Kotevní technika Produkty / Řešení / Použití
WürthKotevní technika produkty / řešení / použití A1
PŘEDMLUVA Dostáváte do rukou naši Würth brožuru ABC kotevní techniky, která je první částí trilogie Würth kotevní techniky.tato trilogie je rozdělena do následujících částí: 1. ABC kotevní techniky (základy) 2. Příklady typického použití kotev (není součástí této brožury) 3. Produktové listy V brožuře o základech, kterou právě čtete, Vám zprostředkujeme shrnutí teoretických vědomostí o kotevní technice. Základní vědomosti nelze získat bez pochopení matematických vztahů. Chceme Vás tedy nejprve orientačně informovat o praktických vědomostech z oboru kotevní techniky. V dílu Příklady typického použití kotev najdete pro Váš obor již vyřešené typické problémy připevnění na fotografiích (tento díl je k dispozici po dohodě s naším obchodním zástupcem). Navíc Vám bude nabídnuto řešení problému nejen jedním, ale i více produkty z řady kotevní techniky Würth. V dílu Produktové listy jsou Vám k dispozici všechna technická data pro kteroukoli kotvu nebo hmoždinku dodávanou firmou Würth. V Mladé Boleslavi Červenec 2007 Oddělení produktových managerů 2
3 5
1. ABC kotevní techniky 4
OBSAH Úvod 1. Která síla, jak působí: princip působení 1.1. Silový spoj 1.2. Lepený spoj 2. Funkce Hmoždinky: namáhání 3. Kam se hmoždinka připevňuje: podklady pro ukotvení 3.1. Beton 3.2. Zdivo 3.3. Lehké stavební hmoty 4. Co je pro hmoždinku nejdůležitější: výběr 4.1. Posun zátěže 4.2. Pokles montážního předpětí (uvolnění) 4.3. Selhání 4.4. Tlaková, tahová zóna 4.5. Beton bez trhlin / s trhlinami 4.6. Kvalita produktu 4.7. Kvalita procesu výroby 5. Co unese hmoždinka: výpočet Koncept dimenzování Výpočet s koeficienty dílčí bezpečnosti 6. Jak se hmoždinka používá: montáž hmoždinky Informace - zkratky 6 7 7 8 10 11 11 12 13 14 14 14 15 16 17 18 18 19 20 21 23 26 5
ÚVOD Všechny kotevní a hmoždinkové spoje jsou plně způsobilé cokoli dodatečně připevnit. Jsou způsobilé cokoli připevnit při pozdější montáži a zátěži např. na stavbě. Na rozdíl od okamžité montáže, kdy musí být kotevní prvek přesně na své pozici již před litím betonů, můžeme kotvu nebo hmoždinku usadit do podkladu velmi přesně a pevně až po vyzrání podkladu, např. navrtat do betonu a díl uchytit dodatečně. Přitom je na odborníkovi, jak se rozhodne, která bezpečnostní opatření ochrany zdraví a života, technických požadavků a hospodárnosti spojí a upřednostní ve svém rozhodnutí. Dnešní kotvy a hmoždinky jsou známy jako klínové spoje v jejich původní podobě již dlouhou dobu. Naleznete je například jako tažné kotvy ve středověkých kostelích, kde slouží ke kotvení a držení těžkých klenbových stropů. Čím jsou nároky na technické parametry kotvení přesnější a náročnější, tím musí být použití kotvy bezpečnější a širší, ale pro investora cenově přijatelné a dostupné. Z toho důvodu mají kotvy a hmoždinky Würth maximální nosnost. Většina nese certifikace, povolení a zkoušky dle norem UEATC, EOTA, ICBO, ETA a ZÚS Praha a vyhovují předpisům DIBT a CEB, což umožňuje jejich použití nejen v celé Evropě. Dnes máme pro každý konkrétní případ uchycení vhodnou kotvu nebo hmoždinku. Aby jste porozuměli problematice kotvení, snažili jsme se, aby to množství technických a odborných informací o kotvení bylo podáno jednoduchou formou a vysvětleno na jednotlivých příkladech. Nám jde o to, Vám jako praktikům zprostředkovat základy, aby jste jistě a odborně došli ke správnému řešení. Na závěr každé kapitoly máme pro Vás ještě závěrečné dobré tipy Co by měl vědět praktik mimo hlavní text zvlášť a odděleně. Pro další informace se prosím obracejte na své obchodní partnery Würth, nebo na náš zákaznický servis telefon: 272326 106345 141. 142 Přejeme Vám inspirující a zajímavou četbu. P.S. Pojem kotva a hmoždinka není přesně definován. O hmoždince se mluví při lehké a střední montáži a pojem kotva se již dlouhou dobu používá pro všechny těžké montáže. 6
1.1. Silový spoj: Zde jde o třecí sílu. Princip uchycení tohoto typu kotvy je posun /zaklínování kužele proti objímce. K přenosu síly zde dochází na základě tření mezi rozpěrným pouzdrem a podkladem.čím pevněji je hmoždinka přišroubována/usazena, tím větší je rozpěrná síla v oblasti kužele a tudíž je i větší tření / síla uchycení. Rozepřením vzniká místně omezená plastická deformace betonu. Nemůže dojít k libovolnému usazení (zapříčení) a kontrolní mechanismy jsou závislé na typu kotvy: 1.1.1. Kotva, která přenáší zátěž kontrolovanou silou, případně kotva s kontrolovaným kroutícím momentem Při dosažení předepsaného kroutícího momentu je pro kotvu (např. FIX-Z, WHL, WHL-Z, W- SAZ) garantována maximální rozpínací síla a zatížení. Při zatížení dochází k tahu na čep, síly prochází přes kužel. Rozpínací síla se zvyšuje s rostoucí zátěží. (obr. 3). obr. 3 1.1.2. Kotva, která přenáší sílu kontrolovanou cestou Hmoždinka (např. W- ED) se zaklínuje do podkladu zatlučením kužele (určená cesta). Při zatížení dochází k tahu na pouzdro hmoždinky, síly v tomto případě neprochází přes kužel. Nosnost je proto závislá na rozpínací síle, vznikající při procesu usazování. (obr. 4) obr. 4 7 Co by měl vědět praktik: Hmoždinka, která se rozevírá kontrolovanou silou, je správně usazená v případě, že se během utahování ve vyvrtaném otvoru neprotáčí a pokud lze docílit předepsaného kroutícího momentu. Hmoždinky s kontrolovanou cestou jsou zvláště citlivé na tolerance vyvrtaného otvoru, z tohoto důvodu musí být v plném rozsahu dodrženy veškeré předpisy pro zhotovení vrtaného otvoru a při usazování hmoždinky. Prosím sledujte rovněž pevnost betonu!!! Hmoždinky s kontrolovanou cestou vytváří obecně největší rozpínací síly - je proto nutné sledovat vzdálenost od kraje a od osy.
