Załoga składu prefabrykatów ma zamiar podnieść panel ścienny o masie 6,4 tony. W panelu wtopione są cztery kotwy z łbem kulistym, więc arytmetyka wydaje się prosta: 6,4 podzielone przez cztery daje 1,6 t na kotwę, a 2,5 t kotew w stojaku powinno wystarczyć. Panel podnosi się o 300 mm, a jedna kotwa wyciąga stożek betonu z lica. Sama kotwica jest nieuszkodzona. Beton wokół niego nie był.
Właśnie ta luka pomiędzy liczbą wydrukowaną na kotwie a obciążeniem faktycznie przenoszonym przez panel jest przyczyną większości problemów z podnoszeniem. Kotwa montażowa o masie 2,5 t waży tylko 2,5 t w określonych warunkach: minimalna wytrzymałość betonu w momencie podnoszenia, minimalna odległość od krawędzi, minimalny odstęp, określony kierunek ciągnięcia i sprzęgło prawidłowo osadzone na głowicy. Zmień jeden warunek, a rzeczywista pojemność może znajdować się znacznie poniżej etykiety.
Poniżej znajduje się praktyczny przewodnik dotyczący wyboru kotew podnoszących do betonu, sposobu odczytywania tabel obciążeń, jakich szczegółów pomija się na placu budowy i co należy uwzględnić w zapytaniu ofertowym przy zakupie kotew, sprzęgieł i akcesoriów magnetycznych utrzymujących je w formie.
Krótka odpowiedź: pojemność jest niższą z dwóch liczb
O nośności kotwy podnoszącej decyduje to, która część ulegnie awarii jako pierwsza – kotwa stalowa czy otaczający ją beton.
- W mocnym, grubym i dobrze związanym betonie zwykle rządzi stal kotwiąca. Głowa albo trzyma, albo nie.
- W młodym betonie, cienkich panelach lub kotwach osadzonych blisko wolnej krawędzi, rządzi beton. Kotwica przetrwa windę, ale opuszcza się z przymocowanym stożkiem panelu.
W praktyce obciążenie użytkowe wbetonowanej kotwy jest zawsze mniejszą z nośności stali i wytrzymałości betonu na odrywanie, ocenianą na podstawie wytrzymałości betonu występującej po dokręceniu haka dźwigu. Wszystko inne w katalogu jest przypisem do tego zdania.
Prawie o każdym wyborze decydują trzy pytania, na które warto odpowiedzieć pisemnie przed zamówieniem kotwy:
- Ile waży element i jak nierównomiernie rozłożą się kotwy?
- Jaką wytrzymałość betonu będzie miała płyta w momencie podnoszenia, a nie po 28 dniach?
- W jakim kierunku będzie działać obciążenie i jakie wzmocnienie dynamiczne nastąpi po wyeliminowaniu luzu?
Sama kotwa dopasowana do ciężaru elementu odpowiada tylko na pierwsze pytanie. Dlatego dwa zakłady mogą kupić tę samą kotwę 5-tonową i uzyskać na jej podstawie bardzo różne wyniki.
Czytanie tabeli obciążeń: szczegóły określające rzeczywistą klasę obciążenia
Większość zapytań zaczyna się od ciężaru i kończy na klasie obciążenia. Różnice między dostawcami wynikają z założeń przedstawionych pod nagłówkiem, a założenia te rzadko są drukowane w ofertach cenowych. Jeden katalog może podawać minimalną wytrzymałość betonu na podnośniku 15 N/mm2, inny może przyjmować 20 N/mm2. Można założyć naciąg czysto osiowy, inny może dopuszczać mały kąt. Porównywanie klas obciążenia gołego dwóch marek jest zatem zawodnym skrótem.
