Wkręty do betonu vs kotwy stalowe i chemiczne

Czego dowiesz się z artykułu?

• Od czego zależy dobór zamocowań w betonie?
• Co charakteryzuje podłoża betonowe?
• Jakie obciążenia przenoszą wkręty do betonu?
• Jakie są rodzaje systemów zamocowania w betonie?
• Jakie powinny być średnice wierconych otworów?

Na podłożach betonowych montuje się różnorodne urządzenia i elementy, które ze względu na swój ciężar, wymiary i charakter obciążeń muszą być stabilnie zamocowane. Należy przy tym uwzględnić również parametry wytrzymałościowe podłoża oraz istotne aspekty funkcjonalne, takie jak łatwość montażu i demontażu, estetyka zamocowania i odporność na warunki otoczenia.

Ze względu na podstawowe zadania, zamocowania można podzielić na dwie główne kategorie:

• Konstrukcyjne: służą do mocowania elementów nośnych, takich jak belki czy wsporniki. W tym przypadku dobór odpowiednich elementów odbywa się na podstawie rodzaju i wielkości obciążeń połączenia, zgodnie z dokumentacją producenta.
• Funkcjonalne: stosowane do osadzania wyposażenia lub elementów ochrony. Mogą być stałe lub tymczasowe. W przypadku mniej wymagających zamocowań, wskazówki doboru można znaleźć w wytycznych zamieszczonych w katalogach produktów.

Charakterystyka podłoży betonowych

Klasa wytrzymałościowa betonu

Osadzenie zamocowań konstrukcyjnych wymaga określenia klasy wytrzymałościowej betonu. Większość systemów mocowania wymaga betonu o parametrach co najmniej C20/25, a w przypadku bardziej wymagających zastosowań, nawet do klasy C50/60.

Beton zarysowany i niezarysowany

Wytrzymałość betonu na siły ściskające i rozciągające znacząco się różni. W związku z tym, dla zamocowań w strefach ściskanych i rozciąganych (tzw. beton zarysowany i niezarysowany) przyjmuje się odmienne wartości nośności.

Przykład:

• W stropie obustronnie podpartym, mocowanie do sufitu (strefa rozciągana) traktuje się jak dla betonu zarysowanego.
• Natomiast mocowanie do podłogi tego samego stropu (strefa ściskana) traktuje się jak dla betonu niezarysowanego.

Należy pamiętać, że zarysowanie betonu może nie być widoczne gołym okiem i pojawić się dopiero pod wpływem docelowego obciążenia elementu. Orientacyjnie, nominalne siły przenoszone przez zamocowanie w strefie ściskanej są o ok. 60% większe niż w strefie rozciąganej.

Odległości mocowań

Przy montażu zamocowań rozporowych istotne jest zachowanie minimalnych odległości od krawędzi podłoża oraz między sąsiednimi mocowaniami. Wartości te określają specyfikacje dla konkretnych typów kotew. Bezpieczną zasadą jest jednak zachowanie odległości od krawędzi odpowiadającej przynajmniej 1,5 głębokości osadzenia kotwy.

Charakterystyka przenoszonych obciążeń

Zamocowania narażone są na działanie różnych typów obciążeń, z których najczęściej spotykane to:

• Siły ścinające: działają wzdłuż powierzchni zamocowania, powodując "ścinanie" materiału. Przykładami są mocowania regałów ściennych lub elementów konstrukcyjnych.
• Siły wyrywające: "wyciągają" element mocujący z podłoża. Występują m.in. w przypadku mocowań sufitów podwieszanych lub elementów narażonych na podnoszenie.
• Obciążenie złożone: obejmuje kombinację sił ścinających i wyrywających, a także momentu zginającego. Przykładem jest mocowanie masztów antenowych lub urządzeń wibrujących.

