Jakie standardy muszą spełniać kotwy budowlane?

Podczas prowadzenia robót budowlanych zwykle zachodzi potrzeba zamocowania różnych elementów konstrukcyjnych czy części wyposażenia. Połączenia z podłożem mogą wymagać zarówno poszczególne fragmenty tworzące strukturę obiektu, np. ściany trójwarstwowe, konstrukcje oraz pokrycia dachowe, balkony czy schody, jak i wszelkiego typu wsporniki i części nośne, m.in. słupy stalowe. Odpowiednie łączenie będzie też koniecznie przy instalowaniu stolarki budowlanej – od pojedynczych drzwi i okien po przeszklenia całych fasad, a także rozmaite barierki, poręcze oraz cięższy osprzęt, np. centrale wentylacyjne, klimatyzacyjne, maszty lub kominy stalowe. W wielu przypadkach odpowiednie systemy mocowania będą niezbędne również po zakończeniu prac budowlanych, choćby przy ustawianiu ciężkich maszyn i urządzeń. Najdoskonalszymi sposobami pozwalającymi na trwałe łączenie ciężkich lub przenoszących większe obciążenia elementów jest stosowanie kotew budowlanych. Dają one możliwość bezpiecznego mocowania i są stosunkowo proste w aplikacji. Przekonajmy się, jakie są rodzaje kotew budowlanych i zobaczmy, co wiąże się z ich używaniem.

Mocowanie elementów za pomocą kotew budowlanych

Kotwy budowlane pozwalają na solidne zamocowanie elementów do podłoża zrobionego z różnych materiałów budowlanych. Główną częścią wykonywanego połączenia jest metalowy element złączny, który z jednej strony jest połączony z częścią obiektu budowlanego, z drugiej z instalowaną strukturą. Kotwy budowlane można stosować z niemal każdym rodzajem materiału od żelbetu i betonu, przez wszelkiego typu pustaki, cegły ceramiczne, aż po drewno.

Kotwy budowlane dzieli się na dwie grupy, w zależności od sposobu instalacji. Tradycyjnie używanymi łącznikami były kotwy mechaniczne. Gwarantują one szybki i sprawny montaż przy wykorzystaniu otworów przelotowych lub nieprzelotowych. Obciążenia są w ich przypadku przenoszone za sprawą mechanicznego połączenia między łącznikiem a wewnętrznymi ścianami otworu, w którym jest osadzony. Przy kotwach mechanicznych korzysta się z tarcia pojawiającego się na styku łącznika i materiału, w którym jest osadzony. Elementy łączników mogą być stabilizowane dzięki ich rozpieraniu lub deformacji. Kolejną możliwością jest użycie środków chemicznych. Pierwszy mechanizm jest bardziej efektywny w podłożach pełnych, drugi w przypadku występowania pustek. Do najczęściej używanych kotew mechanicznych należą kotwy opaskowe, choć stosowane są również kotwy segmentowe czy tulejowe.

Inny sposób osadzenia jest wykorzystywany przy kotwach chemicznych. W tym przypadku przenoszenie obciążeń jest możliwe za pośrednictwem specjalnej substancji adhezyjnej, która z jednej strony łączy się z materiałem podłoża, z drugiej z powierzchnią łącznika. Tzw. kotwy wklejane są dostępne w postaci specjalnych preparatów wstrzykiwanych do przygotowanego otworu lub instalowanego w postaci specjalnych kapsułek. Do kotwienia chemicznego najczęściej wykorzystuje się żywice epoksydowe. Są one zwykle przeznaczone do największych obciążeń i mają stosunkowo długi czas wiązania. Stosowane są także kotwy poliestrowe, które sprawdzają się we wszystkich zastosowaniach, jednak ze względu na krótki czas wiązania są niezastąpione przy materiałach z pustkami. Używa się ponadto kotew winyloestrowych, których zaletą jest możliwość użytkowania w niższych temperaturach.

Łączniki metalowe używane razem z kotwami chemicznymi to zwykle gładkie lub gwintowane pręty, tzw. trzpienie do kotew chemicznych (TDKO).

