Które kotwy do bloczków betonowych są odpowiednie dla Twojego projektu? Kompletny przewodnik po wyborze i instalacji

Prawo kotwy do bloczków betonowych zależą od rodzaju obciążenia, gęstości materiału bloku i tego, czy kotwa będzie zastosowana w ściance czołowej, środniku czy pustym rdzeniu bloku – a wybór niewłaściwego typu może spowodować uszkodzenia przy wyrywaniu przy ułamku obciążenia znamionowego. Kotwy do bloków betonowych (zwane także kotwami CMU, kotwami murowymi lub łącznikami do pustaków) to mechaniczne lub klejone systemy mocowania zaprojektowane specjalnie w celu mocowania połączeń konstrukcyjnych i niekonstrukcyjnych ze ścianami betonowych elementów murowych (CMU), blokiem oporowym i blokiem dekoracyjnym. W tym przewodniku omówiono wszystkie główne typy kotew, ich nośność, wymagania montażowe i najważniejsze różnice między nimi, dzięki czemu można wybrać i zainstalować właściwy łącznik za pierwszym razem.

Czym kotwy do bloczków betonowych różnią się od kotew do betonu pełnego?

Kotwy do bloków betonowych muszą być zaprojektowane inaczej niż łączniki z litego betonu, ponieważ bloki CMU są puste w środku — zwykle zawierają od 50 do 75 procent pustej przestrzeni — co oznacza, że standardowa kotwa rozporowa, która działa poprzez klinowanie w otaczającym materiale, albo pęknie cienką powłokę czołową, albo całkowicie przeciągnie się przez pustkę. Standardowe kotwy rozporowe do betonu działają pod wpływem nacisku bocznego na ciągłą masę materiału; Ściany CMU nie zapewniają takiej masy w miejscu zakotwienia, chyba że kotwa jest specjalnie zaprojektowana tak, aby rozciągała się w poprzek lub opierała się o geometrię bloku.

Trzy wyzwania strukturalne charakterystyczne dla kotwienie bloku są:

• Cienkie muszle twarzy: Standardowe osłony czołowe CMU mają grubość od 32 do 38 mm (1,25 do 1,5 cala) — powierzchnia nośna jest niewystarczająca dla dużych sił rozciągających
• Puste rdzenie: Pustka za osłoną czołową nie zapewnia materiału, na którym mogłyby opierać się kotwy mechaniczne, chyba że projekt kotwy specjalnie to uwzględnia
• Zmienna siła bloku: Wytrzymałość na ściskanie CMU waha się od 1000 psi w lekkim bloku dekoracyjnym do ponad 3000 psi w gęstym bloku konstrukcyjnym, co wymaga doboru kotwy dopasowanej do konkretnego typu bloku
• Ingerencja w spoinę zaprawy: Kotwy umieszczone w spoinach zaprawy lub w ich pobliżu łączą się z materiałem słabszym niż lico bloczka, co znacznie zmniejsza opór wyrywania

Ile jest rodzajów kotew do bloków betonowych?

Istnieje sześć głównych kategorii kotwy do bloczków betonowych , każdy wykorzystujący inny mechanizm rozwijania siły trzymania w strukturze jednostek rynków kapitałowych lub poprzez nią. Zrozumienie zasady działania każdego typu jest niezbędne, aby dopasować kotwicę do zastosowania.

1. Kotwy tulejowe

Kotwy rękawowe należą do najbardziej wszechstronnych kotwy do bloczków betonowych do zastosowań przy średnich obciążeniach. Kotwa tulejowa składa się z gwintowanej śruby otoczonej segmentową tuleją metalową. Kiedy nakrętka jest dokręcona, śruba wciąga stożkowy rozprężacz w górę do tulei, wypychając segmenty tulei na zewnątrz w stosunku do otaczającego materiału. W bloczkach CMU kotwy tulejowe należy montować wyłącznie w ścianie czołowej – rozszerzanie musi następować w obrębie grubości skorupy, a nie w pustej przestrzeni. Kotwy tulejowe są dostępne w średnicach od 1/4 cala do 3/4 cala i długościach od 2 cali do 8 cali. W przypadku CMU o standardowej masie, kotwa tulejowa 3/8 cala osiąga wytrzymałość na rozciąganie od około 1300 do 1900 funtów, w zależności od głębokości osadzenia i wytrzymałości bloku.

