tehnologija izdelave prednapetega betona v ... - … · i univerza v mariboru fakulteta za...
TRANSCRIPT
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO
Matej Kampl
TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDNAPETEGA BETONA V MOSTOGRADNJI
Diplomsko delo
Maribor, november 2009
I
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO
SI - 2000 MARIBOR, Smetanova 17
Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa
TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDNAPETEGA BETONA V MOSTOGRADNJI
Študent: Matej KAMPL
Študijski program: univerzitetni, Gradbeništvo
Smer: Konstrukcijska
Mentor: doc. dr. Andrej ŠTRUKELJ, univ. dipl. inţ. grad.
Maribor, november 2009
II
III
TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDNAPETEGA BETONA V
MOSTOGRADNJI
Ključne besede: tehnologija grajenja, prednapeti beton, mostovi
UDK: 624.21.012.26(043.2)
Povzetek
Prednapete betonske prekladne konstrukcije se pogosto uporabljajo v mostogradnji, ki pri
razponu od 25 m do 450 m predstavljajo ekonomičen, trajen in estetično oblikovan
premostitveni objekt.
Ta diplomska naloga opisuje tehnologijo izdelave prednapetega betona v mostogradnji,
kar zajema opis:
principa,
komponent in opreme, ki sestavljajo prednapeti beton,
sistemov prednapenjanja,
koncepta zasnove prednapetih betonskih mostov,
tehnologijo izgradnje nekaterih tipičnih prednapetih betonskih mostov,
problemov in napak, ki se pojavljajo pri izvedbi prednapetega betona v
mostogradnji.
IV
PRESTRESSED CONCRETE TECHNOLOGY IN BRIDGE
CONSTRUCTION
Key words: construction technology, prestressed concrete, bridges
UDK: 624.21.012.26(043.2)
Abstract
Prestressed concrete decks are commonly used for constructing bridges with spans
between 25 m and 450 m, as they provide economic, durable and aesthetic solutions in
most situations where bridges are needed.
This diploma task describes the technology of producing prestressed concrete in bridge
construction and includes the description of:
principles of prestressing,
components and equipment that make up the prestressed concrete,
property systems,
the design concept of prestressed concrete bridges,
the construction technology of some of the typical prestressed concrete bridges,
problems and failures.
V
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju dr. Andreju Štruklju za
pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.
Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili
študij.
VI
VSEBINA
1 UVOD ............................................................................................................................ 1
2 SPLOŠNO O PREDNAPETEM BETONU ............................................................... 3
2.1 Princip prednapenjanja ................................................................................................... 3
2.2 Prednapenjanje elementov in konstrukcij ..................................................................... 5
2.2.1 Predhodno ali adhezijsko prednapenjanje ............................................................. 6
2.2.2 Naknadno prednapenjanje ...................................................................................... 9
2.2.3 Stopnja prednapetosti ............................................................................................ 11
3 OPREMA IN KOMPONENTE KI SESTAVLJAJO PREDNAPETI BETON ... 18
3.1 Jeklo za prednapenjanje ................................................................................................ 18
3.2 Sidrne in napenjalne glave ............................................................................................ 22
3.3 Spojni elementi ............................................................................................................... 24
3.4 Kabelske cevi .................................................................................................................. 25
3.5 Oprema za vstavljanje jekla za prednapenjanje ......................................................... 28
3.7 Hidravlične črpalke ........................................................................................................ 32
3.8 Oprema za injektiranje .................................................................................................. 33
4 SISTEMI PREDNAPENJANJA ............................................................................... 34
4.1 Sistem prednapenjanja z notranjimi kabli sestavljenimi iz snopa vrvi ..................... 34
4.2 Sistem prednapenjanja z zunanjimi kabli sestavljenimi iz snopa vrvi ...................... 41
4.3 Sistem prednapenjanja s palicami ................................................................................ 42
4.4 Sistem prednapenjanja s kabli sestavljenimi iz snopa ţic .......................................... 44
5 INJEKTIRANJE ........................................................................................................ 48
5.1 Potek injektiranja po EN 446 [7] .................................................................................. 49
5.1.1 Preveritev primernosti ........................................................................................... 49
5.1.2 Oprema .................................................................................................................... 49
5.1.3 Postopek injektiranja ............................................................................................. 51
5.2 Vakuumsko injektiranje ................................................................................................ 54
5.3 Injekcijska masa iz voska ali masti ............................................................................... 55
6 KONCEPT ZASNOVE PREDNAPETIH BETONSKIH
MOSTOV ........................................................................................................................... 56
VII
7 ANALIZA IN DIMENZIONIRANJE PREDNAPETIH BETONSKIH
MOSTOV ........................................................................................................................... 58
8 SILA PREDNAPENJANJA IN IZGUBE ................................................................ 59
8.1 Trenutne izgube .............................................................................................................. 62
8.1.1 Padec sile v kablih zaradi trenja in valovanja pri naknadnem
prednapenjanju ...................................................................................................................... 62
8.1.2 Padec sile v kablu zaradi zdrsa na napenjalni glavi ............................................ 63
8.1.3 Padec sile v kablih zaradi skrčka betona pri prednapenjanju ........................... 63
8.2 Časovno odvisne izgube ................................................................................................. 64
8.2.1 Relaksacija jekla za prednapenjanje .................................................................... 64
8.2.2 Lezenje oz. tečenje betona ..................................................................................... 64
8.2.3 Krčenje betona ........................................................................................................ 65
9 TEHNOLOGIJE IZGRADNJE NEKATERIH TIPIČNIH PREDNAPETIH
MOSTOV ........................................................................................................................... 66
9.1 Prednapete plošče ........................................................................................................... 66
9.2 Prednapeti nosilci z lito ploščo ...................................................................................... 68
9.3 Na mestu izdelane škatlaste prekladne konstrukcije .................................................. 70
9.4 Škatlaste konstrukcije iz montaţnih segmentov .......................................................... 72
9.5 Škatlaste prekladne konstrukcije zgrajene z metodo narivanja ................................ 74
10 PROBLEMI IN NAPAKE PRI IZVEDBI PREDNAPETEGA BETONA V
MOSTOGRADNJI ............................................................................................................ 75
11 ZAKLJUČEK ............................................................................................................. 78
12 VIRI, LITERATURA ................................................................................................ 79
13 PRILOGE ................................................................................................................... 80
13.1 Seznam slik ..................................................................................................................... 80
13.2 Seznam preglednic.......................................................................................................... 82
13.3 Naslov študenta ............................................................................................................... 83
13.4 Kratek ţivljenjepis ......................................................................................................... 83
VIII
UPORABLJENI SIMBOLI
I - vztrajnostni moment
W - odpornostni moment
E - modul elastičnosti
F - sila
P - sila prednapenjanja
A - površina preseka
a - širina nosilca
b - višina nosilca
l - dolţina nosilca
e - razdalja kabla od nevtralne osi
M - upogibni moment
σ - normalna napetost
s - koristna obteţba
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 1
1 UVOD
Dandanes je iz betona izdelanih več kot 50 % vseh gradbenih objektov. Zaradi svojih
lastnosti, kot so dolga ţivljenjska doba, odpornost, visoka gospodarnost in moţnost
poljubnega oblikovanja, je postal pomemben gradbeni element. Slabost betona je le slaba
natezna trdnost v primerjavi z visoko tlačno trdnostjo. Zaradi nezadostne natezne trdnosti
betona se za gradnjo konstrukcij, v katerih nastopajo tudi natezne napetosti, dodatno
uporablja še betonska armatura. V kombinaciji z betonsko armaturo doseţemo, da
armatura prenaša natezne napetosti, beton pa tlačne napetosti. Betonsko armaturo pa lahko
izkoristimo le, če pride v natezni coni do razpok v betonu, s tem pa del betonskega prereza
izločimo iz nosilnosti, saj se razpokani del betonskega prereza rabi samo za sidranje
betonske armature. Z namenom, da bi izkoristili celoten presek in visoko tlačno trdnost
betona, se je pojavila osnovna ideja, da z zunanjo silo ustvarimo tlak v konstrukciji. S
prednapenjanjem tako doseţemo, da napetosti v betonu ostanejo v mejah njegove tlačne in
natezne trdnosti.
Prvi patent z osnovno idejo prednapetega betona se pojavi ţe leta 1886, ko Jackson
predvidi uporabo prednapetih zateg, ki se sidrajo preko podloţnih ploščic in napenjalnih
matic na čelo betonskega elementa. Šele leta 1928 pa Freyssinet prvi uspešno prednapne
betonsko konstrukcijo. Prvi spozna in opozori na problem lezenja in krčenja betona, ter
relaksacijo jekla za napenjanje in prične tudi z obseţnim raziskovanjem reologije betona.
V letih od 1950 do 1975 sledi mnoţična uporaba prednapetih betonskih konstrukcij skupaj
z raziskavami materialov. Zaradi problema pri zagotavljanju antikorozijske zaščite kablov
se v tem obdobju predvsem uporablja prednapenjanje s sovpreganjem, kjer so kabli
zaščiteni z alkalnim okoljem betona. Po letu 1975 se na osnovi 20-letnih izkušenj v praksi
in po prvih potrebnih sanacijah prednapetih premostitvenih objektov opozori na slabosti
prednapetega betona s kabli, ki potekajo v betonskem preseku (izredno drage in včasih
tehnično in izvedbeno nemogoče sanacije), tako da se je začel uveljavljati sistem
napenjanja izven betonskega preseka.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 2
Namen tega diplomskega dela je opisati tehnologijo izdelave prednapetega betona in
izvedbo prednapetih betonskih konstrukcij v mostogradnji.
V drugem poglavju je opisan osnovni princip prednapenjanja betonskih konstrukcij in
prednosti ter slabosti prednapetih betonskih konstrukcij pred običajnimi armirano
betonskimi konstrukcijami. Podane in opisane so tudi osnovne delitve prednapetega
betona.
V tretjem poglavju so opisane komponente, ki sestavljajo prednapeti beton. Opisana je tudi
oprema, ki je potrebna za izvedbo prednapetega betona.
V četrtem poglavju so opisani sistemi prednapenjanja nekaterih vodilnih proizvajalcev.
V petem poglavju so podrobneje opisani postopki injektiranja in njihov namen. Podan je
postopek injektiranja po evropskem standardu EN 446.
V šestem in sedmem poglavju so opisane osnove koncepta oblikovanja, analize in
dimenzioniranja prednapetega betona v mostogradnji.
Osmo poglavje opisuje izgube sile prednapetja glede na čas in način vnosa prednapetja v
konstrukcijo.
V devetem poglavju so opisane tehnologije izdelave nekaterih tipičnih prednapetih mostov.
Deseto poglavje pa opisuje probleme in napake, ki se pojavljajo pri izvedbi prednapetega
betona v mostogradnji.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 3
2 SPLOŠNO O PREDNAPETEM BETONU
2.1 Princip prednapenjanja
Pri betonu znaša natezna trdnost pribliţno 1/10 tlačne trdnosti, zato moramo beton ojačati z
armaturo, da lahko prevzamemo natezne napetosti, ki se pojavljajo pri obremenitvi.
Nosilnost armature lahko izkoristimo le če pride v natezni coni do razpokanja betona, s
čim nam del betonskega prereza sluţi samo za sidranje armature, razpoke pa povečajo
nevarnost korozije.
Slika 1: Armirano betonski nosilec
S prednapenjanjem doseţemo, da napetosti v betonskem prerezu ostanejo v mejah tlačne in
natezne trdnosti betona. Takšno stanje doseţemo z vnosom zunanjih sil v konstrukcijo
preko prednapetih palic, vrvi ali ţic, s čimer preprečimo razpokanje betonskega prereza in
doseţemo sodelovanje celotnega prereza. Prednapete konstrukcije so tako lahko vitkejše,
saj je presek nerazpokan, tako da je v večini primerov zagotovljena togost homogenega
betonskega preseka. Poraba materiala je tako bistveno manjša in s tem cena konstrukcije v
primerjavi z ekvivalentnimi armiranobetonskimi preseki niţja.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 4
Slika 2: Prednapeti nosilec
Slabosti armirano betonskih konstrukcij [6]:
natezne napetosti betona znašajo samo okrog 10 % tlačnih trdnosti,
armiranobetonske konstrukcije sestavljata dva materiala, ki imata popolnoma
različne deformacijske karakteristike,
v razpokani natezni coni pride do lokalne porušitve adhezije med armaturnimi
palicami in betonom,
zaradi razpok je omogočena korozija jekla za armiranje, tako da je ogroţena
trajnost armiranobetonskih konstrukcij.
Prednosti prednapetih betonskih konstrukcij pred armiranobetonskimi [6]:
bistveno manjša poraba materiala in s tem cene konstrukcije v primerjavi z
ekvivalentnimi armiranobetonskimi preseki,
prednapete konstrukcije so lahko vitkejše, saj je presek nerazpokan, tako da je v
večini primerov zagotovljena togost homogenega betonskega preseka,
velika dinamična nosilnost in stabilnost, saj ima nihanje napetosti v prednapetem
jeklu bistveno manjši vpliv kot nihanje napetosti v jeklu za armiranje,
prednapeti betonski presek je dimenzioniran tako, da presek razpoka samo pri
ekstremnih obteţbah,
prednapete betonske konstrukcije so trajnejše od armiranobetonskih, saj so kabli in
armatura zaščiteni v alkalnem okolju betona,
kabli za napenjanje so lahko dodatno zaščiteni pred korozijo, tako da so v zaščitni
jekleni rebrasti cevi in so zainjektirani s cementno injekcijsko maso.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 5
Slabosti prednapetih konstrukcij [6]:
pri izvedbi prednapetih konstrukcij mora biti zagotovljena bistveno večja
natančnost in stroţja kontrola,
za prednapenjanje in injektiranje se uporablja specialna oprema, za uporabo le-te pa
morajo biti delavci dodatno izšolani,
v fazi gradnje običajno kabli niso ustrezno antikorozijsko zaščiteni,
kontrola vgrajenih in zainjektiranih kablov praktično ni več mogoča,
pri vitkih presekih in velikem številu kablov je vgrajevanje betona zelo oteţkočeno,
sanacija prednapetih konstrukcij je običajno izredno zahtevna in draga.
