UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO, PROMETNO INŽENIRSTVO IN

ARHITEKTURO

Urška Žuran

TEHNOLOGIJA PREDNAPETEGA BETONA

Projektna naloga

univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

Maribor, september 2017

Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija

Projektna naloga univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

TEHNOLOGIJA PREDNAPETEGA BETONA

Študent: Urška ŽURAN

Študijski program: univerzitetni, Gradbeništvo

Mentor: red. prof. dr. Andrej Štrukelj, univ. dipl. inž. grad.

Maribor, september 2017

I

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Andreju

Štruklju za pomoč in vodenje pri izdelavi

projektne naloge.

Posebna zahvala velja tudi mojim staršem, ki so mi

omogočili študij in so mi vsa leta stali ob strani.

II

TEHNOLOGIJA PREDNAPETEGA BETONA

Ključne besede: tehnologija izdelave, beton, prednapenjanje

Povzetek:

Dan danes v gradbeništvu uporabljamo veliko različnih materialov, med katerimi je zelo

uporaben beton. Kot uporaba samega betona ni funkcionalna, zato uporabljamo armaturo.

Zraven vsega tega, pa se ne zavedamo, da imamo okrog sebe veliko prednapetih elementov

in konstrukcij, ker se dodatno uporabi sila prednapenjanja. Sama tehnologija prednapetega

betona je različna.

V projektni nalogi bom predstavila dve tehnologiji izdelave, in sicer od začetka izdelave do

končnih elementov oziroma konstrukcij. Poznamo tehnološki proces predhodno ali

adhezijsko prednapetega betona in tehnološki proces naknadno prednapetega betona.

Dotaknila in opisala bom tudi osnovne, a pomembne varnostne ukrepe pri izdelavi

prednapetega betona.

III

PRESTRESSED CONCRETE TECHNOLOGY

Key words: manufacturing technology, concrete, prestressing

Abstract:

Nowadays a wide variety of materials are used in civil engineering, of which concrete is a

very useful one. As the use of concrete itself is not functional, reinforcements are used

instead. Furthermore, we are not aware that there are many prestressed elements and

structures around us, which are additionally being used by a prestress force. The technology

of the prestressed concrete itself is different.

In the project paper, two manufacturing technologies are presented, from the beginning of

the

manufacturing process to the final elements and structures. We have knowledge of a

technological process of a preliminary or adhesive prestressed concrete and a technological

process of a subsequently prestressed concrete. Moreover, basic but also important safety

measures in the manufacture of prestressed concrete are presented.

IV

VSEBINA

1 UVOD ............................................................................................................................ 1

2 SPLOŠNO O PREDNAPETEM BETONU ............................................................... 3

3 VRSTE PREDNAPENJANJA ELEMENTOV IN KONSTRUKCIJ ..................... 5

3.1 NAČIN PRENOSA SILE PREDNAPENJANJA ................................................... 5

3.2 STOPNJA PREDNAPETOSTI .............................................................................. 5

3.2.1 Polno prednapeti beton .................................................................................... 6

3.2.2 Omejeno prednapeti beton ............................................................................... 6

3.2.3 Delno prednapeti beton .................................................................................... 7

3.3 ČAS PREDNAPENJANJA .................................................................................... 7

3.3.1 Predhodno ali adhezijsko prednapenjanje ....................................................... 7

3.3.2 Naknadno prednapenjanje ............................................................................... 9

4 TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDNAPETEGA BETONA .............................. 14

4.1 TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDHODNO ALI ADHEZIJSKEGA

PREDNAPETEGA BETONA ......................................................................................... 15

4.2 TEHNOLOGIJA IZDELAVE NAKNADNO PREDNAPETEGA BETONA .... 21

4.3 TEHNOLOGIJA IZDELAVE SPECIALNO PREDNAPETEGA BETONA ...... 32

5 VARNOSTNI UKREPI ............................................................................................. 36

5.1 PRIPRAVA JEKLA IN KABLOV ZA PREDNAPENJANJE ............................ 36

5.2 VARNOSTNI UKREPI PRI IZVAJANJU PREDHODNO PREDNAPETEGA

BETONA ......................................................................................................................... 36

