Kotevní šrouby, často nazývané také šrouby do betonu nebo turbošrouby do betonu, představují silné kovové prvky, které se používají k pevnému upevnění do betonu a dalších pevných materiálů. Jsou nezbytným nástrojem pro trvalé i dočasné kotvení různých stavebních konstrukcí, od zábradlí a ocelových konstrukcí až po rámy oken a dveří. Díky svému designu poskytují pevný a odolný spoj, který je zároveň snadno demontovatelný, což je značná výhoda oproti průvlakovým kotvám.
Konstrukce a typy kotevních šroubů
Šrouby do betonu mají speciální geometrii, která umožňuje, aby se šroub dobře zakotvil v betonu a vytvořil tak pevné spojení. Pro jejich výrobu se používá kvalitní ocel, někdy i nerez, a jsou k dostání buď bez povrchové úpravy, nebo pozinkované.
Typy šroubů do betonu
Šrouby do betonu se dělí na několik typů, většinou podle způsobu použití nebo podle ochrany proti korozi. Nejčastějším typem je vrut do betonu, který zajistí dostatečně pevné kotvení. Setkat se můžete také se šrouby do pórobetonu, které mají různé průměry hlaviček, což umožňuje pevné a přesné kotvení podle vašich potřeb. Pro dostatečné kotvení do betonu lze použít také kotvu se speciálním závitem, jejímž hlavním materiálem je ocel.
Rozdíl mezi šroubem do betonu a turbošroubem
Rozdíl mezi šroubem do betonu a turbošroubem do betonu spočívá zejména v jejich konstrukci a způsobu použití. Šrouby do betonu jsou obecně menší a jednodušší pro použití, zatímco turbošrouby se využívají do tvrdých materiálů, jako je beton.
Kotevní šrouby najdou své využití při dočasném i trvalém kotvení různých stavebních konstrukcí k podkladu. Častou kombinací je kotvení dřeva a kovu do betonu. Jejich aplikace je poměrně snadná, rychlá a výsledná konstrukce je pevná a odolná. Po aplikaci šroubu do betonu lze následně demontovat, což patří k hlavním výhodám oproti průvlakovým kotvám.
Čtěte také: Použití Kotevní Patky do Betonu Typ U
Vlastnosti a výhody kotevních šroubů
Nosnost šroubů do betonu závisí na velikosti a typu šroubu. Za určitých podmínek je možné šrouby použít opakovaně. Je důležité dodržovat pokyny výrobce a návod na instalaci. V případě potřeby lze šrouby a turbošrouby do betonu snadno demontovat a především znovu použít. K tomu slouží i tzv. měřič znovupoužitelnosti, plastový polotovar, do kterého jednoduše zašroubujete nepoškozený vrut do betonu. Pokud vrut vyhovuje, můžete jej bezpečně použít znovu.
Výhody šroubů do betonu:
- Krátké vzdálenosti od krajů
- Snadná demontáž
- Krátké osové vzdálenosti
- Velké výtažné síly
- Rychlá a snadná montáž
Instalace a materiály
Pro instalaci šroubů do betonu je nejprve potřeba vyhloubit vhodný otvor v materiálu, do kterého se šroub zasune. Nejprve je nutné předvrtat otvor vrtákem vhodným pro daný materiál. Pokud se kotví do betonu, musí se použít vrták, který tomu odpovídá. Následně se šroub zašroubuje do předvrtaného otvoru válcovitého tvaru. Speciální závit vytvoří tvarový styk s kotevním podkladem.
Materiály a provedení
Šrouby do betonu jsou k dispozici v široké škále produktů, které se liší podle způsobu použití, typu hlav (zápustná, půlkulatá, límcová, čočková, šestihranná, talířová), drážky (Torx, Pozidrive, Phillips, plochá), rozměrů (průměr, délka) a povrchové úpravy.
Kromě klasických vrutů do betonu se nabízejí také distanční vruty, kotevní šrouby, ocelové kotvy a speciální šrouby do pórobetonu.