1.2. Lepený spoj: Existují lepené spoje, které drží po celý život. Lepeného spoje dosáhneme s pomocí spojovacích kotev, které jsou dle účelu použití v nabídce jako dvousložková malta ve skleněných patronách nebo jako injekční systém v kartuších. 1.2.1. Spojovací kotvy U skleněných patron se rozlišují dva typy, které jsou konstruovány s ohledem na pozdější použití: a) Standard (např. W-VAD) usazení otáčením /natlučením, pro přípojné části, které mohou mít strojní pohon (závitová tyč). b) Extra (W-SVD) - usazení pouze ručním vtlučením, pro asymetrické přípojné části (ohýbaná armovací železa). Skleněné patrony jsou používány výhradně pro kompaktní podklady (např. beton, skála či kámen nebo plné cihly). Do vyvrtaného otvoru se zavede vhodná patrona a poté je do tohoto otvoru vešroubována i originální kotva (zkosená závitová tyč) nebo je do tohoto otvoru otáčením zatlučeno armovací železo.(obr. 5) Poté dochází k vytvrzení. Kotva může být zatížena teprve po řádném vytvrzení, čímž se podstatně liší od mechanických kotev, které mohou být zatíženy ihned po vsazení do podkladu. Skleněná patrona se skládá ze dvou soustředných trubiček, které obsahují pryskyřici,tvrdidlo a křemenná zrníčka. Při usazování dojde ke zničení, rozemletí skleněné patrony a ke zdrsnění betonového povrchu. Všechny komponenty se vzájemně smíchají a dochází k aktivování procesu vytvrzení. Pryskyřice vnikne z části do betonu (lepený spoj). Proces vytvrzení je za běžných okolních podmínek ukončen po cca. 20 min. (při pokojové teplotě), poté smí být kotva zatížena. Tato kotva drží primárně na základě spojení hmot (lepení), sekundárně na stykovém spoji (rýhy po vrtání a v závitové tyči ). obr. 5 Co by měl vědět praktik: Spojovací kotvy (W-VAD) jsou z pohledu zatížení a dlouhodobé odolnosti absolutně srovnatelné s kovovými kotvami. Jejich výhoda spočívá v ukotvení do podkladu, bez jakéhokoliv napínání (bez rozpínacích sil - používá se v malých vzdálenostech od okrajů). Jako kotva slouží buď závitová tyč, která je součástí dodávky, nebo armovací železo. Musí být otáčením a natloukáním usazeny do skleněných ampulí, tím je zaručeno důkladné promíchání všech komponent (plná nosnost). Větší hloubky usazení (zvýšené zátěže) se dosahuje postupným vkládáním skleněných kartuší do vyvrtaného otvoru. Otvor je třeba vyčistit od prachu z vrtání a to buď pomocí kartáče, vyfoukáním nebo oběma způsoby. Systémy spojovacích kotev jsou velmi citlivé na teplotu, proto nesmí být před zpracováním skladovány na slunci a v chladu. 8
1.2.2. Injekční systém Injekční systémy (WIT- C200) se přednostně užívají pro ukotvení dutých /děrovaných cihel (např. mnohodutinové cihly). Pro standardní kotvení jednotlivých bodů se do vyvrtaného otvoru zavede sítko, naplní se dvousložkovou hmotou a kotva (závitová tyč, armovací železo) se zavede až po značku. Kotva protlačuje hmotu sítkem, vytvoří se hřibovité útvary vně sítka, který vyplní dutý prostor (obr. 6). Při zatuhnutí se vytvoří tvarový styk mezi hmotou cihly a hmotou závitové tyče. Kromě ukotvení v dutých cihlách je možné užití pro mnoho dalších různých podkladů. Rovněž ukotvení v betonu (WIT-C100). Injekční systémy (obr. 7) se skládají ze dvou komor, které obsahují vždy jeden komponent dvousložkové hmoty. Při vytlačení dochází k jejímu přesnému dávkování (podíl A a B) a smísení ve statickém míchači s nuceným pohybem (kónická trubka). Nadávkovaná hmota, připravená k použití, tak může být nanášena na upevňovací podklad. S počátkem injektáže začíná i proces tvrdnutí, který je cca po 10 minutách (při pokojové teplotě) ukončen. Hmoždinku je možno zatížit. Ta drží primárně na tvarovém styku, sekundárně na pevném připojení (slepení). obr. 6 WIT-C200 obr. 7 Co by měl vědět praktik: Injekční systém (WIT-C100, WIT-C200) je v zátěži a dlouhodobé odolnosti naprosto rovnocenný kovovým kotvám a hmoždinkám. I zde je hlavní výhodou to,že ukotvení do podkladu je bez jakéhokoliv pnutí ( bez rozpínacích sil - nepatrný odstup od okrajů). Jako kotva slouží buď závitová tyč, která je součástí dodávky, armovací železo nebo všechno, co může prostřednictvím stykového spoje přenášet síly (háky, zkruty, zuby, hroty atd.). Injekční systémy mají široké použití a to nejen pro upevnění, která jsou výše uvedena. Tam, kde selhávají všechny ostatní hmoždinky, je zpravidla možno realizovat ukotvení pomocí tohoto systému. Injekční systémy jsou citlivé na teplotu, nesmí být před zpracováním uchovávány na slunci nebo v chladu. Před použitím je rovněž nutno důkladně očistit vyvrtaný otvor: vykartáčovat, vyfoukat nebo obojí. 9
2. Funkce hmoždinky: namáhání Současné použití hmoždinek se orientuje na následnou funkci kotveného objektu/struktury. Na rozdíl od převážně statického zatížení v minulosti, se dnes hmoždinky účelově konstruují a povolují i s ohledem na další níže uvedené vlivy. (obr. 8) statické zatížení (obr. 8 nahoře) klidové převážně klidové tahová nebo tlaková zóna dynamické zatížení impuls/otřes obr. 8 dole přechodné periodické (obr. 8 uprostřed / nahoře) cyklicky zvlněné harmonické (obr. 8 uprostřed / dole) - střídavé odolnost vůči korozi kyseliny zásady odolnost vůči ohni F90 přímé působení ohně nepřímé působení ohně Statické a dynamické účinky zatížení jsou zevrubně popsány v literatuře. Kromě těchto externích vlivů je pro další existenci těchto ukotvení rozhodující počet zátěžových cyklů a doba působení. Při dlouhodobých proměnných zatíženích se, jak je dnes ve strojírenství běžné, k měření užívá Wöhlerova diagramu, protože hmoždinky vykazují podobné chování jako části strojů. Aplikace, které vyžadují podobné úvahy resp. kde se stávají kriteriem pro použití: chráněné prostory (otřes) jaderné elektrárny/elektrárny (dyn.) obr. 8 ukotvení strojů jeřábové mosty (dyn.) ovlivnění silničním a želez. provozem (dyn.) oblasti zemětřesení (otřes) bezpečnostní struktury (požár) tunely (koroze, požár) Co by měl vědět praktik: Pro praktické použití /výběr upevnění pomocí hmoždinek jsou rozhodující některé druhy namáhání. Odpovězte si, prosím, na následující otázky: 1. Jde převážně o statickou tlakovou zónu? existuje možnost volného výběru škály výrobků, vždy dle užití. 2. Jde převážně o statickou tahovou zónu? nutno používat pouze výroky vhodné pro tahovou zónu. 3. Jde i o dynamickou zónu? používat pouze výrobky se specifikovanou dynamickou únosností 4. O jaký druh dynamického zatížení jde? použít příp. produkty s osvědčením pro otřesy 5. Jde o vystavení kyselinám a louhům? varianta v nerezu 6. Jedná se o působení agresivního okolí (tunel?) varianta v nerezu 7. Je požadována protipožární odolnost? nutno používat produkty s odolností F90 případně uvažovat s clonou 8. Jde o venkovní použití (fasáda)? varianta v nerezu V informacích o produktech najdete informace o kapacitě jednotlivých hmoždinek. Vyberte si! Pokud si nejste jistí, můžete se informovat telefonicky - viz úvod. 10