2.2 Prednapenjanje elementov in konstrukcij
Pri prednapenjanju konstrukcij poznamo različne vrste prednapenjanja, ki jih ločimo glede
na:
način prenosa sile prednapenjanja iz napetega kabla, ţice, palice ali vrvi na beton
elementa ali konstrukcije,
stopnjo prednapetosti,
čas prednapenjanja.
Z ozirom na način prenosa sile prednapenjanja iz napetega kabla, ţice, palice ali vrvi na
beton elementa ali konstrukcije ločimo dva osnovna sistema:
sistem s sprijemnostjo med betonom in jeklom oz. prednapenjanje s sovpreganjem
med betonom in jeklom za prednapenjanje,
sistem brez sprijemnosti med betonom in jeklom oz. prednapenjanje brez
sovpreganja med betonom in jeklom za prednapenjanje.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 6
Z ozirom na stopnjo prednapetosti ločimo:
polno prednapeti betonski prerez,
omejeno prednapeti betonski prerez,
delno prednapeti betonski prerez.
Z ozirom na čas prednapenjanja ločimo:
prednapenjanje pred betoniranjem elementa oz. konstrukcije ali predhodno
prednapenjanje,
prednapenjanje po betoniranju elementa oz. konstrukcije ali naknadno
prednapenjanje.
2.2.1 Predhodno ali adhezijsko prednapenjanje
Pri adhezijskem napenjanju se na napenjalni stezi, ki je dolţine od 60 m do 200 m, ţice ali
vrvi napnejo in drţijo napete med betoniranjem betonskega elementa med dvema oporama.
Ko beton zabetoniranih elementov doseţe predpisano trdnost, se ţice oziroma vrvi
prereţejo, tako da se napenjalna sila vnese preko adhezije med betonom in jeklom za
prednapenjanje v betonski presek. S tem se del sile izgubi zaradi elastičnega skrčka betona.
Ta sistem se v osnovi uporablja za prednapenjanje primarnih in sekundarnih nosilcev, ter
montaţnih plošč pri izgradnji industrijskih ali drugih objektov visoke gradnje. V
mostogradnji pa se uporablja za primarno napenjanje betonskih montaţnih nosilcev, saj je
bolj ekonomičen, ker odpadejo drage napenjalne glave, cevi za injektiranje, naknadno
napenjanje in injektiranje.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 7
Slika 3: Steza za prednapenjanje
Potek izdelave adhezijsko prednapetega betona:
priprava opaţa,
priprava in vgrajevanje mehke armature,
polaganje jekla za prednapenjanje,
sidranje in napenjanje jekla za prednapenjanje,
betoniranje,
negovanje zabetoniranih elementov,
razopaţenje,
prenos sile prednapenjanja s steze za prednapenjanje ali z opaţa na elemente,
dvig, transport in vgradnja prednapetih elementov.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 8
Slika 4: Shematski prikaz osnovnih faz steze za prednapenjanje
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 9
2.2.2 Naknadno prednapenjanje
Prednapenjanje ţe otrdelega betona imenujemo naknadno prednapenjanje. Element ali
konstrukcijo prednapnemo, ko je beton ţe dosegel zahtevano trdnost.
Za razliko od adhezijskega prednapenjanja so kabli pri naknadnem prednapenjanjem prosto
poloţeni v ceveh ali posebnih kanalih, ali pa jih poloţimo šele po betoniranju. V otrdeli
beton lahko poloţimo kable samo, če jih vodimo skozi posebne vbetonirane cevi.
Naknadno prednapenjanje lahko izvršimo na dva načina:
kot naknadno prednapenjanje brez sprijemnosti med betonom in jeklom za
prednapenjanje,
kot naknadno prednapenjanje z naknadno vzpostavljeno sprijemnostjo med
betonom in jeklom za prednapenjanje.
Prednosti naknadnega prednapenjanja so:
ni stroškov za napenjalne steze,
lokacija prednapenjanja je poljubna (kable lahko napenjamo v obratu ali na
gradbišču ali na objektu samem),
kable lahko vodimo poljubno in jih lahko prilagodimo statičnim potrebam,
elemente ali konstrukcije lahko prednapenjamo v več fazah,
naknadno prednapenjanje lahko tudi kombinirano z adhezijskim prednapenjanjem.
Pomanjkljivosti naknadnega prednapenjanja so:
vgrajevati moramo posebne fleksibilne cevi za namestitev kablov ali izdelati
posebne kanale,
potrebni so posebni elementi za sidranje napetih kablov,
posebej moremo izvršiti antikorozijsko zaščito kablov in sidrnh sredstev,
nevarnost zamašitve kabelskih cevi med betoniranjem,
nevarnost napolnitve kabelskih cevi z vodo pred vgrajevanjem kablov in nevarnost
zmrzovanja vode v cevi, ter s tem poškodbe betona.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 10
Vsak kabel je sestavljen iz naslednjih osnovnih elementov:
jekla za prenapenjanje, ki je lahko snop ţic, snop vrvi ali posamezne palice ali vrvi,
kabelske cevi, ki je fleksibilna, da jo lahko poljubno vodimo po elementu ali
konstrukciji,
sidrne opreme, ki jo sestavljata sidrna in napenjalna glava,
injekcijske mase, ki jo rabimo za doseganje sprijemnosti med jeklom in betonom,
ter za antikorozijsko zaščito jekla za prednapenjanje.
Slika 5: Osnovni elementi kabla za prednapenjanje
Glavne faze izdelave naknadno prednapetega betona so:
priprava odra in opaţa,
priprava in vgrajevanje mehke armature,
priprava in vgrajevanje kablov,
vgrajevanje drugih elementov, ki jih moramo vgraditi v element ali konstrukcijo
pred betoniranjem,
zapiranje opaţa,
betoniranje,
negovanje betona,
razopaţenje – odstranitev nenosilnih delov opaţa,
prednapenjanje kablov,
injektiranje prednapetih kablov,
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 11
razopaţenje – prenos obteţbe konstrukcije ali elementa z opaţa ali odra na
projektirane podpore.
2.2.3 Stopnja prednapetosti
Z ozirom na stopnjo prednapetosti ločimo:
polno prednapeti betonski prerez,
omejeno prednapeti betonski prerez,
delno prednapeti betonski prerez.
Polno prednapeti betonski prerez
Pri polno prednapetem betonskem preseku tudi pri ekstremnih obteţbah ne nastopijo
natezne napetosti, tako da je betonski presek vedno tlačen. S tem je zagotovljena
maksimalna statična in dinamična stabilnost elementa, ter trajnost. Polno prednapeti
betonski prerez je zelo uporaben v agresivnem okolju zaradi korozijske zaščite kablov in
armature.
Primer:
Prosto leţeči nosilec efektivne dolţine l = 10 m z ekscentrično postavljenim kablom za
prednapenjanje. Sila prednapetja P = 1500 kN. Beton C25/30:
Slika 6: Polno prednapeti nosilec
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 12
Karakteristike nosilca:
𝐴 = 𝑎 × 𝑏 = 300 × 1000 = 300000 𝑚𝑚2
𝐼 =𝑏 × 3
12=
300 × 10003
12= 2,5 × 103𝑚𝑚4
−𝑊𝑧𝑔 = 𝑊𝑠𝑝 =𝑏 × 2
6=
300 × 10002
6= 5 × 107𝑚𝑚3
Obteţba in obremenitve:
𝑞 = 𝜌 × 𝐴 + 𝑠 = 25 × 0,3 + 22,5 = 30𝑘𝑁
𝑚
𝑀𝑞 𝐴−𝐴 =𝑞 ∗ 𝑙2
8=
30 ∗ 102
8= 375 𝑘𝑁𝑚
𝑃 = 1500 𝑘𝑁
𝑀𝑃 = 𝑃 × 𝑒 = 1500 × 0,15 = 225 𝑘𝑁𝑚
Napetosti v prerezu A-A:
zaradi obteţbe:
𝜎𝑠𝑝 = +𝑀𝑞 𝐴−𝐴
𝑊= +
375 × 106
5 × 107= +7,5
𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = −𝑀𝑞 𝐴−𝐴
𝑊= −
375 × 106
5 × 107= −7,5
𝑁
𝑚𝑚2
zaradi sile prednapenjana P:
𝜎𝑠𝑝 = − 𝑃
𝐴+𝑀𝑃
𝑊 = −
1500 × 103
300000+
225 × 106
5 × 107 = −5 − 4,5 = −9,5
𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = − 𝑃
𝐴−𝑀𝑃
𝑊 = −
1500 × 103
300000−
225 × 106
5 × 107 = −5 + 4,5 = −0,5
𝑁
𝑚𝑚2
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 13
skupaj:
𝜎𝑠𝑝 = +7,5 − 9,5 = −2𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = −7,5 − 0.5 = −8𝑁
𝑚𝑚2
Slika 7: Napetosti v prerezu A-A pri polno prednapetem nosilcu
Omejeno prednapeti betonski prerez
Pri omejeno prednapetem betonskem prerezu so pri ekstremnih obremenitvah dopustne
natezne napetosti, ki smejo znašati pribliţno 60 % natezne trdnosti betona.
Primer:
Prosto leţeči nosilec efektivne dolţine l = 10 m z ekscentrično postavljenim kablom za
prednapenjanje. Sila prednapetja P = 1000 kN. Beton C25/30:
Slika 8: Omejeno prednapeti nosilec
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 14
Karakteristike nosilca:
𝐴 = 300 × 1000 = 300000 𝑚𝑚2
𝐼 =𝑏 × 3
12=
300 × 10003
12= 2,5 × 103𝑚𝑚4
−𝑊𝑧𝑔 = 𝑊𝑠𝑝 =𝑏 × 2
6=
300 × 10002
6= 5 × 107𝑚𝑚3
Obteţba in obremenitve:
𝑞 = 𝜌 × 𝐴 + 𝑠 = 25 × 0,3 + 22,5 = 30𝑘𝑁
𝑚
𝑀𝑞 𝐴−𝐴 =𝑞 ∗ 𝑙2
8=
30 ∗ 102
8= 375 𝑘𝑁𝑚
𝑃 = 1000 𝑘𝑁
𝑀𝑃 = 𝑃 × 𝑒 = 1000 × 0,15 = 150 𝑘𝑁𝑚
Napetosti v prerezu A-A:
zaradi obteţbe:
𝜎𝑠𝑝 = +𝑀𝑞 𝐴−𝐴
𝑊= +
375 × 106
5 × 107= +7,5
𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = −𝑀𝑞 𝐴−𝐴
𝑊= −
375 × 106
5 × 107= −7,5
𝑁
𝑚𝑚2
zaradi sile prednapenjanja P:
𝜎𝑠𝑝 = − 𝑃
𝐴+𝑀𝑃
𝑊 = −
1000 × 103
300000+
150 × 106
5 × 107 = −3,33 − 3
= −6.33 𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = − 𝑃
𝐴−𝑀𝑃
𝑊 = −
1000 × 103
300000−
150 × 106
5 × 107 = −3,33 + 3
= −0,33 𝑁
𝑚𝑚2
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 15
skupaj:
𝜎𝑠𝑝 = +7,5 − 6.33 = 1,17𝑁
𝑚𝑚2< 𝑓𝑐𝑡 = 2.6
𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = −7,5 − 0.33 = −7,83𝑁
𝑚𝑚2
Slika 9: Napetosti v prerezu A-A pri omejeno prednapetem nosilcu
Delno prednapeti betonski prerez
Delno prednapeti betonski prerez je tisti, ki smo ga prednapeli toliko, da smo zmanjšali
razpokanost betona zaradi nateznih napetosti, ki jih povzroča maksimalna obteţba. Z
vneseno napenjalno silo se doseţe, da so manjše natezne napetosti in s tem tudi razpoke v
primerjavi z armiranim betonom. Zadoščeno pa mora biti tako kriteriju nosilnosti in
stabilnosti, kot kriteriju mejnih stanj deformacij in razpok.
Primer:
Prosto leţeči nosilec efektivne dolţine l = 10 m z ekscentrično postavljenim kablom za
prednapenjanje. Sila prednapetja P = 500 kN. Beton C25/30:
Slika 10: Delno prednapeti nosilec
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 16
Karakteristike nosilca:
𝐴 = 300 × 1000 = 300000 𝑚𝑚2
𝐼 =𝑏 × 3
12=
300 × 10003
12= 2,5 × 103𝑚𝑚4
−𝑊𝑧𝑔 = 𝑊𝑠𝑝 =𝑏 × 2
6=
300 × 10002
6= 5 × 107𝑚𝑚3
Obteţba in obremenitve:
𝑞 = 𝜌 × 𝐴 + 𝑠 = 25 × 0,3 + 22,5 = 30𝑘𝑁
𝑚
𝑀𝑞 𝐴−𝐴 =𝑞 ∗ 𝑙2
8=
30 ∗ 102
8= 375 𝑘𝑁𝑚
𝑃 = 500 𝑘𝑁
𝑀𝑃 = 𝑃 × 𝑒 = 500 × 0,15 = 75 𝑘𝑁𝑚
Napetosti v prerezu A-A:
zaradi obteţbe:
𝜎𝑠𝑝 = +𝑀𝑞 𝐴−𝐴
𝑊= +
375 × 106
5 × 107= +7,5
𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = −𝑀𝑞 𝐴−𝐴
𝑊= −
375 × 106
5 × 107= −7,5
𝑁
𝑚𝑚2
zaradi sile prednapenjana P:
𝜎𝑠𝑝 = − 𝑃
𝐴+𝑀𝑃
𝑊 = −
500 × 103
300000+
75 × 106
5 × 107 = −1,67 − 1,5 = −3,17
𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = − 𝑃
𝐴−𝑀𝑃
𝑊 = −
500 × 103
300000−
75 × 106
5 × 107 = −1,67 + 1,5 = −0,17
𝑁
𝑚𝑚2
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 17
skupaj:
𝜎𝑠𝑝 = +7,5 − 3,5 = 4.33𝑁
𝑚𝑚2> 𝑓𝑐𝑡 = 2.6
𝑁
𝑚𝑚2
𝜎𝑧𝑔 = −7,5 − 0.17 = −7,67𝑁
𝑚𝑚2
Ker je natezna napetost v spodnji coni prekoračena, prevzame del napetosti mehka
armatura. Zaradi tega se nevtralna os premakne in s tem razporeditev napetosti, kar pa v
zgornjem računu in spodnji sliki ni upoštevano.