| Załaduj klasę | Typowa długość kotwy | Typowa minimalna grubość panelu | Typowy element |
|---|---|---|---|
| 1,3 t | 90 do 120 mm | 100 do 120 mm | Cienkie ściany, biegi schodowe, małe kolumny |
| 2,5 t | 130 do 170 mm | 120 do 140 mm | Panele ścienne, belki, kolumny |
| 5,0 t | 180 do 230 mm | 150 do 180 mm | Duże panele ścienne, teowniki |
| 10 t | 250 do 320 mm | 200 do 250 mm | Ciężkie belki, elementy mostów |
| 20 t | 350 do 470 mm | 300 mm i więcej | Dźwigary, masywne elementy prefabrykowane |
Za tym stołem znajduje się pięć kolejnych postaci, które decydują, czy wybrana klasa sprawdzi się w praktyce. Minimalna wytrzymałość betonu przy podnoszeniu, minimalna odległość od krawędzi, minimalny rozstaw kotew, współczynnik redukcji dla naciągu, który nie jest osiowy, oraz współczynnik dynamiczny zastosowany do siły nośnej. Poproś o wszystkie pięć na piśmie. Dostawca, który nie może przedstawić ich w jednym dokumencie, jest dostawcą, który pozostawi kalkulację Tobie.
Jeszcze jeden nawyk, który warto wdrożyć: projektować tak, jakby tylko dwie kotwy przenosiły obciążenie, nawet gdy wbetonowane są cztery. Panele prefabrykowane rzadko są idealnie płaskie, a lekko wygięty panel przenosi większość obciążenia na dwie kotwy, podczas gdy pozostałe dwie pozostają prawie bezczynne. Jest to standardowa praktyka w wielu zakładach prefabrykacji i jest to najtańsze dostępne ubezpieczenie.
Kotwy montażowe, kotwy dwuotworowe i sprzęgła podnoszące
Trzy elementy tworzą odlewany system podnoszenia, a każdy z nich rozwiązuje inną część problemu.
Kotwy montażowe z łbem kulistym do prostych pionowych kilofów
Kotwa montażowa z łbem kulistym jest wlana w element, a jej okrągła główka osadzona jest w płytkim wgłębieniu na powierzchni betonu. Sprzęgło pierścieniowe opada nad głowicą, zazębia się mechanicznie i ciągnie wzdłuż osi kotwicy. Jest to najszybszy i najbardziej przewidywalny wybór w zakładzie prefabrykacji, dlatego jest to domyślny wybór w przypadku paneli ściennych, kolumn i belek podnoszonych pionowo ze łoża.
Kotwica erekcyjna Kotwa montażowa to specjalistyczne narzędzie przeznaczone do podnoszenia i zabezpieczania prefabrykowanych elementów betonowych podczas transportu, instalacji i montażu. Wyprodukowany przez... Zobacz produkt → Kotwy dwuotworowe do przechylania, obracania i zawieszania
Kotwa dwuotworowa to płaska płyta stalowa z dwoma otworami, odlana w jednej płaszczyźnie lub lekko zagłębiona. Przez płytkę przechodzi zawiesie lub szekla z liny stalowej, co pozwala na obrót elementu o 90 stopni bez wciskania ładunku w głowicę zaprojektowaną z myślą o naciągu osiowym. Gdy panel musi zostać przechylony z płaskiej do pionowej pozycji lub obrócony w celu wykończenia, kotwa z dwoma otworami zapewnia elastyczność, której nie jest w stanie zapewnić kotwa z łbem kulistym. Rozkłada również obciążenie na dłuższą, spawaną lub kutą płytę, która pasuje do grubszych, cięższych elementów.
Kotwa z dwoma otworami Krótki opis produktu Zobacz produkt → Sprzęgła do podnoszenia: połowa wielokrotnego użytku, która się zużywa
Kotwy pozostają w betonie. Sprzęgła zostają na podwórku i setki razy wracają do pracy. To sprawia, że sprzęgło jest ruchomą częścią układu, a części ruchome ulegają zużyciu. Głębokość zaczepienia, siła sprężyny, stan sworznia i wszelkie odkształcenia promienia nośnego zmieniają drogę obciążenia pomiędzy hakiem dźwigu a betonem. Sprzęgło, które załącza się tylko częściowo, koncentruje obciążenie na małej powierzchni głowicy, a awaria, jaką powoduje, wygląda na wadę kotwy, mimo że kotwica nigdy nie była obciążona zgodnie z projektem.