3. Kam se hmoždinka připevňuje: Podklady pro upevnění 3.1. Beton: Rozhodující je kvalita Beton se vyrábí ze tří komponentních příměsí (písek, štěrk apod.), cementu a vody (obr. 9). V závislosti na množství a druhu pak vznikají různé druhy betonu, které mají rozdílné vlastnosti: např. lehký beton, pórobeton, vláknobeton, těžký beton apod., s pevností v tlaku od B15 C12/15 do B55. do C50/60. Pevnost a druh příměsí je rozhodující pro Pevnost a druh příměsí je rozhodující pro p j j p kvalitu upevnění pomocí hmoždinky. Keramzit, škvára, pemza a styropor jsou jako příměsi problematické, valouny jsou za běžných okolností lepší. Špatná kvalita cementu a zvyšující se faktor poměru vody/cementu mají za následek jakost betonu s nízkou pevností v tlaku a tahu. Beton má ještě tu vlastnost, že dosahuje jmenovité pevnosti až cca. 28 dní po výrobě. Během těchto 28 dní dochází k úbytku, který má za následek vytváření trhlin. Beton má velkou pevnost v tlaku, avšak relativně malou pevnost v tahu (1/10 pevnosti v tlaku). Tento nedostatek pevnosti v tahu se kompenzuje vkládáním výztuží, které přebírají podíl tahu při zatížení struktury. Jakost betonu např. B25 definuje v zásadě pevnost v tlaku a znamená odolnost fck w 25 C20/25 N/mm 2. MPa Jakost betonu se stanoví na základě zkoušek, které proběhnou po uplynutí 28 dní. Dnes existuje jakost betonu B5, C12/15, B10, B15, C16/20, B25, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55 C50/ 60, ve zvláštních případech se se vyrábí beton beton v jakosti s vyšší jakostí. až B90. Beton se dá na základě reprodukovatelné jakosti velmi dobře numericky evidovat a jeho chování snadno odhadnout. obr. 9 C20/25 charakteristická pevnost betonu zjištěné na válci C20/25 charakteristická pevnost betonu zjištěné na krychli Co by měl vědět praktik: Doba vytvrdnutí činí u betonu 28 dní, z tohoto důvodu se v žádném případě do nezralého betonu nesmí usazovat žádné hmoždinkové spoje. Pokud se tomu nedá zabránit, nesmí se hmoždinky v žádném případě zatěžovat. Při vrtání se nesmí přerušit armovací železa, protože se tak snižuje 11 pevnost struktury. Pokud při vrtání narazíme na hnízda štěrku, je nutno pro ukotvení zvolit jiné místo a to bez ohledu na problémy! Uvažujeme-li o výši ukotvení, je nutno brát v úvahu omítku, dlaždice a potěr, protože nepředstavují pro ukotvení vhodný základ.
3.2 Zdivo: variace na dané téma U cihelného zdiva existuje bezpočet variací. Použití cihel vede ke vzniku spár, které se zaplňují maltou. Samotné cihly je možno dělit do následujících skupin: Plné cihly Plné cihly nemají buď vůbec žádné díry nebo jen velmi malý podíl ( 15 %). Pevnost v tlaku přitom závisí na výši obsahu standardního betonu (do 35 N/mm MPa 2 ), tím pádem jsou tyto cihly velmi vhodné pro ukotvení. Určují se tři základní skupiny cihel: KS vápenopískové cihly, MZ - plné cihly, KMZ- plné vypalované cihly (obr. 10) Po stránce výpočtu hmoždinek patří do této kategorie i přírodní kámen. Ukotvení musí být vždy posuzováno individuelně, protože uložení do podkladu není možno propočítat. Děrované cihly / duté cihly Materiál cihel je srovnatelný s plnou cihlou, podíl děr je však o mnoho vyšší ( 15 %). Děrovací forma se u jednotlivých výrobců liší, s tím, že existuje nespočet variací. Vysoký podíl vzduchu je vyžadován z důvodu lepší tepelné izolace. Tyto cihly se dnes používají především v soukromé výstavbě. Existují následující hlavní skupiny: HLZ - dutá cihla, LHLZ - lehká dutá cihla, KHLZ - dutá vypalovaná cihla (obr.11), LLP - lehká cihla s podélným děrováním, KSL - vápenopísková děrovaná cihla (obr.12). obr. 10 obr. 11 obr. 12 12 Co by měl vědět praktik: Pro ukotvení se hodí pouze speciální typy hmoždinek s tvarovým rozpínáním: injekční systémy WIT-C200, objímková kotva W-HA, plastová hmoždinka do rámů. Všechny kotvy s bodovým přenášením zátěže (vysoce výkonná kotva např. WHL, WHL-Z, FIX, W-ED atd.) nejsou vhodné, protože při zatížení ničí podklad. I zde platí, že omítka, dlaždice a potěr nejsou vhodným podkladem pro ukotvení a musí se zohlednit při uvažované výšce ukotvení. Hlubší zasazení hmoždinky má zejména u těchto podkladů smysl, pro možnost nechat účinkovat vysoká zatížení. Pozor: neumísťujte hmoždinku nikdy do spáry. Pokud je zdivo zakryto omítkou a dlaždicemi, je nutno zatížení zmenšit na polovinu. Pro děrované cihly a duté cihly z méně pevného pórovitého materiálu se hodí stejné hmoždinky - únosnost cihly je však nižší.
3.3. Lehké stavební hmoty / Omítka: v každém případě lehký podklad Lehké stavební hmoty se používají přednostně pro dělící stěny, které jsou zpravidla tenké. Dále se používají k zazdívání nebo k vyrovnávání nerovného zdiva. Pevnost v tlaku je nízká (max. 7,5 MPa N/mm 2 ), takže je tento materiál jako podklad pro hmoždinku limitovaný. obr. 13 obr. 14 Co by měl vědět praktik: Pórobeton/expandovaný beton (obr. 13) je velmi pórovitý/porézní a má nízkou pevnost. Jako kotvící prvky se používají specielní produkty: injekční systémy WIT-100, kotva do pórobetonu W-PA, hmoždinka do plynobetonu GB, kovová hmoždinka W-MG, hmoždinka pro lehké kosntrukce W-KL, plastová hmoždinka do rámů s dlouhou rozpírací zónou. Předpokladem je tvarové rozpínání. Sádrokartonové desky/desky z minerálních vláken / dřevotřískové desky (obr. 14) jsou tenkostěnné a mají rovněž velmi malou pevnost. Výlučně vhodné jsou hmoždinky s tvarovým stykem v desce nebo na její 13 zadní straně: hmoždinky pro dutiny, hmoždiny pro sádrokarton WGS, pérové hmoždinky. Zde by měla být plocha účinků sil co největší, jedná se o hmoždinky s tvarovým stykem. Omítka slouží jako optické zhodnocení a zábrana proti pronikáni vlhkosti do stavby, může být jednovrsvá nebo vícevrstvá. Má velmi nízkou pevnost v tlaku a neměla by být vůbec používána jako podklad pro ukotvení. Pro méně důležitá ukotvení (lišta pro zakrytí štěrbiny mezi podlahou a stěnou, obrazy ) není námitek. Masívní dřevo je dnes velmi rozšířeným kotvícím podkladem, kde se kotvení provádí zpravidla pomocí šroubů.