Povrchové úpravy:
- Galvanické pozinkování: Nabízí hladký a lesklý vzhled s ochranou 5-10 let, avšak je náchylnější k oděru a mechanickému poškození.
- Žárové pozinkování: Vytváří silnější, pružnou vrstvu odolnou praskání a poškození, chrání až 15+ let.
- Nerezová ocel: Poskytuje nejlepší ochranu proti korozi a je vhodná pro agresivní prostředí (mořský vzduch, chemické vlivy). Pro dlouhodobou životnost spojovacích prvků je vhodné volit šrouby s odpovídající povrchovou úpravou podle prostředí použití - například nerezové šrouby do betonu nebo galvanicky pozinkované šrouby pro prostředí s vysokou vlhkostí či chemickou zátěží.
Použití kotevních šroubů
Šroub do betonu je primárně určen speciálně pro použití s tímto materiálem. Snadno pronikne jeho pevným povrchem a zajistí pevný a odolný spoj, který je vhodný například pro ukotvení těžkých břemen.
Čtěte také: Typy a použití kotevních šroubů do betonu
Oblasti použití:
- Ve stavebnictví: Šrouby a kotevní vruty do betonu se používají k upevnění ocelových nosníků, dřevěných panelů, fasádních systémů, zábradlí nebo regálů.
- V zahradní architektuře a domácí výstavbě: Tyto spojovací prvky jsou vhodné pro montáž pergol, teras, zahradních domků, markýz, okenic či garážových vrat.
- Vhodné pro rychlé a bezpečné upevnění montážních lišt a potrubí na stropy nebo stěny z betonu a zdiva. Pro použití v uzavřených místnostech s výjimkou vlhkých místností.
Díky široké nabídce typů, rozměrů a povrchových úprav jsou vruty a šrouby do betonu univerzálním, ekonomickým a spolehlivým spojovacím materiálem pro profesionální i domácí použití.
Důležité faktory při výběru a aplikaci
Při výběru správného šroubu je důležité brát v úvahu typ betonu, váhu konstrukce a další specifické podmínky, proto se doporučuje konzultace s odborníkem. Při výběru správného kotevního šroubu je nutné mít na paměti individuální podmínky použití. Existují nejen různé druhy materiálu obecně, ale také různé druhy betonu. Čím je beton starší, tím je pevnější a vrtání je obtížnější. U velmi starého a tvrdého betonu je možné, že aplikace bude nemožná. Prvních 28 dní by se naopak do betonu ještě kotvit nemělo, protože beton není zcela vytvrdlý. Jednotlivé kotvicí šrouby mají také určenou minimální tloušťku betonu.
Bezpečnost a spolehlivost
Bezpečná manipulace se šrouby do betonu je klíčová pro prevenci úrazů a zajištění dlouhodobé funkčnosti spojovacích prvků. Je nutné používat ochranné pracovní pomůcky, jako jsou pracovní rukavice a ochranné brýle, aby se předešlo poranění rukou a očí od létajících částic během vrtání. Dále je důležité zkontrolovat, zda jsou nástroje a zařízení správně nastaveny a funkční, což minimalizuje riziko nesprávné instalace šroubů.
Kotvení musí být spolehlivé po celou dobu své životnosti. Spolehlivost a životnost kotvy je přímo úměrná pevnosti a kvalitě základního materiálu, do kterého se kotví. K tomu přispívají tyto faktory: pevnost materiálu prvku, do kterého se kotví; vzdálenost mezi sousedními kotvami; vzdálenost k volným hranám konstrukčního dílce; stav namáhání podkladu kotvy. Mezi nejčastější poruchy kotev patří koroze poškozených kotvicích prvků, příliš malá pevnost kotevního podkladu nebo malá hloubka kotvení, příliš vysoký rozpěrný tlak, nedostatečné kontaktní spojení v důsledku vadné montáže, nesprávný výběr kotevního prvku pro danou kotevní zátěž a nedostatečná hloubka kotvení.