Wytrzymałość betonu przy podnoszeniu: przypis stojący za większością niepowodzeń
Oto porównanie, które zmienia sposób, w jaki większość ludzi czyta tabelę obciążenia. Zdolność do wybijania betonu jest w przybliżeniu równa pierwiastkowi kwadratowemu wytrzymałości na ściskanie, czyli zależności stosowanej przy projektowaniu betonu. W momencie podnoszenia beton obniży się z 30 N/mm2 do 15 N/mm2, a kontrolowana nośność betonu nie zmniejszy się o połowę, ale spadnie do około 71 procent wartości z tabeli (pierwiastek kwadratowy z 0,5). Na kotwie o nominalnej masie 2,5 t, która pozostawia około 1,77 t rzeczywistego udźwigu, dla tej samej kotwy, w tym samym panelu i z tym samym dźwigiem.
Prefabrykaty powstają wcześnie, czasami w ciągu 10 do 14 godzin od odlewu, co jest normalne i akceptowalne, o ile spełnione są warunki wytrzymałościowe z tabeli obciążeń. Problem polega na tym, że pojedynczy tryb utwardzania nie daje jednej siły. Utwardzany parą panel pośrodku formy akumulatorowej może osiągnąć w ciągu nocy od 25 do 35 N/mm2, podczas gdy panel odlany w tym samym czasie w zimnym kącie podwórza może osiągnąć od 8 do 12 N/mm2. Ta sama mieszanka, ta sama zmiana, bardzo różny udźwig.
Jedynym uczciwym środkiem są kostki lub cylindry utwardzane obok elementu i należy je testować w momencie podnoszenia, a nie po 28 dniach. Przydatnym zwyczajem w pracy jest zaznaczanie na formie wymaganej siły podnoszenia i przytrzymywanie dźwigu do momentu, aż próbka przejdzie przez niego, niezależnie od tego, jak pracuje zmiana. Podnoszenie panelu na godzinę wcześniej jest najczęstszą przyczyną uszkodzenia stożka betonowego i powoduje, że kotwa wygląda jak nowa obok krateru na powierzchni elementu.
Odległość krawędzi, odstępy i grubość panelu
Każda tabela zakotwiczeń publikuje trzy numery układów, a odległość od krawędzi jest tą, z którą się dyskutuje, zwykle dlatego, że kotwica wygląda schludniej bliżej narożnika.
W przypadku kotwy klasy 5 t typowe opublikowane minimalne odległości od krawędzi mieszczą się w zakresie od 150 do 250 mm i rosną wraz z klasą obciążenia, ponieważ betonowy stożek odporny na rozciąganie potrzebuje miejsca na rozwój. Pociągnięcie działające równolegle do wolnej krawędzi jest najgorszą orientacją w całym systemie, a katalogi zwykle albo stosują duże redukcje, albo wprost odrzucają takie ustawienie. Jeżeli geometria elementu nie pozwala na zachowanie minimalnej odległości od krawędzi, należy zmienić sposób podnoszenia: więcej kotew niższej klasy, inne położenie kotwy lub ramę podnoszącą utrzymującą obciążenie osiowo.
Odstępy działają w ten sam sposób. Dwie kotwy rozstawione w odległości 300 mm nie zapewniają dwukrotnie większej nośności niż jedna kotwa, ponieważ ich betonowe stożki zachodzą na siebie, a ta sama objętość betonu wytrzymuje oba obciążenia. Typowe tabele wymagają minimalnego odstępu wyrażonego w milimetrach na klasę obciążenia lub jako wielokrotność długości kotwy, a wymagania stają się coraz bardziej rygorystyczne wraz ze wzrostem klasy obciążenia.
Grubość panelu wynika z długości kotwy plus dolnej osłony, zwykle od 20 do 30 mm. Przycięcie kotwy w celu dopasowania do cieńszego panelu powoduje usunięcie dokładnie tego osadzenia, które zapewnia nośność. Gdy trzeba podnieść ścianę o grubości 120 mm, rozwiązaniem jest krótka kotwa przeznaczona do cienkich elementów, a nie standardowa kotwa ze szlifem 60 mm od końca.
Mocowanie kotwicy w formie bez jej przesuwania
Kotwa, która pod wpływem wibracji przesuwa się o 15 mm, jest inną kotwą w przypadku betonu, ponieważ zmierzona odległość od krawędzi nie jest już tą na rysunku. Mocowanie magnetyczne rozwiązuje ten problem. Wkładane magnesy mocno dociskają trzpień lub płytkę kotwy podnoszącej do powierzchni formy, tak aby wibratory wewnętrzne przechodziły nad nimi bez przesuwania kotwy z położenia. Tolerancja położenia w większości prefabrykatów jest podawana jako plus minus 5 do 10 mm i jest weryfikowana po odlewaniu, a nie zakładana.