Slika 11: Napetosti v prerezu A-A pri delno prednapetem nosilcu
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 18
3 OPREMA IN KOMPONENTE KI SESTAVLJAJO PREDNAPETI
BETON
Sistemi za prednapenjanje so sestavljeni iz različnih standardnih komponent. Osnovni
element je ţica, palica ali vrv, medtem ko pri sistemu napenjanja po strditvi betona
sestavljajo sistem še sidrne glave in cevi. Prav tako je potrebna posebna oprema za
vstavljanje, napenjanje in injektiranje prednapetega jekla.
3.1 Jeklo za prednapenjanje
Za prednapenjanje se uporabljajo tri osnovne vrste jekla in sicer:
ţice ki so lahko gladke ali profilirane,
palice ki so lahko gladke ali rebraste,
vrvi ki so lahko dvo ali več ţilne.
Jeklo lahko vgrajujemo kot posamezne ţice, palice ali vrvi ali kot več ţic, palic, vrvi v
snopu kot kabel.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 19
Tabela 1: Podatki za vrvi, palice in ţice
Površina
preseka
(mm2)
Masa
(kg)
Elastična t.
fyk
(N/mm2)
Natezna t.
ftk
(N/mm2)
Min. porušna
sila
(kN)
Modul
elastičnosti
(kN/mm2)
Relaksacija
po 1000h
70%m.n.t.
Sedem vrvni kabel
13 mm (0,5") 100 0,785 1580 1860 186 195 2,5%
15 mm (0,6") 150 1,18 1500 1770 265 195 2,5%
Palice
20 mm 314 2,39 835 1030 323 170/205 3,5%
25 mm 491 3,9 835 1030 505 170/205 3,5%
32 mm 804 6,66 835 1030 828 170/205 3,5%
40 mm 1257 10 835 1030 1300 170/205 3,5%
50 mm 1963 16,02 835 1030 2022 170/205 3,5%
Ţice
5 mm 38,5 0,302 1300 1570 60,4 205 2,5%
7 mm 19,6 0.154 1390 1670 32,7 205 2,5%
Ţice
Posamezne ţice se predvsem uporabljajo pri predhodnem prednapenjanju montaţnih
nosilcev v obratu. Vendar se uporabljajo vse manj zaradi boljših karakteristik vrvi (ton-
sila). Za proizvodnjo ţice se uporablja nelegirano visoko ogljično jeklo iz katerega s
toplotno obdelavo, hladnim vlečenjem ter naknadnim ţarjenjem in ravnanjem dobimo
stabilizirano ţico, ki je lahko tudi galvanizirana, kar pa ni pogost pojav. Premeri ţic so
običajno med 5 mm in 7 mm, z nosilnostjo od 45 kN dalje, minimalna natezna trdnost ţic
pa je med 1570 N/mm2 in 1860 N/mm
2.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 20
Vrvi in kabli
Najbolj pogosta uporaba prednapetega jekla je sedem ţilna vrv, ki je izdelana iz enojne
notranje ţice, ovite s šestimi zunanjimi ţicami.
Slika 12: Sedem ţilna vrv z zagozdo
Za naknadno prednapenjanje se uporabljajo sedem ţilne vrvi premera 13 ali 15 mm, ki se
lahko uporabljajo posamično ali pa tvorijo kabel sestavljen iz več vrvi. Najbolj pogosto se
uporabljajo kabli sestavljeni iz 7, 12, 19 ali 27 vrvi, ki so skladni z večino standardnih
napenjalnih glav. Dobavljivi so tudi sistemi kablov, ki so sestavljeni iz vse do 55 vrvi.
Slika 13: Kabel sestavljen iz snopa vrvi
Pri napenjanju vrvi do 75 % njene natezne trdnosti se doseţejo napenjalne sile 140 kN ali
199 kN za vrvi premera 13 mm ali 15 mm. Pri kablih sestavljenih iz več vrvi pa se lahko
doseţe napenjalna sila vse do 10000 kN. V primeru ko se zahteva višja antikorozijska
zaščita so vrvi lahko tudi galvanizirane, povoskane in v PE zaščiti, kar pa je posebej
uporabno pri prednapenjanju brez sovpreganja med betonom in jeklom, kjer vrvi oz. kabli
tečejo zunaj betonskega preseka in niso zaščiteni v alkalnem okolju betona.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 21
Palice
Palice za prednapenjanje so premera od 15 mm pa do 75 mm in se uporabljajo za naknadno
prednapenjanje. Njihova natezna trdnost znaša med 1000 N/mm2 in 1080 N/mm
2,
napenjalnih sil razpona od 135 kN do čez 3000 kN. Palice so ravne in jih dobimo s toplim
valjanjem, hladnim vlečenjem in naknadnim ţarjenjem. Uporabljajo se legirana ali
nelegirana ogljikova jekla. Palice se običajno vstavijo v cevi za injektiranje med dvema
sidroma. Napenjajo se z ene strani, ter se jih fiksira v napetem stanju s pomočjo sidrne
matice in sidrne plošče.
Slika 14: Uporaba prednapetih palic pri montaţni segmentni gradnji mostov
Slika 15: Sistem palic DYWIDAG
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 22
3.2 Sidrne in napenjalne glave
Namen sidrnih in napenjalnih glav je vnos napenjalne sile v beton. Pri predhodno napetem
betonu se sila napenjanja vnese v beton neposredno iz kabla s pomočjo trenja, medtem ko
se pri naknadno napetem betonu napenjalna sila prenese v beton preko posebnih sidrnih
elementov, ki lahko sluţijo tudi za napenjanje prednapetega jekla. Tako se pri naknadno
prednapetem betonu na koncu kablov nahajajo napenjalne in sidrne glave, preko katerih
vnesemo silo prednapenjanja v betonski presek. Napenjalne glave so lahko aktivne, ki
sluţijo za napenjanje in zaklinjanje vrvi, ter pasivne, ki sluţijo za sidranje vrvi pred
napenjanjem.
Slika 16: Pasivna glava proizvajalca VSL
Slika 17: Aktivna glava proizvajalca VSL
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 23
Za različne napenjalne sisteme so se razvili tudi različni sidrni in napenjalni sistemi. V
osnovi so napenjalne glave sestavljene iz naslednjih elementov:
glave z zagozdami,
podloţne plošče,
spirale za prevzem cepilnih sil,
pločevinaste ali PVC troblje za razvijanje kabla skozi napenjalno glavo.
Slika 18: Opis napenjalne glave
TROBLJA
VRVI
GLAVA Z ZAGOZDAMI
PODLOŢNA PLOŠČA
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 24
3.3 Spojni elementi
Spojni elementi se uporabljajo pri stikovanju ali podaljševanju jekla za prednapenjanje. Če
nimamo dovolj dolgega jekla za prednapenjanje, moramo posamezne dele med seboj
spajati, da dobimo ustrezno dolţino. Bolj pogosta pa je uporaba spojnih elementov v
delovnem stiku, če moramo ţe vgrajen kabel, ki je lahko tudi ţe prednapet, voditi v
naslednji segment ali del konstrukcije. Spojni elementi so lahko pomični ali nepomični.
Nepomični elementi se uporabljajo predvsem v delovnih stikih, kjer poveţemo del kabla s
kablom, ki je ţe prednapet in je lahko ţe zainjektiran. Pomične spojne elemente pa
uporabljamo tam, kjer s spajanjem krajših delov dobimo en daljši kabel, ki se ga v celoti
prednapenja. V takšnem primeru morajo spojni elementi imeti moţnost pomikanja v smeri
poteka kabla.
Slika 19: Nepomični spojni element
Slika 20: Pomični spojni element
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 25
3.4 Kabelske cevi
Pri adhezijskem naknadnem prednapenjanju se uporabljajo kabelske cevi kot opaţ, da
dobimo v otrdelem betonu prostor za vodenje jekla za prednapenjanje. Pri tem sistemu se
običajno uporabljajo rebraste cevi, ki se pred betoniranjem postavijo na nosilce kablov, ki
zagotavljajo predpisano linijo napenjalnim kablom. Preteţno se uporabljajo vodotesne
rebraste cevi, izdelane iz 0,25 mm hladno valjanih pločevinastih trakov, zvitih v spiralo.
Zaradi problemov s trajnostjo pločevinastih rebrastih cevi se danes vse pogosteje
uporabljajo PVC rebraste kabelske cevi.
Slika 21: Jeklena cev na nosilcu
Slika 22: Plastična cev na nosilcu
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 26
Slika 23: Spojka za spajanje plastičnih cevi
Slika 24: Nastavek za oddušne cevi
Pri kablih, ki se jih vodi zunaj preseka betona oz. pri prednapenjanju brez sovpreganja med
betonom in jeklom za prednapenjanje, se vrvi vstavijo v cevi izdelane iz visoko
zgoščenega polietriena. Takšne cevi morajo biti zadosti močne, da zdrţijo vstavljanje vrvi,
ter napenjanje vrvi preko krivin in pritisk injektiranja. Zaradi tega se uporabljajo HDPE
cevi debeline od 6 mm naprej.
Cevi so dolge med 4 m in 6 m in se spojijo na mestu samem v zahtevano končno dolţino.
Jeklene cevi se spaja s spojkami, ki so nekoliko večjega premera, da tvorijo tesen spoj
okrog cevi. Plastične cevi se spaja s posebnimi spojkami, ki tvorijo vodotesen spoj.
HDPE cevi pa se spajajo s pomočjo varjenja ali obojk. S pomočjo vročega varjenja se cevi,
ki se spajata, postavita v posebno napravo, ki segreje oba konca in ga nato stisne skupaj,
ter ga zadrţi na mestu dokler se spojeni cevi ne ohladita.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 27
Slika 25: Varjenje cevi
Pri uporabi obojk se kratke prefabricirane, tesno prilegajoče HDPE spojke zdrsne preko
spoja in zatesni na končni poziciji.
Prav tako so za injektiranje potrebne vhodne in odhodne odprtine po dolţini cevi in da se
odstrani voda, ki se je morda akumulirala v cevi. Pri jeklenih ceveh se odprtine naredijo
tako, da se v cevi napravi odprtina in se pritrdi plastični nastavek s cevjo, ki se jo vodi
izven betonskega preseka. Posebni nastavki se uporabljajo za PVC rebraste cevi, medtem
ko se pri HDPE ceveh vhodne in odhodne cevi privarijo na ustrezne velikosti izrezane
luknje.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 28
3.5 Oprema za vstavljanje jekla za prednapenjanje
Palice za prednapenjanje se običajno vstavijo ročno s potiskanjem skozi cevi. Ročno se
lahko vstavljajo tudi krajše vrvi in ţice. Pri vstavljanju daljših več vrvnih kablov pa je za to
potrebna posebna oprema.
Slika 26: Oprema za potiskanje armature proizvajalca DYWIDAG
Tabela 2: Podatki opreme za potiskanje vrvi proizvajalca DYWIDAG
Tip Potisna sila Potisna hitrost Teţa Dimenzije Hidravlična
(kN) (m/s) (kg) L x W x H (mm) črpalka
ESG 8-1 3,9 6,1 140 1400/350/510 ZP 57/28
Vrvi za prednapenjanje pridejo na gradbišče v kolobarjih, ki so teţki do tri tone. Kolobarje
se nato vstavi v posebno ogrodje, ki omogoča nadzorovano odvijanje kabla.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 29
Slika 27: Ogrodje za odvijanje kabla
Jeklo za prednapenjanje nato lahko vstavljamo na dva načina:
palice, posamezne ţice ali vrvi potiskamo v cevi; pri dostopnih sidrnih mestih
lahko kabel potiskamo neposredno, medtem ko pri nedostopnih mestih to storimo
preko vodilnih cevi; to storimo s posebnim strojem za potiskanje ţice ali vrvi,
Slika 28: Shematski prikaz vstavljanja jekla s pomočjo naprave za potiskanje
NAPRAVA ZA ODVIJANJE ŢICE ALI
VRVI NAPRAVA ZA POTISKANJE ŢICE ALI
VRVI
ŢICA ALI VRV
VODILNA CEV
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 30
cel snop ţic ali vrvi s posebnim nastavkom vlečemo z vlečno vrvjo v kabelsko cev
ali kanal.
Slika 29: Shematski prikaz vstavljanja jekla s pomočjo naprave za vlečenje
Slika 30: Nastavek za prijem ţic ali vrvi in vitel za vlečenje
ŢERJAV
ŢICA ALI VRV
NAPRAVA ZA ODVIJANJE ŢICE ALI VRVI
VITEL
SNOP ŢIC ALI
VRVI VLEČNA VRV
NASTAVEK ZA PRIJEM ŢIC ALI VRVI
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 31
3.6 Napenjalke
Za prednapenjanje kablov se uporabljajo napenjalke, ki napenjajo posamezno palico, ţico
ali vrvi ali napenjalke, ki lahko naenkrat napenjajo snop ţic ali vrvi. Napenjalke delujejo
hidravlično, tako da se olje tlači v bat, ki prenaša silo na jeklo za prednapenjanje. Večje
napenjalke lahko generirajo vlečno silo, ki lahko presega 1200 ton. Napenjalke so lahko
teţke tudi do 2000 kg, za katere je potrebna oprema za dviganje in nameščanje napenjalk.
Slika 31: Napenjalka za napenjanje posamezne vrvi in snopa vrvi
Slika 32: Napenjanje palic
Pri projektiranju prednapetih mostov je potrebno vedno predvideti prostor ki je potreben za
nameščanje napenjalk in upravljanje z njimi.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 32
3.7 Hidravlične črpalke
Za napenjalke, ki delujejo na principu hidravličnih dvigalk, so potrebne oljne črpalke, ki
pod pritiskom dovajajo olje v napenjalke.