5.3 VARNOSTNI UKREPI PRI IZVAJANJU NAKNADNO PREDNAPETEGA

BETONA ......................................................................................................................... 37

5.4 VARNOSTNI UKREPI PRI INJEKTIRANJU KABLOV .................................. 37

5.5 SPLOŠNI VARNOSTNI UKREPI ....................................................................... 37

6 LITERATURA, VIRI ................................................................................................ 39

V

7 PRILOGE ................................................................................................................... 40

7.1 SEZNAM SLIK .................................................................................................... 40

7.2 NASLOV ŠTUDENTA ........................................................................................ 41

7.3 KRATEK ŽIVLJENJEPIS ................................................................................... 41

Tehnologija prednapetega betona Stran 1

1 UVOD

Beton zaradi dolge življenjske dobe, odpornosti, trajnosti in možnost monolitske izvedbe

velja za enega temeljnih materialov v gradbeništvu. V osnovi je mešanica grobega in finega

kamenega agregata (gramoza), vode in cementa, ki deluje kot vezivo. Ko se beton posuši

doseže visoko tlačno trdnost in majhno natezno trdnost. Betonski nosilec, ki ga upogibno

obremenimo, se deformira in se na zgornjem robu nosilca pojavijo tlačne napetosti ter na

spodnjem robu natezne napetosti. Če natezne napetosti dosežejo natezno trdnost beton poči,

zato pa v območju nateznih napetostih dodajamo armaturno jeklo, in sicer v obliki

armaturnih palic ali armaturnih mrež. Armaturno jeklo tako v tem območju z visoko

trdnostjo prevzamejo natezne napetosti in hkrati poveča duktilnost, beton pa prevzame tlačne

napetosti. Beton ojačan z armaturnim jeklom tako imenujemo armirani beton. Kot vsaki

gradbeni material ima tudi armirani beton negativne lastnosti, in sicer pojav razpok. Po

iskanju načina, kako bi se izognili pojavu razpok, so ugotovili, da je najučinkovitejša metoda

prednapenjanje (posebno napetostno stanje). To pomeni, da tisti prerez, kjer se pojavi nateg

obremenimo s pritiskom in ustvarimo tlak ter v betonu ustvarimo, da napetosti ostanejo v

mejah njegove tlačne in natezne trdnosti.

Prednapeti beton se je uveljavil v vseh vejah gradbeništva, in sicer v visokih gradnjah (strešni

nosilci, stropni elementi, fasadni elementi, natezne vrvi, silosi, podporni elementi v

kmetijstvu, viseče strehe, …), gradnji mostov (prečni nosilci, sidranje opornikov, piloti, …),

nizki gradnji (podporni zidovi, cevovodi, pragovi za železniške tire, …), hidro gradnji

(sidranje zapornic, stebrov pregrad in pretočnih polj, tlačni cevovodi, …) in tudi v specialnih

področjih ( sidranje zaščitnih sten gradbenih jam, saniranje sedanjih konstrukcij, …).

Prvo idejo o prednapetem betonu je leta 1886 podal američan P. H. Jackson in vpeljal

koncept napetih jeklenih palic pri izvedbi lokov iz umetnega kamna in betona. Leta 1926 je

francoz E. Freyssinet, ki je veljal za »očeta prednapetega betona«, patentiral prednapeti

beton in s tem omogočil izvedbo vitkih konstrukcij velikega razpona (konstrukcije mostov).

Prav tako je začel uporabljati vrvi iz visokovrednega jekla z natezno trdnostjo 1725 MPa in

Tehnologija prednapetega betona Stran 2

mejo plastičnosti 1240 MPa. Leta 1939 je razvil tudi sistem zagozd za sidrane elemente in

ustrezne napenjalke. Med leti 1940 in 1950 je uporaba in tehnologija prednapetega betona

hitro naraščala.

V Sloveniji je leta 1957 bil zgrajen prvi prednapeti most po tehnologiji prostokonzolne

gradnje, in sicer gre za most čez reko Dravo na Ptuju.

