Které kotvy do betonových bloků jsou vhodné pro váš projekt? Kompletní průvodce výběrem a instalací

Pravá betonové blokové kotvy závisí na typu zatížení, hustotě materiálu bloku a na tom, zda bude kotva použita v čelní skořepině, stěně nebo dutém jádru bloku – a výběr špatného typu může vést k poruchám vytažením při zlomku jmenovitého zatížení. Kotvy do betonových bloků (také nazývané kotvy CMU, kotvy do zdiva nebo spojovací prvky s dutým blokem) jsou mechanické nebo adhezivní upevňovací systémy speciálně navržené pro zajištění strukturálních a nekonstrukčních spojení se stěnami betonových zděných jednotek (CMU), zádržným blokem a dekorativním blokem. Tato příručka pokrývá všechny hlavní typy kotev, jejich únosnost, požadavky na instalaci a kritické rozdíly mezi nimi, abyste mohli poprvé vybrat a nainstalovat správný spojovací prvek.

Čím se betonové blokové kotvy liší od masivních betonových kotev?

Kotvy do betonových bloků musí být navrženy jinak než pevné betonové spojovací prvky, protože bloky CMU jsou duté – obvykle 50 až 75 procent prázdného prostoru – což znamená, že standardní rozpěrná kotva, která funguje tak, že se zaklíní do okolního materiálu, buď popraská tenkou čelní skořepinu, nebo zcela protáhne dutinu. Standardní betonové rozpěrné kotvy jsou závislé na bočním tlaku proti souvislé hmotě materiálu; Stěny CMU neposkytují tuto hmotu v místě kotvy, pokud kotva není specificky navržena tak, aby se rozpínala napříč nebo se opírala o geometrii bloku.

Tři strukturální výzvy jedinečné pro blokové kotvení jsou:

• Tenké mušle na obličej: Standardní čelní skořepiny CMU mají tloušťku pouze 1,25 až 1,5 palce (32 až 38 mm) – nedostatečná nosná plocha pro vysoké expanzní síly
• Dutá jádra: Prázdný prostor za čelní skořepinou neposkytuje žádný materiál pro mechanické kotvy, na který by mohly dosedat, pokud s tím konstrukce kotvy výslovně nepočítá
• Proměnná síla bloku: Pevnost CMU v tlaku se pohybuje od 1 000 psi v lehkém dekorativním bloku až po více než 3 000 psi v hustém konstrukčním bloku, což vyžaduje výběr kotvy odpovídající konkrétnímu typu bloku
• Zasahování maltových spojů: Kotvy umístěné v maltových spárách nebo v jejich blízkosti zasahují do slabšího materiálu než čelo bloku, což výrazně snižuje odpor proti vytažení

Kolik typů kotev do betonových bloků existuje?

Existuje šest primárních kategorií betonové blokové kotvy , z nichž každý používá jiný mechanismus k rozvoji síly držení uvnitř nebo prostřednictvím struktury CMU. Pochopení principu fungování každého typu je nezbytné pro přizpůsobení kotvy aplikaci.

1. Objímkové kotvy

Kotvy na rukávy patří k nejvšestrannějším betonové blokové kotvy pro aplikace se střední zátěží. Objímková kotva se skládá ze závitového svorníku obklopeného segmentovým kovovým pouzdrem. Když je matice utažena, šroub táhne kuželovitý expandér nahoru do pouzdra, čímž tlačí segmenty pouzdra směrem ven proti okolnímu materiálu. V bloku CMU musí být objímkové kotvy instalovány pouze v lícní skořepině – rozpínání musí probíhat v rámci tloušťky skořepiny, nikoli v dutině. Objímkové kotvy jsou k dispozici v průměrech od 1/4 palce do 3/4 palce a délkách od 2 palců do 8 palců. V CMU standardní hmotnosti dosahuje 3/8palcová objímková kotva vytažení v tahu přibližně 1 300 až 1 900 liber v závislosti na hloubce zakotvení a pevnosti bloku.

2. Přepínací šroubové kotvy (Hollow-Wall Anchors)

Přepínací šroubové kotvy jsou nejvhodnější betonové blokové kotvy kdy se pro přenos zatížení musí využít dutina v jádru bloku. Kloubový šroub prochází vyvrtaným otvorem v čelním plášti a pružinová nebo gravitační křídla se otevírají za stěnou pláště v dutém jádru. Když je šroub utažen, křídla se opírají o vnitřní stranu skořepiny a rozkládají zatížení na větší plochu než samotný vyvrtaný otvor. Kloubové šrouby v bloku jsou dimenzovány na smyk 50 až 200 lb na kotvu v závislosti na tloušťce pláště a velikosti kloubového křídla. Jsou vhodné pro nekonstrukční aplikace: držáky polic, svítidla, pásy vedení a podobně.