Szczególna uwaga wymagana jest przy doborze zamocowań poddawanych obciążeniom dynamicznym. Drgania i wibracje mogą powodować stopniowe poluzowanie osadzenia, co grozi awarią.

Dopuszczalne obciążenia każdego zamocowania określa jego nośność. W przypadku elementów o znaczeniu konstrukcyjnym lub wpływających na bezpieczeństwo użytkowania, dokładne wartości dopuszczalnych obciążeń dla konkretnych rozwiązań (z uwzględnieniem rodzaju podłoża i charakteru obciążenia) należy skonsultować z dokumentacją techniczną producenta lub katalogami zamocowań.

Może cię zainteresować

Jak i czym przeprowadzić prace rozbiórkowe przy remontach i modernizacji domu? Czy aluminium można kleić? Jaka farba na zacieki po zalaniu? Profesjonalny system renowacyjny do usuwania wilgoci i pleśni z Twojego domu Jak nie stresować się w czasie budowy? Wymiana okien za grosze. Tak uzyskasz dofinansowanie Zabudowa z płyt gipsowo-kartonowych. Praktyczne porady Jakie płyty, profile i akcesoria będą potrzebne do zabudowy poddasza? Wnętrza w duchu glamour z farbami Tikkurila Jak urządzić sypialnię na poddaszu? Jak urządzić wnętrza w stylu loftowym?

Zobacz więcej Zwiń

Systemy zamocowania w betonie

Wybór odpowiedniej techniki zamocowania w betonie zależy od specyficznych wymagań konkretnego zastosowania. Wśród najczęściej stosowanych profesjonalnych metod wyróżnia się trzy główne kategorie: mocowanie poprzez rozparcie, tworzenie rowków mocujących oraz wklejanie.

Nominalna wytrzymałość na obciążenia dla poszczególnych systemów przy tych samych średnicach mocowań jest zbliżona, jednak w niektórych przypadkach zamocowania chemiczne oferują wyższą odporność. Ostateczny wybór metody determinują czynniki takie jak łatwość montażu, lokalizacja otworów (odległość od krawędzi i między nimi), czas wykonania, a także możliwość demontażu i ponownego zamocowania elementów, np. w celach serwisowych.

System kotew rozporowych

System kotew rozporowych obejmuje szeroką gamę uniwersalnych i specjalistycznych rozwiązań, bazujących na wspólnym mechanizmie kotwienia. Elementem mocującym jest rozcięta tuleja stalowa z trzpieniem zakończonym stożkiem i gwintem. Kotwę osadza się poprzez wyciąganie trzpienia za pomocą nakrętki na gwintowanej końcówce.

Dostępne są wersje przelotowe i nieprzelotowe. W przypadku kotwy przelotowej średnica trzpienia odpowiada średnicy tulei rozporowej, co umożliwia wiercenie w betonie przez otwór w mocowanym elemencie. Ułatwia to montaż, eliminując konieczność trasowania zamocowań w przypadku wielopunktowego mocowania. W wersji nieprzelotowej tuleja osadcza ma większą średnicę niż otwór w elemencie mocowanym, co wymaga wcześniejszego osadzenia kotwy. Montaż kotew rozporowych nie wymaga specjalistycznego sprzętu (poza wiertarką), a zamontowane elementy można wielokrotnie demontować.

Mocowanie wkrętami i do betonu

Mocowanie wkrętami do betonu to stosunkowo nowa metoda zapewniająca stabilne zamocowanie wyposażenia na podłożu betonowym. Mechanizm osadzania przypomina montaż w drewnie – gwint wkrętu tworzy rowek w betonie. Brak sił rozpierających pozwala na osadzanie wkrętów blisko krawędzi, nawet w cienkich podłożach. W porównaniu z innymi systemami, wkręty do betonu zapewniają szybką instalację, co czyni je idealnym rozwiązaniem dla zastosowań profesjonalnych wymagających dużej liczby mocowań w krótkim czasie, np. przy montażu barierek ochronnych.