Włóż magnesy Magnes wkładany jest stosowany w prefabrykowanych konstrukcjach betonowych do tworzenia wolnych przestrzeni w elementach obrabianych w celu mocowania wkładek betonowych. Magnesy wkładane są stosowane w... Zobacz produkt → Na tę samą uwagę zasługuje wgłębienie na głowę. Jeśli podczas zalewania zaczyn betonowy dostanie się do wnęki, sprzęgło nie będzie mogło osadzić się na pełnej głębokości, a ładunek spadnie na część głowicy. Sprawdź, czy element formujący wgłębienie dobrze przylega do łba, czyść go po każdym cyklu i odrzucaj wszelkie kotwy, których wnęki są wypełnione stwardniałym betonem, zamiast próbować wyszczerbić je na łożu. Aby bliżej przyjrzeć się mechanice, znajduje się przydatne wyjaśnienie jak magnesy wkładane utrzymują osprzęt do podnoszenia w formach prefabrykowanych który obejmuje pozycjonowanie, siłę i zwolnienie magnesu.
Tryby awarii i przyczyny ich wyzwalania
| Tryb awarii | Typowy wyzwalacz | Kontrola |
|---|---|---|
| Wybicie stożka betonowego | Podnoszenie poniżej podanej minimalnej wytrzymałości lub kotwa osadzona w minimalnej odległości od krawędzi | Kostki testowe w momencie podnoszenia; zaznacz minimalną odległość od krawędzi na rysunku formy |
| Pęknięcie stali kotwiącej | Przeciążenie, zła klasa obciążenia lub ukośne naciągnięcie, którego stół nie obejmuje | Rozmiar na podstawie rzeczywistej masy elementu przy nierównym podziale i czynnikach dynamicznych; zastosować redukcje kąta |
| Wyciągnięcie z uszkodzeniem głowicy | Kotwa niewymiarowa lub kotwa przycięta w celu dopasowania do cienkiego panelu | Zachowaj pełne osadzenie; zamiast skracać standardową kotwę, wybierz kotwę do cienkich paneli |
| Zwolnienie sprzęgła pod obciążeniem | Zużyte sprzęgło, nie do końca osadzona głowica lub beton we wnęce głowicy | Sprawdzaj sprzęgła w ustalonym cyklu; oczyścić wnękę; nigdy nie używaj częściowo włączonego sprzęgła |
| Kotwica nie na miejscu | Magnes wkładki przesunięty w wyniku wibracji lub zmiana formy bez aktualizacji położenia | Przymocuj magnesy mocno do powierzchni formy i zmierz pozycję po wylaniu |
| Odpryski wokół wnęki | Nagłe przejęcie obciążenia bez napięcia wstępnego | Powoli zmniejszaj luz, zanim panel opuści łoże odlewnicze |
Zwróć uwagę, jak niewiele z tych awarii jest spowodowanych przez samą stal kotwiącą. Większość z nich jest osadzona w betonie, w układzie lub w sprzęcie wielokrotnego użytku, co oznacza, że większości z nich można zapobiec za pomocą dokumentów i listy kontrolnej, a nie cięższej kotwy.
Kontrola, ponowne użycie i przechowywanie
Kotwy wbijane są elementami jednorazowego użytku. Nic w osadzonej kotwie nie jest przeznaczone do drugiego zalania, a kotwicy, która została wyciągnięta do granic możliwości, nie należy ponownie ufać, nawet jeśli wygląda na niezmienioną.
Sprzęgła, zawiesia, krętliki i szekle nadają się do wielokrotnego użytku i właśnie dlatego wymagają pisemnej procedury przeglądu, a nie rzutu oka przed zmianą. Sprawdź głębokość zazębienia w stosunku do wymiaru nowej części, poszukaj wygiętego lub wystającego sworznia, zużytej sprężyny, pęknięć w promieniu nośnym i pomaluj wystarczająco grubo, aby ukryć odkształcenia. Wymień w ustalonym terminie zużycia zamiast po awarii i zapisz datę wymiany na urządzeniu.
