Ktoré kotvy do betónových blokov sú vhodné pre váš projekt? Kompletný sprievodca výberom a inštaláciou

Pravý betónové blokové kotvy závisí od typu zaťaženia, hustoty materiálu bloku a od toho, či bude kotva použitá v čelnom plášti, páse alebo dutom jadre bloku – a výber nesprávneho typu môže viesť k poruchám vytiahnutím pri zlomku menovitého zaťaženia. Kotvy do betónových blokov (tiež nazývané kotvy CMU, kotvy do muriva alebo upevňovacie prvky z dutých blokov) sú mechanické alebo adhézne upevňovacie systémy špeciálne navrhnuté na zabezpečenie štrukturálnych a nekonštrukčných spojení so stenami betónových murovacích jednotiek (CMU), prídržným blokom a ozdobným blokom. Táto príručka obsahuje všetky hlavné typy kotiev, ich zaťaženie, požiadavky na inštaláciu a kritické rozdiely medzi nimi, aby ste si mohli vybrať a nainštalovať správny spojovací prvok na prvýkrát.

Čím sa betónové blokové kotvy líšia od pevných betónových kotiev?

Kotvy do betónových blokov musia byť skonštruované inak ako pevné betónové spojovacie prvky, pretože bloky CMU sú duté – zvyčajne 50 až 75 percent prázdneho priestoru – čo znamená, že štandardná expanzná kotva, ktorá funguje tak, že sa zaklinuje do okolitého materiálu, buď popraská tenkú čelnú škrupinu, alebo úplne pretiahne dutinu. Štandardné betónové rozperné kotvy závisia od bočného tlaku proti súvislej hmote materiálu; Steny CMU neposkytujú túto hmotnosť v mieste kotvy, pokiaľ kotva nie je špecificky navrhnutá tak, aby sa rozpínala naprieč alebo sa opierala o geometriu bloku.

Tri štrukturálne výzvy jedinečné pre blokové kotvenie sú:

• Tenké mušle na tvár: Štandardné čelné škrupiny CMU majú hrúbku iba 1,25 až 1,5 palca (32 až 38 mm) – nedostatočná nosná plocha pre vysoké expanzné sily
• Duté jadrá: Dutina za čelnou škrupinou neposkytuje žiadny materiál pre mechanické kotvy, s ktorým by sa mohli opierať, pokiaľ to dizajn kotvy špecificky nezohľadňuje
• Variabilná sila bloku: Pevnosť CMU v tlaku sa pohybuje od 1 000 psi v ľahkom dekoratívnom bloku až po viac ako 3 000 psi v hustej štruktúre bloku, čo si vyžaduje výber kotvy prispôsobenej konkrétnemu typu bloku
• Zasahovanie do maltových škár: Kotvy umiestnené v maltových škárach alebo v ich blízkosti zaberajú so slabším materiálom ako čelo bloku, čím sa výrazne znižuje odpor proti vytiahnutiu

Koľko typov kotiev do betónových blokov existuje?

Existuje šesť základných kategórií betónové blokové kotvy , pričom každý používa iný mechanizmus na rozvoj sily držania v rámci štruktúry CMU alebo prostredníctvom nej. Pochopenie princípu fungovania každého typu je nevyhnutné na prispôsobenie kotvy aplikácii.

1. Kotvy na rukávy

Kotvy na rukávy patria medzi najuniverzálnejšie betónové blokové kotvy pre aplikácie so strednou záťažou. Objímková kotva pozostáva zo závitovej skrutky obklopenej segmentovým kovovým puzdrom. Keď je matica utiahnutá, skrutka vytiahne kužeľovitý expandér smerom nahor do objímky, čím tlačí segmenty objímky smerom von proti okolitému materiálu. V bloku CMU musia byť objímkové kotvy inštalované iba v lícnej škrupine – expanzia musí nastať v rámci hrúbky škrupiny, nie v dutine. Objímkové kotvy sú dostupné v priemeroch od 1/4 palca do 3/4 palca a dĺžkach od 2 palcov do 8 palcov. V CMU so štandardnou hmotnosťou dosahuje 3/8-palcová objímková kotva vytiahnutie v ťahu približne 1 300 až 1 900 libier v závislosti od hĺbky uloženia a pevnosti bloku.

