V každodenní praxi, ať už v projekci, nebo přímo na stavbě, se setkáváme s problémem připojení různých prvků k nosným konstrukcím - s kotvením. Mohou to být kotvení ocelových nebo dřevěných nosných prvků, upevnění zábradlí a jiných doplňků či připevnění instalací a technologie. Kotevní techniku využijeme i při realizaci kontaktní izolace nebo při napájení starých a nových zděných konstrukcí. Kotvení musí být v prvé řadě spolehlivé, ale u sériových aplikací je třeba myslet i na efektivnost.
Typy kotvení a jejich principy
Základem úspěšného a bezpečného upevňování předmětů do podlahy, stěny nebo stropu je výběr vhodného spojovacího materiálu. Způsob kotvení ovlivňuje samotný základní materiál. Podstatný rozdíl je mezi zdivem z plných cihel a pórobetonu - tedy plnými materiály - a děrovanou cihlou. Není účelné pokaždé použít co nejnosnější kotvení, když na menší zatížení často stačí jednoduchá rozpěrka. Naopak, velká zatížení mohou být ve zdivu problémem.
1. Rozpěrné kotvy
Tento mechanismus využívají rozpěrné kotvy. Kořen kotvy se opře o stěny vrtu určitou silou, čímž se aktivizuje tření vzdorující zatížení. Síla, kterou kotva roztlačuje stěny otvoru, je v tomto případě přímo úměrná zatížení, které je schopna přenést. V méně pevných materiálech tedy nemůžeme očekávat velké nosnosti. Běžné rozpěrné kotvy do betonu není možné použít ke kotvení do zdiva, mohlo by dojít k jeho porušení. Ke kotvení do plné cihly a pórobetonu jsou určeny jen lehké kovové kotvy s pouzdrem z plechu nebo plastové hmoždinky. Rozpěrka se aktivuje buď zašroubováním příslušného šroubu, nebo jen jeho jednoduchým zatlučením. Do této skupiny můžeme ještě zařadit jednoúčelové trny na přichycení izolace, ať už plastové, nebo ocelové. Do vyvrtaného otvoru se jen zatlačí a rozpínají se v něm vlastní pružností. Na výběr máte z mnoha typů hmoždinek určených do nejrůznějších materiálů, které zajistí mechanické kotvení. Při upevňování většiny předmětů v domácnosti si vystačíte s hmoždinkou. Používání chemické kotvy na police, věšáky, obrazy nebo malé skříňky je zbytečné. Pokud vyberete vhodný typ hmoždinky, spolehlivě do zdi nebo stropu připevníte i předměty o hmotnosti desítek kilogramů.
2. Kotvy s tvarovým zámkem
Tvarový zámek si kotva vytvoří buď zařezáním do základního materiálu, nebo změnou tvaru svého těla tak, že se zaklestí v dutině uvnitř materiálu. Zatížení se tak rozprostře na větší plochu. Zařezávají se speciální samořezné šrouby, které se do předvrtaného otvoru zašroubují šroubovákem s tangenciálním příklepem. Další způsob vytvoření tvarového zámku je pomocí plastové rozpěrky, jejíž tělo je navrženo tak, aby se při utahování šroubu co nejvíce zdeformovalo do stran (zauzlovalo) a rozšířilo zatížení na větší plochu. Mnoho typů je schopno rozepřít se o stěny vrtu v plném materiálu, zatímco v dutinách tvoří uzly.
3. Injektážní kotvy v děrované cihle
Zvláštním případem tvarového zámku je injektážní kotva v děrované cihle. V tomto případě nelze vyplnit vrt, do kterého by se kotevní prvek vložil, injektážní látkou, protože by stekla do dutin v cihle. Nejprve je třeba do vyvrtaného otvoru vsunout síťové pouzdro - trubičku s hustě perforovanými stěnami, které zabrání stečení hmoty do prostoru. Při vtlačování kotevního šroubu dochází k vytlačování injektážní látky skrze síťovinu do okolí pouzdra, kde se hmota opět spojí a ztvrdne. Aby to opravdu fungovalo, je důležitá kvalita materiálu a sladění celého systému injektážní látka - pouzdro - kotevní element.