4. Co je pro hmoždinku nejdůležitější: výběr Při volbě hmoždinek se trápíme s výběrem. Dnes totiž pro každý druh použití existuje jeden i více produktů. K ulehčení výběru nabízí spol. Würth aplikační brožuru, v níž jsou hlavním požadavkům jednotlivých odvětví přiřazovány vhodné produkty. Existují však určitá kritéria pro rozhodování, které je při výběru nutno brát v úvahu a která popíšeme dále: Při kotvení má být venkovní zatížení vnášeno do struktury. Hmoždinka přebírá tuto úlohu na dlouhá léta, takže je kromě údajů o instalaci velmi důležité i dlouhodobé sledování. 4.1 Posun zátěže: tuhý nebo měkký systém? Spojení pomocí hmoždinky vykazuje při zatížení (tahu) posun. Na základě grafického znázornění (obr. 15, 16) získáme určitý model posunu zátěže každého výrobku. Toto posouvání by za normálních okolností při užitném zatížení mělo být vratné/reversibilní. Při dnešních běžných bezpečnostních faktorech se využije cca 25 % maximálního zatížení. Dle konstrukce hmoždinek se přitom liší strmost křivky posunu zátěže (obr. 15, 16), a tak hovoříme o tuhém nebo měkkému systému. Uživatel musí vybírat vždy dle použití. Platí zde následující tendence: čím náročnější jsou požadavky na dynamiku, tím měkčí je systém. Je důležité, aby, pokud je užitné zatížení překročeno a pokud se přiblížíme k zatížení, při němž dojde k selhání, nedošlo k vypadnutí, nýbrž aby bylo selhání nejprve signalizováno velkými posuny. (např. uvolněním stavebního dílce). zatížení F max selhání zlomením nebo vytažením zatížení F max F dopor doporučené vratná (reverzibilní) oblast obr. 16 měkký selhání zlomením nebo vytažením posun 4.2. Pokles montážního předpětí: uvolnění, statické nebo dynamické namáhání? Na základě předpětí vyvolaného před usazením, zůstane ukotvení u užitného zatížení ve vratném/reversibilním rozsahu. Bere se přitom v úvahu skutečnost, že se předpětí relativně rychle zmenšuje na konstatní hodnotu (obr. 17). Pokud se vyskytne dynamické zatížení a nebyla pro něj vhodně zvolena hmoždinka, předpětí se rychle snižuje. Dochází dokonce k uvolnění stavebního dílce. V případě příčného zatížení dochází v běžném případě ke střihu, častěji k prohnutí (působiště síly je daleko nad povrchem betonu). Příčné zatížení bude zpočátku eliminováno prostřednictvím tření, teprve poté dojde ke střižnému zatížení hmoždinky. Výkonové údaje v informaci o produktu jsou stanoveny tak, aby při zatížení hmoždinky zůstalo zachováno zbytkové předpětí. Pokud i přesto dojde k uvolnění stavebního dílce, neznamená to automaticky selhání hmoždinkového spoje. Prověření je však nevyhnutelně nutné. F dopor doporučené tuhý vratná (reverzibilní) oblast obr. 15 posun Co by měl vědět praktik: Dynamická a statická zatížení hmoždinek během užitného zatížení jsou absorbována předpětím. Jakmile dojde k uvolnění stavební části, je nutno hledat příčinu: špatný výpočet (zatížení je příliš velké) 14 místo statického zatížení dynamické (odbouráno předpětí) selhání podkladu apod. Je nutné rozhodnout, zda stačí dotažení nebo zda je třeba vyměnit hmoždinku za jiný typ. V mnoha případech stačí dotažení. Pokud se však ukáže usazovací značka, je nutná výměna.
předpětí Axiální tah: vylomení podkladu (kužel) vytažení hmoždinky zlomení hmoždinky F u Namáhání střihem: vylomení podkladu (poloviční kužel) vytažení hmoždinky zlomení hmoždinky obr. 17 12 25 50 100 4.3. Selhání: Co nastane při přetížení? Podle konstrukce hmoždinky (viz stupeň pružnosti a pevnosti) se při překročení maximálního zatížení (4x užitné zatížení) vyskytne následující (obr. 18): vylomení podkladu (1) štěpný lom podkladu (2) vytažení hmoždinky (3) zlomení hmoždinky (4) Z tohoto důvodu se dle použití a druhu stavby požaduje určité chování např.: při ukotvení na mostech zlomení hmoždinky, protože nemá být poškozena mostní struktura při ukotvení strojů vytažení hmoždinky, protože má být jasně signalizováno selhání při vícenásobném ukotvení vylomení podkladu, protože je požadován maximální přenos sil každou hmoždinkou atd. dny Druh selhání závisí na zatížení a na podkladu a může se měnit i dle zátěže, takže se při výběru stanoví charakteristické zatížení. Dále je druh selhání různý dle směru zatížení: 200 Šikmé zatížení: druhy selhání na základě tahového a střihového zatížení, které se překrývají obr. 18 1 2 3 4 Co by měl vědět praktik: Aby bylo možno docílit co nejlepších výkonů, je třeba zvolit optimální rozměry hmoždinky vůči podkladu. U správně zvolených hmoždinek by nikdy 15 nemělo dojít k selhání. Pokud se i tak vyskytnou škody, je třeba spojení prověřit po stránce výpočtu i po stránce aplikační techniky (viz výše), poté je nutno spojení obnovit. Z druhu selhání se dá odvodit jeho příčina.
4.4 Co vlastně znamená pojem tlaková zóna, tahová zóna? V betonové struktuře (budovy) se vyskytuje podle zatížení napětí v tlaku nebo napětí v tahu. V tlakové zóně je podklad stlačován na základě působícího zatížení, v tahové zóně je natahován. Z tohoto důvodu se v tahové zóně vyskytují trhliny, které negativně ovlivňují bezpečnostní mechanismus hmoždinky. Dodatečná lokalizace tahové zóny u stavby je pro řemeslníka velmi komplikovaná. Může ji bez problémů při technické analýze struktury určit pouze statik. Některé jednotlivé části objektu se však dají určit okamžitě a bez problémů. F F tlaková zóna tahová zóna σ tah σ tlak 4.4.1 Ukotvení stropů (Bodové zatížení) obr.19 4.4.2 Ukotvení stěn (Bodové zatížení) obr.20 4.4.3 Ukotvení stěn (Konzole) obr.21 zeď zatížení nosníku rozdělení momentu průhyb rozdělení napětí průběh síly horní třetinou zdi obr. 20 F F strop zatížení nosníku F F F σ tlak tlaková zóna σ tah tahová zóna σ tah σ tlak tahová zóna tlaková zóna rozdělení momentu obr. 19 tlaková zóna tahová zóna σ tah σ tlak průhyb rozdělení napětí průběh sil spodní stranou středu stropu obr. 21 zeď zatížení nosníku rozdělení momentu průhyb rozdělení napětí průběh sil v horní třetině zdi pro konzolu Co by měl vědět praktik: Pro člověka s praktickými zkušenostmi je velmi těžké dodatečně určovat tahovou a tlakovou zónu, zejména pokud se změní funkce budovy, zvláště když rozdělení napětí ve stěně se ještě může měnit (obr. 21). Proto je nutno sázet na jistotu: v oblasti stropu a stěn (viz výše) obecně používáme produkty vhodné pro tahové zóny, cenový rozdíl nestojí za to, abychom podstupovali riziko! Vzhledem k tomu, že na spodní straně stropu je téměř vždy tahová zóna, jsou dnes veškeré produkty pro použití na stropech schváleny z hledika stavebního dozoru. Jedná se o tzv. Malou certifikaci pro tahovou zónu, která jde max. do zatížení 0,8 kn. 16