Slika 33: Hidravlične črpalke proizvajalca DYWIDAG
Slika 34: Shematski prikaz črpalke proizvajalca DYWIDAG
Tabela 3: Podatki za hidravlične črpalke proizvajalca DYWIDAG
Črpalka
Delovni Kapaciteta Količina Teţa Dimenzije
pritisk V min olja
(Mpa) (l/min) (l) (kg) L x W xH (mm)
77-159 A 70 3,0 10 60 420/380/480
77-193 A 70 3,0 10 63 420/380/480
R 3.0 70 3,0 13 98 600/390/750
R 6.4 60 6,4 70 310 1400/700/1100
R 11.2-11.2/210 55 11,2/22,4 170 720 2000/800/1300
ZP 57/58 16/22 53/80 175 610 1260/620/1330
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 33
3.8 Oprema za injektiranje
Injekcijsko maso pripravljamo v posebnih mešalcih. Oprema za injektiranje mora
vsebovati mešalnik, prehodno posodo in črpalko z vsemi potrebnimi povezovalnimi cevmi
in ventili, naprave za odmerjanje vode, cementa in kemijskih dodatkov. Za pripravo
injekcijske mase pridejo v poštev samo takšne mešalno-injekcijske naprave, ki zagotavljajo
nepretrgano injektiranje kablov.
Slika 35: Oprema za injektiranje proizvajalca DYWIDAG
Tabela 4: Podatki opreme za injektiranje proizvajalca DYWIDAG
Oprema
Maksimalni pritisk Kapaciteta Teţa
Dimenzije
injektiranja L x H x W
(Mpa) (l/h) (kg) (mm)
MP 2000-5 1,5 420 60 2000/950/1600
MP 4000-2 1,5 1500 63 2040/1040/1750
P 13 EMRT 8,0 300 98 2150/1750/1500
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 34
4 SISTEMI PREDNAPENJANJA
4.1 Sistem prednapenjanja z notranjimi kabli sestavljenimi iz snopa vrvi
Večino uveljavljenih proizvajalcev izdeluje sisteme prednapenjanja z notranjimi kabli,
sestavljenimi iz snopa vrvi. Proizvajalci VSL, Freyssinet, DYWIDAG in MEKANO4
proizvajajo sisteme s podobnimi karakteristikami. Vsem je skupna uporaba vrvi premera
13 mm in 15 mm, sestavljenih v snop do 55 vrvi. Vrvi se vstavljajo v ustrezno velike cevi,
glede na število vrvi, ki sestavljajo kabel. Cevi so lahko plastične ali kovinske. Sidrišča so
lahko aktivna, ki sluţijo za napenjanje in zaklinjanje vrvi, ali pasivna, ki sluţijo za sidranje
kablov pred napenjanjem. Dobavljivi so tudi spojni elementi, ki so lahko pomični ali
nepomični.
Tabela 5: Podatki za tipične kable proizvajalca VSL
Premer vrvi
13 mm (0,5") 15 mm (0,6")
Število Oznaka Premer zaščitne cevi Porušna sila Oznaka
kabla
Premer zaščitne cevi Porušna sila
vrvi kabla znotraj/zunaj EN 138-79 znotraj/zunaj EN 138-79
(mm) (kN) (mm) (kN)
1 5-1 25/30 186 6-1 30/35 265
2 5-2 40/45 372 6-2 45/50 530
3 5-3 40/45 558 6-3 45/50 795
4 5-4 45/50 744 6-4 50/55 1060
6 5-6 50/55 1116 6-6 60/67 1590
7 5-7 55/60 1302 6-7 60/67 1855
12 5-12 65/72 2232 6-12 80/87 3180
18 5-18 80/87 3348 6-18 95/102 4770
19 5-19 80/87 3534 6-19 95/102 5035
22 5-22 85/92 4092 6-22 110/117 5830
31 5-31 100/107 5786 6-31 130/137 8215
37 5-37 120/127 6882 6-37 140/150 9805
43 5-43 130/137 7998 6-43 150/160 11395
55 5-55 140/150 10230 6-55 170/180 14575
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 35
Slika 36: PT-PLUS cevi proizvajalca VSL
Tabela 6: Podatki za PT-PLUS cevi proizvajalca VSL
Tip vrvi Tip vrvi Dimenzije zaščitne cevi
13 mm (0,5) 15 mm (0,6")
Oznaka kabla Oznaka kabla d D s
5-12 6-7 59 73 2
5-19 6-12 76 91 2,5
5-31 6-19/6-22 100 116 3
5-55 6-37 130 146 3
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 36
Slika 37: Aktivna sidrna glava proizvajalca VSL
Slika 38: Aktivno sidrišče tipa EC proizvajalca VSL
Tabela 7: Podatki za aktivno sidrišče tipa EC proizvajalca VSL
Oznaka A B C ØD ØE
ØF ØG H ØJ n X
kabla znotraj/zunaj
Tip vrvi: 13 mm (0,5")
5-3 120 130 50 90 50 40/55 130 150 10 3 155
5-4 135 125 50 95 55 45/50 160 150 10 3 180
5-7 165 155 55 110 74 55/60 205 200 12 4 235
5-12 215 215 60 150 104 65/72 285 250 14 5 305
5-19 270 285 75 180 135 80/87 365 300 16 6 385
5-22 290 335 85 190 150 85/92 395 360 18 6 415
5-31 340 365 95 230 172 100/107 470 400 18 8 590
5-37 370 360 105 240 188 120/127 510 420 20 7 535
5-55 430 460 130 290 230 140/150 620 540 22 9 655
Tip vrvi: 15 mm (0,6")
6-3 135 125 50 95 55 45/50 130 150 10 3 185
6-4 150 155 55 110 65 50/55 160 200 12 4 210
6-7 190 170 60 135 84 60/67 260 250 14 5 280
6-12 250 245 75 170 118 80/87 345 300 16 6 365
6-19 310 305 95 200 150 95/102 440 350 18 7 460
6-22 340 365 100 220 172 110/117 470 400 18 8 495
6-31 390 350 120 260 192 130/137 560 480 20 8 590
6-37 430 450 135 280 215 140/150 610 540 22 9 640
6-55 520 530 160 340 255 170/180 740 630 26 9 780
CEV
NOSILNA PLOŠČA SIDRNA GLAVA
ZAGOZDE
VRVI
PRIKLJUČEK ZA INJEKTIRANJE
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 37
Slika 39: Pasivno sidrišče izdelano s pomočjo kodranja
Tabela 8: Podatki za pasivno sidrišče vrvi premera 13 mm
Tip vrvi 13 mm (0,5")
Oznaka
kabla Alternativa Tip A B C D ØF F ØG n
5-3 1 I 230 70 930 - - - - -
5-4 1 I 310 70 930 - - - - -
2 I 150 170 930 - - - - -
5-7 1 II 370 70 1130 1280 180 155 12 7
2 II 170 190 1130 1280 180 155 12 7
5-12 1 II 350 190 1130 1280 200 155 14 7
2 I 310 270 1130 - 200 155 14 7
5-19 1 II 470 190 1130 1280 230 155 14 7
2 II 310 390 1130 1280 230 155 14 7
5-22 1 II 570 190 1130 1280 300 155 16 7
2 II 390 390 1130 1480 300 155 16 7
5-31 1 II 270 310 1330 1480 350 155 16 7
2 II 470 430 1330 1680 350 155 16 7
5-37 1 II 770 310 1530 1680 350 165 18 7
2 II 470 550 1530 1680 350 165 18 7
5-43 1 II 870 350 1530 1680 400 165 18 7
2 II 670 430 1530 1680 400 165 18 7
3 II 570 550 1530 1680 400 165 18 7
5-55 1 II 1170 350 1830 1980 400 175 20 7
2 II 870 430 1830 1980 400 175 20 7
3 II 570 670 1830 1980 400 175 20 7
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 38
Slika 40: Spojna elementa tipa K in V proizvajalca VSL
Tabela 9: Podatki za spojni element tipa K in V proizvajalca VSL
Spojka tipa K Spojka tipa V
Oznaka A B C ØD
Oznaka E F G H ØJ
kabla kabla
Tip vrvi 13 mm (0,5") Tip vrvi 15 mm (0,6")
5-3 430 140 40 130 5-3 290 175 230 40 130
57 550 140 60 170 5-7 410 175 330 60 170
5-12 650 140 65 200 5-12 510 175 420 65 200
5-19 740 140 80 240 5-19 600 175 490 80 240
5-22 830 140 90 260 5-22 690 175 570 90 260
5-31 1140 140 95 350 5-31 1000 175 870 95 350
5-37 1320 180 125 390
5-55 1370 200 150 420
Tip vrvi 13 mm (0,5") Tip vrvi 15 mm (0,6")
6-2 380 150 30 130 6-2 230 200 185 30 130
6-3 490 160 60 150 6-3 330 205 250 60 150
6-4 520 160 60 160 6-4 360 205 280 60 160
6-7 630 160 75 190 6-7 470 205 370 75 190
6-12 730 160 80 240 6-12 570 205 460 80 240
6-19 860 160 95 280 6-19 700 205 570 95 280
6-22 930 160 95 310
6-31 1090 180 135 360
6-37 1390 200 135 430
Kabel
Kabel
Tipi sidrišč ES, EC ali E
Raztezek kabla:
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 39
Slika 41: Napenjalke za vrvi proizvajalca VSL
Tabela 10: Podatki za napenjalke proizvajalca VSL
Oznaka Tip
Do
lţin
a
Pre
mer
Izv
lek
Površina
bata Kapaciteta: Teţa Za tip vrvi:
(mm) (mm) (mm) (cm2) (kN) (bar) (kg)
13 mm /
0,5" 15 mm /0,6"
ZPE-23FJ I 790 116 200 47,10 230 488 23 5-1 6-1
ZPE-30 III 720 140 250 58,32 320 549 28 5-1 6-1
ZPE-3 III 475 200 160 103,6 500 483 47 5-2,5-3 6-2
ZPE-60 III 615 180 250 126,4 632 500 47 5-2 do 5-4 6-2,6-3
ZPE-7/A III 690 280 160 203,6 1064 523 115 5-6,5-7 6-4
ZPE-12/St2 II 550 310 100 309,4 1850 598 151 5-12 6-6,6-7
ZPE-200 III 960 315 300 325,7 2000 614 305 5-12 6-6,6-7
ZPE-19 II 750 390 100 500,3 2900 580 294 5-18,5-19 6-12
ZPE-
460/31 II 580 485 100 804,0 4660 580 435 5-22,5-31 6-18,6-19
ZPE-500 III 1000 550 200 894,6 5000 559 1064 5-22,5-31 6-18 do 6-
19
ZPE-750 II 1185 520 150 1247,0 7500 601 1100 5-31,5-37 6-31
ZPE-1000 III 1200 790 200 1809,5 10000 535 2290 5-37 do 5-
55
6-31 do 6-
43
ZPE-1250 II 1290 620 150 2168,0 12500 577 1730 5-37 do 5-
55
6-31 do 6-
55
Tip I (ZPE-23FJ)
Tip II (ZPE-19) Tip III (ZPE-500)
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 40
Slika 42: Prostor potreben za manipulacijo z napenjalkami
Tabela 11: Potreben prostor za manipulacijo z napenjalkami proizvajalca VSL
Tip napenjalke A min. B C D E
ZPE-23FJ - 300 1200 116 90
ZPE-30 30 600 1100 140 100
ZPE-3 30 550 1000 200 150
ZPE-60 30 650 1100 180 140
ZPE-7/A 30 800 1200 300 200
ZPE-12/St2 50 700 1300 310 200
ZPE-200 50 1100 2100 330 210
ZPE-19 50 850 1500 390 250
ZPE-460/31 60 700 1500 485 300
ZPE-500 80 1150 2000 585 330
ZPE-750 80 150 2300 570 365
ZPE-1000 80 1300 2200 790 350
ZPE-1250 90 1350 2250 660 375
B
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 41
4.2 Sistem prednapenjanja z zunanjimi kabli sestavljenimi iz snopa vrvi
Glavna razlika med sistemoma napenjanja notranjih in zunanjih kablov je v tem, da je
slednjega mogoče zamenjati in ponovno napeti.
Slika 43: Sidrišče Ed sistema zunanjih kablov proizvajalca VSL
Tabela 12: Podatki za sidrišče Ed sistema zunanjih kablov proizvajalca VSL
Ozbaka Dimenzije
kala A B C D E F G H I J K L M N
Tip vrvi 0,6"
6-7 250 245 60 175 95 75 190 100 45 345 16 55 330 6
6-12 310 305 65 225 115 90 235 115 45 235 18 60 400 7
6-19 390 350 70 275 145 110 295 135 45 540 22 65 510 8
6-31 430 450 80 305 155 125 320 160 55 605 22 65 550 9
6-37 520 530 90 320 183 140 420 170 55 745 26 80 640 9
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 42
4.3 Sistem prednapenjanja s palicami
Vodilen proizvajalec na področju palic je nemški DYWIDAG, ki spada med starejše
vodilne sisteme prednapenjanja. DYWIDAG proizvaja gladke in rebraste palice. Pri
gladkih palicah je navoj predviden samo na koncu palice, pri rebrastih palicah pa ţe
uvaljana rebra predstavljajo navoj in to po celotni dolţini palice. Pri gladkih palicah se
navoj naredi tovarniško. Palica s takšnim navojem ima manjše izgube prednapetja pri
nameščanju matice. Vse palice so dobavljive do dolţine 30 m, pri potrebnih večjih
dolţinah palic pa so dobavljivi tudi spojni elementi.
