2021-12-13 14:45:29 
Charakterystyka obciążenia i podłoża
Charakterystyczną cechą każdego zamocowania jest jego zdolność do przeniesienia określonych obciążeń. Zależy ona nie tylko od wielkości i rodzaju zamocowania, ale w istotnym stopniu od rodzaju podłoża. Rodzaje obciążeń, jakie najczęściej przenoszą zamocowania można podzielić na kilka grup oddziaływania:
- siłą ścinającą, gdy na zamocowaniu zamontowany jest element o niewielkiej głębokość lub obustronnie zamocowany np. belka stropowa;
- siłą wyrywającą to najczęściej efekt zamocowania wspornikowego lub zawieszenia np. konstrukcji sufitu podwieszanego;
- obciążeniem złożonym, gdy zamocowanie przechodzi przez gruby element i jest jednocześnie wyrywane np. przy osadzeniu markizy na ociepleniu;
- obciążeniem dynamicznym, które szczególnie niekorzystnie wpływają na stabilność zamocowań i z czasem powoduje ich obluzowanie, a nawet oderwanie. Problem ten dotyczy mocowania elementów ruchomych czy drgających np. bram, mechanizmów napędowych, konsoli klimatyzacji czy barierek.
Dobór metody zamocowania uzależniony jest głównie od rodzaju podłoża, a przede wszystkim od jego wytrzymałości i twardości. W zasadzie osadzenie odpowiedzialnych elementów konstrukcyjnych przeprowadza się w materiałach o dużej wytrzymałości i o jednorodnej strukturze - betonie, cegle pełnej ceramicznej i silikatowej, ale przy mniejszych obciążeniach podłożem mogą być twarde materiały szczelinowe np. pustaki ceramiczne.
Warunkiem stabilnego osadzenia elementu mocującego jest dostateczne jego zakotwienie w podłożu, które może polegać zakleszczeniu w wyniku rozparcia (nacisk boczny w otworze tworzący siłę tarcia), rozwarciu w pustej przestrzeni wewnątrz ściany, jego wkręceniu lub na kontrolowanej deformacji elementu mocującego bądź wklejeniu z odpowiednim wypełnieniem.
Zamocowanie poprzez rozparcie
Standardowym zamocowaniem przeznaczonym do przenoszenia dużych obciążeń są stalowe kotwy pierścieniowe nazywane też stalowymi dyblami i wykorzystywane do osadzania w betonie o nominalnej wytrzymałości przynajmniej C20/25. Mechanizm kotwienia tych zamocowań polega na rozpieraniu metalowej tulei przez wciągany stożek przy dokręcaniu połączenia.
Podstawowy zestaw składa się z nagwintowanego trzpienia zakończonego stożkiem, na którym nałożona jest rozcięta tuleja, często z moletowaną powierzchnią, a jego zakończenie z gwintem metrycznym z reguły przystosowane jest do blokowania obroty za pomocą klucza imbusowego.
Kotwy te dostępne są w licznych wariantach elementu przeznaczonego do zamocowania montowanego przedmiotu np. w formie nakrętki, haka czy oczka, a zakres średnic sięga od M6-M24.
Zamocowania te zapewniają bardzo stabilne osadzenie, za którego wytrzymałość odpowiada jedynie jakość podłoża. Ze względu na sposób mocowania poprzez rozpór, te kotwy nie mogą być zakładane zbyt blisko krawędzi podłoża, gdyż przy dokręcaniu może nastąpić jego odłupanie. Przyjmuje się, że odległość od krawędzi nie powinna być mniejsza niż 1,5 głębokości osadzenia kotwy.
Dla standardowych zamocowań producenci kotew podają nominalne wytrzymałości dla poszczególnych typowymiarów i przykładowa kotwa M12 x 110 może przenieś obciążenia wyrywające o wartości do 1000 kg, a przy ścinaniu jej wytrzymałość sięga 1200 kg.
Typowy sposób osadzenia kotwy pierścieniowej polega na wywierceniu otworu o średnicy nominalnej np. dla kotwy M12 o średnicy 12 mm o głębokości nieco większej niż jej część mocująca i usunięciu zwiercin przy pomocy odkurzacza lub szczotki.
Otwór powinien pozwalać na wprowadzenie kotwy z pewnym oporem i za pomocą lekkich uderzeń młotka. Zależnie od wielkości mocowanego elementu montujemy go bezpośrednio lub po wstępnym osadzeniu kotwy wykorzystując np. element dystansowy.
Zamocowane kotwy polega na zablokowaniu obrotu jej trzpienia przy użyciu klucza imbusowego lub płaskiego i dokręceniu nakrętki - najlepiej przy pomocy klucza dynamometrycznego określonym momentem.
Mocowanie śrubami do betonu
Ten stosunkowo niedawno spopularyzowany sposób stabilnego mocowania na twardym podłożu znacząco ograniczył pracochłonność takich prac a jednocześnie pozwolił na osadzenie śrub blisko krawędzi podłoża, gdyż nie wywierają one naprężeń rozpierających.
Zasadniczo ten sposób mocowania przeznaczony jest do osadzania cienkich elementów - stalowych wsporników, co jest powszechnie wykorzystywane przy montażu np. na elewacji. Śruby te dostępne są o średnicach 6-16 mm, wykonane ze stali hartowanej z odpowiednio ukształtowanymi zwojami po prostu wkręca się w otwór w betonie, przy pomocy wkrętarki udarowej.
Otwór ma średnicę nieco mniejszą niż wymiar zewnętrzny śruby, co pozwala na ukształtowanie „gwintu” w betonowym podłożu. Przykładowo pod śrubę o nominale 10 mm wierci się otwór o średnicy 8 mm, a wytrzymałość zamocowania jest zbliżona to tej uzyskiwanej przez kotwy pierścieniowe.