Čtěte také: Střední nosné stěny Porotherm: Kompletní informace
4. Lepené (chemické) kotvy
Lepené kotvy přenášejí zatížení po celé délce kotevního šroubu díky přilnutí lepidla ke stěnám vrtu - adhezi. V takovémto případě je vrt o něco větší než kotevní šroub či závitové pouzdro a vzniknuvší mezera se vyplní chemickou směsí, která po vytvrdnutí zajistí dokonalé spojení. Lepicí hmota je obvykle dvousložková (v plastových tubách nebo fóliích) a k jejímu vytlačení je potřebná vhodná pistole. Kvalita celého systému je rozhodující pro pohodlnost aplikace a spolehlivost výsledného kotvení. Kotvení chemickou cestou je vhodné v místech s nadměrnou zátěží nebo silným pnutím. Chemické kotvy se používají jak v interiérových, tak exteriérových prostorách. V domácnosti jsou vhodné například pro upevnění umyvadel, závěsných toalet, těžkých knihoven, lavic nebo houpaček. V některých případech lze pracovat jak s běžnými hmoždinkami, tak chemickými kotvami. Příkladem je upevňování těžší obývací stěny nebo robustního držáku na velký televizor. Správně zvolená hmoždinka zatížení i pnutí unese. Chcete-li však mít stoprocentní jistotu pevného spoje, který vydrží mnoho let, upřednostněte chemickou kotvu. Spoj vytvořený chemickou kotvou je vodotěsný. Proto je chemické kotvení vhodné i do míst s vysokou vlhkostí a přímým kontaktem s vodou. Chemická kotva je také odolná vůči vibracím, korozi nebo chemikáliím. Na rozdíl od hmoždinek u chemického kotvení nedochází k přenosu rozpínacích sil v podkladu.
Druhy chemických kotev podle složení:
- Polyesterové chemické kotvy: Jsou cenově dostupnou variantou pro základní kotvení. Dělí se na typy s obsahem styrenu (silně zapáchají, vhodné jen pro venkovní použití) a bez styrenu.
- Vinylesterové chemické kotvy: Odolají extrémnímu zatížení, tlaku i ohybu. Jsou odolné vůči chemikáliím a dají se aplikovat i do vodou vyplněných děr. Hodí se pro kotvení do betonu, kamene i cihel.
Aplikace chemických kotev:
Postup použití chemické kotvy závisí na typu podkladového materiálu. Nejjednodušší je montáž do plných a tvrdých materiálů (betonu, plných cihel). V případě kotvení do dutých cihel je postup odlišný. Aby se hmota neroztekla, je třeba do vyvrtaného otvoru vložit plastové nebo kovové sítko. Chemickou kotvu lze používat i při upevňování předmětů do sádrokartonu nebo pórobetonu. V případě kotvení do sádrokartonu je potřeba použít k tomu určené sítko. Při vrtání do pórobetonových tvárnic je potřeba vrtačkou kroužit, aby se vytvořil otvor kónického tvaru s širší částí uvnitř. Základem úspěšného chemického kotvení je důkladné vyčištění vyvrtaného otvoru. Zbytky stavebního materiálu, prach a další nečistoty by totiž mohly vést k nedokonalému přilnutí hmoty. Chemické kotvy jsou dvousložkové. Při vytlačování přes směšovač se obě složky spojí a dochází k chemickým reakcím. K vytvrzování (gelovatění) materiálu začne docházet přibližně po 6 minutách od aplikace. Do té doby můžete vložené šrouby nebo závitové tyče lehce vycentrovat. K samotnému vytvrzení obvykle dochází po 45 minutách, poté lze spoj již zatížit. Výše uvedené hodnoty odpovídají teplotě pokojové. Pokud byste například chemickou kotvu aplikovali v exteriéru při venkovní teplotě kolem nuly, začne materiál tuhnout až po 45 minutách a vytvrdne asi po 7 hodinách. Díky chemické kotvě spolehlivě připevníte i velmi těžká břemena a konstrukce, a to ve vnitřních i venkovních prostorách.