Slika 44: Rebrasta in gladka palica proizvajalca DYWIDAG
Slika 45: Sidrna glava palice
Tabela 13: Podatki za sistem palic DYWIDAG
Tip Gladke palice Rebraste palice
Kvaliteta jekla fp0,1k/fpk N/mm2 835/1030 108071230 835/1030 1080/1230
Premer / tip 32G 36C 26E 32E 36E 26D 32D 36D
Premer mm 32 36 26 32 36 26 32 36
Nominalna površina prereza mm2 804 1018 551 804 1018 551 804 1018
Teţa kg/m 6,31 7,99 4,48 6,53 8,27 4,48 6,53 8,27
P=fp0,1k·A kN 671 1099 460 671 850 595 868 1099
P=fpk·A kN 828 1252 568 828 1049 678 989 1252
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 43
Slika 46: Cevi sistema palic proizvajalca DYWIDAG
Tabela 14: Podatki za velikosti cevi sistema palic proizvajalca DYWIDAG
Tip Gladke palice Profilirane palice
Kvaliteta jekla fp0,1k/fpk N/mm2 835/1030 108071230 835/1030 1080/1230
Premer / tip 32G 36C 26E 32E 36E 26D 32D 36D
Premer mm 32 36 26 32 36 26 32 36
Notranji premer I.D. mm 44 51 38 44 51 38 44 51
Zunanji premer O.D. mm 49 57 43 49 57 43 49 57
Minimalne centralne razdalje mm 79 92 68 79 92 68 79 92
Razdalje med podporami mm 0,5-2,5 0,5-2,5
Kot ukrivljanja β o/mm 0,3 0,3
Koeficient trenja μ - 0,25 0,5
Slika 47: Hidravlična napenjalka za sistem palic DYWIDAG
Tabela 15: Podatki napenjalk za sistem palic DYWIDAG
Dolţina L Izvlek Kapaciteta Teţa A B C D E Skladnost s
Tip napenjalke mm mm kN Mpa kg mm mm mm mm mm tipi palic
60 Mp Series 04 401 50 625 50 36 225 176 106 106 300 32G,26E,32E,26D
60 Mp Series 05 456 100 625 50 44 225 231 106 106 300 32G,26E,32E,26D
110 Mp Series 01 494 50 1100 50 46 275 219 125 120 375 36C,36E,32D,36D
110 Mp Series 03 594 150 1100 50 54 275 319 125 120 375 36C,36E,32D,36D
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 44
4.4 Sistem prednapenjanja s kabli sestavljenimi iz snopa ţic
Več vrvni kabli sestavljeni iz snopa ţic so bili uporabljeni na prvih prednapetih mostovih.
Ta sistem še vedno izdeluje BBRV. Snop ţic je sestavljen iz določenega števila ţic
premera 7 mm. Vsaka posamezna ţica je sidrana v jekleno glavo sidrnega elementa s
pomočjo BBRV hladno oblikovane glavice, ki se izdela s specialnim strojem. Pri sistemu
sidranja s hladno oblikovano glavico odpade podaljšanje ţic zaradi sidranja v napenjalki.
Posledično tudi ni izgub sile prednapenjanja zaradi zdrsa ţic v sidrnem elementu. Z
uporabo BBRV hladno oblikovanih palic je izdelan širok spekter različnih tipov pomičnih
in nepomičnih spojnih sidrnih elementov.
Slika 48: Sistemi sestavljeni iz snopa ţic
Tabela 16: Podatki za BBRV standardni sistem kablov sestavljenih iz ţic
Število ţic premera7 mm 7 12 19 31 42 52 61 82 102
Maksimalna natezna sila kN 449 772 1221 1992 2700 3342 3919 5269 6555
(m.n.t. 1670 N/mm2)
Napenjalna sila 0,8 m.n.t. kN 359 618 977 1594 2160 2674 3135 4215 5244
Napenjalna sila 0,75 m.n.t. kN 337 579 916 1494 2024 2507 2939 3952 4916
Površina prereza ţice mm2 269 462 731 1193 1616 2001 2347 3155 3925
Teţa ţic kg/m 2,11 3,62 5,74 9,36 12,86 15,70 18,42 24,76 30,80
NAPENJALNA STRAN SIDRNA STRAN
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 45
Slika 49: Aktivna sidrna glava tipa L proizvajalca BBRV
Tabela 17: Podatki za aktivno sidrno glavo tipa L proizvajalca BBRV
Število ţic premera7 mm 7 12 19 31 42 52 61 82 102
Sidro a mm 63 74 91 108 123 135 156 180 205
Min. dolţina tulca b mm 250 250 250 280 300 300 300 340 360
Premer tulca c mm 70 88 102 123 138 153 171 193 219
Sidrna plošča d mm 140 170 200 245 285 315 345 400 450
Slika 50: Aktivna sidrna glava tipa A proizvajalca BBRV
Tabela 18: Podatki za aktivno sidrno glavo tipa A proizvajalca BBRV
Število ţic premera7 mm 7 12 19 31 42 52 61 82 102
Sidro e mm 25 27 36 43 49 56 67 78 85
Podaljševanje f mm 200 200 200 200 200 250 250 350 350
Min. dolţina tulca g mm 170 185 200 280 310 335 360 390 420
Premer tulca h mm 37 49 59 76 87 97 105 120 135
Sidrna plošča i mm 140 170 200 235 270 300 330 380 430
Slika 51: Pasivna sidrna glava tipa S proizvajalca BBRV
ŠPIRALNA ARMATURA ŢICE
SIDRNA POŠČA
CILINDRIČNI PODSTAVEK
POMIČNA GLAVA
MATICA
GLAVA
ŠPIRALNA ARMATURA
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 46
Tabela 19: Podatki za pasivno sidrno glavo tipa S proizvajalca BBRV
Število ţic premera7 mm 7 12 19 31 42 52 61 82 102
Dolţina k mm 460 550 660 830 880 960 1010 1060 1180
Kvadratna sidrna polšča l mm 120 160 200 250 280 320 350 400 450
Pravokotna sidrna polšča l mm 70 90 120 140 160 180 200 240 260
Slika 52: Pasivna sidrna glava tipa F proizvajalca BBRV
Tabela 20: Podatki za pasivno sidrno glavo tipa F proizvajalca BBRV
Število ţic premera7 mm 7 12 19 31 42 52 61 82 102
Sidro m mm 25 27 36 43 49 56 67 78 85
Min. dolţina tulca n mm 170 185 200 280 310 335 360 390 420
Premer tulca o mm 37 49 59 76 87 97 105 120 135
Sidrna plošča p mm 140 170 200 235 270 300 330 380 430
Slika 53: Spojni element tipa LK proizvajalca BBRV
Tabela 21: Podatki za fiksni spojni element tipa LK proizvajalca BBRV
Število ţic premera7 mm 7 12 19 31 42 52 61 82 102
Dolţina tulca q mm 230 260 290 350 410 430 470 570 630
Premer tulca r mm 70 88 102 123 138 153 171 193 219
SIDRNA GLAVA
NAPENJALNA GLAVA TIPA L
SPOJNA MATICA
ŠPIRALNA ARMATURA
SIDRNA GLAVA
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 47
Slika 54: Pomični spojni element tipa LK1 proizvajalca BBRV
Tabela 22: Podatki za pomični spojni element tipa LK1 proizvajalca BBRV
Število ţic premera7 mm 7 12 19 31 42 52 61 82 102
Dolţina tulca s mm 600 620 670 750 810 880 950 1080 1150
Premer tulca t mm 70 88 102 123 138 153 171 193 219
Slika 55: BBRV ţična napenjalka
Tabela 23: Podatki proizvajalca BBRV za ţične napenjalke
Tip napenjalke NP 60 NP 100 NP 150 NP 200 NP 250 NP 300 GP 500
Maksimalna napenjalna sila kN 620 1030 1545 2060 2575 3090 5150
Premer napenjalke mm 160 205 250 290 315 350 560
Izvlek mm 100 100 100 100 100 100 400
Teţa napenjalke kg 28 50 83 147 147 196 1260
Potreben prostor A mm 1700 1700 1700 2000 200 2000 2500
IZVLEČNI DROG
HIDRAVLIČNA NAPENJALKA
PODSTAVEK
POMIČNA SIDRNA GLAVA
SPOJNI GLAVI
SPOJNA MATICA
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 48
5 INJEKTIRANJE
Namen injektiranja pri otrdelem betonu je predvsem zaščititi kabel pred korozijo, medtem
ko pri adhezijskem naknadnem prednapenjanju z injektiranjem še doseţemo sprijemnost
med prednapetim betonom in kablom. Najbolj pogosto se uporabljajo mase na osnovi
cementa, medtem ko so v uporabi tudi mase iz masti in voska, kjer pa ne moremo doseči
adhezije med betonom in jeklom za prednapenjanje.
Proces injektiranja zaobjame vse od priprave injekcijske mase pa do črpanja injekcijske
mase v cevi na vhodu, ki je običajno na najniţjem delu cevi oziroma na delu sidrišča kabla.
Injekcijska masa teče skozi kabel in prihaja ven skozi oddušne cevi vzdolţ kabla, ter
dokler se ne pojavi na koncu kabla.
Na področju injektiranja obstajajo naslednji evropski predpisi:
EN 445 injekcijska masa za prednapete kable – metode preizkušanja,
EN 446 injekcijska masa za prednapete kable – postopki injektiranja,
EN 447 injekcijska masa za prednapete kable – zahteve za običajno injekcijsko
maso,
ENV 1992-1-1 Eurocode 2: projektiranje betonskih konstrukcij – splošna pravila in
pravila za stavbe.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 49
5.1 Potek injektiranja po EN 446 [7]
5.1.1 Preveritev primernosti
Pred pričetkom del mora pristojni organ odobriti uporabo izbranih materialov, naprav,
postopkov injektiranja in postopke kontrole kakovosti. V določenih primerih se lahko
zahteva tudi poskusno injektiranje na ceveh v vzorčni obliki konstrukije, in sicer takrat, ko
obstaja dvom o neoporečni izvedbi injektiranja določene cevi.
Lastnosti injekcijske mase, pripravljene z materiali, naprave in osebje, predvideno za delo
na gradbišču, morajo biti pred injektiranjem preverjeni.
Preveritev materialov sestoji iz priprave injekcijske mase, napravljene s predvidenimi
materiali, naprav in osebja na gradbišču, ter preizkušanja injekcijske mase po EN 447 in
EN 445. Injekcijska masa mora biti pripravljena v določenih temperaturah pričakovanih na
gradbišču.
Preveritev materialov lahko odpade v primerih, ko so bili rezultati prejšnjih preskusov,
izvedenih s primerljivimi materiali in napravami, zadostni.
5.1.2 Oprema
Oprema za injektiranje mora vsebovati mešalnik, prehodno posodo in črpalko, z vsemi
potrebnimi povezovalnimi cevmi in ventili, napravo za odmerjanje vode, cementa in
kemijskih dodatkov, ter opremo za preizkušanje.
Naprava za mešanje mora omogočati pripravo injekcijske mase z enakomerno
porazdelitvijo cementa in kemijskih dodatkov in ustrezati zahtevam EN 447.
Sejalna naprava
Naprava za injektiranje mora imeti napravo za sejanje, skozi katero se preseje injekcijska
masa preden se pretoči v prehodno posodo.
Prehodna posoda
Mešalnik mora imeti prehodno posodo z mešalom, s katerim se injekcijska masa med
črpanjem v kanal vzdrţuje v stalnem gibanju.
Zmogljivost mešalnika in pretočne posode mora biti takšna, da je mogoče kanal napolniti z
zahtevano hitrostjo brez prekinitve.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 50
Črpalka
Črpalka mora omogočati enakomerno injektiranje injekcijske mase in mora biti sposobna
vzdrţevati tlak najmanj 1 MPa; opremljena mora biti z manometrom. Vgrajen mora biti
hidravlični varnostni ventil, ki preprečuje dvig tlaka nad določeno vrednost za izbrani
postopek injektiranja.
Omejitev tlaka pri injektiranju je potrebna zato, da se:
prepreči pokanje cevi ali priključkov na vstopu ali izstopu injekcijske mase iz cevi,
prepreči poškodovanje betonske konstrukcije,
zaščiti naprave in ventile pred poškodbami,
prepreči segregacijo,
kontrolira pretok injekcijske mase.
Za črpanje ni dovoljena uporaba stisnjenega zraka. Črpalka mora biti napravljena tako, da
je preprečen vnos zraka, olja ali drugih tujih snovi v injekcijsko maso. Zmogljivost črpalke
mora biti taka, da omogoča ustrezno injektiranje kanala. Uporaba črpalke s spremenljivo
zmogljivostjo ima to prednost, da jo je mogoče uporabiti za kanale z različnimi premeri in
zahtevami.
Cevi
Premer in nominalni tlak injektiranih cevi morata biti prilagojena zmogljivosti črpalke,
predvidenemu najvišjemu tlaku in zahtevani dolţini. Spojnice splošno ne smejo zmanjšati
svetlega notranjega premera cevi.
Priključki na vstopni odprtini
Injektirane cevi morajo biti tesno spojene z vstopnimi odprtinami kanalov. Priporočljive so
priţme, bajonetne spojke ali podobni spoji. Izogibati se je treba ozkim prehodom, skozi
katere mora teči injekcijska masa, da zaradi dviga tlaka ne pride do zamašitve.
Običajno se na vstopnih odprtinah namestijo hidravlični varnostni ventili.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 51
5.1.3 Postopek injektiranja
Pred pričetkom mora izvajalec predlagati postopek, ki ga potrdi pristojen organ. Postopek
mora zagotoviti popolno zapolnitev cevi z injekcijsko maso. V določenih primerih se lahko
zahteva poskusno injektiranje na ceveh v vzorčni obliki konstrukcije in sicer v primerih, ko
obstaja dvom o neoporečni izvedbi injektiranja določene cevi.
Osebje
Oseba, odgovorna za pripravo in injektiranje injekcijske mase, mora imeti ustrezno znanje,
usposobljenost in izkušnje v proizvodnji, preizkušanju in sistemih kontrole. Ta oseba mora
biti prisotna pri vseh fazah injektiranja in je odgovorna za vse varnostne ukrepe v zvezi s
pripravo in izvedbo injektiranja.
Vstopne in izstopne odprtine
Lega vstopnih in izstopnih odprtin je odvisna od vrste in geometrije kablov, ter od
postopka injektiranja in naknadnega zalivanja kabelskih kanalov.
Vstopne in izstopne odprtine se običajno namestijo na naslednjih mestih:
na sidriščih in spojnicah,
v bliţini najvišjih točk kanala, kadar je razdalja med najvišjo in najniţjo točko
večja od 0,5 m,
na najniţjih točkah močno nagnjenih, navpičnih ali močno vijugastih kanalov in na
določenih drugih mestih, kadar se injektiranje izvaja v stopnjah.