Slika 1: Most čez reko Drava na Ptuju, leta 1957 (Vir: Wikimedia Commons)

Vir: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Bridges_in_Ptuj

Tehnologija prednapetega betona Stran 3

2 SPLOŠNO O PREDNAPETEM BETONU

Beton ima približno 10 krat večjo tlačno kot natezno trdnost, zato beton ojačamo z

armaturnim jeklom, da prevzame natezne napetosti, ki nastanejo pri obremenitvi. Natezna

trdnost jekla je približno 100 krat večja, torej armatura zmanjša občutljivost betona na

razpoke v območju nateznih napetosti. Razpokani del betona služi sidranju betonske

armature. Razpoke, ki se pojavijo, pa v betonu povečajo nevarnost pojava korozije betonske

armature. S principom prednapenjanja dosežemo, da napetosti v betonskem prerezu ostanejo

v mejah tlačne in natezne trdnosti betona. To stanje dosežemo z vnosom zunanjih sil v

elemente ali konstrukcijo s pomočjo prednapetih kablov, vrvi, žic ali palic ter tako

preprečimo pojav razpok v betonu in dosežemo, da pojavi sodelovanje v celotnem prerezu

betona.

Slika 2: Nosilnost betona, armiranega betona in prednapetega betona (Vir: Avak, 2007)

Gradbeni element

brez obremenitve

Gradbeni element z

obremenitvijo

Jeklo

ali

les

Arm

iran

i

bet

on

Pre

dnap

eti

bet

on

razpoke

napetost

i

napetost

i

napetost

i

napetost

i

napetost

i

napetost

i

betonsko jeklo

prednapeto jeklo

Tehnologija prednapetega betona Stran 4

Prednosti prednapetega betona:

zmanjšanja razpok v nateznem območju ali povečana nosilnost betonskega prereza

zaradi izločitve

povečana nosilnost betonskega prereza omogoča uporabo konstrukcij pri večjih

razponih

prerezi elementov iz prednapetega betona so mnogo vitkejši, kot pri armiranem

betonu, zato se prihrani vgrajen material

porušna trdnost jekla za prednapenjanje je 3- do 5-krat višja kot porušna trdnost za

navadno jeklo

uporaba kvalitetnejših materialov, uvedbe sodobnih tehnologij, poostrene kontrole

nad kvaliteto materialov, proizvodnimi procesi in končnimi izdelki, kar poveča

kvaliteto elementov in konstrukcij

omogoča razvoj novih tehnologij gradnje.

Tehnologija prednapetega betona Stran 5

3 VRSTE PREDNAPENJANJA ELEMENTOV IN KONSTRUKCIJ

3.1 NAČIN PRENOSA SILE PREDNAPENJANJA

Prenos sile prednapenjanja iz napetega kabla, žice, palice ali vrvi na beton lahko izvedemo:

z neposredno sprijemnostjo betona in jekla

s prenosom na otrdeli beton in naknadno vzpostavljeno sprijemnostjo

brez sprijemnosti med betonom in jelom.

Največkrat se uporabljata prva dva načina.

3.2 STOPNJA PREDNAPETOSTI

Glede na vpliv prednapenjanja, delovanje lastne in koristne obtežbe, delujejo različna

napetostna stanja, ki predstavljajo različne stopnje prednapetosti.

Ločimo tri vrste prednapete betonske konstrukcije ali elemente, in sicer:

polno prednapete

omejeno prednapete

delno prednapete.

Tehnologija prednapetega betona Stran 6

Slika 3: Stopnje napetosti (Vir: A. Štrukelj, 2012)

3.2.1 Polno prednapeti beton

Polno prednapeti beton se imenuje tisti beton, kjer kljub veliki napenjalni sili, ki smo jo

vnesli v beton, ne nastopijo natezne napetosti pod vplivom maksimalne koristne obtežbe. V

tej stopnji prednapetosti je prerez betonske konstrukcije ali element homogen in brez razpok.