Posouzení vodorovné síly a únosnosti
Síly v kotvách, včetně páčících sil, jsou stanoveny metodou konečných prvků. Únosnosti jsou posuzovány podle ustanovení norem ACI 318-14, ACI 318-19 nebo ACI 318-25, v závislosti na zvolené edici normy. K dispozici je pouze LFRD (Load and Resistance Factor Design). Kotevní šrouby jsou navrženy podle AISC 360-10/16/22 - J9 a ACI 318-14/19/25 - Kapitola 17.
Čtěte také: Kotevní patky do betonu
Únosnost betonu při vytržení kužele
Únosnost betonu při vytržení kužele je navržena podle metody Concrete Capacity Design (CCD) v ACI 318-14/19/25 - Kapitola 17 a CSA A23.3-14 - D.6.2. V metodě CCD se předpokládá, že betonový kužel se tvoří pod úhlem přibližně 34° (sklon 1 svislý ku 1,5 vodorovnému). Pro zjednodušení se kužel v půdorysu uvažuje jako čtvercový, nikoli kruhový. To poskytuje stejný výsledek, pokud jsou tahové síly v každé kotvě stejné, a konzervativní předpoklad, pokud se síly liší. Napětí při vytržení kužele v metodě CCD se uvažuje jako klesající s rostoucí plochou povrchu vytržení. V důsledku toho je nárůst únosnosti při vytržení kužele v metodě CCD úměrný hloubce zakotvení na mocninu 1,5.
Kotvy, jejichž betonové kužele se překrývají, tvoří skupinu kotev se společným betonovým kuželem.
\( N_b = k_c \lambda_a \sqrt{f'_c} h_{ef}^{1.5} \) - základní únosnost betonu při vytržení kužele jedné kotvy v tahu v porušeném betonu; pro předem zabetonované kotvy a 11 in. ≤ hef ≤ 25 in.
Únosnost betonu při vytržení kužele kotvy ve smyku
Únosnost betonu při vytržení kužele kotvy ve smyku je navržena podle A23.3 -D.7.2. Předpokládá se, že smyková síla působící na patní desku je přenášena kotvami nejblíže k okraji ve směru smykové síly. Směr smykové síly vzhledem k okraji betonu ovlivňuje únosnost při vytržení kužele podle FIB Bulletin 58 - Design of anchorages in concrete - Guide to good practice (2011). Pokud se betonové kužele kotev překrývají, vytvářejí společný betonový kužel.
Kotvy s volnou délkou
Kotva s volnou délkou je navržena jako prutový prvek namáhaný smykovou silou, ohybovým momentem a tlakovou nebo tahovou silou. Tyto vnitřní síly jsou stanoveny modelem konečných prvků. Kotva je oboustranně vetknutá, přičemž jedna strana je 0,5×d pod úrovní betonu a druhá strana je uprostřed tloušťky plechu. Délka boulení je konzervativně uvažována jako dvojnásobek délky prutového prvku. Používá se plastický průřezový modul. Prutový prvek je navržen podle S16-14 a AISC 360-16.
Interakce smykové síly je zanedbána, protože minimální délka kotvy pro umístění matice pod patní deskou zajišťuje, že kotva selže ohybem dříve, než smyková síla dosáhne poloviny smykové únosnosti, a interakce smyku je zanedbatelná (až 7 %). Interakce ohybového momentu a tlakové nebo tahové síly je konzervativně uvažována jako lineární.
Ohybová únosnost (CSA S16-14 - 13.5):
\(Mr = ϕ ∙ Z ∙ Fy\)
\(Z = ds^3 / 6\) - plastický průřezový modul šroubu
Lineární interakce:
\( \frac{N}{C_r}+\frac{M}{M_r} \le 1 \) ... pro tlakovou normálovou sílu
\( \frac{N}{T_r}+\frac{M}{M_r} \le 1 \)
Beton v tlaku
Návrh betonu - únosnost v otlačení je navrhována podle AISC 360-16, oddíl J8. Beton pod patní deskou je simulován Winklerovým podložím s rovnoměrnou tuhostí, které poskytuje kontaktní napětí. Pro posouzení na tlak se používá průměrné napětí v zatížené oblasti v kontaktu s patní deskou.