Ukrepi pred injektiranjem
Cevi se morajo injektirati čim prej po napenjanju. Če obstaja verjetnost, da bodo kabli
zaradi zakasnitve injektiranja cevi po vgradnji kablov korodirali, je treba oceniti ali je
potrebno kable zaščititi s topnimi olji za kable ali suhim zrakom. Ti ukrepi se lahko
izvedejo le v skladu s priporočili dobavitelja, hkrati pa mora biti potrjeno, da nimajo
nobenega škodljivega vpliva na kable, lastnosti injekcijske mase ali njegovo povezavo s
kabli.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 52
Glede na način vgraditve kablov je moţno, da bo treba posebej zagotoviti prost pretok
injekcijske mase skozi cevi ter odzračevalne, vstopne in izstopne odprtine. To se stori s
prepihanjem sistema s suhim zrakom.
V kolikor se v cevi nahaja voda, jo je potrebno odstraniti. V ta namen sluţijo izstopne
odprtine na najniţji točki in stisnjen zrak.
Postopek injektiranja mora zagotoviti popolno zapolnitev cevi. Injektirati je potrebno
neprekinjeno in z enakomerno hitrostjo, ki pa mora biti dovolj nizka, da se na mestih, kjer
je pretok oviran, prepreči izločanje vode iz injekcijske mase.
Vijugasto nameščene kabelske cevi morajo biti injektirane iz najniţje točke kadar je
višinska razlika večja od 1,5 m.
Temperatura med injektiranjem
Običajno se sme injekcijska masa injektirati pri temperaturi zraka in elementov, ki se
injektirajo v razponu danem v spodnji preglednici.
Tabela 24: Temperatura med injektiranjem
Temperatura Zrak Element Injekcijska masa
Najniţja 5 5 10
Najvišja 30 25 25
V vsakem primeru temperatura injekcijske mase ne sme preseči 35 oC.
Izvedba injektiranja
Injekcijsko maso, ki ne vsebuje zavlačevalca vezanja, se mora uporabiti v 30 minutah po
mešanju. Časovna omejitev je posebej pomembna pri injekcijskih masah, ki vsebujejo
dodatek za nabrekanje.
Največja dolţina, ki se injektira, ne sme biti daljša od 50 m, razen če vsebuje dodatna
injektirna mesta.
Običajno znaša hitrost injektiranja med 5 in 15 metrov na minuto. Kable se običajno
injektira iz najniţje vstopne odprtine.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 53
Injektirati je potrebno tako dolgo, da je pretočnost injekcijske mase na izstopnih odprtinah
enaka pretočnosti injekcijske mase na vstopni odprtini. Med polnjenjem kanala je
potrebno, tako kot napreduje zapolnjevanje, postopno zapirati izstopne odprtine.
Po končanem injektiranju je potrebno preprečiti nepredvideno izgubo injekcijske mase iz
kanala, kar zmanjšamo tako, da eno minuto vzdrţujmo tlak 0,5 MPa.
Izstopne odprtine na najvišjih točkah se morajo odpreti v kratkem času po končanem
injektiranju, da se s tem omogoči izločanje vode iz kanalov.
Posebna pozornost mora biti posvečena sidriščem, spojnicam in visokim točkam pri
vijugastih kablih.
Ukrepi po injektiranju
Sidrišča, ventili in druge trajno vgrajene kovinske dele je potrebno zaščititi pred korozijo
in preprečiti dostop vode in drugih škodljivih snovi.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 54
5.2 Vakuumsko injektiranje
Bistvo te tehnologije je, da v kabelski cevi ali kanalu ustvarimo podtlak ali vakuum in nato
s pomočjo vakuuma transportiramo in zapolnimo ves prazen prostor v kabelski cevi.
Ta tehnologija je posebej uporabna pri injektiranju, ko je vmes zamašen kabel. To
saniramo tako, da ga vakuumsko injektiramo z obeh strani.
Tehnološke faze injektiranja po principu vakuuma[1]:
izsesanje zraka, umazanije in vode,
merjenje volumna izsesane vsebine,
dovajanje injekcijske mase z vakuumom,
kontrola porabe injekcijske mase oz. kontrola zapolnitve praznega prostora v
kabelski cevi,
hermetična zamašitev priključka za injekcijsko cev.
Slika 56: Vakuumsko injektiranje
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 55
5.3 Injekcijska masa iz voska ali masti
Injekcijska masa iz masti ali voska se uporablja predvsem pri eksternih kablih, da se
omogoči ponovno napenjanje ali zamenjava kablov. Mast ali vosek segret na 80OC do
90OC, preden se ohladi v mehko fleksibilno polnilo, se injektira v cevi. Pogosto se tudi
dodajajo dodatki za boljšo penetracijo in preprečitev korozije.
Za injektiranje z voskom ali mastjo je potrebna posebna oprema za shranjevanje in
segrevanje. Nadaljnja procedura injektiranja je podobna injektiranju s cementnimi masami,
razen pritiska ki je običajno 0,2 N/mm2.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 56
6 KONCEPT ZASNOVE PREDNAPETIH BETONSKIH
MOSTOV
Kakšen tip premostitvenega objekta bomo izbrali je predvsem odvisno od dane
problematike premostitve. Pri tem moramo upoštevati: uporabnost, varnost, gospodarnost,
estetičnost. Pri razponu od 25 m pa do 450 m je prednapeta prekladna konstrukcija bolj
ekonomična rešitev. Pri razponu do 25 m je bolj ekonomična rešitev armirano betonska
konstrukcija, medtem ko je pri razponu nad 450 m zaradi visoke teţe prednapete betonske
konstrukcije bolj ekonomična rešitev jekleni viseči most.
Glede na dano problematiko obstaja vrsta različnih tipov prednapetih betonskih mostov ter
nešteto tehnologij njihove izvedbe.
Tipi prednapetih prekladnih konstrukcij
Prednapeti beton se pri izgradnji prekladne konstrukcije uporablja na različne načine.
Pri kratkih razponih se uporabljajo na mestu lite prednapete plošče. Plošče imajo lahko
formirane praznine, s čimer posledično zmanjšamo teţo konstrukcije in izboljšamo
karakteristiko prereza pri vnosu prednapetja v konstrukcijo. Prednapeti kabli so postavljeni
med praznine oziroma v stojine formirane s prazninami.
Pri kratkih razponih je prav tako ena od ekonomičnih rešitev uporaba prednapetih
montaţnih nosilcev z lito ploščo. Prednapeti montaţni sistemi so lahko napeti s tehnologijo
predhodno ali naknadno prednapetega betona. Prednapete montaţne nosilce posebej
odlikuje hitrost izgradnje.
Enocelični ali več celični škatlasti prerezi se uporabljajo pri srednjih do dolgih razponih
mostov. Zaradi njihove dobre torzijske odpornosti so idealna rešitev pri izgradnji
zakrivljenih prekladnih konstrukcij. Uporabljajo se v kombinaciji z različnimi
tehnologijami izgradnje, ki omogočajo ekonomično izgradnjo pri najrazličnejših pogojih.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 57
Višina škatlaste konstrukcije je pogojena z moţnostjo kontrole in vzdrţevanja konstrukcije
znotraj celic, kar zahteva višino 180 mm ali več. To ima za posledico uporabo škatlastih
konstrukcij pri razponih večjih od 35 m.
Na mestu izdelane škatlaste prekladne konstrukcije razpona do 50 m se običajno izdelajo
na odru ali pa jih s tehnologijo narivanja potiskamo v končni poloţaj. Pri razponu večjem
od 50 m je bolj verjetna uporaba tehnologije konzolne gradnje.
Montaţni eno- ali dvocelični škatlasti prerezi se lahko montirajo v segmentih ali v celotni
dolţini razpona kot en segment. Cena prednapenjanja, transporta, opreme za nameščanje
segmentov pogojuje zadostno dolţino premostitvenega objekta, da je gradnja glede na
uporabljeno tehnologijo še ekonomična. Izgradnja montaţnih segmentov, ki se montirajo
kot en segment v celotni dolţini razpona, zahteva teţko opremo za transport in montaţo
segmentov. Ta tehnologija je uporabna le pri izgradnji dolgih viaduktov, kjer zmanjšamo
stroške zaradi veliko ponavljajočih se gradbenih faz.
Pri daljših razponih postane višina škatlaste konstrukcije prevelika. V ta namen se je
razvila izgradnja škatlastih konstrukcij s poševnimi kabli preko pilonov. To ima za
posledico vitkejšo prekladno konstrukcijo in s tem estetično oblikovan premostitveni
objekt tudi pri daljših razponih.
Slika 57: Razponi nekaterih tipičnih mostov
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 58
7 ANALIZA IN DIMENZIONIRANJE PREDNAPETIH BETONSKIH
MOSTOV
Dimenzioniranje prednapetega betona pri prekladnih mostnih konstrukcijah zavzema
celoten proces, kjer se mora vzeti v račun obnašanje konstrukcije kot celote, pod vplivi, ki
delujejo na konstrukcijo, kot tudi med samo izgradnjo konstrukcije v posameznih fazah.
Generalni princip dimenzioniranja prednapetih betonskih konstrukcij je zagotoviti, da je
beton tekom gradnje in uporabe v mejah tlačne trdnosti, ter da se ne preseţejo njegove
natezne trdnosti. Vzdolţne napetosti v prednapeti betonski prekladni konstrukciji se
spreminjajo v vsaki fazi gradnje in tekom ţivljenjske dobe konstrukcije. Pri tem morajo
biti napetosti, tako za tlak kot nateg, v dovoljenih mejah. Običajno mora biti beton v tlaku
po celotni dolţini konstrukcije pod stalno in koristno obteţbo. Dopušča se le nateg v
betonu velikosti od 2 N/mm2 do 3 N/mm
2 ko je konstrukcija podvrţena ekstremnim
obteţbam.
Napetosti v prekladni konstrukciji se morajo preverjati v vsaki fazi gradnje in v uporabi,
kar običajno vključuje naslednje[4]:
ob prenosu sile prednapetja v konstrukcijo,
tekom vsake faze izgradnje z začasnimi obteţbami,
ob odprtju mosta z maksimalno koristno obteţbo,
po dolgotrajnih izgubah prednapetja in redistribuciji momentov.
Kakšen način prednapenjanja bomo izbrali je predvsem odvisno od tega, kakšne oblike je
prekladna mostna konstrukcija in po kakšni metodi se bo gradila.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 59
8 SILA PREDNAPENJANJA IN IZGUBE
Pri dimenzioniranju in izvedbi prednapetega betona se morajo upoštevati izgube sile
prednapenjanja. Ta se zaradi različnih vzrokov zmanjša od začetne vrednosti do končne
limitne vrednosti.
𝑃𝑡∞ = 𝑃𝑡0 − ∆𝑃
kjer je:
𝑃𝑡0 - napenjalna sila v času 𝑡 = 0,
𝑃𝑡∞ - napenjalna sila v času 𝑡 = ∞,
∆𝑃 - izgube v času od 𝑡 = 0 do 𝑡 = ∞.
Izguba sile prednapenjanja je seštevek trenutnih izgub in izgub odvisnih od časa.
Potek in nastanek izgub se razlikujeta glede na tehnologijo izvedbe prednapetega betona.
Izgube pri predhodno napetem betonu nastajajo drugače kot pri naknadno prednapetem
betonu.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 60
Izgube pri predhodno prednapetem betonu nastopijo zaradi [1]:
trenja jekla med prednapenjanjem,
zdrsa prednapetega jekla v elementih za sidranje ţice ali vrvi,
relaksacije prednapetega jekla v času od napenjanja jekla do prenosa sile v beton,
elastične deformacije betona,
krčenja in tečenja betona,
relaksacije jekla po vnašanju sile prednapenjanja v element.
Slika 58: Prikaz poteka izgub pri predhodno prednapetem betonu
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 61
Izgube pri naknadno prednapetem betonu nastopijo zaradi [1]:
trenja jekla med napenjanjem kablov,
elastične deformacije betona pri zaporednem prednapenjanju kablov in več faznem
prednapenjanju,
zdrsa jekla v sidrnih elementih kablov,
krčenja in tečenja betona ali dolgotrajnih deformacij betona in jekla.
Slika 59: Potek izgub pri naknadno prednapetem betonu
Izgube sile prednapenjanja lahko razdelimo na:
trenutne izgube in
časovno odvisne izgube.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 62
8.1 Trenutne izgube
8.1.1 Padec sile v kablih zaradi trenja in valovanja pri naknadnem
prednapenjanju
Prednapete palice, ţice in vrvi, ki potekajo v ravni linji, povzročajo malo izgub zaradi
trenja. Kabli, ki so sestavljeni iz snopa vrvi, pa se običajno vodijo v poligonalnih ali
ukrivljenih linijah, tako da na mestih lomov in ukrivljenih delih nastopijo radialne
odklonske sile, ki imajo smer pravokotno na tangento kabelske linije. Pri prednapenjanju
kabla pride do raztezkov in s tem do trenja med vbetoniranimi rebrastimi jeklenimi ali
PVC zaščitnimi cevmi na mestih lomov in ukrivljenih delih. Sila trenja, ki pri tem nastopa,
je enaka produktu koeficienta trenja med kablom in cevmi, ter normalno komponento
odklonske sile kabla. Poleg računsko planiranih ukrivljenosti in lomov kablov se pojavljajo
izgube sile zaradi netočnosti izvedbe in neravnosti kablov, ki povzročajo med napenjanjem
dodatne odklonske sile in s tem dodatno trenje pri prednapenjanju.
Sila F v kablu na katerikoli točki, ki je oddaljena za x od mesta napenjanja, je podana z
enačbo:
𝐹 = 𝐹0𝑒− 𝑢𝜃+𝑘𝑥 , kjer je
F – sila v kablu,
F0 – napenjalna sila,
u – koeficient trenja,
- kot,
k – koeficient valovanja,
x – dolţina kabla od opazovanega preseka.