4.5 Beton bez trhlin/beton s trhlinami: Co je dobré vědět Příčiny vytváření trhlin Po vytvrzení Před vytvrdnutím Fyzikální: Smršťování Smršťování příměsi Chemické: Koroze výstuže Reakce alkalického prostředí Působení mrazu Smršťování Pohyb bednění tlaková zóna tlak neutrální zóna Technické: Hydratační teplota Střídání mrazu a tání Kolísání teplot Struktura: Zatížení Přetížení Dotvarování Sesedání obr. 23 V - profilová ohybová trhlina tah tahová zóna Požadavky na hmoždinky jsou zvláště náročné, pokud je síla nebo struktura vystavena dynamickému namáhání (permanentní otevírání a zavírání trhlin s tím, že dochází ke zvětšování síly působící na hmoždinku (obr. 24) obr. 22 Dnes vycházíme ze skutečnosti, že se trhliny objevují na každém betonovém tělese. Tyto trhliny mají různý původ a různou velikost (obr. 22). Takto vzniklé trhliny se objevují v jedné nebo ve dvou osách, jsou zpravidla jen těžko viditelné a nemají vliv na použitelnost struktury (objektu). Dodatečně se běžně používá výztuž, která převezme namáhání v tahu (viz podložky/podklady). F statická/dynamická tlaková zóna neutrální zóna výztuž V tlakové zóně struktur dochází při použití hmoždinek k výskytu trhlin, jejichž význam je zanedbatelný. V tahové zóně však mají značný význam, protože se trhlina otevírá až do cca 0,25 mm (obr. 23). Podle teoretických poznatků se dnes říká, že vrtané díry v betonu představují nestejnorodost (poruchu), která vyvolává vznik trhlin (tvorba trhlin na základě oslabení). Dále pak, že hmoždinka vnáší na základě napnutí a zatížení do podkladu štěpící síly a napomáhá tvoření trhlin. Z tohoto důvodu je nutno v oblasti tahových zón používat hmoždinky, které mají reverzibilní schopnost dodatečného rozepnutí: jakmile se trhlina otevře, vnikne kónus hlouběji do rozpěrného prvku, jakmile se trhlina uzavírá, sklouzne konus zpět do výchozí polohy, aniž by došlo k posunutí rozpěrného prvku v betonu. obr. 24 trhliny trhliny F statická/dynamická tahová zóna 17
4.6. Kvalita produktu: Jistota pro uživatele Hmoždinky/kotvy jsou kotvící prvky, s nimiž se dodnes ve stavebních směrnicích většiny zemí zachází jako s neregulovanými stavebními produkty. Je pro ně tedy nutný doklad o použitelnosti, který se zajišťuje v podobě obecného povolení stavebního dozoru. Schválené výrobky jsou konstruovány dle daných skutečností a podle kontrolních požadavků, z nich odvozených, a splňují tak zcela spolehlivě požadavky tohoto použití. Pokusy, které se dnes provádějí za účelem schválení stavebním dozorem, zahrnují především následující: Pokusy, které slouží k prověření vlastností a zajištění kvality v průběhu výroby. Jedná se o měření vlastností materiálů, opatření na ochranu proti korozi, označení, dodržení tolerancí a úplný počet dílčích částí. Pokusy týkající se vhodnosti použití, které mají zajistit bezpečnou funkci při užívání. Je to bezpečnost při montáži (průměr vrtaného otvoru, jeho čištění, voda ve vývrtu, intenzita ukotvení, kontakt s výztuží), funkčnost v betonu s nízkou pevností, funkčnost v betonu s vysokou pevností, funkčnost při pohybu trhlin, funkčnost při opakované zátěži, při trvalé zátěži, vliv koutícího momentu a účinky druhu montáže. Pokusy na zjištění přípustných podmínek pro užívání, které se týkají specifických ovlivňujících veličin. Jedná se o individuelní pokusy v závislosti na typu (hmoždinky rozpěrné, spojovací atd.), vytvoření hmoždinky a specifikace materiálu, směr zatížení, stav betonového stavebního dílce, třída pevnosti betonu a umístění hmoždinky v rámci stavební části (vzdálenost od okraje, od osy). 4.7. Kvalita procesu výroby: Důsledné opatření na zajištění kvality. Ke splnění všech požadavků schváleného produktu patří vedle výše popsaných zkoušek rovněž: Dohled na výrobním procesem prostřednictvím nezávislé instituce Vlastní dohled nad výrobním procesem podle stanovených znaků pro zjištění kvality nebo při stanovení kritérií pro měření. Společnost Würth za tímto účelem důsledně kráčela cestou certifikace kvality dle ISO 9001, která reguluje celý průběh procesu výrobku od konstrukce přes zhotovení (od února 1993) až po odbyt, včetně příslušného servisu. Jsou tak evidovány všechny aspekty, které na základě obecného systému v průběhu vzniku produktu zaručují a zabezpečují kvalitu. Tento systém je opět kontrolován nezávislou institucí (TÜV - Spolek technického dohledu). Je tak zaručeno maximum bezpečí a jakosti? Kromě certifikace ISO 9001 se spol. Würth podílela na Systému EU pro správu životního prostředí a provozní kontrolu v oblasti životního prostředí a získala certifikaci ISO/ÖKO 9001 v prosinci roku 1995. Tím je zaručeno že aspekty závažné pro životní prostředí, se berou v úvahu již při konstrukci a výrobě produktu i v době, kdy je používá zákazník. Co by měl vědět praktik: Jen v betonu se obecně vyskytují trhliny. Zvláštní péči věnujeme při výběru hmoždinky způsobu zatížení: síla (kn), statické/dynamické zatížení, tlaková/tahová zóna. Produkty jsou ve specifikaci produktů výrazně označeny po stránce své kapacity. Produkty vhodné pro tahové zóny podléhají kontrolním procedurám (ze strany výrobce a znalce), při nichž se na základě extrémních zátěží a testů v oblasti extrémní zátěže dokazuje jejich vhodnost. v případě pochyb používejte vždy hmoždinky, schválené pro tahové zóny! produkty společnosti Würth jsou sledovány pro stránce ISO 9001, produkty spol. Würth jsou konstruovány a zhotoveny tak, aby neškodily životnímu prostředí 18