3.2.2 Omejeno prednapeti beton

Omejeno prednapeti beton je beton, kjer se lahko pojavijo natezne napetosti, ne dovoljujejo

pa razpoke pri maksimalni redni obtežbi. Prav tako v tej stopnji prednapetosti je prerez

betonske konstrukcije ali elementa homogen in brez razpok.

Tehnologija prednapetega betona Stran 7

3.2.3 Delno prednapeti beton

O delno prednapetem betonu govorimo o tistem betonu, kjer smo ga prednapeli toliko, da

smo zmanjšali pojav razpok v betonu zaradi natezne napetosti, ki jo je povzročila

maksimalna koristna obtežba. Z vnosom napenjalne sile v beton smo dosegli to, da smo

zmanjšali natezne napetosti in posledično s tem zmanjšali pojav razpok.

Na stopnjo prednapetosti ne vpliva samo obtežba (lastna, koristna), temveč tudi vpliv okolja

v katerem deluje prednapeti beton. Tako polno prednapeti beton uporabljamo v najbolj

agresivnem okolju, in sicer zaradi korozijske zaščite kablov in armature. V normalnih

razmerah pa lahko uporabimo delno prednapeti beton.

3.3 ČAS PREDNAPENJANJA

Glede na fazo betoniranja betonskih konstrukcij ali elementov ločimo:

prednapenjanje pred betoniranjem (pred strjevanjem betona) ali predhodno

prednapenjanje

prednapenjanje po betoniranjem (po strjevanju betona) ali naknadno prednapenjanje

3.3.1 Predhodno ali adhezijsko prednapenjanje

Pri predhodnem prednapenjanju govorimo o tehnologiji izdelave pred strjevanjem betona.

V tej tehnologiji gre za prednapenjanje jekla pred samim betoniranjem. Postopek

prednapenjanja poteka tako, da v jarme steze za prednapenjanje sidramo posamezne

prednapete žice ali vrvi. Po končanem napenjanju in armiranju z armaturo elemente

zabetoniramo in počakamo, da se beton strdi. Beton mora doseči zadostno trdnost, in sicer

70 % projektne trdnosti oziroma najmanj 30 N/mm2. Ko beton doseže predpisano trdnost,

jarme popustimo in s tem prenesemo silo prednapenjanja s steze na beton elementov. Ker

gre za sprijemnost med beton in jeklom, to pomeni, da gre za adhezijske sile, trenje in strižne

sile, ne morejo prednapete žice ali vrvi po popustitvi jarmov doseči svoje prvotne dolžine. S

tem, ko smo prenesli silo prednapenjanja s steze na elemente, pa smo beton obremenili s

tlačno silo. To tlačno silo pa prevzamemo skupaj s sprijemnostjo med betonom in jeklom za

prednapenjanje.

Tehnologija prednapetega betona Stran 8

Slika 4: Steza za prednapenjanje – vzdolžni prerez (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Sama sprijemnost med betonom in jeklom je odvisna od:

kvalitete betona

površinske obdelave jekla

razmerja med presekom in površino plašča jekla.

Pri kvaliteti betona nas zanima njegova tlačna trdnost in njegova sestava. Pri površinski

obdelavi jekla je odvisna od vrste jekla. Uporabljamo lahko posamezne gladke in profilirane

žice ter posamezne vrvi. Če uporabimo gladke žice, premer ne sme biti večji od 4,0 mm in

jih tudi obdelamo s posebnim postopkom, imenovanim kodranje. S tem postopkom

dosežemo boljšo spijemljivost med betonom in žico. Potek žic ali vrvi je v glavnem v ravni

črti vzdolž elementa, lahko pa jih zaradi boljše prilagoditve obremenitvi vodimo

poligonalno. Pri razmerju pa je odvisno kakšne debeline uporabimo žice, in sicer debele ali

tanke.

Po popustitvi jarmov jeklo poleg prvotne dolžine hoče doseči tudi svoj prvotni presek in zato

jeklo v začetnem območju elementa stalno pritiska na beton. S tem pritiskom se sprijemnost

med betonom in jeklom še dodatno poveča in ta efekt imenujemo Hoyerjev efekt.