Tabela 25: Koeficienti nekaterih tipičnih zaščitnih cevi
Koeficienti za nekatere tipične sisteme: k u
Vrvi v jeklenih zaščitnih ceveh 0,001-0,002 0,2-0,3
Vrvi v PVC zaščitnih ceveh 0,001 0,14
Vrvi v HDPE zaščitnih ceveh 0.001 0,15
Vrvi v masti in z plastičnim ovojem v polietilenskih ceveh 0,001 0,05-0,07
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 63
8.1.2 Padec sile v kablu zaradi zdrsa na napenjalni glavi
Pri prenosu sile iz napenjalke na napenjalno glavo pride pri zaklinjanju do zdrsa kabla na
napenjalni glavi, kar se posebej pozna pri kratkih kablih. Običajno zdrs znaša do 7 mm. Pri
napenjanju palic s sistemom matice in vijaka je ta izguba minimalna.
8.1.3 Padec sile v kablih zaradi skrčka betona pri prednapenjanju
Padec sile zaradi elastičnega skrčka ima večji vpliv pri adhezijskem prednapenjanu, kjer
takoj po rezanju predhodno napetega jekla napenjalna sila povzroči elastični skrček betona
in s tem posledično linearni padec napetosti.
Pri naknadnem prednapenjanju pa ima padec sile zaradi skrčka betona večji vpliv pri
napenjanju presekov z večjim številom kablov v več fazah. Tako se mora pri padcu sile v
posameznem kablu upoštevati elastični skrček, ki nastane zaradi napenjanja kablov, ki se
kasneje napnejo od analiziranega kabla.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 64
8.2 Časovno odvisne izgube
8.2.1 Relaksacija jekla za prednapenjanje
V določenem časovnem obdobju po napetju jekla za prednapenjanje se pojavi prirastek
deformacij pri konstantni sili zaradi relaksacije jekla za prednapenjanje. Padec je odvisen
od stopnje prednapenjanja in znaša po 1000 urah od 2 do 15 procentov, kar bistveno vpliva
na padec napetosti v betonskem elementu.
Podatke o relaksaciji jekla poda proizvajalec.
8.2.2 Lezenje oz. tečenje betona
Pri konstantni obteţbi se tekom časa deformacija poveča, kar imenujemo lezenje oz.
tečenje betona. Funkcija lezenja je časovno odvisna.
Lezenje betona je odvisno od [6]:
vodo cementnega faktorja,
vrste cementa,
vrste in granulacijske sestave agregata,
vlaţnosti in temperature okolja,
debeline konstrukcijskega elementa,
vrste in količine dodatkov,
starosti betona pri nanosu obremenitve,
velikosti napetosti v betonskem prerezu,
trajanja obremenitve.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 65
8.2.3 Krčenje betona
Krčenje betona oziroma zmanjševanje volumna je posledica hidratacije betona. Če
betonski vzorec hranimo v vodi, ta nabrekne, na zraku pa se zaradi termohidrometrije in
kristalizacije cementnega gela volumen betonskega vzorca zmanjšuje.
Krčenje betona poteka zaradi hidratacije, ki je posledica kemijskih reakcij v cementnem
gelu. V procesu strjevanja betona je del vode potreben za kemijsko vezavo, del vode
izhlapi, preostali del pa ostane zaprt v porah. Preostala kapilarna voda počasi izhlapeva,
tako da prihaja do časovnega procesa krčenja betona.
Krčenje betona je odvisno predvsem od [6]:
vrste in granulacijske sestave agregata,
vrste in količine cementa,
finosti mletja cementa,
vodo cementnega faktorja,
relativne vlaţnosti okolja,
temperature okolja v katerem se nahaja beton,
srednjega preseka betona,
vrste in količine dodatkov.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 66
9 TEHNOLOGIJE IZGRADNJE NEKATERIH TIPIČNIH
PREDNAPETIH MOSTOV
9.1 Prednapete plošče
Prednapete plošče se uporabljajo pri kratkih razponih, kjer je moţen dober dostop za
njihovo izvedbo. Zaradi njihove enostavne ploščate oblike je sestavljanje opaţa in
betoniranje relativno enostavno. Običajno se v plošče pred betoniranjem vstavijo cevi in se
napenjajo, ko beton doseţe zadostno trdnost. Masivne plošče se uporabljajo le pri kratkih
razponih do 15 m. Pri večjih razponih se izvedejo z lahkimi polnili, ki zmanjšujejo teţo in
omogočajo efektivnejšo napenjanje v nosilcih formiranih s polnili. Prednost mostov iz
prednapetih plošč pred mostovi iz nosilcev z lito ploščo je predvsem iz estetičnega vidika.
Slika 60: Most s prednapeto ploščo
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 67
Masivne prednapete plošče
Masivne prednapete plošče se izdelajo na enostavnem fiksnem odru v eni fazi. Vgradnja
armature in kablov za prednapenjanje je nezahtevna zaradi enostavne oblike konstrukcije
in vodenja kablov. Plošča se običajno betonira v eni fazi. Ko beton doseţe zadostno
trdnost, se vstavi in napenja jeklo za prednapenjanje, ki je lahko sestavljeno iz snopa ţic ali
vrvi.
Manj običajna je montaţa predhodno izdelanih plošč, ki se jih postavi na začasne podpore
in naknadno napenja. Spoji med deli plošč se lahko izvedejo s tanko plastjo malte ali
posebnega lepila, ter tudi na mestu lito armiranega betonskega spoja.
Prednapete plošče z lahkimi polnili
Prednapete plošče z lahkimi polnili se izdelajo pri nekoliko daljših razponih, kadar
masivna plošča zaradi lastne teţe postane preteţka. Praznine formirane z lahkimi polnili se
običajno polagajo med podporami, medtem ko se nad podporami izvede masiven armirano
betonski odsek. Kabli se običajno polagajo v celotni dolţini med polnila s sidrišči na vsaki
strani prekladne konstrukcije. Polnila so običajno iz polistirena in so ovalne ali pravokotne
oblike. Plošča se izvede na odru z opaţem v celotni dolţini. Polnila se vstavijo, tako da se
omogoči betoniranje tudi pod njimi. Minimalna debelina sloja pod in nad prazninami je
pogojena z debelino armature in zaščitnim slojem, ter maksimalnim premerom agregata v
betonu. Ker so polietilenska polnila laţja od betona, jih je potrebno ustrezno obteţiti in
pričvrstiti, da ne priplavajo iz načrtovane pozicije med zgoščevanjem betona.
Slika 61: Izgubljen opaţ in njegovo fiksiranje
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 68
9.2 Prednapeti nosilci z lito ploščo
Prednapeti nosilci z lito ploščo so najpogostejša uporaba prednapetega betona v
mostogradnji. Prednapeti nosilci so lahko montaţni ali liti na mestu in se jih običajno
uporablja z lito ploščo. Ti tipi mostov se uporabljajo pri manjših do srednje dolgih
mostovih, kjer zaradi veliko ponovitev pride do redukcije stroškov izgradnje.
Na mestu izdelani nosilci
Na mestu izdelane nosilce lahko izvedemo na fiksnem odru, ki je podprt na teren ali stebre.
Oder, ki je podprt na stebre, je lahko fiksen ali pomičen.
Uporaba fiksnega odra po celotnem razponu je primerna na dostopnih terenih. Postavitev
takšnega odra zahteva veliko osebja in časa. Uporablja se predvsem tam, kjer ni dostopne
tehnologije odra podprtega na stebre in je delovna sila poceni.
Uporaba pomičnega odra se uporablja, kjer je oteţen dostop in zadostna dolţina mostu
opravičuje visoko ceno pomičnega odra. V takšnem primeru je oder obešen na stebre in se
ga po končanem enem odseku potisne na drug odsek, tako da je v času potiskanja, dokler
ne doseţe naslednjega stebra, pričvrščen na prejšnji odsek. Izgradnja se običajno začne na
eni strani mosta in se betonira po enem razponu naenkrat.
Nosilci in zgornja plošča se običajno betonirata skupaj, kar daje konstrukciji monolitni
izgled. Ko beton doseţe zadostno trdnost, se v cevi vstavi jeklo za prednapenjanje in se ga
napenja, kar konstrukcijo privzdigne od odra. Oder se nato odstrani ali se potisne naprej na
naslednji razpon.
Montaţni nosilci
Montaţni prednapeti nosilci se lahko napenjajo po metodi napenjanja pred ali po strditvi
betona. Proizvodnja montaţnih nosilcev običajno poteka v posebnih obratih. Zaradi skoraj
serijske proizvodnje v optimalnih pogojih so takšni nosilci kvalitetnejši in pri proizvodnji v
velikem številu enakih tudi cenejši.
Montaţni nosilci se običajno postavijo v končen poloţaj s pomočjo ţerjava. Pri mostovih z
veliko razponi ter, kjer je slaba dostopnost, se uporabi posebna oprema za montaţo, ki je
podprta na stebre.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 69
Slika 62: Montaţa prednapetih nosilcev s pomičnim ţerjavom po poljih
Slika 63: Shematski prikaz montaţe prednapetih nosilcev s pomičnim ţerjavom
Z ţerjavi se montaţni prednapeti nosilci dvignejo in postavijo na podpore posamično. Pri
daljših in teţjih montaţnih nosilcih je včasih potrebno uporabiti dva ţerjava.
Po nameščanju prednapetih montaţnih nosilcev sledi nameščanje opaţa za lito zgornjo
ploščo in izvedbo vezi nad podporo.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 70
9.3 Na mestu izdelane škatlaste prekladne konstrukcije
Na mestu izdelane enocelične škatlaste prekladne konstrukcije se običajno izvajajo pri
razponu od 40 m pa vse do 270 m. Prednost škatlaste oblike je dobra torzijska odpornost
in s tem moţnost uporabe konstrukcije pri zakrivljenih linijah nivelete. Na mestu izdelane
škatlaste prekladne konstrukcije se izvajajo s tehnologijo gradnje na odru ali s tehnologijo
prosto konzolne gradnje.
Izgradnja na odru
Enocelična škatlasta konstrukcija podprta na odru z dilatacijami nad podporami se izvede v
celotni dolţini razpona preden se napenja. Pri kontinuirani gredi pa se izvede celotni
razpon in kratka konzola, ki se nato napenja. Enak postopek se nato ponavlja do konca.
Slika 64: Shematski prikaz faz izgradnje škatlaste prekladne konstrukcije na odru
Konstrukcija se običajno betonira v dveh fazah. V prvi fazi se betonira spodnja plošča in
stojine, v drugi pa zgornja plošča.
Prednost izgradnje na odru pred prosto konzolno gradnjo je predvsem v hitrosti, saj nismo
omejeni na kratke odseke. Pomanjkljivost takšne gradnje pa je veliko dela s postavljanjem
odra.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 71
Prosto konzolna gradnja
Prosto konzolna gradnja je primerna za razpone od 70 m do 250 m in kjer je oteţen dostop
s terena.
S to tehniko izgradnje se kratki odseki gradijo s pomočjo vozičkov, iz vsake strani stebra
kot dve uravnoteţeni konzoli. Ko se konzoli srečata, se naredi vezna lamela in tako poveţe
v kontinuirano gredo. V kolikor stebri niso togo vezani z zgornjo konstrukcijo, se pod
baznim delom naredijo začasni stebri, ki zagotavljajo ravnoteţje tekom gradnje. Ko se vse
konzole srečajo in se naredijo vezne lamele, se ti stebri odstranijo.
Slika 65: Shematski prikaz prosto konzolne gradnje
Slika 66: Prosto konzolna gradnja
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 72
Slika 67: Pomični voziček z opaţem proizvajalca VSL
9.4 Škatlaste konstrukcije iz montaţnih segmentov
Izgradnja mostov z metodo škatlastih konstrukcij iz montaţnih segmentov se predvsem
uporablja tam, kjer je zahteva po hitri izgradnji večjega števila mostov. Prednost te
tehnologije je predvsem hitra montaţa in je ob dovolj veliki količini elementov tudi
cenovno ugodna.
Ta metoda zajema izdelavo kratkih segmentov, transport in montaţo. Spoji med segmenti
so lahko suhi ali mokri. Velikosti segmentov so pogojene glede na moţnosti transporta in
razpoloţljive opreme za montaţo segmentov. Segmenti so običajno široki od 3 m do 8 m in
dolţine do 4 m, ter teţe do 65 ton.
Segmenti se običajno izdelujejo v halah, ki omogočajo serijsko proizvodnjo segmentov in
njihovo skladiščenje.
Montaţa segmentov se lahko izvede na tri načine:
montaţa segmentov s tehnologijo prosto konzolne gradnje,
montaţa segmentov s pomočjo pomične konstrukcije po razponih,
montaţa nosilcev s progresivno metodo.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 73
Slika 68: Shematski prikaz gradnje s pomočjo pomične konstrukcije po razponih
Slika 69: Shematski prikaz prosto konzolne gradnje z montaţnimi segmenti
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 74
9.5 Škatlaste prekladne konstrukcije zgrajene z metodo narivanja
Pri metodi narivanja opaţ miruje na enem mestu, premikamo pa ţe zabetonirano in
prednapeto konstrukcijo. Čeprav se beton ne vgrajuje na mestu končne uporabe, ampak
vedno na istem mestu v delavnici, dobimo monolitno premostitveno konstrukcijo. Ta
tehnologija zdruţuje ekonomske prednosti izdelave v obratu, s kvalitetno monolitno
konstrukcijo. Tehnologija je primerna predvsem za razpone od 30 m do 60 m, z začasno
vmesno podporo in uporabo jeklenega kljuna pa tudi za večje razpone.
Slika 70: Gradnja z metodo narivanja
Slika 71: Shematski prikaz gradnje z metodo narivanja
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 75
10 PROBLEMI IN NAPAKE PRI IZVEDBI PREDNAPETEGA
BETONA V MOSTOGRADNJI
Zaradi kompleksnosti izgradnje mostov lahko prihaja do problemov in napak pri njihovi
izgradnji in projektiranju. Napake so lahko manjše in hitro rešljive, ali večje, ki pa lahko
privedejo tudi do porušitve konstrukcije.
Problemi in napake pri napenjanju
Kritični korak pri prednapenjanju je tekom samega prednapenjanja. Takrat so vse
komponente, ki sestavljajo sistem prednapenjanja, in konstrukcija sama izpostavljeni
največjim napetostim. Kasneje pride do izgub prednapetja in s tem tudi do zmanjšanja
napetosti.