5. Co unese hmoždinka: výpočet 5.1 Běžný případ: jeden pohled postačí Výrobce v každém případě udává u hmoždinek a kotev výkonové údaje. Údaje naleznete v základních informacích o produktu a u schválených produktů ještě v osvědčení. V zásadě se tyto zjištěné údaje dělí následujícím způsobem: Schválené produkty: Výkonové údaje zjištěné nezávislým institutem, které jsou stanoveny dle rozsahu a druhu (viz kapitola 4.6) Zde institut s pomocí statických výpočtů stanoví doporučená dovolená zatížení. Údaje se zpravidla udávají pro beton. Specifikace výrobce Údaje zjištěné výrobcem v sériových pokusech, které se pomocí statických výpočtů provádějí pro zjištění doporučených nosných zatížení. Uvádějí se zpravidla údaje pro různé podklady ukotvení. 5.2 Zvláštní případ: na základě vlastního výpočtu Existují pouze dva případy, kdy je uživatel nucen zjistit únosnost hmoždinek sám: Vlastní výpočet: Pokud se 1) určité parametry prostředí např. pevnost betonu, směr zatížení, hloubka umístění, vzdálenost od osy/okraje liší od hodnot definovaných ve specifikaci nebo v osvědčení, nebo pokud 2) jde o neznámý podklad ukotvení Aby bylo možno provést výpočty, musí být 1.) provedeny nové výpočty pro jiné parametry prostředí. 2.) v neznámém podkladu pro ukotvení provedeno minimálně 5 pokusů s vytažením, pro povolení v individuelních případech - 15 pokusů v neznámém podkladu pro ukotvení. Zjištěné hodnoty mohou zajistit požadované výkonové údaje na základě způsobů dokazování, které jsou uváděny v čl. 5.3 a 5.4. Při zjišťování výkonových údajů pro specifikaci výrobce i pro schválené produkty zkoumá výrobce v průběhu vývoje detailně veškeré vlivy na ukotvení. Zejména u hmoždinek schválených stavebním dozorem prověřuje údaje ještě důkladně i nezávislý znalec. Poté schvaluje DIBP (Německý institut pro stavební techniku, dříve IFBT Institut pro stavební techniku Berlín) hmoždinky z hlediska stavebního dozoru. 19
5.3 Koncepce dimenzování: Jít na jistotu hladina zátěže (zatížení) Pro dimenzování hmoždinek je nutno aplikovat bezpečnostní koncepci s koeficienty dílčí bezpečnosti. Koncepce bezpečnosti je uvedena v Eurocode 1. V praxi se v zásadě vychází z toho, že skutečné zatížení na hmoždince je menší než se pro hmoždinku doporučuje, F d R d (tedy nedochází k přetížení). V nejjednodušším případě (stálé zatížení ) platí jako důkaz bezpečnosti proti lomu: max. hodnota střední hodnota selhání Rk (5% lomné hodnoty) min. hodnota X rozptyl výsledků odpovídá normovaným mezním úchylkám F d = G k G + Q k Q F příp Hodnota měření přitom odpovídá únosnosti (R d ) charakteristického zatížení na mezi pevnosti (R k ) (viz obr. 25) děleno koeficientem částečné bezpečnosti pro odpor materiálu M. R d = R k / M Návrhy na výpočet charakteristické únosnosti hmoždinky při rozdílném zatížení jsou uvedeny v dodatku A k Technickým směrnicím UEATC. Jsou diferencovány dle selhání oceli, vytažení a vylomení betonu. obr. 25 frekvence výskytu Co by měl vědět praktik: Za běžných okolností se pracuje s F povol. dle specifikace produktu. Pokud však existují pochyby stran podkladu, musí se na místě provést pokusy s vytahováním. U hmoždinek, které nemají povolení stavebního dozoru, činí doporučené zatížení 25 % střední hodnoty naměřené na základě pokusů (bezpečnostní faktor 4). Pro řemeslné měření kotvícího bodu tato metoda měření úplně postačuje. Pokud budou na místě provedeny pokusy, z důvodu existujících pochyb o kvalitě podkladu nebo pokud nemohou být dodrženy jiné parametry, předepsané pro podklad, hmoždinky nebo montáž, musí být na zkoušku vytaženo/vystaveno tahu alespoň 5 hmoždinek, vypočtena střední hodnota a dělena 4. Tento odhad se používá pro individuelní schválení (úřední přejímky). Jedná se přitom zpravidla o schválené kotvy. Provádí se zde 15 pokusů s vytažením a nejhorších 5 se používá k dalšímu vyhodnocování. Pozor: Existuje povolení stavebního dozoru nebo neexistuje? Pozor: Toto platí převážně pro statické zatížení! Pozor: Jedná se o tlakovou nebo tahovou zónu? Má-li se vyhovět všem požadavkům povolení, musí u schválených produktů: proběhnout montáž dle konstrukčních výkresů, musí být použity tvrdokovové příklepové vrtáky s označením jakosti, musí být přítomen kvalifikovaný zástupce vedoucího stavby, musí být dokladována třída pevnosti betonu a řádná montáž a tyto doklady musí být uchovávány po dobu 5 let, u 5% usazených hmoždinek musí dojít ke kontrole na základě zatěžovací zkoušky. Společnost Würth nabízí pro takový případ zkušební nářadí a přístroje pro provedení zatěžovací zkoušky. 20
5.4. Výpočet s koeficienty dílčí bezpečnosti : Jistota je jistota Německý institut stavební techniky vyhlašuje společně s technickými směrnicemi UEATC i podrobnou metodu pro dimenzování. Diferenciální výpočetní vzorec spočívá v upřesnění koeficientů částečné bezpečnosti M a v diferenciaci směru silového působení (postup A) a dimenzování skupin hmoždinek. Beton s trhlinami / beton bez trhlin Zatížíme-li kotvu až k jejímu selhání a dojde-li k vylomení betonu, vznikne tak u betonu bez trhlin výlom kuželovitého tvaru (obr. 26) Pokud trhlina probíhá vyvrtaným otvorem, zmenší se tím kužel na dva elipsovité útvary (obr. 27), které jsou z pohledu velikosti vylomené plochy menší než kužel, je tedy menší i zatížení vedoucí k selhání. U všech hmoždinek, které jsou povoleny stavebním dozorem, je dosahováno hodnot, které jsou cca. 0,7 násobkem zátěže vedoucí k selhání u betonu s trhlinami oproti betonu bez trhlin. Tyto hodnoty jsou zvlášť uvedeny v informacích o produktu, jsou tedy zjištěny u všech schválených produktů (není nutné je přepočítávat). Všechny neschválené produkty pro tahovou zónu mohou být použity jen v tlakové zóně (přepočítání není přípustné)!!!!!!! Selhání betonu Jak jsme se již zmínili, jsou dnes užívány pevnosti v tahu mezi fck=c16/20mpa = 15 w N/mm2 a a w = C50/60 55N/mm MPa 2. U nižší pevnosti v tlaku, vzniká při zatížení až k selhání, kuželovitý výlom. S rostoucí pevností v tlaku stoupají lineárně i hodnoty selhávání. Vždy podle typu kotvy se mění i druh selhání při rostoucí pevnosti v tlaku a místo praskliny v betonu může dojít k vytržení kotvy nebo jejímu zlomení. Ačkoliv je beton namáhán tahem, je pro nosnost hmoždinky udávána pevnost v tlaku. Při odchylkách pevnosti od pevností udávaných ve specifikacích, je možno výkonové údaje přepočítat. dílčí Koeficient součinitel dílčí spolehlivosti: bezpečnosti : MC pro selhání betonu závisí na jakosti betonu, na tolerancích vzdálenosti okrajů a vzdálenosti os a na hloubce ukotvení. beton bez trhlin obr. 26 osa trhliny beton s trhlinami obr. 27 Q 1 2 MC = Q 1 2 = dílčí koeficient součinitel dílčí proměnného bezpečnosti pro zatížení beton pro v tlaku beton = v 1,5 tlaku při = 1,5 při zajištění kvality dle Eurokódu 2. = dílčí koeficient součinitel dílčí spolehlivosti, bezpečnosti pro rozptyl pevnosti v tahu pro stavební beton = dílčí koeficient součinitel dílčí spolehlivosti, bezpečnosti, zohledňující bezpečnost montáže (rozlišení pro namáhání v tahu a příčné namáhání) 21