3. Šroubové kotvy (zdící šrouby / Tapcon-Style)

Zednické šroubové kotvy — někdy obecně nazývané kotvy typu Tapcon — jsou šrouby z tvrzené oceli se specializovaným hi-lo závitovým vzorem, který se zařezává přímo do předvrtaných děr v betonu nebo bloku, aniž by vyžadoval samostatné tělo kotvy. V aplikacích bloků CMU fungují šrouby do zdiva nejlépe, když jsou zašroubovány do materiálu plného stojiny nebo příčné výztuhy spíše než do čelní skořepiny, protože záběr závitu vyžaduje minimální hloubku materiálu. Standardní 3/16palcové vruty do zdiva dosahují přibližně 200 až 500 lb smyku a 100 až 350 lb napětí v CMU normální hmotnosti, v závislosti na hloubce kotvení (minimálně 1 palec, optimální 1,5 až 1,75 palce). Patří mezi nejrychleji se instalují betonové blokové kotvy — není vyžadováno žádné samostatné kotevní těleso, odnímatelné a znovu použitelné ve stejném otvoru až přibližně 5krát, než dojde k degradaci záběru závitu.

4. Lepidlo / Epoxidové kotvy

Lepicí kotvy pro betonové bloky použijte dvousložkové epoxidové nebo hybridní polyesterové pryskyřice vstřikované do vyvrtaného otvoru prostřednictvím statické směšovací trysky před vložením závitové tyče nebo armatury. Epoxidové kotvy v bloku CMU vyžadují sítové trubky – válce z drátěného pletiva vložené do otvoru před lepidlem – protože dutá dutina by jinak umožnila tekutému epoxidu protékat do jádra, spíše než se lepit na stěny otvoru. Síťová trubice omezuje lepidlo v hloubce čelní skořepiny. Epoxidem ukotvená závitová tyč (průměr 1/2 palce) v CMU normální hmotnosti se stínicí trubkou dosahuje hodnot v tahu 2 500 až 5 000 liber po úplném vytvrzení — nejvyšší možné zatížení pro jednotlivce betonové blokové kotvy . Doba vytvrzování se pohybuje od 20 minut při 70°F do 4 hodin při 40°F a musí být plně uplynuta před vložením.

5. Kotvy kladiva (kotvy pohonu)

Kotvy s kladivem (také nazývané hnací kotvy nebo natloukací kotvy) jsou nejrychlejší možností instalace pro lehká zařízení kotvení do betonových bloků . Předem smontovaný hřeb je proražen kovovou objímkou ​​vloženou do předvrtaného otvoru; hřebík rozšiřuje pouzdro proti stěně otvoru. V aplikacích CMU musí být natloukací kotvy použity pouze v pevných částech bloku (čelní skořepina nebo stojina) a jsou omezeny na lehké smykové zatížení – typicky 100 až 400 liber ve smyku a 50 až 200 liber v tahu v závislosti na velikosti (dostupné v průměrech 1/4 palce a 3/8 palce). Po nastavení je nelze odstranit a jsou nejvhodnější pro trvalé, nekritické připevnění, jako jsou kotvy potrubí, pásy a podobné aplikace.

6. Kotvy přes šroub

Průchozí šroubové kotvy protáhněte závitovou tyč nebo šroub zcela skrz celou tloušťku stěny CMU s nosnou deskou nebo maticí na každé straně. Tento způsob zcela obchází omezení dutého jádra tím, že se opírá o celou stěnovou sestavu spíše než se spoléhat na kotevní záběr v rámci jedné čelní skořepiny. Průchozí šrouby dosahují nejvyšší únosnosti ze všech betonová bloková kotva metoda — 1/2palcová závitová tyč procházející standardní 8palcovou stěnou CMU s 3palcovými čtvercovými nosnými deskami může vyvinout tahové zatížení přesahující 10 000 liber před poruchou bloku nebo tyče. Omezením je přístup — oba líce stěny musí být dosažitelné, což u hotových stěn nebo stěn proti svahu není možné.

Který typ kotvy do betonového bloku má nejlepší výkon pro každou aplikaci?

Výběr optimálního betonová bloková kotva vyžaduje přizpůsobení nosnosti kotvy a způsobu instalace konkrétním požadavkům aplikace. Níže uvedená tabulka porovnává všech šest typů napříč kritérii, která jsou v oboru nejdůležitější.

Tabulka 1: Porovnání výkonu a použití šesti typů betonových blokových kotev podle nosnosti, rychlosti instalace, odnímatelnosti a nejlepšího případu použití.