Vrvi v kablih se najpogosteje pretrgajo pri napenjanju, kar se sliši kot oster pok tekom
napenjanja. Vrvi se običajno pretrgajo na mestu poškodb ali grč v ceveh, zaradi katerih
pride do koncentriranih napetosti v vrvi. Pri zaklinjanju vrvi v sidrišču pride po napenjanju
v jeklu za prednapenjanje do majhnih zarez, ki so posledica profiliranih zagozd. Če se
takšen kabel še dodatno napenja lahko pride tekom napenjanja na mestu teh zarez do
pretrganja.
Pri napenjanju lahko vrvi zdrsnejo iz zagozd, kar se lahko zgodi tako na pasivnih, kot tudi
na aktivnih sidrih pri zaklinjanju. To je običajno posledica nepravilnega nameščanja
zagozd ali umazanije na vrveh, kot je na primer mast.
Pri napenjanju je potrebno na napenjalkah meriti izvleček jekla za prednapenjanje, ki ga
moramo primerjati s pričakovanim. Če je izvleček večji ali manjši od pričakovanega za več
kot 5 %, je to lahko pokazatelj napake vzdolţ kabla. Manjši izvleček je posledica večjega
trenja in s tem izgub, za kar je potrebno kabel napeti na večjo silo, pri čemer pa smo
omejeni na maksimalno napetost, ki jo lahko doseţemo v kablu. V primeru, da kabla ni
mogoče napeti na večjo silo, se ga večkrat izmenično obremeni in razbremeni, če je
potrebno se lahko uporabijo tudi topna olja, ki zmanjšajo trenje. Zgodi se lahko tudi, da
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 76
zaradi nepredušnosti cevi, v cev priteče beton in onemogoči vstavljanje jekla za
prednapenjanje.
Pri napenjanju se lahko zgodi, da napenjalno glavo povleče v konstrukcijo, kar je običajno
posledica nepopolne zapolnitve z betonom okrog sidrišča. V takšnem primeru je sanacija
zelo zahtevna. Zato je potrebno pri betoniranju skrbno zgoščevati beton okrog sidrišč, kar
pa je običajno precej oteţeno zaradi velikega števila armature.
Slika 72: Posledice neprimerno zgoščenega betona okrog sidrišč
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 77
Injektiranje
Pri injektiranju kablov naknadno prednapetega betona se pojavlja predvsem problem
nepopolno zapolnjenega prostora med jeklom za prednapenjanje in cevmi.
Slika 73: Neustrezno in ustrezno zainjektirana cev
Pri pregledu konstrukcije z radiografijo je moč odkriti praznine, ki nastajajo predvsem
zaradi ujetega zraka v ceveh ali zaradi puščanja injekcijske mase.
Korozija
V preteklosti so se problemi s korozijo pojavljali predvsem zaradi slabih tehnologij,
materialov in kontrole nad samo izvedbo. Danes so materiali, tehnologija in standardi na
področju prednapetega betona tako napredovali, da so problemi zaradi korozije minimalni.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 78
11 ZAKLJUČEK
Dandanes ţelijo naročniki premostitvenih objektov k dani problematiki premostitve čim
bolj ekonomično in trajno konstrukcijo, ki ponuja moţnost prihrankov skozi ves projekt ter
čim hitrejšo predajo objekta v uporabo. Razvoj tako sledi predvsem ţeljam naročnika
premostitvenega objekta.
Niţjo ceno in čas izgradnje običajno doseţemo tako, da zmanjšamo število delovnih
procesov. Te pa zmanjšamo tako, da izberemo primerno tehnologijo izgradnje dani
problematiki premostitve.
Trajnost objekta pri prednapetih betonskih prekladnih konstrukcijah je bila zaradi
problemov s korozijo jekla za prednapenjanje predvsem v preteklosti pod vprašajem.
Danes je na trgu veliko sistemov za prednapenjanje, katerih karakteristike so bolj ali manj
enake.
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 79
12 VIRI, LITERATURA
[1] Franc Cafnik, Tehnologija izdelave prednapetega betona, Visoka tehniška šola v
Mariboru, Maribor 1984
[2] C. Menn, Prestressed concrete bridges, Bikhauser, 1986
[3] Paul E. Mondorf, Concrete bridges, Taylor & Francis, 2006
[4] Nigel R. Hewson, Prestressed concrete bridges: design and construction, Thomas
Telford, 2003
[5] Nilson-Darwin-Dolan, Design of concrete structures, Mc Graw Hill Higher Education,
2003
[6] Marjan Pipenbaher, Delovno gradivo pri predmetu Prednapeti beton, 2006
[7] Evropski standard EN 446, Injekcijska masa za prednapete kable – Postopki
injektiranja, marec 1996
INTERNETNI VIRI
BBR: http://www.bbrnetwork.com
DYWIDAG: http://www.dywidag-systems.com
Vorspann technik: http://www.vorspanntechnik.com
VSL: http://vsl.com
Freyssinet: http://www.freyssinetusa.com
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 80
13 PRILOGE
13.1 Seznam slik
Slika 1: Armirano betonski nosilec ....................................................................................... 3
Slika 2: Prednapeti nosilec .................................................................................................... 4
Slika 3: Steza za prednapenjanje ........................................................................................... 7
Slika 4: Shematski prikaz osnovnih faz steze za prednapenjanje .......................................... 8
Slika 5: Osnovni elementi kabla za prednapenjanje ............................................................ 10
Slika 6: Polno prednapeti nosilec ........................................................................................ 11
Slika 7: Napetosti v prerezu A-A pri polno prednapetem nosilcu ....................................... 13
Slika 8: Omejeno prednapeti nosilec ................................................................................... 13
Slika 9: Napetosti v prerezu A-A pri omejeno prednapetem nosilcu .................................. 15
Slika 10: Delno prednapeti nosilec ...................................................................................... 15
Slika 11: Napetosti v prerezu A-A pri delno prednapetem nosilcu ..................................... 17
Slika 12: Sedem ţilna vrv z zagozdo ................................................................................... 20
Slika 13: Kabel sestavljen iz snopa vrvi .............................................................................. 20
Slika 14: Uporaba prednapetih palic pri montaţni segmentni gradnji mostov.................... 21
Slika 15: Sistem palic DYWIDAG ...................................................................................... 21
Slika 16: Pasivna glava proizvajalca VSL ........................................................................... 22
Slika 17: Aktivna glava proizvajalca VSL .......................................................................... 22
Slika 18: Opis napenjalne glave .......................................................................................... 23
Slika 19: Nepomični spojni element .................................................................................... 24
Slika 20: Pomični spojni element ........................................................................................ 24
Slika 21: Jeklena cev na nosilcu .......................................................................................... 25
Slika 22: Plastična cev na nosilcu........................................................................................ 25
Slika 23: Spojka za spajanje plastičnih cevi ........................................................................ 26
Slika 24: Nastavek za oddušne cevi .................................................................................... 26
Slika 25: Varjenje cevi ........................................................................................................ 27
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 81
Slika 26: Oprema za potiskanje armature proizvajalca DYWIDAG ................................... 28
Slika 27: Ogrodje za odvijanje kabla ................................................................................... 29
Slika 28: Shematski prikaz vstavljanja jekla s pomočjo naprave za potiskanje .................. 29
Slika 29: Shematski prikaz vstavljanja jekla s pomočjo naprave za vlečenje ..................... 30
Slika 30: Nastavek za prijem ţic ali vrvi in vitel za vlečenje .............................................. 30
Slika 31: Napenjalka za napenjanje posamezne vrvi in snopa vrvi ..................................... 31
Slika 32: Napenjanje palic ................................................................................................... 31
Slika 33: Hidravlične črpalke proizvajalca DYWIDAG ..................................................... 32
Slika 34: Shematski prikaz črpalke proizvajalca DYWIDAG ............................................ 32
Slika 35: Oprema za injektiranje proizvajalca DYWIDAG ................................................ 33
Slika 36: PT-PLUS cevi proizvajalca VSL ......................................................................... 35
Slika 37: Aktivna sidrna glava proizvajalca VSL ............................................................... 36
Slika 38: Aktivno sidrišče tipa EC proizvajalca VSL ......................................................... 36
Slika 39: Pasivno sidrišče izdelano s pomočjo kodranja ..................................................... 37
Slika 40: Spojna elementa tipa K in V proizvajalca VSL ................................................... 38
Slika 41: Napenjalke za vrvi proizvajalca VSL .................................................................. 39
Slika 42: Prostor potreben za manipulacijo z napenjalkami................................................ 40
Slika 43: Sidrišče Ed sistema zunanjih kablov proizvajalca VSL ....................................... 41
Slika 44: Rebrasta in gladka palica proizvajalca DYWIDAG ............................................ 42
Slika 45: Sidrna glava palice ............................................................................................... 42
Slika 46: Cevi sistema palic proizvajalca DYWIDAG ....................................................... 43
Slika 47: Hidravlična napenjalka za sistem palic DYWIDAG............................................ 43
Slika 48: Sistemi sestavljeni iz snopa ţic ............................................................................ 44
Slika 49: Aktivna sidrna glava tipa L proizvajalca BBRV .................................................. 45
Slika 50: Aktivna sidrna glava tipa A proizvajalca BBRV ................................................. 45
Slika 51: Pasivna sidrna glava tipa S proizvajalca BBRV .................................................. 45
Slika 52: Pasivna sidrna glava tipa F proizvajalca BBRV .................................................. 46
Slika 53: Spojni element tipa LK proizvajalca BBRV ........................................................ 46
Slika 54: Pomični spojni element tipa LK1 proizvajalca BBRV ........................................ 47
Slika 55: BBRV ţična napenjalka ....................................................................................... 47
Slika 56: Vakuumsko injektiranje ....................................................................................... 54
Slika 57: Razponi nekaterih tipičnih mostov ....................................................................... 57
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 82
Slika 58: Prikaz poteka izgub pri predhodno prednapetem betonu ..................................... 60
Slika 59: Potek izgub pri naknadno prednapetem betonu ................................................... 61
Slika 60: Most s prednapeto ploščo ..................................................................................... 66
Slika 61: Izgubljen opaţ in njegovo fiksiranje .................................................................... 67
Slika 62: Montaţa prednapetih nosilcev s pomičnim ţerjavom po poljih ........................... 69
Slika 63: Shematski prikaz montaţe prednapetih nosilcev s pomičnim ţerjavom .............. 69
Slika 64: Shematski prikaz faz izgradnje škatlaste prekladne konstrukcije na odru ........... 70
Slika 65: Shematski prikaz prosto konzolne gradnje........................................................... 71
Slika 66: Prosto konzolna gradnja ....................................................................................... 71
Slika 67: Pomični voziček z opaţem proizvajalca VSL ...................................................... 72
Slika 68: Shematski prikaz gradnje s pomočjo pomične konstrukcije po razponih ............ 73
Slika 69: Shematski prikaz prosto konzolne gradnje z montaţnimi segmenti .................... 73
Slika 70: Gradnja z metodo narivanja ................................................................................. 74
Slika 71: Shematski prikaz gradnje z metodo narivanja ..................................................... 74
Slika 72: Posledice neprimerno zgoščenega betona okrog sidrišč ...................................... 76
Slika 73: Neustrezno in ustrezno zainjektirana cev ............................................................. 77
13.2 Seznam preglednic
Tabela 1: Podatki za vrvi, palice in ţice .............................................................................. 19
Tabela 2: Podatki opreme za potiskanje vrvi proizvajalca DYWIDAG ............................. 28
Tabela 3: Podatki za hidravlične črpalke proizvajalca DYWIDAG .................................... 32
Tabela 4: Podatki opreme za injektiranje proizvajalca DYWIDAG ................................... 33
Tabela 5: Podatki za tipične kable proizvajalca VSL .......................................................... 34
Tabela 6: Podatki za PT-PLUS cevi proizvajalca VSL ....................................................... 35
Tabela 7: Podatki za aktivno sidrišče tipa EC proizvajalca VSL ........................................ 36
Tabela 8: Podatki za pasivno sidrišče vrvi premera 13 mm ................................................ 37
Tabela 9: Podatki za spojni element tipa K in V proizvajalca VSL .................................... 38
Tabela 10: Podatki za napenjalke proizvajalca VSL ........................................................... 39
Tabela 11: Potreben prostor za manipulacijo z napenjalkami proizvajalca VSL ................ 40
Tabela 12: Podatki za sidrišče Ed sistema zunanjih kablov proizvajalca VSL ................... 41
Tabela 13: Podatki za sistem palic DYWIDAG .................................................................. 42
Tabela 14: Podatki za velikosti cevi sistema palic proizvajalca DYWIDAG ..................... 43
Tehnologija izdelave prednapetega betona v mostogradnji Stran 83
Tabela 15: Podatki napenjalk za sistem palic DYWIDAG ................................................. 43
Tabela 16: Podatki za BBRV standardni sistem kablov sestavljenih iz ţic ........................ 44
Tabela 17: Podatki za aktivno sidrno glavo tipa L proizvajalca BBRV .............................. 45
Tabela 18: Podatki za aktivno sidrno glavo tipa A proizvajalca BBRV ............................. 45
Tabela 19: Podatki za pasivno sidrno glavo tipa S proizvajalca BBRV ............................. 46
Tabela 20: Podatki za pasivno sidrno glavo tipa F proizvajalca BBRV ............................. 46
Tabela 21: Podatki za fiksni spojni element tipa LK proizvajalca BBRV .......................... 46
Tabela 22: Podatki za pomični spojni element tipa LK1 proizvajalca BBRV .................... 47
Tabela 23: Podatki proizvajalca BBRV za ţične napenjalke .............................................. 47
Tabela 24: Temperatura med injektiranjem......................................................................... 52
Tabela 25: Koeficienti nekaterih tipičnih zaščitnih cevi ..................................................... 62
13.3 Naslov študenta
Matej Kampl
Zg. Hajdina 57
2288 Hajdina
Telefon: +386 (0)31 231 223
Elektronski naslov: [email protected]
13.4 Kratek ţivljenjepis
Rojen: 31.08.1984
Osnovna šola: 1991-1999
Srednja šola:1999-2003