Tehnologija prednapetega betona Stran 9

Slika 5: Hoyerjev efekt (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Prednapenjanje na stezi lahko poteka v obratu ali direktno na samem gradbišču. Predhodno

ali adhezijsko prednapenjanje se uporablja predvsem za montažne elemente.

3.3.2 Naknadno prednapenjanje

Naknadno prednapenjanje imenujemo prednapenjanje že otrdelega betona. To pomeni, da v

elementih ali konstrukcijah prednapenjamo jeklo po betoniranju. Beton je že dosegel

najmanj 70 % predpisane trdnosti oziroma trdnost betona znaša βmin = 30,0 N/mm2. Pri tem

postopku so kabli, palice ali vrvi med betoniranjem prosto položeni v ceveh ali posebnih

kanalih. Kabli so v času betoniranja lahko v ceveh ali pa jih vložimo vanje šele po

betoniranju.

Poznamo dva načina naknadnega prednapenjanja:

z naknadno vzpostavljeno spijemnostjo med betonom in jeklom (prednapetim

kablom)

brez sprijemnosti med betonom in jeklom (prednapetim kablom).

Prednosti naknadnega prednapenjanja so:

ni stroškov napenjalne steze

lokacija je poljubna, in sicer napenjanje v obratu, na gradbišču ali na samem objektu

uporabljamo lahko kable za različno velike napenjalne sile

kable lahko polagamo poljubno in jih prilagajamo statičnim potrebam

Tehnologija prednapetega betona Stran 10

neodvisni smo glede na starost betona elementa ali konstrukcije, upoštevati moramo

le minimalno zahtevano trdnost betona

elemente ali konstrukcije lahko prednapenjamo v več fazah, odvisno od kombinacije

obtežb

pride v poštev tudi pri kombinaciji z adhezijskim prednapenjanjem.

Pomanjkljivosti naknadnega prednapenjanja so:

vgrajevati moramo posebne fleksibilne cevi ali posebne kanale za namestitev kablov

potrebna so posebna sredstva za sidranje napetih kablov

posebej moramo izvesti zaščito kablov in sidrnih sredstev pred korozijo

obstaja nevarnost zamašitve kabelskih cevi med betoniranjem

nevarnost napolnitve kabelskih cevi z vodo pred vlaganjem kablov in prav tako

nevarnost zmrzovanja vode v cevi ter s tem posledično poškodbe betona.

(A. Štrukelj, 2012, stran 18)

Sestava kabla:

jeklo za prednapenjanje, ki je lahko iz snopa žic ali snopa vrvi ali tudi lahko iz pa

posamezne palice ali vrvi

kabelska cev, ki je fleksibilna, da lahko vodimo kable v elementu ali konstrukciji po

najbolj ugodni krivulji

sidrna oprema, ki je sestavljena iz sidrne in napenjalne glave

injekcijska masa, ki je pomembna za doseganje sprijemnosti med betonom in jeklom

ter za zaščito jekla (kabla) pred korozijo.

Tehnologija prednapetega betona Stran 11

Slika 6: Sestava kabla (Vir: A. Štrukelj, 2012)

V naknadnem prednapenjanju kabel prednapemo tako, da ga na sidrani strani fiksiramo, na

napenjalni strani pa kabel napnemo z napenjalko. Napenjalko med napenjanjem naslonimo

na otrdeli beton elementa ali konstrukcije in napenjamo tako dolgo, da dosežemo zahtevano

napenjalno silo. K tej napenjalni sili dosežemo tudi ustrezen raztezek jekla (kabla), ki ga

nato fiksiramo s posebnimi sidrnimi elementi. Pod sidrno in napenjalno glavo se pojavljajo

velike koncentrirane sile, zato pod te glave namestimo jeklene plošče in spiralno armaturo,

da se beton ne bi porušil. Oblika in dimenzije jeklene plošče so odvisne od velikosti

napenjalne sile in vrste kabla. Med koncentrirane sile, ki jih more prevzeti prav tako

armatura, spadajo razcepne sile, ki so največje na robu elementa in se manjšajo proti sredini

elementa. V elementu ali konstrukciji lahko imamo več kablov, kjer je njihova razmestitev

na koncu odvisna od dimenzij napenjalke in od velikosti sidrnih in napenjalnih glav.