Jak správně nainstalovat kotvy do betonových bloků

Správná instalace betonové blokové kotvy je stejně důležité jako výběr správného typu – nesprávně nainstalovaná kotva jakéhokoli typu bude fungovat pod jmenovitou kapacitu, někdy až dramaticky. Následující kroky platí pro všechny typy mechanických kotev; lepicí kotvy mají další požadavky, které jsou podrobně uvedeny samostatně.

Obecné instalační kroky pro mechanické kotvy do betonových bloků

1. Najděte pevný materiál: Před vrtáním použijte vyhledávač trnů nastavený na režim AC nebo zdivo, nebo klepněte na povrch stěny a zjistěte umístění stojiny bloku a pevných částí lícové skořepiny. Označte místa vrtání v plném materiálu, nikoli v dutém jádru nebo v maltových spojích. Pevnost maltových spojů je pouze 40 až 60 procent pevnosti bloku – kotvení v maltových spojích úměrně snižuje kapacitu.
2. Vyberte správný vrták: Použijte vrták do zdiva s tvrdokovovým hrotem o velikosti podle specifikace výrobce kotvy. Pro většinu betonové blokové kotvy , průměr bitu odpovídá průměru těla kotvy u mechanických typů nebo je o 1/16 palce větší než závitová tyč pro lepicí kotvy. Standardní vrtáky nebudou řezat zdivo a budou se přehřívat a selhávat.
3. Použijte režim vrtání s příklepem: Nastavte vrtačku do režimu vrtání s příklepem pro veškeré vrtání CMU. Pouze rotační vrták bude fungovat, ale je výrazně pomalejší a generuje více tepla, což může způsobit otupení vrtáku a nadměrnou velikost otvoru v důsledku tepelné expanze. 1/2-palcový otvor ve standardní CMU by měl v režimu kladiva trvat přibližně 15 až 30 sekund.
4. Vrtejte do správné hloubky: Vrtejte alespoň o 1/2 palce hlouběji, než je požadovaná hloubka ukotvení kotvy, abyste umožnili hromadění prachu z vrtání na dně otvoru. Nedostatečná hloubka brání dosažení úplného zapuštění kotvy, což snižuje nosnost.
5. Důkladně vyčistěte otvor: Vyfoukejte veškerý prach a nečistoty pomocí stlačeného vzduchu (minimálně dva průchody) a vykartáčujte otvor drátěným kartáčem (minimálně dva průchody). Prach z vrtání ponechaný v otvoru je jedinou nejčastější příčinou podhodnoceného výkonu kotvy v mechanických i lepicích systémech. U lepicích kotev musí být otvor zcela suchý.
6. Instalace a utahovací moment podle specifikace: Vložte kotvu a aplikujte montážní moment doporučený výrobcem. Při nedostatečném točivém momentu není expanze kompletní; přetažením může dojít k prasknutí obličejové skořepiny. Většina 3/8palcových objímkových kotev v CMU specifikuje instalační moment 25 až 35 ft-lbs.

Další kroky pro instalaci epoxidové kotvy do bloku CMU

1. Vložte trubici obrazovky: Trubku drátěného síta zasuňte do vyčištěného otvoru tak, aby směřovala dolů. Trubka obrazovky musí odpovídat průměru otvoru a musí být dostatečně dlouhá, aby sahala ode dna do vzdálenosti 1/4 palce od otvoru otvoru.
2. Vypusťte a zlikvidujte první 2 palce namíchaného lepidla: První materiál dávkovaný přes novou míchací trysku není zcela promíchán. Před vstřikováním do otvoru vždy vybijte první 2 palce na karton. Použití částečně namíchaného lepidla má za následek výrazně sníženou pevnost spoje.
3. Vyplňte zdola nahoru: Vložte trysku do spodní části sítové trubice a během dávkování ji pomalu vytahujte. Naplňte otvor přibližně do 2/3 – závitová tyč po zasunutí vytlačí objem a přebytečné lepidlo přeteče otvorem při správné úrovni naplnění.
4. Vložte a otočte závitovou tyč: Pomalým otáčením prostrčte závitovou tyč skrz sítovou trubici, abyste zajistili úplný přilnavý kontakt na všech plochách závitu. Nenarušujte tyč, dokud plně neuplyne výrobcem stanovená doba vytvrzení.
5. Před naložením sledujte úplné vytvrzení: Epoxidové kotevní systémy mají doby vytvrzení závislé na teplotě. Při 70 °F většina systémů vytvrzuje za 45 až 90 minut. Při 40 °F se doba vytvrzení prodlužuje na 4 až 6 hodin. Zatížení epoxidové kotvy před úplným vytvrzením může mít za následek hodnoty vytažení až 20 až 30 procent jmenovité kapacity.