Zamocowania chemiczne
Alternatywną technologią zamocowań budowlanych wymagających wysokiej wytrzymałości i odporności na warunki użytkowania będzie użycie odpowiednich „klejów”, które w podłożu utworzą mocną warstwę szczepną utwierdzająca mocowany łącznik.
Rozwój asortymentu wyrobów chemii budowlanej powiększył się stosunkowo niedawno o tzw. kotwy chemiczne, wykorzystywane do zamocowań w pełnych jak i trudnych podłożach z przeznaczeniem głownie do zamontowania wyposażenia wewnątrz jak i na zewnątrz budynków.
Tradycyjnie role „kleju” pełnią tez specjalne odmiany cementu, co pozwala na szybkie osadzenie np. barierek czy balustrad w betonowym podłożu.
Kotwy żywiczne
Kotwy chemiczne stosowane do silnie obciążonych i odpowiedzialnych zamocowań w podłożach pełnych i drobnootworowych. Charakteryzują się brakiem wywierania sił rozpierających, co ma istotne znacznie przy gęstym rozmieszczeniu otworów lub w pobliżu krawędzi.
Element mocujący - odpowiednio ukształtowana kotwa najczęściej gwintowana - jest po prostu „wklejany” w uprzednio wywiercony otwór przy użyciu żywicy. Podstawowy zestaw do montażu chemicznego zawiera szklaną ampułkę z żywicą, utwardzaczem i kruszywem, tuleję siatkową używaną w przypadku materiałów otworowych oraz kotwę dostosowaną do charakteru zamocowania.
W przypadku planowania wykonania wielu podobnych zamocować w krótkim odstępie czasu korzystniejszym rozwiązaniem będzie użycie żywicy umieszczonej w standardowym kartuszu umieszczony w typowym wyciskaczu i z odpowiednim mieszaczem - aplikatorem. Umożliwia to wykonanie wielu zamocowań - np. dla kotew o średnicy nominalnej 12 mm nawet do 40 sztuk.
Kartusze zawierają różne rodzaje żywic dostosowanych jest do określonych potrzeb montażowych np. mocowania na zewnątrz lub wewnątrz pomieszczeń, rodzaju podłoża lub obciążeń.
Technologia wykonania zamocowania obejmuje wykonanie otworu, jego oczyszczenie, wprowadzenie żywicy oraz trzpienia a po utwardzeniu materiału przykręcenie mocowanego elementu. Średnica wierconego otworu powinna odpowiadać wymiarowi siatki lub gdy nie będzie ona wkładana, średnicy trzpienia powiększonej o 2-3 mm.
Istotne znaczenie ma dokładne usunięcie zwiercin z otworów pełnych - można to zrobić przez wydmuchanie pompką lub odessanie odkurzaczem oraz wyczyszczenie specjalną szczotką.
W otwór w materiale szczelinowym wkładamy tuleję siatkową i jej wnętrze wypełniamy wyciśniętą z kartusza żywicą. W przypadku kotwy „jednorazowej” wkładamy siatkę i ampułkę, a wbicie kotwy spowoduje rozbicie ampułki i uaktywnienie reakcji chemicznej utwardzania kleju.
Przy aplikacji z kartusza mieszanie żywicy następuje w nałożonej końcówce, a do wypełnienia otworu można przystąpić dopiero po uzyskaniu jednorodnej barwy wyciskanego materiału.
Przy mocowaniu seryjnym w pełnym materiale żywice wyciskamy do ok.3 /4 głębokości otworu, a następnie wstawiamy kotwę Przy dłużej przerwie w pracy mieszalnik trzeba wymienić, bo częściowo utwardziła się w nim żywica.
Przy mocowaniu chemicznym istotne znaczenie mają warunki otoczenia - zwłaszcza temperatura. Od niej zależy czas utwardzania, po którym można wykorzystać utworzone zamocowanie. Informacje te powinny być umieszczone na opakowaniu a także okres ważności materiału w stanie nienaruszonym i po jego otwarciu.
Cementy montażowe
To tradycyjne materiały pozwalające na szybkie zamocowanie różnych przedmiotów zwłaszcza w postaci konstrukcji o nietypowych kształtach osadzenia. Typowy obszar ich zastosowania mocowanie słupków balustrad w formie kształtowników lub rur osadzanych w betonowym podłoży czy montaż kotew fundamentowych.
Cementy te charakteryzują się niezwykle krótkim czasem twardnienia i bardzo szybko uzyskują wysoką wytrzymałość - już po kilku godzinach do 15 MPa, a docelowo uzyskują wytrzymałość ok. 40 MPa. Mogą być wykorzystanie w stanie czystym lub z domieszką piasku, co jednak nieco zmniejsza ich wytrzymałość.
Przygotowanie zamocowania polega na nawilżeniu przygotowanego otworu, przy czym jego wymiary nie powinny wymagać utworzenia warstwy mocującej o grubości powyżej 20 mm - przy większej do cementu dodaje się piasek.
Przygotowanym zaczyn cementu z wodą wypełnia się częściowo otwór a po stawieniu np. słupka szybko uzupełnia i wyrównuje wypełnienie. Cement wiąże niezwykle szybko już po 4-5 minutach zaczyna wiązać i tylko jeszcze przez kilkanaście następnych minut wymaga ustabilizowania w wymaganym ustawieniu.
Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Aleksander Rembisz
Zdjęcia: fischer, weber, SIMPSON Strong-Tie, Schöck
Film: Klimas Wkręt-Met
Komentarze