Smyková zarážka
K dispozici je pouze LRFD. Smykové zatížení je přenášeno smykovou zarážkou. AVc - efektivní plocha napětí definovaná promítnutím roviny pod úhlem 45° od okrajů otlačení smykové zarážky k volnému povrchu ve směru smykového zatížení.
Tření
Smykové zatížení je přenášeno třením. Síly v kotvách včetně páčících sil jsou stanoveny metodou konečných prvků, ale únosnosti jsou posuzovány podle ustanovení normy A23.3 - Příloha D. Kotevní tyče jsou navrženy podle A23.3-14 - Příloha D. Stav betonu může uživatel zvolit jako porušený nebo neporušený trhlinami. Pokud je zvolena maltová spára, únosnost oceli ve smyku Vsa se násobí hodnotou 0,8 (A23.3 -D.7.1.3).
Smyk na rameni páky, který se vyskytuje v případě patní desky s nadměrnými otvory a podložkami nebo plechy přidanými na horní stranu patní desky pro přenos smykové síly, se neuvažuje.
Konstrukční zásady
Rozteč kotev by měla být větší než čtyřnásobek průměru kotvy podle A23.3-14 - D.9.2. Okrajové vzdálenosti k ocelovému plechu se řídí pravidly pro šrouby.
Chemické kotvy
Chemické kotvy představují účinný způsob kotvení, kdy dochází k lepení kovových částí k povrchu vyvrtaného otvoru pomocí malty. Vytvoří se tak beznapěťové ukotvení, které umožňuje kotvení blízko okrajů základního materiálu a je vodotěsné. Používají se do klasických i problémových kotevních podkladů. Chemická malta je směs pryskyřice a tvrdící přísady ve statickém směšovači, která je po vytvrzení trvale odolná vůči vodě a alkalickému prostředí.
Typy chemických kotev:
- Vinylesterové malty: Univerzální použití, vhodné pro široké spektrum stavebních materiálů, včetně agresivního prostředí.
- Polyesterové malty: Cenově dostupnější, vhodné pro méně exponované aplikace, převážně ve zdivu.
Je důležité zvolit chemickou maltu a kotevní prvek podle daného účelu a prostředí. Na trhu existuje mnoho druhů chemických maleb, které se liší svými parametry a možnostmi použití.
Zarážecí patrony
Další formou chemické kotvy je tzv. zarážecí patrona, která obsahuje maltu (např. vinylesterovou) a tvrdící přísadu. Vytvořením otvoru a následným zarážením kotevního prvku do patrony dochází k aktivaci speciální rychle tvrdnoucí pryskyřice, která kotevní prvek spojí se stěnou vyvrtaného otvoru. Patrony se dodávají v různých velikostech, odpovídajících sortimentu kotevních prvků.
Tabulka vybraných šroubů do betonu
| Název produktu | Popis | Cena (Kč bez DPH) |
|---|---|---|
| Šrouby do betonu Fischer FBS II se zapuštěnou hlavou | Galvanicky zinkovaný šroub do betonu se šestihrannou hlavou. | od 10,63 Kč |
| Šrouby do betonu Fischer ULTRACUT FBS II - 6hranná hlava | Vysoce výkonný šroub do betonu pro nejsnazší montáž. | od 13,18 Kč |
| Turbošroub Fischer FFS- zapuštěná hlava, torx | Turbošroub se zapuštěnou hlavou. | od 2,89 Kč |
| Nerezové šrouby do betonu Fischer ULTRACUT FBS II - 6hranná hlava | Výkonný šroub do betonu pro absolutně nejsnazší montáž ve vnějším prostředí. | od 184,11 Kč |
| Kontrolní šablona FUP k samořezným šroubům FBS II ULTRACUT | Pro snadnou a rychlou kontrolu opotřebení šroubů do betonu fischer ULTRACUT při jeho opakovaném použití. | od 65,52 Kč |
tags: #kotevní #šrouby #do #betonu #vodorovná #síla