Warunki

Aby uniknąć odprysków i pęknięć w podstawie kotwiącej oraz aby zapewnić wchłanianie niezbędnych obciążeń na kołkach lub kotwach, należy przestrzegać odstępów krawędzi i osi, a także specyfikacji wymaganej w zakresie wymaganych szerokości i grubości materiałów budowlanych. W przypadku kotew z tworzywa sztucznego można standardowo przyjąć odstęp krawędzi równy podwójnej głębokości kotwienia. Odpowiedni jest z reguły odstęp osi lub między rdzeniami równy czterokrotności głębokości kotwienia.

Poza określonymi wyjątkami głębokość otworu powinna być większa niż głębokość kotwienia. Głębokość kotwienia dla kołków plastikowych i kotew stalowych odpowiada odległości między powierzchnią materiału budowlanego a wierzchołkiem kołka lub kotwy. Większa głębokość wierconego otworu zapewnia dostateczną ilość miejsca na pył lub wkręt wystający z końcówki kołka, aby zapewnić prawidłową wydajność. Minimalną długość wkrętu można określić, dodając jego średnicę do długości kołka, grubości warstwy tynku i montowanego elementu. Wiele typów kołków zapewnia prawidłowe działanie tylko w sytuacji, gdy wkręt wystaje z końcówki kołka. Maksymalną nośność kołka uzyskuje się w połączeniu z wkrętem o maksymalnej dopuszczalnej średnicy, który po zamontowaniu będzie wystawał z kołka przynajmniej na długość równą własnej średnicy.

Z wierconego lub wywierconego otworu należy usunąć pył. Otwory nieoczyszczone z pyłu redukują właściwości chwytu! Jest to szczególnie ważne w przypadku otworów wierconych z użyciem wiertła diamentowego. Należy również pamiętać o tym, że nie wszystkie kotwy nadają się do stosowania w otworach wywierconych w ten sposób. Gładka ścianka wywierconego otworu oznacza, że kotwica ma zbyt mały chwyt, aby zapewnić wydajność optymalną. Podczas stosowania żywicy iniekcyjnej kluczowe znaczenie ma prawidłowe przygotowanie otworu. Wywiercony otwór jest gotowy do nałożenia żywicy wyłącznie po jego starannym wyszczotkowaniu i oczyszczeniu. Pręt kotwiący można następnie powoli włożyć w otwór ruchem obrotowym. Po upływie wymaganego czasu utwardzania żywicy można przystąpić do zamocowania konstrukcji.

 

Grubość mocowania lub użyteczna długość kotwy odpowiada części produktu dostępnej po zamocowaniu kotwy w celu zamocowania konstrukcji. W przypadku montażu komponentowego grubość mocowania zależy od długości wystającego wkrętu. W przypadku montażu przelotowego maksymalna grubość mocowania jest określona przez kołek lub kotwę. Jeśli podstawa kotwy jest licowana materiałem gipsowym lub izolacyjnym, należy wówczas wybrać śrubę lub kotwę przelotową o długości użytecznej umożliwiającej przynajmniej mostkowanie na grubości montowanego elementu i warstwy pośredniej.

Standardowa grubość antykorozyjnej powłoki cynkowej dla kotew i wkrętów do betonu wynosi 5-8 mm przy pasywacji bezbarwnej lub na niebiesko. Zapewnia to odpowiednią ochronę przed korozją w zamkniętych, pomieszczeniach suchych, takich jak domy, biura, szkoły, szpitale czy sklepy. Zwiększoną ochronę przed korozją można uzyskać również stosując metodę cynkowania ogniowego. W przypadku użycia kotew i kołków na zewnątrz lub w konstrukcjach ze swobodnym przepływem powietrza zewnętrznego (np. wentylowane ściany lub dachy wnękowe) oraz w pomieszczeniach wilgotnych, część stalowa musi być wykonana ze stali nierdzewnej typu A4, kl. 70, 1.4401 lub AlSI1316. Ze względu na ryzyko korozji naprężeniowej w atmosferach zawierających chlor, takich jak baseny, należy stosować kotwy ze specjalnej stali nierdzewnej typu 1.4529.

Jeżeli kołki lub kotwy wykorzystuje się do kotwienia elementów budowlanych, które podlegają wymogom dotyczącym ognioodporności, wówczas specyfikację odporności ogniowej, dołączoną do konstrukcji powinna sprawdzić renomowana instytucja. Testowane produkty powinny być zaopatrzone w certyfikat odporności ogniowej, wskazujący okres ważności i dopuszczalne obciążenie.

Posiadanie ekonomicznej i zarazem wydajnej konstrukcji to cel każdego inżyniera budowlanego. Przez lata stosowano jedną, bardzo konserwatywną wartość obliczeniową, stanowiącą kryterium dla wszystkich mechanizmów uszkodzeń. Nie istniało żadne rozróżnienie między kierunkami potencjalnego działania sił na kotwę lub między siłami rozciągającymi, nacisku lub ścinającymi. Wynikiem przestarzałych zasad obliczeniowych były dosyć masywne konstrukcje dla dużych kotew o odpowiednio dużych odstępach krawędzi. Wraz z pojawieniem się wytycznych krajowych i międzynarodowych dostępna jest już obecnie metoda obliczeniowa uwzględniająca charakterystyczne wartości odporności kotew. Wartości te uzyskuje się za pomocą specjalnych testów na danych produktach.