Z jakého materiálu by měly být kotvy do betonových bloků vyrobeny?

Materiálová specifikace a betonová bloková kotva určuje její dlouhodobou odolnost proti korozi a únosnost – zejména ve venkovním, vlhkém nebo chemicky agresivním prostředí, kde může korodující kotva selhat roky dříve, než by naznačovala její mechanická odolnost.

Tabulka 2: Průvodce výběrem materiálu pro betonové blokové kotvy podle odolnosti proti korozi, pevnosti, vhodného prostředí a relativní ceny.

Pro exteriér betonová bloková kotva aplikace — opěrné zdi, kotvy pro plotové sloupky, vnější spoje říms — žárově zinkovaná nebo nerezová ocel 304 je minimální specifikace. V pobřežních prostředích do 1 000 stop od slané vody je vyžadována nerezová ocel 316. Samotný blok CMU je alkalický (pH 12 až 13), což urychluje korozi nechráněných kotev z uhlíkové oceli i v interiéru, pokud je přítomna vlhkost.

Jak vypočítat počet potřebných kotev do betonových bloků

Správný výpočet množství kotvy pro a betonová bloková kotva instalace vyžaduje použití bezpečnostního faktoru na provozní zatížení – publikované jmenovité únosnosti kotev jsou hodnoty mezního porušení, nikoli bezpečné provozní zatížení. Nikdy nenavrhujte instalaci podle publikované hodnoty maximálního zatížení.

Požadavky na bezpečnostní faktor podle typu aplikace

Tabulka 3: Požadavky na bezpečnostní faktor pro výpočty zatížení betonových blokových kotev podle kategorie použití s příklady odvození pracovního zatížení.

Praktický příklad: Nástěnný úložný regál zatíží čtyři celkem 600 liber betonové blokové kotvy ve smyku. S bezpečnostním faktorem 4:1 vyžaduje každá kotva nosnost ve smyku minimálně 600 ÷ 4 ÷ 4 = 37,5 lb na kotvu proti pracovnímu zatížení (nebo kotva musí mít jmenovitý smyk alespoň 150 lb každá). Standardní 3/16palcový šroub do zdiva dimenzovaný na maximální smyk 200 až 300 liber by tento požadavek pohodlně splnil s rezervou. Pro konstrukční zábradlí s návrhovým bodovým zatížením 250 lb a bezpečnostním faktorem 5:1 potřebuje každá kotva maximální smyk 1 250 lb – vyžaduje minimálně 3/8palcovou objímkovou kotvu nebo epoxidovou kotvu.

Často kladené otázky o kotvách do betonových bloků

Závěr: Výběr a instalace správných kotev do betonového bloku

Celá řada betonové blokové kotvy — od 0,30 USD zatloukací kotvy pro pásku vedení po plně zkonstruovaný epoxidový kotevní systém pro spojení konstrukčních knih — všechny sdílejí stejný základní požadavek: kotva musí odpovídat typu bloku, geometrii dutiny, aplikovanému zatížení a podmínkám prostředí. Žádný typ kotvy nefunguje optimálně ve všech aplikacích a rozdíl mezi správnou a nesprávnou volbou není záležitostí postupného snižování výkonu – je to rozdíl mezi systémem, který bezpečně funguje po desetiletí, a systémem, který katastrofálně selže při zlomku zamýšleného zatížení.

Pro lehké vnitřní instalace nabízejí šrouby do zdiva nejlepší kombinaci rychlosti, nastavitelnosti a přiměřené nosnosti. Pro středně náročné konstrukční aplikace v přístupném materiálu čelního pláště poskytují objímkové kotvy spolehlivý výkon se snadnou instalací. Pro konstrukční spoje s nejvyšším zatížením nebo tam, kde musí být zasunuto duté jádro, jsou epoxidové kotvy se stínícími trubkami technickým řešením. A když jsou obě strany stěny přístupné a je požadováno maximální zatížení, průchozí šroubové ukotvení s nosnými deskami zcela eliminuje omezení kotvení pouze na čelní stěnu.

Vždy používejte vhodné bezpečnostní faktory, specifikujte správnou třídu materiálu pro dané prostředí, před instalací důkladně vyčistěte vyvrtané otvory a konzultujte s licencovaným stavebním inženýrem jakoukoli aplikaci v oblasti bezpečnosti života nebo seismického návrhu. betonové blokové kotvy . Investice do správné specifikace se vyplácí ve spolehlivém a dlouhodobém výkonu pro každé připojení, které kotva obsluhuje.