2. Kotwy kołkowe (kotwy do ścian pustych)

Przełącz kotwy śrubowe są najwłaściwsze kotwy do bloczków betonowych gdy pustka w rdzeniu bloku musi zostać wykorzystana do przeniesienia obciążenia. Śruba przegubowa przechodzi przez wywiercony otwór w osłonie czołowej, a skrzydełka sprężynowe lub przełączane grawitacyjnie otwierają się za ścianą osłony w pustym rdzeniu. Kiedy śruba jest dokręcona, skrzydełka opierają się o wewnętrzną powierzchnię skorupy, rozkładając obciążenie na większą powierzchnię niż sam wywiercony otwór. Śruby przegubowe w bloku są przystosowane do wytrzymałości na ścinanie od 50 do 200 funtów na kotwę, w zależności od grubości skorupy i rozmiaru skrzydła przegubowego. Nadają się do zastosowań niekonstrukcyjnych: wsporniki półek, oprawy oświetleniowe, opaski kablowe i tym podobne.

3. Kotwy wkręcane (wkręty murarskie / typu Tapcon)

Kotwy wkręcane do muru — czasami nazywane ogólnie kotwami typu Tapcon — to wkręty ze stali hartowanej ze specjalistycznym wzorem gwintu Hi-Lo, który wcina się bezpośrednio we wstępnie wywiercone otwory w betonie lub bloku bez konieczności stosowania oddzielnego korpusu kotwy. W zastosowaniach z bloczkami CMU wkręty do muru najlepiej sprawdzają się, gdy są wkręcane w litą środnik lub materiał krzyżulca, a nie w powłokę czołową, ponieważ połączenie gwintu wymaga minimalnej głębokości materiału. Standardowe wkręty do muru 3/16 cala osiągają siłę ścinającą od 200 do 500 funtów i naprężenie od 100 do 350 funtów w CMU o normalnej wadze, w zależności od głębokości osadzenia (minimum 1 cal, optymalnie 1,5 do 1,75 cala). Należą do najszybciej instalujących się kotwy do bloczków betonowych — nie jest wymagany oddzielny korpus kotwy, można go wyjmować i używać ponownie w tym samym otworze do około 5 razy, zanim nastąpi pogorszenie połączenia gwintu.

4. Kotwy samoprzylepne/epoksydowe

Kotwy samoprzylepne w przypadku bloczków betonowych należy stosować dwuskładnikowe żywice epoksydowe lub hybrydowe żywice poliestrowe wtryskiwane do wywierconego otworu za pomocą dyszy mieszającej statycznej przed włożeniem pręta gwintowanego lub zbrojenia. Kotwy epoksydowe w bloczkach CMU wymagają rurek sitowych — cylindrów z siatki drucianej włożonych do otworu przed klejem — ponieważ w przeciwnym razie pusta pustka umożliwiłaby płynnemu epoksydowi wpływanie do rdzenia, a nie wiązanie się ze ściankami otworu. Rurka sitowa zatrzymuje klej na głębokości osłony twarzowej. Pręt gwintowany zakotwiony w żywicy epoksydowej (średnica 1/2 cala) w CMU o normalnej masie z rurą sitową osiąga wartości rozciągania 2500 do 5000 funtów po całkowitym utwardzeniu — najwyższe dopuszczalne obciążenia dostępne dla indywidualnych użytkowników kotwy do bloczków betonowych . Czas utwardzania waha się od 20 minut w temperaturze 70°F do 4 godzin w temperaturze 40°F i musi upłynąć całkowicie przed załadowaniem.

5. Kotwy wbijane (kotwy wbijane)

Kotwy wbijane (zwane także kotwami wbijanymi lub kotwami wbijanymi) to najszybsza opcja montażu w przypadku lekkich obciążeń kotwienie bloków betonowych . Wstępnie zmontowany gwóźdź wbija się w metalową tuleję włożoną w wywiercony otwór; gwóźdź rozszerza tuleję do ściany otworu. W zastosowaniach CMU kotwy wbijane muszą być stosowane tylko w pełnych sekcjach bloku (powłoka czołowa lub środnik) i są ograniczone do lekkich obciążeń ścinających — zwykle ścinanie od 100 do 400 funtów i rozciąganie od 50 do 200 funtów w zależności od rozmiaru (dostępne w średnicach 1/4 cala i 3/8 cala). Po związaniu nie można ich usunąć i najlepiej nadają się do trwałych, niekrytycznych elementów mocujących, takich jak kotwy do przewodów, listwy futrzane i podobnych zastosowań.