Europejskie wytyczne dotyczące zatwierdzania są opracowywane przez Europejską Organizację ds. Aprobat Technicznych (EOTA). W Europie wyróżnia się dwie grupy specyfikacji technicznych: europejskie normy dla produktów budowlanych oraz europejskie aprobaty techniczne. Produkty objęte normą europejską muszą posiadać oznakowanie CE.

 

Z drugiej strony, europejskie aprobaty techniczne są przeznaczone dla produktów, dla których nie są dostępne żadne normy europejskie, systemy kotwiące zaś są w przeważającej mierze uzależnione od tychże aprobat. Produkt nadal może kwalifikować się do oznakowania CE, jeżeli dany producent przetestował go zgodnie z procedurą zatwierdzoną przez EOTA. Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) opracował około 1500 norm europejskich dla produktów budowlanych.

 

Normy te określają cechy i specyfikacje produktów objętych oznakowaniem CE oraz metody ich testowania. W przypadkach, w których istotną rolę odgrywają kwestie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia, strona trzecia –  jako jednostka notyfikowana – musi przeprowadzić określone testy i inspekcje. Zatwierdzenie europejskie (Europejska Aprobata Techniczna - ETA) dotyczy w szczególności produktów budowlanych, które nie znormalizowano w CEN. Instytucje zaangażowane, tj. "organy zatwierdzające", są wyznaczane przez kraje członkowskie. Na podstawie wytycznych do europejskich aprobat technicznych (ETAG) producenci mogą przedkładać swoje produkty tymże organom wraz z wnioskiem o zatwierdzenie.

 

Od 2014 roku, w oparciu o specjalną umowę zawartą z Komitetem Europejskim, EOTA opracowuje wytyczne ETAG i dokumenty EAD, zgodnie z wymogami unijnych przepisów dla produktów budowlanych 305/2011. Więcej informacji na temat przepisów i zmian można znaleźć tutaj.

 

Wytyczne ETAG 001 zostają zastąpione przez EAD (europejski dokument oceny) nr 330232-00-0601. Metoda obliczeniowa ACI 318, Aneks D, stosowana w Ameryce Północnej, odpowiada w dużym zakresie Aneksowi C wytycznych ETAG. Obie metody bazują na kalkulacji nośności betonu.

Norma kodeksowa ACI, niemiecka krajowa aprobata budowlana i europejska aprobata techniczna to dokumenty zawierające właściwości konkretnego produktu. Gwarantują one, że dany produkt został przetestowany zgodnie z wymaganymi wytycznymi. Podane właściwości obejmują informacje techniczne dotyczące dziedzin zastosowania, odstępów krawędzi i osi, grubości elementów konstrukcyjnych oraz charakterystycznych siły dla różnych form uszkodzenia. Dokument ten jest niezbędny w projektowaniu kotew konstrukcyjnych. Konstrukcja budynku musi być zaprojektowana i zbudowana w taki sposób, aby siły powstające podczas budowy i eksploatacji nie generowały uszkodzeń, nadmiernego odkształcania lub osiadania. Niezbędne jest zatem wykazanie przydatności konstrukcji za pomocą określonych kalkulacji. Wytyczne ETAG dotyczące metalowych kotew do betonu (ETAG nr 001 z 1997 r.) opisują procedury testowe, metody projektowania obliczania i oceniania, zapewniające uzyskanie zatwierdzenia ETA dla metalowej kotwy zamocowanej w betonie spękanym i niespękanym. Produkt, dla którego wydano zatwierdzenie ETA musi zawierać oznakowanie CE.

Załączniki D do ACI 318 i C do ETAG zawierają trzy metody obliczeniowe. Od metody C do metody A w obliczeniach uwzględniono rosnącą liczbę zmiennych. Na liniach ogólnych można stwierdzić, że w metodzie A różnorakie czynniki wpływające na kotwienie są określone o wiele dokładniej niż w metodzie B lub C.

 

Metoda A jest najobszerniejszą i najdokładniejszą metodą obliczeniową uwzględniającą wszystkie możliwe uszkodzenia i kierunki obciążenia. Omówiono w niej kwestie dotyczące pękania stali, wyciągnięcia kotwy, złamania podstawy kotwy, pęknięć bocznych lub wstecznych. Należy wykazać, że wartość obliczeniowa dla obciążeń oddziałujących we wszystkich kierunkach i dla każdego mechanizmu uszkodzenia jest mniejsza od wartości obliczeniowej kotwienia, określonej na podstawie wartości charakterystycznej w sytuacji ekstremalnej.

 

W odróżnieniu do metody A uproszczona metoda B wykorzystuje jedną wartość dla wszystkich kierunków obciążenia oraz nie uwzględnia typu uszkodzenia. W przeciwieństwie do metody C, korzysta ona nie tylko z charakterystycznych wartości odstępów krawędzi i osi, ale również z wartości minimalnych.

 

Metoda C jest uproszczoną metodą B. Korzysta z pojedynczej wartości dla wszystkich kierunków obciążenia. Stosując tę metodę, należy zachować charakterystyczne odstępy krawędzi i osi.