Kotwy chemiczne eliminują wiele najpoważniejszych wad kotew mechanicznych. Jest to możliwe dzięki temu, że nie powodują nacisku na strukturę podłoża. W przypadku kotew wklejanych całe połączenie jest niezwykle szczelne, co sprawia, że do środka nie przedostają się żadne substancje z zewnątrz. Ze względu na swój sposób działania kotwy chemiczne można stosować w podłożach osłabionych, w których występują pęknięcia czy pustki. Wielkim plusem jest ponadto możliwość ich używania w znacznym zagęszczeniu oraz niedaleko od krawędzi podłoża.

Zasady doboru kotew budowlanych

Kotwy używane do mocowania rozmaitych konstrukcji czy struktur muszą, podobnie jak wszystkie wyroby budowlane posiadać odpowiednie dopuszczenie do obrotu. Dla produktów, w których przypadku istnieją Europejskie Normy Zharmonizowane lub są wydane Europejskie Oceny Techniczne, wymagane będzie oznaczenie znakiem „CE”, wydanym według stosownej procedury. Poza aspektami formalnymi przy doborze łączników kluczowe będzie dopasowanie ich do rodzaju podłoża, a także oddziałujących w danym zastosowaniu obciążeń.

Kotwy budowlane w zdecydowanej większości przypadków są osadzane w podłożu betonowym. Wytrzymałość betonu, a zarazem możliwość obciążenia go określonym ciężarem przenoszonym przez wybraną kotwę zależy od rodzaju użytej mieszanki. Tzw. betony lekkie mają zwykle znacznie mniejszą odporność od betonów lepszych klas. Elementy wykonane z popularnego betonu C20/25 mogą być obciążane w znacznie mniejszym stopniu niż wysokojakościowe mieszanki C50/60. W specyfikacji kotew ich nośność jest podawana dla obu tych materiałów.

Kotwy mogą być osadzane również w elementach murowych. Wytrzymałość podłoża zależy w takich przypadkach bardzo ściśle od typu wykorzystanych materiałów. Najtrwalsze będą te o strukturze pełnej, zarówno jeśli chodzi o cegły ceramiczne, jak i bloczki silikatowe. Mniejsza będzie wytrzymałość pustaków, ze względu na niewielką grubość ścianek oraz liczne wolne przestrzenie. Najmniejsza będzie odporność materiałów porowatych – wszelkiego typu bloczków z gazobetonu.

Poza rodzajem podłoża istotny jest również sposób umieszczenia kotwy. Najważniejsze jest zachowanie odpowiednich odstępów między sąsiadującymi ze sobą mocowaniami. Chodzi tu o to, by powstające naprężenia przenoszone przez łącznik na podłoże nie nakładały się na siebie, ponieważ może to prowadzić do szybkiej degradacji podłoża i jego uszkodzenia. Podobne zasady dotyczą instalowania kotew przy krawędziach. W przypadku, gdy obszar oddziaływania mechanicznego kotwy na podłoże znajdowałby się poza jego krańcem, nacisk wywierany na materiał będzie znacznie większy, co łatwo doprowadzi do uszkodzenia mocowania.

Bardzo ważnym elementem jest również grubość podłoża oraz głębokość, na jakiej zostaną one osadzone. Im większa możliwa głębokość montażu, tym wyższa będzie nośność zainstalowanych kotew i mniejsze ryzyko uszkodzeń.

Instalowanie kotew niesie ze sobą konieczność przestrzegania określonych przez producenta wymogów co do momentu zginającego, który pokazuje maksymalny dystans, na jaki mocowany element może być odsunięty od podłoża. W przypadku kotew mechanicznych ważny będzie ponadto moment dokręcający.

Warto pamiętać, że nośność kotew będzie zachowana tylko wtedy, gdy zostaną one prawidłowo zamontowane. Poza przestrzeganiem ograniczeń co do odległości, grubości kotwienia czy podłoża liczy się również dobre wykonanie otworu oraz usunięcie z niego wszelkich zanieczyszczeń, ponieważ mogą one zmniejszyć wytrzymałość połączenia, zarówno przy kotwach chemicznych, jak i mechanicznych. Przy osadzaniu kotew chemicznych trzeba również przestrzegać podanego czasu wiązania oraz pamiętać o uwzględnieniu warunków zewnętrznych, m.in. temperatury czy wilgotności. W zależności od typu preparatu konieczne może być również bardzo dokładne wymieszanie składników.