Predvideni morajo biti medsebojni razmiki in odmiki kablov od zunanjih sten, da lahko

vgrajujemo beton brez vsakršnih težav. Prav tako moramo upoštevati dimenzije cevi,

dimenzijo maksimalnega zrna agregata, sestavo in tehnologijo vgrajevanja betona ter

upoštevati tudi področje kateremu bo služil element ali konstrukcija. Kot na primer v suhem

in pokritem prostoru so lahko odmiki kablov od zunanje stene manjši, kot pa v agresivnem

in vlažnem okolju.

Naknadno prednapenjanje se uporablja predvsem v montažnih elementih, monolitnih

konstrukcijah ali pri specialni izvedbi.

Tehnologija prednapetega betona Stran 12

Izgube

Poznamo dve vrsti izgub sile prednapenjanja:

1. Trenutne izgube prednapetosti

Trenutne izgube prednapenjanja nastanejo zaradi elastičnih deformacij betona, trenja kablov

in zdrsa jekla v sidrnih elementih.

Elastične deformacije nastanejo med vnašanjem sile prednapenjanja v beton. Pri

predhodnem napenjanju nastanejo, ko popustimo jarme ali prečne nosilce. Pri naknadnem

prednapenjanju pa se pojavijo v kablih, ki so že napeti pri napenjanju sosednjih kablov.

Trenje kablov se pojavi pri naknadnem prednapenjannju, kjer med napenjanjem kabel drsi v

kabelski cevi ali kanalu in hkrati pritiska na steno cevi. Sama velikost trenja je odvisna od

zakrivljenosti osi in odklona smeri kabla, od velikosti sile prednapenjanja ter tudi od vrste

napenjanja. Tudi pri predhodnem prednapenjanju lahko pride do izgub zaradi trenja, vendar

gre pri tem za trenje ob elemente napenjalne steze, še posebej, če je potek žic za

prednapenjanje poligonalen zaradi prilagajanja momentni liniji.

Do zdrsa jekla pride, ko silo prednapenjanja z napenjalke prenesemo na napenjalno glavo

kabla. Takšne izgube so izrazitejše pri kratkih kablih.

2. Izgube odvisne od časa

Do izgub odvisnih od časa pride zaradi časovnih deformacij betona in relaksacije jekla za

prednapenjanje.

Vzrok za nastanek izgub zaradi časovnih deformacij je krčenje in tečenje betona. O krčenju

betona govorimo takrat, ko pride do zmanjševanja dimenzij neobremenjenega betona med

strjevanjem. Pri tečenju betona pa gre za zmanjševanje dimenzij betona pod dolgotrajno

stalno obtežbo. Deformacije pri krčenju in tudi pri tečenju betona so odvisne od dimenzij

elementa, sestave betona in vlage okolja. Pri lezenju (tečenju) še dodatno vpliva zrelost

betona, trajanje in velikost obtežbe.

Relaksacija jekla pomeni časovno zmanjšanje napetosti zaradi dolgotrajnega vpliva

obremenitve. V jeklo smo vnesli stalno napetost, in sicer s tem, da smo raztegnili jeklo za

Tehnologija prednapetega betona Stran 13

predvideno velikost raztezka, ki zagotavlja s projektom določeno napenjalno silo. Tečenje

jekla je manjše kot tečenje betona.

Tehnologija prednapetega betona Stran 14

4 TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDNAPETEGA BETONA

Izdelava prednapetega betona se razlikuje od armiranega betona, in sicer v tem, da dodatno

vgradimo še jeklo za prednapenjanje in to jeklo tudi prednapemo.