2. Prepínacie skrutkové kotvy (kotvy s dutou stenou)

Prepínacie kotvy skrutiek sú najvhodnejšie betónové blokové kotvy keď sa na prenos zaťaženia musí využiť dutina v jadre bloku. Kĺbová skrutka prechádza vyvŕtaným otvorom v čelnom plášti a pružinové alebo gravitačné krídelká sa otvárajú za stenou plášťa v dutom jadre. Keď je skrutka utiahnutá, krídla sa opierajú o vnútornú stranu škrupiny - rozdeľujú zaťaženie na väčšiu plochu ako samotný vyvŕtaný otvor. Kĺbové skrutky v bloku sú dimenzované na strih 50 až 200 libier na kotvu v závislosti od hrúbky plášťa a veľkosti otočného krídla. Sú vhodné pre nekonštrukčné aplikácie: držiaky políc, svietidlá, pásy na vedenie a podobne.

3. Skrutkové kotvy (murovacie skrutky / Tapcon-Style)

Skrutkové kotvy do muriva — niekedy všeobecne nazývané kotvy v štýle Tapcon — sú skrutky z tvrdenej ocele so špecializovaným vzorom hi-lo závitu, ktorý sa zarezáva priamo do predvŕtaných otvorov v betóne alebo bloku bez potreby samostatného telesa kotvy. V blokových aplikáciách CMU fungujú skrutky do muriva najlepšie, keď sú zaskrutkované do materiálu plného pásu alebo krížovej výstuže, a nie do čelného plášťa, pretože záber závitu vyžaduje minimálnu hĺbku materiálu. Štandardné 3/16-palcové skrutky do muriva dosahujú približne 200 až 500 libier v šmyku a 100 až 350 libier v ťahu v CMU normálnej hmotnosti, v závislosti od hĺbky uloženia (minimálne 1 palec, optimálne 1,5 až 1,75 palca). Tieto patria medzi najrýchlejšie sa inštalujúce betónové blokové kotvy — nevyžaduje sa žiadne samostatné kotviace teleso, odnímateľné a opakovane použiteľné v rovnakom otvore až približne 5-krát, kým sa záber závitu zhorší.

4. Lepidlo / Epoxidové kotvy

Lepiace kotvy pre betónové bloky použite dvojzložkové epoxidové alebo hybridné polyesterové živice injektované do vyvŕtaného otvoru cez statickú miešaciu trysku pred vložením závitovej tyče alebo výstuže. Epoxidové kotvy v bloku CMU vyžadujú sitové trubice – valce z drôteného pletiva vložené do otvoru pred lepidlom – pretože dutá dutina by inak umožnila tekutému epoxidu tiecť do jadra, a nie lepiť sa na steny otvoru. Rúrka obrazovky obmedzuje lepidlo v hĺbke plášťa tváre. Epoxidom ukotvená závitová tyč (priemer 1/2 palca) v CMU normálnej hmotnosti so sitovou rúrkou dosahuje hodnoty v ťahu 2 500 až 5 000 libier po úplnom vytvrdnutí — najvyššie prípustné zaťaženie pre jednotlivca betónové blokové kotvy . Čas vytvrdzovania sa pohybuje od 20 minút pri 70 °F do 4 hodín pri 40 °F a musí byť úplne uplynutý pred vložením.

5. Kotvy so sadou kladiva (kotvy pohonu)

Kotvy s kladivom (tiež nazývané hnacie kotvy alebo klincovacie kotvy) sú najrýchlejšou možnosťou inštalácie pre ľahké prevádzky kotvenie do betónových blokov . Predmontovaný klinec sa zatĺka cez kovovú objímku vloženú do predvŕtaného otvoru; klinec rozširuje puzdro proti stene otvoru. V aplikáciách CMU sa kotvy s kladivom musia používať iba v pevných častiach bloku (čelný plášť alebo stojina) a sú obmedzené na ľahké šmykové zaťaženie – zvyčajne 100 až 400 libier v šmyku a 50 až 200 libier v ťahu v závislosti od veľkosti (dostupné s priemermi 1/4 palca a 3/8 palca). Po nastavení nie sú odnímateľné a sú najvhodnejšie pre trvalé, nekritické pripevnenia, ako sú kotvy potrubí, pásy a podobné aplikácie.