5. Nastřelovací kotvy
Zvláštním případem kotvení je nastřelování. Prvek má podobu hřebíku, který se pomocí speciálního přístroje velkou energií ve zlomku sekundy osadí do základního materiálu. Nastřelovací pistole jsou bezpečné a jejich předností je nezávislost na zdroji energie a hlavně rychlost kotvení. Na cihlovém zdivu je však tento způsob možné aplikovat jen podmínečně a v případě většího projektu je třeba požádat odborníky o vykonání průzkumu a zkoušek k posouzení vhodnosti pro danou aplikaci.
Faktory ovlivňující výběr a spolehlivost kotvení
Kromě základních faktorů, kterými jsou typ kotvy a druh základního materiálu, spolehlivost kotvení do velké míry ovlivňuje správná aplikace. To znamená dodržení všech výrobcem předepsaných podmínek osazení, hlavně průměru a hloubky vrtu, jeho dostatečné vyčištění, dodržení předepsaného utahovacího momentu a u chemických kotev i dovoleného rozsahu teploty aplikace.
Porovnání lepených a nenosných kotev
| Vlastnost | Nenosné kotvy (rozpěrné trny, nastřelování) | Lepené (chemické) kotvy |
|---|---|---|
| Zatížení po osazení | Okamžité | Není možné okamžitě zatížit |
| Citlivost na teplotu | Nejsou omezeny teplotou | Aplikace jen v omezeném rozsahu teplot |
| Citlivost na čistotu otvoru | Nejsou citlivé | Citlivější na čistotu a vlhkost kotevního otvoru |
| Rychlost osazení | Rychlejší (nastřelení v jediném kroku) | Realizace je o něco pracnější |
| Nosnost ve zdivu | Nelze očekávat velké nosnosti | Všeobecně vyšší nosnost |
| Dodatečné napětí v materiálu | Vnáší dodatečné napětí | Nevnáší dodatečné napětí |
| Okrajové vzdálenosti | Nutné dodržet větší okrajové vzdálenosti | Lze upevnit blíže k okraji prvku |
| Flexibilita | Menší flexibilita | Celkově flexibilnější, široká škála kombinací |
| Hloubka kotvení | Standardní | Umožňují kotvení i do nestandardních hloubek |
Další aspekty výběru kotvení:
- Odolnost vůči korozi: Galvanické zinkování se dnes doporučuje už jen do suchého vnitřního prostředí. Pro aplikace ve venkovním nebo agresivním prostředí volíme žárové zinkování nebo nerezavějící ocel, ve zvláštních případech ocel vysoce odolnou proti korozi.
- Požární odolnost: Je nutné si uvědomit, že nosné kotvení musí splňovat požadavky nosnosti i při požáru. Tento požadavek se ale může objevit i při závěsech instalací, speciálně SHZ.
- Způsob a rychlost montáže: Při výběru kotvení je často rozhodujícím faktorem způsob a rychlost montáže. Musíme zohlednit, zda je kotvení možné zhotovit dopředu, nebo se musí osadit skrze otvor v připevňovaném prvku. Chceme mít ve stěně jen závitové pouzdro, nebo může vyčnívat šroub? Potřebujeme osadit kotvení bez zvláštních nástrojů? U sériových aplikací je zase klíčová pracnost a rychlost - nejrychlejším způsobem je nastřelení, při němž se kotvení osadí v jediném pracovním kroku.
- Typ zatížení: V závislosti na typu zatížení (normálovou nebo smykovou sílou) musíme zvětšit kotevní hloubku nebo dimenzi kotevního šroubu, což nám umožňují chemické systémy.
I když problematika upevňování není hlavním předmětem zájmu projektantů a realizátorů, vyplatí se věnovat jí více pozornosti. Spojka zdiva se klade do tenkovrstvé malty ložných spar tvárnic. Spojku je možné ohnout do tvaru L a dodatečně použít na zakotvení příčky k nosné konstrukci (kotvení do pórobetonového zdiva pomocí hřebíků s nerezovou úpravou). V praxi se používá přichycení příčky spojkou v každé nebo každé druhé ložné spáře, není-li stanoveno statickým návrhem jinak. Mezi nosnou stěnou a příčkou necháme dilatační mezeru min. 5 mm.
Čtěte také: Více o stoupacích plošinách na střechách
Čtěte také: Podrobně o Ytong 300