6. Kotwy przelotowe

Kotwy przelotowe przeprowadzić całkowicie gwintowany pręt lub śrubę przez całą grubość ściany CMU, z płytką nośną lub nakrętką po obu stronach. Metoda ta całkowicie omija ograniczenie pustego rdzenia, opierając się na zespole pełnej ściany, zamiast polegać na zaczepieniu kotwy w pojedynczej powłoce czołowej. Śruby przelotowe osiągają najwyższe dopuszczalne obciążenia kotwa do bloków betonowych metoda — pręt gwintowany 1/2 cala przechodzący przez standardową 8-calową ścianę CMU z 3-calowymi kwadratowymi płytami nośnymi może wytworzyć obciążenia rozciągające przekraczające 10 000 funtów przed awarią bloku lub pręta. Ograniczeniem jest dostęp — obie strony ściany muszą być osiągalne, co nie jest możliwe w przypadku ścian wykończonych lub ścian pod kątem nachylenia.

Który typ kotwy do bloczków betonowych sprawdza się najlepiej w każdym zastosowaniu?

Wybór optymalnego kotwa do bloków betonowych wymaga dopasowania nośności kotwy i sposobu montażu do wymagań konkretnego zastosowania. Poniższa tabela porównuje wszystkie sześć typów według kryteriów, które mają największe znaczenie w tej dziedzinie.

Tabela 1: Porównanie wydajności i zastosowań sześciu typów kotew do bloczków betonowych pod względem nośności, szybkości montażu, możliwości demontażu i najlepszego przypadku użycia.

Jak prawidłowo zainstalować kotwy do bloczków betonowych

Prawidłowa instalacja kotwy do bloczków betonowych jest tak samo ważny jak wybór odpowiedniego typu – nieprawidłowo zainstalowana kotwa dowolnego typu będzie działać poniżej znamionowej nośności, czasami drastycznie. Poniższe kroki dotyczą wszystkich typów kotew mechanicznych; Kotwy samoprzylepne mają dodatkowe wymagania szczegółowo opisane osobno.

Ogólne kroki montażu mechanicznych kotew do bloczków betonowych

1. Zlokalizuj materiał stały: Przed wierceniem użyj wykrywacza kołków ustawionego na tryb AC lub murarski lub dotknij powierzchni ściany, aby określić położenie środnika bloczków i pełnych sekcji okładziny czołowej. Zaznacz miejsca wierceń w materiale pełnym, a nie w pustym rdzeniu lub na spoinach zaprawy. Wytrzymałość zaprawy wynosi tylko 40 do 60 procent wytrzymałości bloku – kotwienie w spoinach zaprawowych zmniejsza proporcjonalnie wytrzymałość.
2. Wybierz odpowiednie wiertło: Użyj wiertła do muru z węglikami spiekanymi o wymiarach zgodnych ze specyfikacją producenta kotwy. Dla większości kotwy do bloczków betonowych , średnica wiertła odpowiada średnicy korpusu kotwy w przypadku typów mechanicznych lub jest o 1/16 cala większa niż pręt gwintowany w przypadku kotew wklejanych. Standardowe wiertła nie przetną muru, ulegną przegrzaniu i uszkodzeniu.
3. Użyj trybu wiertarki udarowej: Ustaw wiertarkę na tryb wiercenia udarowego dla wszystkich wierceń CMU. Wiertarka obrotowa będzie działać, ale jest znacznie wolniejsza i generuje więcej ciepła, co może powodować stępienie wiertła i przewymiarowanie otworu w wyniku rozszerzalności cieplnej. Otwór o średnicy 1/2 cala w standardowym CMU powinien zająć około 15 do 30 sekund w trybie młotka.
4. Wiercić na odpowiednią głębokość: Wiercić co najmniej 1/2 cala głębiej niż wymagana głębokość osadzenia kotwy, aby umożliwić gromadzenie się pyłu wiertniczego na dnie otworu. Niewystarczająca głębokość uniemożliwia pełne osadzenie kotwy, zmniejszając nośność.
5. Dokładnie wyczyść otwór: Wydmuchaj cały kurz i zanieczyszczenia za pomocą sprężonego powietrza (co najmniej dwa przejścia) i wyczyść otwór szczotką drucianą (co najmniej dwa przejścia). Pył wiertniczy pozostawiony w otworze jest najczęstszą przyczyną gorszej wydajności kotwy, zarówno w systemach mechanicznych, jak i klejonych. W przypadku kotew wklejanych otwór również musi być całkowicie suchy.
6. Zamontuj i dokręć zgodnie ze specyfikacją: Włóż kotwę i zastosuj moment montażowy zalecany przez producenta. Zbyt małe dokręcenie powoduje, że ekspansja jest niepełna; nadmierne dokręcenie może spowodować pęknięcie skorupy twarzy. Większość kotew tulejowych 3/8 cala w CMU określa moment montażowy od 25 do 35 ft-lbs.