6. Kotvy cez skrutky

Kotvy cez skrutky pretiahnite závitovú tyč alebo skrutku úplne cez celú hrúbku steny CMU s nosnou doskou alebo maticou na každej strane. Tento spôsob úplne obchádza obmedzenie dutého jadra tým, že sa opiera o celú zostavu steny, a nie spoliehať sa na zapojenie kotvy v rámci jednej čelnej škrupiny. Priechodné skrutky dosahujú najvyššiu nosnosť zo všetkých betónová bloková kotva metóda — 1/2-palcová závitová tyč cez štandardnú 8-palcovú stenu CMU s 3-palcovými štvorcovými nosnými doskami môže vyvinúť ťahové zaťaženie presahujúce 10 000 libier pred poruchou bloku alebo tyče. Obmedzením je prístup — obe strany steny musia byť dosiahnuteľné, čo nie je možné v hotových stenách alebo stenách proti svahu.

Ktorý typ kotvy do betónového bloku je najlepší pre každú aplikáciu?

Výber optimálneho betónová bloková kotva vyžaduje prispôsobenie nosnosti kotvy a spôsobu inštalácie špecifickým požiadavkám aplikácie. Nižšie uvedená tabuľka porovnáva všetkých šesť typov v rámci kritérií, ktoré sú v danej oblasti najdôležitejšie.

Tabuľka 1: Porovnanie výkonu a použitia šiestich typov kotiev do betónu podľa nosnosti, rýchlosti inštalácie, odnímateľnosti a najlepšieho prípadu použitia.

Ako správne nainštalovať kotvy do betónových blokov

Správna inštalácia betónové blokové kotvy je rovnako dôležité ako výber správneho typu – nesprávne nainštalovaná kotva akéhokoľvek typu bude fungovať pod menovitou kapacitou, niekedy až dramaticky. Nasledujúce kroky platia pre všetky typy mechanických kotiev; lepiace kotvy majú ďalšie požiadavky, ktoré sú podrobne uvedené samostatne.

Všeobecné kroky inštalácie pre mechanické kotvy do betónových blokov

1. Nájdite pevný materiál: Pred vŕtaním použite vyhľadávač svorníkov nastavený na striedavý alebo murovaný režim, alebo poklepaním na povrch steny identifikujte umiestnenie blokovej steny a pevných častí čelnej škrupiny. Označte miesta vŕtania v pevnom materiáli, nie v dutom jadre alebo na spojoch malty. Pevnosť maltových spojov je len 40 až 60 percent pevnosti bloku – kotvenie v maltových spojoch úmerne znižuje kapacitu.
2. Vyberte správny vrták: Použite vrták do muriva s tvrdokovovým hrotom s veľkosťou podľa špecifikácie výrobcu kotvy. Pre väčšinu betónové blokové kotvy , priemer bitu zodpovedá priemeru tela kotvy pre mechanické typy alebo je o 1/16 palca väčší ako závitová tyč pre lepiace kotvy. Štandardné vrtáky nebudú rezať murivo a budú sa prehrievať a zlyhávať.
3. Použite režim vŕtania s príklepom: Nastavte svoju vŕtačku do režimu vŕtania s príklepom pre všetky CMU vŕtanie. Iba rotačná vŕtačka bude fungovať, ale je výrazne pomalšia a generuje viac tepla, čo môže spôsobiť otupenie korunky a nadmernú veľkosť otvoru v dôsledku tepelnej expanzie. 1/2-palcový otvor v štandardnom CMU by mal trvať približne 15 až 30 sekúnd v režime kladiva.
4. Vŕtajte do správnej hĺbky: Vŕtajte aspoň o 1/2 palca hlbšie, ako je požadovaná hĺbka kotvenia, aby sa umožnilo hromadenie prachu z vŕtania na dne otvoru. Nedostatočná hĺbka zabraňuje dosiahnutiu úplného zapustenia kotvy, čím sa znižuje nosnosť.
5. Dôkladne vyčistite otvor: Vyfúkajte všetok prach a nečistoty pomocou stlačeného vzduchu (minimálne dva prechody) a vyčistite otvor drôtenou kefou (minimálne dva prechody). Prach z vŕtania ponechaný v diere je najčastejšou príčinou podhodnoteného výkonu kotvy v mechanických aj lepiacich systémoch. V prípade lepiacich kotiev musí byť otvor úplne suchý.
6. Inštalácia a uťahovací moment podľa špecifikácie: Vložte kotvu a použite výrobcom odporúčaný montážny moment. Nedostatočné utiahnutie ponecháva expanziu neúplnú; nadmerné utiahnutie môže popraskať škrupinu tváre. Väčšina 3/8-palcových objímkových kotiev v CMU špecifikuje inštalačný moment 25 až 35 ft-lbs.

