrdnoucí malta zalepí kotevní šroub ve vývrtu. Výhodou je minimální vzdálenost od hrany a minimální rozteče díky ukotvení bez napětí.
Montáž:
Vyvrtejte otvor, který následně vyčistěte.
Vložte patronu.
Pomocí montážního přípravku a pneuelektrického vrtacího kladiva zatlučte objímku s vnitřním závitem do vývrtu.
Připevněte úchyt pomocí metrického šroubu.
Zarážecí patrona:
Dodatečné a bezpečné ukotvení připojované výztuže
Vhodná pro beton >=B15 a přírodní kámen s hutnou strukturou.
K upevnění výztužných prutů, připojované výztuže atd.
Zaražením výztužného prutu se skleněná ampule rozbije. Takto aktivovaná speciální malta drží ocelovou tyč od počátku i ve vlhkém betonu v požadované poloze a rychle tvrdne.
Montáž:
Vyčistit a vyfoukat vyvrtaný otvor od prachu z vrtání.
Vložit patronu FHP podle nákresu.
Očistit betonářskou tyčovou ocel. Musí být zbavena oleje a tuku. Nasadit manžetu.
Kotevní prvek zatlouci palicí do vyvrtaného otvoru až na doraz.
Chemická vinylsterová malta :
Chemická vinylesterová malta s přísadou cementu se skládá z vysoce výkonné hybridní malty, bez obsahu styrenu, a zvlášť tvrdící přísady, ve dvou oddělených komorách pevné kartuše. Při současném vytlačení obou složek najednou jsou tyto smíchány ve statickém směšovači. Při přestávce v práci lze statický směšovač vyměnit a zbývající materiál v kartuši lze opět použít. Ke každé kartuši jsou vždy dodávány dva statické směšovače. Tato chemická malta dráždí oči, dýchací orgány a kůži. Může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží.
Montáž
Kotvení v děrovaném materiálu s použitím sítek
Kotvení v plné stavební hmotě bez použití sítek
3.5 Závěsné kotvy
Systémy kotev pro fasádní panely vždy tvoří horní díl ze závitovou tyčí s možností výškové rektifikace, spodní díl zabetonovaný do fasádního prefabrikátu s možností boční rektifikace a distanční šroub pro rektifikaci vzdálenosti od stěny. Veškeré díly systému jsou vyrobeny z nerez oceli.
Program doplňují distanční šrouby, upevňovací kotvy z plastu, napínací zámky a ozubené přídržné kotvy.
jednoduchá a rychlá montáž
rektifikace ve všech směrech
3.6 Kotevní táhla
Příklady možností řešení :
Systémová řešení umožňují nápaditou realizaci i komplikovaných konstrukcí a estetické utváření vnitřních i vnějších prostor.
3.7 Další prvky pro kotvení na stěnách a střešních pláštích
Hliníkové rozpěrné nýty :
Trubkové nýty:
bez podložky
s oválnou podložkou
s kruhovou podložkou
Hákové kotvy:
bez podložky
s podložkou
se závitem
Prvky pro kotvení dřevěných sloupků do podkladu
LITERATURA
[1.] HÁJEK V., NOVÁK L.,ŠMEJCKÝ J., Konstrukce pozemních staveb 30-Kompletační konstrukce, Praha:ČVUT, 2002 skripta
[2.] POKLUDA J., Henkel ČR, Použití chemických kotev ve stavebnictví, Střechy,Fasády,Izolace, 7-8/2007
[3.] SNIEGOŇ P., EJOT.CZ s.r.o.,Technika kotvení, zakázané technologie na základě praxe v evropských zemích, Praha: EJOT.CZ s.r.o 2007 příspěvek z konference Izolace 2007, AWAL s.r.o.
[4.] VN 73 2615-Směrnice pro kotvení ocelových konstrukcí, Ostrava:Vítkovice, a.s., Ostrava. 1994
[5.] VLASÁK S., -Doporučený standard technický. DOS T 1.04, Praha:2006 Informační centrum ČKAIT.
Další zdroje informací :
www.ejot.cz
www.fischerwerke.cz
www.fischercentrumzlin.cz
www.halfen-deha.cz
www.jpcz.cz
www.jhsystems.cz
www.ivancs.cz
www.hilti.cz
Vytisknout | Nahoru ↑