Selhání oceli Jak jsme se již zmínili, mění se projevy selhání hmoždinkového spoje se stoupající pevností betonu v tlaku - zlomení kotvy nebo její vytržení. Z tohoto důvodu by měla být pro ukotvení zásadně prováděna kontrola hmoždinky proti lomu (mez průtažnosti). = dílčí koeficient součinitel dílčí spolehlivosti bezpečnosti pro ocel. selhání oceli. MS Při výpočtu se rozlišuje, zda se jedná o namáhání v tahu, příčné namáhání a nebo o namáhání ohybem kotvy. Postup při navrhování A podle DIBT Základem tohoto postupu je fakt, že je nutno diferencovaně prokázat základní výrok F d je menší nebo rovno R d pro všechny druhy zátěže (namáhání v tahu, šikmé namáhání a namáhání kotvy v ohybu) a pro všechny příčiny selhání (selhání oceli, vytržení a selhání betonu). Platí to jednak pro jednotlivé kotvy s dostatečnou tloušťkou stavebního dílce, se vzdáleností od osy a okraje, tak i pro skupiny kotev, které se vzájemně ovlivňují. Vhodnost užití Pro důkaz vhodnosti použití jsou stanoveny koeficienty dílčí bezpečnosti G, Q a M rovny 1,0. Podstatnou součástí tohoto postupu je CC- metoda (Metoda konkrétní kapacity). Tato metoda je rozvinutím postupu KAPPA. Výklad tohoto postupu je na tomto místě a v této brožuře příliš složitý a pro člověka s praktickými znalostmi tudíž nepoužitelný. Tento postup je vyhrazen odborníkům, kteří jsou odkázáni na stanovení nejvyšší možné zátěže ukotvení v závislosti na směru namáhání a druhu selhání. Co by měl vědět praktik: Výpočet kotevního spoje (zda se bude jednat o jednoduché nebo vícenásobné ukotvení) podle koeficientu dílčí bezpečnosti je poměrně náročný a předpokládá specifické znalosti v oblasti kotevní techniky. Tato metoda se provádí z ekonomických důvodů (minimální počet pro maximální nosnost) u použití mnoha hmoždinek (např. celá fasáda) a je tedy vyhrazena odborníkům v oblasti statiky. 22
6. Jak se hmoždinka používá: Montáž hmoždinky 6. Jak se hmoždinka používá: montáž hmoždinky Jako uživatelé chceme provést upevnění. Abychom jej mohli provést, je zapotřebí několika pracovních postupů, které jsou vzájemně sladěny do systému: zhotovení, vyvrtání otvoru čištění otvoru montáž hmoždinky zatížení hmoždinky Otvor vyvrtáme vrtacím kladivem, méně často příklepovou vrtačkou. Je třeba dbát na to, aby bylo použito vrtáku z tvrdokovu s označením zkušebního a kontrolního ústavu pro nástroje reg. spol. v Remscheidu, kterým je možno zhotovit otvor s povolenými tolerancemi. Hloubku otvoru je možno převzít z Informace o kotvě a může jí být docíleno např. dorazem na vrtacím kladivu. Vrták je nutno zvolit dle podkladu, do nejž budeme vrtat. Dnes se užívají výlučně vrtáky s tvrdokovem, v některých případech se používá vrtání s diamantovou korunkou. Přístroj se rovněž nastavuje v závislosti na podkladu: Beton kladivo + otáčky obr. 28 U montáže prostrčením (obr. 28) se stavební dílec nejprve usazuje, pak se vrtají upevňovací otvory do podkladu, a hmoždinka (např. WHL, WHL-Z, FIX, FIX-Z, plastová hmoždinka do rámů) se nasazuje a utahuje, aniž by došlo k demontáži stavebního dílce. Průměry vrtáku a hmoždinky jsou vzájemně sladěny tak, že zapadají do upevňovacích otvorů stavebního dílce. Tento způsob montáže se upřednostňuje u těžkých nebo komplikovaných stavebních dílců a u vícenásobných upevnění, která se usazují pouze jednou a z časových důvodů se již nemusí demontovat. Vápenný pískovec /plná cihla kladivo + otáčky Skála kladivo + otáčky Dutá cihla otáčky Lehké stavební hmoty otáčky Vyvrtaný otvor má vzniknout pokud možno v pravém úhlu k povrchu. Pokud narazíme při vrtání na armovací železo (nedá se vrtat, rozpálení špičky vrtáku), je nutno vrtání přerušit a vrtat otvor na jiném místě. Přerušení výztuže (diamantové nářadí) je možné pouze po konzultaci se statikem. Jakmile je otvor vyvrtán, musí být vyčištěn. Děje se tak buď pomocí kartáče nebo vyfoukáním. Prach z vrtání je nutno z otvoru odstranit, protože výrazně ovlivňuje tření u hmoždinek se silovým spojem a u spojovacích kotev pronikání do betonové plochy. Montáž hmoždinky závisí na výše uvedeném způsobu montáže pro stavební dílec: jde o montáž prostrčením nebo předsazením. 23 obr. 29 U montáží předsazením (obr. 29) se provede označení, vyvrtání, instaluje se hmoždinka (např. W-ED, W-SAZ) a pak se nasadí a přišroubuje stavební dílec. Přitom se dá rovněž použít kotva s vnitřním závitem i svorníková kotva. Pokud je požadována pružnost jako např. u výrobní linky, kde po uvolnění šroubu dojde k posunu částí, užívá se verze s vnitřním závitem (slícování s podkladem upevnění). Varianta svorníkových kotev se velmi často používá u stropů.
Distanční montáž (obr. 30) se vyznačuje tím že, upevňovací bod leží v určité vzdálenosti nad upevňovacím podkladem. Dosáhneme toho pomocí kotvy s velkou připevňovací výškou (např. W-WAD) nebo závitovými tyčemi v kotvách s vnitřními závity (např. W-ED). Tyto kotvy jsou namáhány i co do ohybu. Nasazování samotné hmoždinky je přesně popsáno v informacích o produktu/návodu pro montáž a liší se případ od případu. Při utahování hmoždinek je nutno dbát především na to, aby byl dodržen předepsaný kroutící moment. Velikost kroutícího momentu určuje předběžnou předpěťovou sílu a garantuje tím bezpečné zachycení užitného zatížení, aniž by došlo k uvolnění stavebního dílce. Hloubka usazení: Hloubka usazení hmoždinky je dimenzována tak, že se u průměrného betonu w fck 25 C20/25 teoreticky mohou vyskytnout všechny tři typy selhání. Při nízké pevnosti dochází k vylomení betonu, při vyšší pevnosti k vytažení nebo k prasknutí hmoždinky. Je pak rozumné usadit hmoždinku v závislosti na betonu i hmoždince hlouběji (delší verze) tak, aby bylo docíleno vyšších zátěžových hodnot. Platí to především pro dvousložkovou maltu a spojovací kotvu (např. W-VAD, W-SVD) a injekční systém (WIT-C200). Určení hmoty v okolí hmoždinky ukazuje obr. 31 Výkonové údaje pro větší hloubky usazení je možno získat na požádání. obr. 30 Příliš nízký kroutící moment vede k uvolnění stavebního dílce, avšak ne k selhání. Příliš vysoký kroutící moment přenáší zatížení do kotvy a to ještě než dojde k zachycení užitného zatížení, což má za následek vznik přetížení. Extrémně vysoký kroutící moment vede buď k vytažení hmoždinky nebo k jejímu prasknutí (přetržení). U natloukacích hmoždinek musí být místo kroutícího momentu dodržena hloubka zatlučení konusu. Tento typ kotvy je velmi citlivý na příliš malou hloubku zatlučení, protože kotva je v takovém případě neúplně rozepřena a to má přímé důsledky na úrověň zátěže. Z tohoto důvodu je nutno pracovat vždy s výše uvedeným usazovacím náčiním. obr. 31 24