Dodatkowe kroki przy montażu kotwy epoksydowej w bloku CMU

1. Włóż rurkę sitową: Wsuń rurkę sitową z siatki drucianej do oczyszczonego otworu, tak aby sięgała do dna. Rura sitowa musi odpowiadać średnicy otworu i być wystarczająco długa, aby sięgała od dołu do 1/4 cala otworu otworu.
2. Dozuj i wyrzuć pierwsze 2 cale wymieszanego kleju: Pierwszy materiał dozowany przez nową dyszę mieszającą jest niecałkowicie wymieszany. Zawsze wylej pierwsze 2 cale na karton przed wstrzyknięciem do otworu. Użycie częściowo wymieszanego kleju powoduje znacznie zmniejszoną siłę wiązania.
3. Wypełnij od dołu do góry: Włóż dyszę na dno tuby sitkowej i powoli wyjmuj ją podczas dozowania. Wypełnij otwór do około 2/3 objętości — pręt gwintowany po włożeniu zmienia objętość, a nadmiar kleju przeleje się przez otwór przy prawidłowym poziomie napełnienia.
4. Włóż i przekręć pręt gwintowany: Wciśnij pręt gwintowany przez rurę sitową, wykonując powolne obroty, aby zapewnić całkowity kontakt kleju ze wszystkimi powierzchniami gwintu. Nie ruszaj pręta, dopóki nie upłynie czas utwardzania zalecany przez producenta.
5. Przed załadowaniem należy przestrzegać całkowitego utwardzenia: Systemy kotew epoksydowych mają czas utwardzania zależny od temperatury. W temperaturze 70°F większość systemów utwardza ​​się w ciągu 45 do 90 minut. W temperaturze 40°F czas utwardzania wydłuża się do 4 do 6 godzin. Załadowanie kotwy epoksydowej przed całkowitym utwardzeniem może spowodować wyciągnięcie tak niskie, jak 20 do 30 procent nośności znamionowej.

Z jakiego materiału powinny być wykonane kotwy do bloczków betonowych?

Specyfikacja materiałowa A kotwa do bloków betonowych określa jej długoterminową odporność na korozję i trwałość nośną – szczególnie w środowiskach zewnętrznych, wilgotnych lub agresywnych chemicznie, gdzie korodująca kotwa może zawieść na wiele lat, zanim sugerowałyby to jej parametry mechaniczne.

Tabela 2: Przewodnik po wyborze materiałów na kotwy do bloczków betonowych według odporności na korozję, wytrzymałości, odpowiedniego środowiska i względnego kosztu.

Na zewnątrz kotwa do bloków betonowych zastosowania — ściany oporowe, kotwy do słupków ogrodzeniowych, połączenia z ryglami zewnętrznymi — cynkowanie ogniowe lub stal nierdzewna 304 to minimalna specyfikacja. W środowiskach przybrzeżnych w promieniu 300 metrów od słonej wody wymagana jest stal nierdzewna 316. Sam blok CMU ma odczyn zasadowy (pH 12 do 13), co przyspiesza korozję niezabezpieczonych kotew ze stali węglowej nawet we wnętrzach, jeśli występuje wilgoć.