Przechowywanie to mały szczegół o dużym wpływie. Kotwy należy utrzymywać w stanie suchym i w ich pierwotnych klasach obciążenia, ponieważ skrzynia mieszana to jeden z najprostszych sposobów umieszczenia kotwy 2,5 t tam, gdzie miała być kotwa 5 t. Lekka rdza powierzchniowa na głowicy nie oznacza automatycznie odrzucenia, ale należy ją oczyścić i sprawdzić przed włączeniem sprzęgła. Wszystko, co jest wygięte, popękane lub zdeformowane, ląduje w koszu na śmieci, a nie z powrotem na stojaku.
Co potwierdzić przed złożeniem zamówienia
Zapytanie o kotwę podnoszącą, które odpowiada na następujące punkty, zwykle kończy się z klasą obciążenia użytkowego w pierwszej odpowiedzi, zamiast trzech rund pytań dotyczących grubości panelu.
- Masa elementu plus tolerancja na nierównomierny podział kotew.
- Wytrzymałość betonu w momencie podnoszenia, obliczona na podstawie harmonogramu produkcji, a nie wartości z 28 dni.
- Minimalna odległość i odstępy od krawędzi dostępne na rzeczywistym panelu, a nie na wyidealizowanym rysunku.
- Długość kotwy w zależności od grubości panelu, łącznie z dolną pokrywą.
- Kierunek ciągnięcia podczas podnoszenia, obracania i montażu, z uwzględnieniem współczynników kąta.
- Średnica główki i dokładny model sprzęgła, który do niej pasuje, jako odnośnik w zamówieniu.
- Tabela obciążeń w formie pisemnej, uwzględniająca redukcję wytrzymałości i kąta.
- Rysunki wymiarowe z tolerancjami oraz informację, czy szablon do wgłębień jest dostarczany z kotwą.
- Czas dostawy próbek i partii oraz sposób pakowania kotew według klasy obciążenia.
- Dostępność sprzęgieł zamiennych i części zamiennych z tego samego źródła.
W zakładach obsługujących kilka rodzin elementów zwykle taniej jest standaryzować dwie lub trzy klasy obciążenia i utrzymywać pasujące sprzęgła w tym samym wózku. Mniej kombinacji na łóżku oznacza mniej szans na dopasowanie niewłaściwej kotwicy w piątkowe popołudnie.
Często zadawane pytania dotyczące kotew podnoszących do betonu
Czym właściwie jest kotwa podnosząca do betonu?
Jest to odlany element stalowy osadzony w elemencie prefabrykowanym, dzięki czemu dźwig może podnosić, obracać, transportować i montować ten element. Dwa popularne kształty to kotwy montażowe z łbem kulistym, które są sprzęgane za pomocą sprzęgła pierścieniowego, oraz kotwy z dwoma otworami, do których można przymocować zawiesie lub szeklę linową. Obydwa działają poprzez przeniesienie obciążenia haka na określoną objętość betonu.
Jakiej klasy obciążenia potrzebuję dla panelu o masie 5 t?
Jeżeli wbetonowane są cztery kotwy, a konstrukcja pozwala na nierównomierny podział, liczba robocza wynosi 5 t podzielona przez dwa, czyli 2,5 t na kotwę przed uwzględnieniem czynników dynamicznych i kąta. To sprawia, że klasa 2,5 t to absolutna podłoga, a klasa 5 t to bardziej wybaczający wybór, szczególnie gdy panel będzie przechylony lub naciąg nie będzie idealnie osiowy. Aby podjąć ostateczną decyzję, należy potwierdzić tabelę obciążenia dostawcy.
Jak głęboko należy osadzić kotwę podnoszącą?
Niezależnie od tego, co podaje tabela obciążeń dla tej klasy. Typowe długości katalogowe wahają się od około 90 do 120 mm dla kotwy 1,3 t do 350 do 470 mm dla kotwy 20 t. Głębokość osadzenia określa zarówno nośność betonu, jak i minimalną grubość panelu, dlatego nie jest to wymiar, który można regulować na miejscu.
Czy beton można podnieść zanim osiągnie 28-dniową wytrzymałość?