Pri prednapetem betonu se pojavi nekaj posebnosti, ki jih moramo tudi upoštevati:

pri samem prednapenjanju se pojavijo velike sile, ki jih moramo na majhnih

območjih vnesti v element ali konstrukcijo

že majhna nenatančnost v velikosti sile prednapenjanja ali lege kablov lahko

povzroči velika odstopanja med projektiranimi in dejanskimi napetostmi v

posameznih prerezih

preprečitev deformacij, ki bi nastale zaradi prednapenjanja zaradi opažev, odrov ali

drugih vzrokov (razpoke bi lahko nastale popolnoma na drugih mestih, kot bi sicer

nastale).

Na izbiro tehnološkega procesa vpliva:

geometrijska oblika in dimenzije betonskega elementa ali konstrukcije

število in vrsta elementov

velikost in lega vnesene sile prednapenjanja.

(A. Štrukelj, 2012, stran 35)

Poznamo dve vrsti tehnološkega procesa izdelave prednapetega betona in to sta tehnologija

izdelave predhodno prednapetega betona in tehnologija izdelave naknadno prednapetega

betona.

Tehnologija prednapetega betona Stran 15

4.1 TEHNOLOGIJA IZDELAVE PREDHODNO ALI ADHEZIJSKEGA

PREDNAPETEGA BETONA

Predhodno ali adhezijsko prednapeti beton izdelujemo na stezi za prednapenjanje (stalna ali

začasna) ali pa lahko uporabimo masivne opaže.

Glavne faze izdelave so:

priprava steze in opaža

polaganje jekla za prednapenjanje žice ali vrvi

sidranje in napenjanje jekla za prednapenjanje

priprava in vgrajevanje armature

zapiranje opaža

betoniranje

negovanje betonskih elementov

razopaževanje

prenos sile za prednapenjanje s steze ali s opaža na elemente

dvig, transport in deponiranje prednapetih betonskih elementov.

(A. Štrukelj, 2012, stran 35)

Tehnologija izdelave predhodno ali adhezijsko prednapetega betona se uporablja za

prefabricirane elemente. Osnova te tehnologije je steza za prednapenjanje, ki jo danes

projektiramo za širok proizvodni program.

Obrat za proizvodnjo predhodno prednapetih prefabriciranih elementov sestavlja:

proizvodna hala z napenjalno stezo

skladišče jekla za prednapenjanje

železokrivnica za pripravo armature

betonarna

laboratorij za spremljanje kvalitete in razvojne naloge

skladišče za drobni material

delavnica za vzdrževalna dela in izdelavo lažjih opažev

proizvodnja pare za toplotno obdelavo svežega betona

Tehnologija prednapetega betona Stran 16

deponijski prostor za skladiščenje končnih prenapetih betonskih elementov.

(A. Štrukelj, 2012, stran 36)

Slika 7: Skica obrata za proizvodnjo predhodno prednapetih elementov (Vir: A. Štrukelj,

2012)

Stezo za prednapenjanje sestavljajo:

armiranobetonska konstrukcija ali ojačan opaž, ki prevzema silo prednapenjanja

jarmi za sidranje jekla za prednapenjanje

vitle za odvijanje kolobarjev žice ali vrvi (ročne ali motorne)

vodila ali kolute za vodenje žice

stroja za izvlačenje in rezanje žice ali vrvi

spojni elementi za podaljšanje žice ali vrvi

Tehnologija prednapetega betona Stran 17

maske s prečnimi nosilci za točno razporeditev žic ali vrvi

elementi za sidranje prednapetih žic ali vrvi

napravi za sidranje in napenjanje žice ali vrvi

napravo za merjenje dosežene napenjalne sile

napravo za popuščanje jarmov ali prečnih nosilcev

napravo za rezanje žic ali vrvi med končnimi elementi

napravo za čiščenje spojnih in sidranih elementov.