Jak obliczyć liczbę potrzebnych kotew do bloków betonowych

Prawidłowe obliczenie ilości kotew dla a kotwa do bloków betonowych instalacja wymaga zastosowania współczynnika bezpieczeństwa do obciążenia roboczego — opublikowane wartości nośności kotew są ostatecznymi wartościami zniszczenia, a nie bezpiecznymi obciążeniami roboczymi. Nigdy nie projektuj instalacji zgodnie z opublikowaną wartością obciążenia granicznego.

Wymagania dotyczące współczynnika bezpieczeństwa według rodzaju zastosowania

Tabela 3: Wymagania dotyczące współczynnika bezpieczeństwa dla obliczeń obciążenia kotew do bloków betonowych według kategorii zastosowania, z przykładami wyprowadzenia obciążenia roboczego.

Praktyczny przykład: Zamontowany na ścianie regał magazynowy obciąża cztery elementy o łącznej wadze 600 funtów kotwy do bloczków betonowych w ścinaniu. Przy współczynniku bezpieczeństwa 4:1 każda kotwa wymaga wytrzymałości na ścinanie robocze wynoszącej co najmniej 600 ÷ 4 ÷ 4 = 37,5 funta na kotwę w stosunku do obciążenia roboczego (lub kotwa musi mieć wytrzymałość na ścinanie co najmniej 150 funtów każda). Standardowa wkręt do muru 3/16 cala o wytrzymałości na ścinanie od 200 do 300 funtów z łatwością spełni to wymaganie z marginesem. W przypadku poręczy konstrukcyjnych o obliczeniowym obciążeniu punktowym 250 funtów i współczynniku bezpieczeństwa 5:1, każda kotwa wymaga wytrzymałości na ścinanie wynoszącej 1250 funtów – wymagając co najmniej kotwy tulejowej 3/8 cala lub kotwy epoksydowej.

Często zadawane pytania dotyczące kotew do bloczków betonowych

Wniosek: Wybór i montaż odpowiednich kotew do bloczków betonowych

Pełny zakres kotwy do bloczków betonowych — od kotwy wbijanej za 0,30 USD do opaski kablowej po w pełni zaprojektowany system kotew epoksydowych do połączenia z ryglem konstrukcyjnym — wszystkie mają te same podstawowe wymagania: kotwa musi być dopasowana do rodzaju bloku, geometrii pustej przestrzeni, przyłożonego obciążenia i warunków środowiskowych. Żaden pojedynczy typ kotwy nie sprawdza się optymalnie we wszystkich zastosowaniach, a różnica między właściwym a nieprawidłowym wyborem nie polega na stopniowym zmniejszaniu wydajności — jest to różnica między systemem, który działa bezpiecznie przez dziesięciolecia, a takim, który ulega katastrofalnej awarii przy ułamku zamierzonego obciążenia.

W przypadku lekkich instalacji wewnętrznych wkręty do muru oferują najlepszą kombinację szybkości, możliwości regulacji i odpowiedniej nośności. W przypadku zastosowań konstrukcyjnych o średnich obciążeniach w dostępnych materiałach ścian czołowych, kotwy tulejowe zapewniają niezawodne działanie i łatwy montaż. W przypadku połączeń konstrukcyjnych obciążonych największymi obciążeniami lub tam, gdzie konieczne jest połączenie pustego rdzenia, rozwiązaniem klasy inżynieryjnej są kotwy epoksydowe z rurami sitowymi. A gdy dostępne są obie powierzchnie ściany i wymagane jest maksymalne obciążenie, zakotwienie za pomocą śrub przelotowych z płytami nośnymi całkowicie eliminuje ograniczenia kotwienia wyłącznie w ścianie czołowej.

Zawsze stosuj odpowiednie współczynniki bezpieczeństwa, określ klasę materiału właściwą dla środowiska, dokładnie wyczyść otwory przed instalacją i skonsultuj się z licencjonowanym inżynierem budowlanym w sprawie wszelkich zastosowań związanych z bezpieczeństwem życia lub projektami sejsmicznymi kotwy do bloczków betonowych . Inwestycja w prawidłową specyfikację procentuje w postaci niezawodnej, długoterminowej wydajności każdego połączenia obsługiwanego przez kotwicę.