Vzdálenost od okraje: Podle konstrukce hmoždinky působí do podkladu různě velké rozpěrné síly. Čím jsou tyto síly menší, tím blíže (minimální vzdálenost) ke kraji stavebního dílce mohou být hmoždinky zatíženy, aniž by přitom došlo k vylomení betonu. Tato vzdálenost a r může být udávána jako mnohonásobek hloubky ukotvení a může být 0,5 až 3,5. Pokud není dosaženo ani minimální vzdálenosti, nesmí se hmoždinka plně zatížit. Redukované hodnoty je možno zjistit z povolení/ informace o produktu. Při příčném zatížení je chování podkladu značně problematické, obecně platí, že se hmoždinka nesmí usazovat do menší vzdálenosti než je minimální vzdálenost. Vzdálenost od osy Stejně jako u vzdálenosti od okraje je rovněž u vzdálenosti hmoždinky od osy nutno zachovávat minimální vzdálenost. Tato vzdálenost zpravidla činí 3,5 násobek hloubky ukotvení. Důvodem je opět působení příliš vysokých štěpných sil do podkladu (tříštění) a překrývání kuželových výlomků (redukované zachycení jednotlivých zatížení) Pokud není dosaženo ani minimální vzdálenosti, nesmí se ani v tomto případě hmoždinka plně zatěžovat. Hodnoty snížení je možno čerpat z povolení/specifikace. Vzdálenosti od osy a od kraje se dají správně numericky zjistit pomocí postupu DIBT. Následující tabulka podává přehled o vzdálenostech od osy a od okraje v závislosti na hloubce ukotvení/povoleném zatížení. Vliv výztuže Únosnost hmoždinek se zjišťuje v zásadě v betonu bez výztuže. Vzhledem k tomu, že v praxi má každá struktura vyztuž, působí to pozitivním způsobem na únosnost.přímý kontakt hmoždinky s výztuží nemá na únosnost žádný vliv. Zatížení hmoždinky: Utažením šroubu/matice a dosažením hodnoty kroutícího momentu je ukončen proces usazování. Během utahování již existují známky bezvadné funkce: lze dosáhnout předepsaného kroutícího momentu, aniž by docházelo k protáčení hmoždinky. během utahování se hmoždinka nevytahuje z otvoru (rozepření probíhá dle plánu) Poté dojde k odstranění všech pomůcek k podepření stavebního dílce. K usazení nesmí dojít s tím, že se stavební dílec uvolní. U dvousložkové malty je bezpodmínečně nutné dodržet udávaný čas pro vytvrdnutí před tím, než může dojít k zatížení. Všechny další hmoždinky smí být po usazení plně zatíženy. Přípustná zatížení v betonu s trhlinami W-WA* FIX-Z WHL-Z W-SAZ Přípustné zatížení F [kn] 1,5 2,5 3,5 6,0 9,0 13,0 Hloubka ukotvení h v [mm] 40 50 60 80 100 125 Vzdálenost od osy a [cm] Vzdálenost od okraje a r [cm] Vzdálenost od osy a [cm] Vzdálenost od okraje a r [cm] Vzdálenost od osy a [cm] Vzdálenost od okraje a r [cm] Vzdálenost od osy a [cm] Vzdálenost od okraje a r [cm] * Bezrozpěrné ukotvení / kořenová kotva W-WA 16 12 16 14 20 15 20 15 20 17,5 24 18 24 18 24 21 32 16 32 24 32 24 32 28 40 30 52 59 25
Co by měl vědět praktik: Po výběru hmoždinky následuje zhotovení upevňovacího bodu, a to v rámci 4 kroků pracovního postupu: 1. Vrtání: vrtacím kladivem a kvalitním vrtákem (tolerance). Pozor: je nutno dodržet hloubku otvoru ( viz informace o produktu). Pozor: nesmí dojít k přerušení armovacího železa. Pozor: U dutých cihel a lehkých stavebních hmot používáme pouze vrtání, u všech ostatních podkladů používáme vrtání s příklepem. 2. Vyčištění vyvrtaného otvoru: z otvoru odstraníme prach z vrtání pomocí vyfoukání, vykartáčování nebo kombinací obojího. 3. Montáž hmoždinky: Dodržujeme návod k montáži z informací o produktu. Je nutno dodržovat předepsaný kroutící moment. a hloubku zatlučení (u natloukaích hmoždinek). Používáme momentový klíč. 4. Zatížení: mechanické hmoždinky mohou být zatíženy hned, dvousložková malta až po vytvrdnutí. Hmoždinka sedí, pokud se dosáhne kroutícího momentu, aniž se hmoždinka protáčí a pokud nedojde k uvolnění stavebního dílce. Obecná upozornění: U plastových hmoždinek jsou nepřípustná stálá zatížení v podobě axiálního tahu (směr silového působení 10 ). Nesmí dojít k podkročení minimální hloubky ukotvení. Do hloubky ukotvení se nezapočítává omítka, dlaždice, izolační hmoty atd. Odchylky od údajů zhotovitele: průměr vývrtu, průměr šroubu, záběr šroubu vedou ke snížení přídržné síly. Při použití prostrkovacích hmoždinek mohou být při vyvrtávání otvoru v rámci téhož pracovního postupu provrtány i dřevěné spodní konstrukce. Hmoždinkové systémy mohou být kompletovány pouze pomocí částí (šrouby, svorky, závitové tyče) dodávaných do série, nesmí se zaměňovat. Hmoždinky se nasazují rukou nebo lehkými údery kladiva. Není přípustné natloukání šroubů do plastových hmoždinek. Výjimku tvoří narážecí hmoždinky. Řemeslník, který provádí usazování hmoždinek, má být proškolen v oboru. Kovové části hmoždinek používané v suchých interiérech musí být chráněny proti korozi (pozinkované), při použití v exteriérech musí být provedeny z nerezavějící oceli. U hmoždinek s tzv. kontrolovanou cestou musí být upevňovací šroub zašroubován dostatečně hluboko (minimálně 1x průměr). Hmoždinky s vnitřním závitem musí být důkladně usazeny do upevňovacího podkladu, u svorníkových kotev má před utažením hlava šroubu přiléhat ke stavebnímu dílci. Zkratky: F d návrhová hodnota zatížení R d návrhová jmenovitá hodnota nosnosti únasnost(odpor) podíl dílčí součinitel bezpečnosti stálého pro stálé zatížení G G Q R k M MC MS GQ K k Q k t h v a a r F příp. F Q fck w f jmenovitá hodnota zatížení (působení) (dle Euro - code 1=1,35) C20/25 podíl dílčí součinitel bezpečnosti proměnného zatížení Q charakteristická pevnost betonu zjištěné na krychli zatížení (dle Euro - code 1=1,5) charakteristické mezní zatížení (5% lomné síly) dílčí podíl součinitel bezpečnosti vlastnosti pro odpor materiálu zahrnující pouze nejistoty vlastnosti materialu dílčí podíl součinitel bezpečnosti spolehlivosti pro selhání betonu pro beton dílčí podíl součinitel bezpečnosti spolehlivosti pro selhání oceli pro ocel charakteristická charakterická hodnota zatížení stálého zatížení charakteristická na základě proměnného nahodilého hodnota zatížení proměnného zatížení hloubka vrtaného otvoru hloubka zakotvení vzdálenost os vzdálenost okrajů povolené zatížení kotev (užívané zatížení) příčné zatížení dílu střední charakteristická odolnost betonu válcová v pevnost tlaku betonu v tlaku ve stáří 28 dní dílčí součinitel zatížení F 26 - informace v odborné literatuře C20/25 charakteristická pevnost betonu zjištěné na válci