Tak. Elementy prefabrykowane są zwykle rozbierane i podnoszone w ciągu jednego dnia, a tabele obciążeń są pisane pod kątem tej rzeczywistości. Warunkiem jest, aby w momencie podnoszenia beton osiągnął minimalną wytrzymałość podaną dla kotwy, sprawdzoną za pomocą kostek lub cylindrów utwardzanych obok elementu. Liczba 28 dni nie ma prawie nic wspólnego z decyzją o podniesieniu.
Jak blisko krawędzi można umieścić kotwę?
Nigdy bliżej niż opublikowane minimum, a to minimum rośnie wraz z klasą obciążenia. W przypadku kotew klasy 5 t typowe opublikowane minimalne odległości od krawędzi wynoszą od 150 do 250 mm. Jeśli geometria panelu na to nie pozwala, należy zmienić sposób podnoszenia, a nie odległość od krawędzi, ponieważ ciągnięcie równolegle do wolnej krawędzi jest najmniej wybaczającym przypadkiem w całym systemie.
Czy kotwy podnoszące nadają się do ponownego użycia?
Same kotwy nie są, ponieważ są wbijane w beton i tam pozostają. Sprzęgła, szekle i zawiesia nadają się do wielokrotnego użytku i są to części wymagające udokumentowanego cyklu kontroli i wymiany w przypadku granicy zużycia, a nie po awarii.
Co się dzieje, gdy sprzęgło jest zużyte?
Głębokość załączenia spada, obciążenie koncentruje się na mniejszym obszarze głowicy, a sprzęgło może zostać zwolnione, gdy panel znajduje się w powietrzu. Przy każdej kontroli należy porównać wymiar sprzęgła z wartością nowej części i traktować każde sprzęgło, które nie przejdzie kontroli, jako złom.
Czy kąt naciągu naprawdę zmienia pojemność?
Tak się dzieje, i to często w większym stopniu, niż się spodziewano. Nośność jest największa, gdy obciążenie działa wzdłuż osi kotwy. Gdy naciąg obraca się od tej osi, nośność spada i większość katalogów albo publikuje współczynniki redukcyjne, albo wymaga większej klasy obciążenia. Jeśli nie ma pewności, że siła nośna jest osiowa, w obliczeniach uwzględniane są współczynniki kąta.
Ile kotew powinien mieć panel?
Dwa to zwykle minimum, a cztery są powszechne w przypadku większych lub bardziej elastycznych elementów, ponieważ dają dźwigowi większą kontrolę nad panelem opuszczającym łóżko. Większa liczba kotew nie rozkłada obciążenia równomiernie, więc konstrukcja zwykle pozwala na przenoszenie ciężaru przez mniejszą liczbę kotew niż całkowita liczba wrzuconych kotew.
Co mam wysłać dostawcy, aby uzyskać trafną rekomendację?
Rysunek panelu przedstawiający grubość, ciężar elementu, wytrzymałość betonu przy podnoszeniu, dostępne odległości od krawędzi, kierunek ciągnięcia i liczbę wymaganych sprzęgieł. Ten pojedynczy pakiet zwykle wystarcza, aby otrzymać rekomendację dotyczącą klasy obciążenia i pasującą referencję sprzęgła bez konieczności zgadywania.
W przypadku windy prefabrykowanej ryzyko niosą dwie rzeczy i żadna z nich nie jest numerem wydrukowanym na skrzynce kotwiącej. Beton musi być wystarczająco mocny danego dnia, a sprzęgło musi włączać główkę tak samo, jak wtedy, gdy było nowe. Jeśli zastosujesz się do tych dwóch zasad, kotwica o masie 2,5 t zrobi dokładnie to, co mówi tabela.
Część praktyczna jest krótka. Potwierdź wytrzymałość betonu w momencie podnoszenia, a nie po 28 dniach. Trzymaj kotwicę w granicach opublikowanych odległości i odstępów od krawędzi. Przytrzymaj kotwicę w formie za pomocą magnesu, który nie poruszy się pod wpływem wibracji. Rejestruj zużycie sprzęgła w stosunku do stałej wartości. Standaryzuj niewielką liczbę klas obciążenia, aby łóżko nie mogło zostać załadowane niewłaściwym.
Zrób te pięć rzeczy, a tabela obciążeń stanie się użytecznym dokumentem, a nie arkuszem marketingowym. Pomiń je, a kotwica po wyciągu będzie nadal wyglądać idealnie, siedząc w kraterze, którego nikt się nie spodziewał.