Ďalšie kroky pre inštaláciu epoxidovej kotvy v bloku CMU

1. Vložte trubicu obrazovky: Rúrku z drôteného sita zatlačte do vyčisteného otvoru tak, aby sa dostala dnu. Rúrka obrazovky musí zodpovedať priemeru otvoru a musí byť dostatočne dlhá, aby siahala od spodku do 1/4 palca od otvoru otvoru.
2. Vypustite a zlikvidujte prvé 2 palce zmiešaného lepidla: Prvý materiál dávkovaný cez novú miešaciu trysku nie je úplne premiešaný. Pred vstreknutím do otvoru vždy vypustite prvé 2 palce na kartón. Použitie čiastočne zmiešaného lepidla má za následok výrazne zníženú pevnosť spoja.
3. Vyplňte zdola nahor: Vložte dýzu na spodok sitovej trubice a pomaly ju vyťahujte počas dávkovania. Naplňte otvor približne do 2/3 – závitová tyč po vložení vytlačí objem a prebytočné lepidlo pretečie otvorom pri správnej úrovni naplnenia.
4. Vložte a otočte závitovú tyč: Pomalým otáčaním presuňte závitovú tyč cez sitovú trubicu, aby ste zabezpečili úplný kontakt lepidla na všetkých povrchoch závitu. Nenarušujte tyč, kým úplne neuplynie čas vytvrdzovania výrobcu.
5. Pred zaťažením sledujte úplné vytvrdnutie: Epoxidové kotevné systémy majú časy vytvrdzovania závislé od teploty. Pri 70 °F väčšina systémov vytvrdzuje 45 až 90 minút. Pri 40 °F sa doba vytvrdzovania predlžuje na 4 až 6 hodín. Zaťaženie epoxidovej kotvy pred úplným vytvrdnutím môže mať za následok hodnoty vytiahnutia až 20 až 30 percent menovitej kapacity.

Z akého materiálu by mali byť kotvy do betónových blokov vyrobené?

Materiálová špecifikácia a betónová bloková kotva určuje jej dlhodobú odolnosť proti korózii a nosnosť – najmä vo vonkajšom, mokrom alebo chemicky agresívnom prostredí, kde môže korózna kotva zlyhať roky predtým, ako by jej mechanické hodnotenie napovedalo.

Tabuľka 2: Sprievodca výberom materiálu pre betónové blokové kotvy podľa odolnosti proti korózii, pevnosti, vhodného prostredia a relatívnej ceny.

Pre exteriér betónová bloková kotva aplikácie — oporné múry, kotvy na plotové stĺpiky, vonkajšie spoje na rímsy — žiarovo pozinkovaná oceľ alebo nehrdzavejúca oceľ 304 je minimálna špecifikácia. V pobrežnom prostredí do 1 000 stôp od slanej vody sa vyžaduje nehrdzavejúca oceľ 316. Samotný blok CMU je alkalický (pH 12 až 13), čo urýchľuje koróziu nechránených kotiev z uhlíkovej ocele aj v interiéri, ak je prítomná vlhkosť.

