TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDNAPETEGA BETONA V ... - … · I UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO SI - 2000 MARIBOR, Smetanova 17 Diplomsko delo univerzitetnega študijskega

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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


Slika 4: Shematski prikaz osnovnih faz steze za prednapenjanje


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.


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,


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


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


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:



Slika 8: Omejeno prednapeti nosilec



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


𝑞 = 𝜌 × 𝐴 + 𝑠 = 25 × 0,3 + 22,5 = 30𝑘𝑁

𝑚


8=

30 ∗ 102

8= 375 𝑘𝑁𝑚

𝑃 = 1000 𝑘𝑁

𝑀𝑃 = 𝑃 × 𝑒 = 1000 × 0,15 = 150 𝑘𝑁𝑚


zaradi obteţbe:


𝑊= +

375 × 106

5 × 107= +7,5

𝑁

𝑚𝑚2


𝑊= −

375 × 106

5 × 107= −7,5

𝑁

𝑚𝑚2

zaradi sile prednapenjanja P:


𝐴+𝑀𝑃

𝑊 = −

1000 × 103

300000+

150 × 106

5 × 107 = −3,33 − 3

= −6.33 𝑁

𝑚𝑚2


𝐴−𝑀𝑃

𝑊 = −

1000 × 103

300000−

150 × 106

5 × 107 = −3,33 + 3

= −0,33 𝑁

𝑚𝑚2


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:



Slika 10: Delno prednapeti nosilec



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


𝑞 = 𝜌 × 𝐴 + 𝑠 = 25 × 0,3 + 22,5 = 30𝑘𝑁

𝑚


8=

30 ∗ 102

8= 375 𝑘𝑁𝑚

𝑃 = 500 𝑘𝑁

𝑀𝑃 = 𝑃 × 𝑒 = 500 × 0,15 = 75 𝑘𝑁𝑚


zaradi obteţbe:


𝑊= +

375 × 106

5 × 107= +7,5

𝑁

𝑚𝑚2


𝑊= −

375 × 106

5 × 107= −7,5

𝑁

𝑚𝑚2

zaradi sile prednapenjana P:


𝐴+𝑀𝑃

𝑊 = −

500 × 103

300000+

75 × 106

5 × 107 = −1,67 − 1,5 = −3,17

𝑁

𝑚𝑚2


𝐴−𝑀𝑃

𝑊 = −

500 × 103

300000−

75 × 106

5 × 107 = −1,67 + 1,5 = −0,17

𝑁

𝑚𝑚2


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


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.


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.


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.


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


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


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


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


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


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.


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.


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.


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


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


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.


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


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


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


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


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


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


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:


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)


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


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


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


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


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


Slika 49: Aktivna sidrna glava tipa L proizvajalca BBRV

Tabela 17: Podatki za aktivno sidrno glavo tipa L proizvajalca BBRV


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


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


Tabela 19: Podatki za pasivno sidrno glavo tipa S proizvajalca BBRV


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


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


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


Slika 54: Pomični spojni element tipa LK1 proizvajalca BBRV

Tabela 22: Podatki za pomični spojni element tipa LK1 proizvajalca BBRV


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


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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


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.


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.


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


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.


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.


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


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.


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


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.


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.


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.


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


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


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.


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.


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.


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


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.


Slika 68: Shematski prikaz gradnje s pomočjo pomične konstrukcije po razponih

Slika 69: Shematski prikaz prosto konzolne gradnje z montaţnimi segmenti


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


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


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


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.


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.


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

http://www.bbrnetwork.com/

http://www.dywidag-systems.com/

http://www.vorspanntechnik.com/

http://vsl.com/

http://www.freyssinetusa.com/


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


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


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


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

mailto:[email protected]

Documents

TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDNAPETEGA BETONA V ... - … · I UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO SI - 2000 MARIBOR, Smetanova 17 Diplomsko delo univerzitetnega študijskega