Hartowane wkręty o średnicach 6-14 mm z łebkami o różnych kształtach wkręca się w otwory wywiercone w betonie przy użyciu pneumatycznych lub elektrycznych wkrętarek udarowych o dużym momencie obrotowym (ponad 300 Nm). Umożliwiają one mocowanie przelotowe, a po sprawdzeniu kalibracji mogą być ponownie wykorzystane w innym miejscu, co jest przydatne w przypadku instalacji tymczasowych. Należy jednak pamiętać, że wielokrotny demontaż i ponowne zamocowanie w tych samych otworach jest niemożliwe.

Wybrany asortyment wkrętów do betonu (fot. Wkręt-Met Klimas)

W przypadku zastosowań nieprofesjonalnych najczęściej stosowane są cienkie wkręty o średnicy 6-8 mm, przeznaczone m.in. do mocowania uchwytów instalacyjnych. Choć ich dokręcenie ręczne jest możliwe, może okazać się utrudnione.

Zamocowania z wykorzystaniem kotew chemicznych oferują szeroki wachlarz konfiguracji materiałowych. W betonie najczęściej stosowane są dwie metody: z użyciem kotew lub prętów gwintowanych.

"Garbate" kotwy, dostępne w zakresie średnic 8-24 mm, wklejane są w otwory przy użyciu różnych rodzajów żywic. Po osadzeniu, gwintowany fragment umożliwia przymocowanie instalowanego elementu. Czas utwardzania się żywicy, a co za tym idzie, możliwość osadzenia urządzenia, zależy od jej rodzaju i temperatury otoczenia. W zależności od zastosowanej żywicy, może on wynosić od kilku minut do nawet dwóch godzin.

Montaż zamocowań

Montaż każdego rodzaju zamocowania w betonie wymaga uprzedniego wywiercenia otworów o odpowiedniej średnicy i głębokości. Zazwyczaj do tego celu używa się młotowiertarki.

Średnica otworów

W większości przypadków średnica otworu powinna odpowiadać wymiarowi nominalnemu osadzanej kotwy. Wyjątek stanowią wkręty, dla których rzeczywista średnica otworu musi być nieco większa, aby umożliwić wytworzenie prawidłowego "gwintu" w betonie. Na przykład, dla wkrętu o nominale 10 mm należy wywiercić otwór o średnicy 12,6 mm.

W przypadku kotew chemicznych dopuszczalne jest użycie otworu nieco większego niż nominalna średnica kotwy. Przykładowo, dla kotwy 10 mm można wywiercić otwór o średnicy 12 mm.

Czyszczenie otworu

Przed osadzeniem zamocowania niezwykle ważne jest dokładne oczyszczenie otworu z powstałych podczas wiercenia zwiercin. Można to zrobić na kilka sposobów:

• Wydmuchać sprężonym powietrzem
• Odsysać odkurzaczem
• Wygarnąć specjalną szczotką

Dokładne oczyszczenie otworu gwarantuje optymalne mocowanie kotwy i zapobiega jej przesuwaniu się lub obracaniu w betonie.

Kotwa chemiczna mocowana w podłożu betonowym (fot. fischer Polska)

Dalsze postępowanie zależy od rodzaju zamocowania

Montaż wkrętów do betonu jest prosty i polega na wkręceniu ich w przygotowany otwór za pomocą odpowiedniej zakrętarki lub klucza dopasowanego do kształtu łba wkrętu.

Kotwy rozporowe montuje się poprzez wbicie ich w otwór i dokręcenie nakrętki z zalecaną siłą momentu obrotowego.

W przypadku zamocowań chemicznych, otwór wypełnia się wymaganą ilością żywicy, następnie wprowadza się kotwę na określoną głębokość. Po upływie czasu niezbędnego do utwardzenia się żywicy, mocowany element mocuje się przy użyciu nakrętki.

fot. otwierająca: fischer Polska