Ako vypočítať počet potrebných kotiev do betónových blokov

Správny výpočet množstva kotvy pre a betónová bloková kotva inštalácia si vyžaduje použitie bezpečnostného faktora na prevádzkové zaťaženie – publikované hodnoty zaťaženia kotiev sú hodnoty maximálneho zlyhania, nie bezpečné pracovné zaťaženie. Nikdy nenavrhujte inštaláciu podľa publikovanej hodnoty maximálneho zaťaženia.

Požiadavky na bezpečnostný faktor podľa typu aplikácie

Tabuľka 3: Požiadavky na bezpečnostný faktor pre výpočty zaťaženia betónových blokov podľa kategórie použitia s príkladmi odvodenia pracovného zaťaženia.

Praktický príklad: Nástenný úložný regál ukladá štyri z nich celkové zaťaženie 600 libier betónové blokové kotvy v šmyku. Pri koeficiente bezpečnosti 4:1 si každá kotva vyžaduje nosnosť v šmyku minimálne 600 ÷ 4 ÷ 4 = 37,5 lbs na kotvu voči pracovnému zaťaženiu (alebo kotva musí mať medzný šmyk aspoň 150 libier na každú kotvu). Štandardná 3/16-palcová skrutka do muriva s maximálnym strihom 200 až 300 libier by túto požiadavku pohodlne splnila s rezervou. Pre konštrukčné zábradlie s návrhovým bodovým zaťažením 250 lb a bezpečnostným faktorom 5:1 potrebuje každá kotva maximálny šmyk 1 250 libier – vyžaduje minimálne 3/8-palcovú manžetovú kotvu alebo epoxidovú kotvu.

Často kladené otázky o kotvách do betónových blokov

Záver: Výber a inštalácia správnych kotiev do betónových blokov

Celý rozsah betónové blokové kotvy — od 0,30 dolára nasadzovanej kotvy s kladivom pre potrubný pás až po plne skonštruovaný epoxidový kotevný systém pre spojenie štrukturálnej knihy — všetky majú rovnakú základnú požiadavku: kotva musí zodpovedať typu bloku, geometrii dutiny, použitej záťaži a podmienkam prostredia. Žiadny typ kotvy nefunguje optimálne vo všetkých aplikáciách a rozdiel medzi správnym a nesprávnym výberom nie je vecou postupného znižovania výkonu – je to rozdiel medzi systémom, ktorý bezpečne funguje desiatky rokov, a systémom, ktorý katastrofálne zlyhá pri zlomku svojho plánovaného zaťaženia.

Pre ľahké vnútorné inštalácie ponúkajú skrutky do muriva najlepšiu kombináciu rýchlosti, nastaviteľnosti a primeranej nosnosti. Pre stredne náročné konštrukčné aplikácie v prístupnom materiáli čelného plášťa poskytujú objímkové kotvy spoľahlivý výkon s jednoduchou inštaláciou. Pre konštrukčné spoje s najvyšším zaťažením alebo tam, kde sa musí zapojiť duté jadro, sú epoxidové kotvy so sitovými rúrkami technickým riešením. A keď sú obe strany steny prístupné a vyžaduje sa maximálne zaťaženie, kotvenie cez skrutky s nosnými doskami úplne eliminuje obmedzenia kotvenia iba na čelnú stenu.

Vždy používajte vhodné bezpečnostné faktory, špecifikujte správnu triedu materiálu pre dané prostredie, pred inštaláciou dôkladne vyčistite vyvŕtané otvory a konzultujte s licencovaným stavebným inžinierom akúkoľvek aplikáciu v oblasti životnej bezpečnosti alebo seizmického návrhu. betónové blokové kotvy . Investícia do správnej špecifikácie sa vypláca v spoľahlivom a dlhodobom výkone pre každé spojenie, ktorému kotva slúži.