(A. Štrukelj, 2012, stran 36)

Postopek tehnološkega procesa

Pri predhodno prednapetem betonu je naprej potrebno pripraviti opaž in armaturo, na kar se

začne polaganje jekla za prednapenjanje. Kolobarje žice ali vrvi vstavimo v posebne vitle za

odvijanje, ki omogočajo varno odvijanje žic ali vrvi za prednapenjanje s kolutov. Prav tako

postavimo vodila za vodenje žic ali vrvi, ki omogočajo, da žica s čim manj trenja teče od

vitla do jarma in naprej po stezi za prednapenjanje. Prvi način vlečenja ali potiskanja jekla

je ročno. Primerno je za kratke montažne elemente z majhnim številom žic ali vrvi. Drugi

način pa je strojno vlečenje ali potiskanje jekla, ki ga uporabljamo dolge za montažne

elemente z velikim številom žic ali vrvi. Sodoben način polaganja žice ali vrvi je s posebnim

strojem, ki s tornimi kolesi potiska žico ali vrv. Žica ali vrv potuje v opažu ali v žlebu ob

opažu. Da pa ne pride do zatikanja, na njen začetek namestimo vodilno kapo, katera mora

imeti dolžino večjo od razdalje med stremeni mehke armature. Nato žico ali vrv izvlečemo

ali potisnemo preko jarma za sidranje za toliko, da nanjo nataknemo sidrne elemente,

primemo z napenjalko in odrežemo s hidravličnimi škarjami, z električno rezalko ali ročnimi

škarjami. Sama razporeditev žice ali vrvi v elementu poteka točno po projektu oziroma

načrtu, ki ga imenujemo kabelski načrt. Kabelski načrt izdela projektant. Z njim določi vrsto,

kvaliteto, prerez in lego žice ali vrvi. S pomočjo uporabe mask, to so masivne jeklene plošče

pritrjene na prečne nosilce med jarmi, ki imajo v določenem razporedu izvrtane luknje,

določimo in zagotovimo točen položaj žice ali vrvi v elementu. Točen položaj žice ali vrvi

vzdolž steze pa dosežemo tako, da namestimo posebne distančnike (sočasno predstavljajo

čelne stranice opažev), ki imajo razporeditev lukenj prav tako določen s kabelskim načrtom.

Tehnologija prednapetega betona Stran 18

Slika 8: Kabelski načrt (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Pri izdelavi elementov brez opažev, to je pri prednapetih votlih ploščah, stroj sproti

naravnava lego žic ali vrvi v svežem betonu. Takšne elemente je po popustitvi jarmov

potrebno razrezati na določeno dolžino. Najbolj pomembna faza je napenjanje in sidranje

žice ali vrvi. Pri prednapenjanju moramo na sidrni in napenjalni strani steze namestiti sidrne

elemente. Če pa je potrebno stikovati žice ali vrvi, je potrebno še predhodno uporabiti spojne

elemente. Sidrni elementi so posebni konstrukcijski elementi, s katerimi silo prednapenjanja

prenesemo z žice ali vrvi na jarme in nato na stezo za prednapenjanje.

Tehnologija prednapetega betona Stran 19

Slika 9: Odprti sidrni element (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Slika 10: Zaprti sidrni element (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Kvaliteta sidranja žice ali vrvi je odvisna od:

pojava zdrsa, ki se pojavi v času prednapenjanja

dimenzij sidrnih in spojnih elementov

potrebnega časa namestitve in odstranitve elementov

cene glede na obrabo elementov.

Da bi bil pojav zdrsa v sidrnih in spojnih elementih v času prednapenjanja čim manjši,

proizvajalci izdelujejo notranje površine zagozde čim bolj hrapavo (npr. nanos korunda).

Uporaba zagozd pri sidranju je eden najkvalitetnejših in najuporabnejših sistemov. Druge

možnosti sidranja žic ali vrvi so glavičenje, sidranje z vijačenjem, itd. Žice ali vrvi lahko

napenjamo na tri načine, in sicer mehanično, elektrotermično in hidravlično. Pri nas je

Tehnologija prednapetega betona Stran 20

najbolj razširjen hidravličen način jekla. Pri tem napenjanju uporabljamo hidravlično

napenjalko in oljno črpalko.

Slika 11: Zagozde za sidranje (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Slika 12: Glavičena palica (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Poligonalno vodenje žic ali vrvi pri predhodno prednapetem betonu se uporablja predvsem

pri montažnih elementih, ki so obremenjeni na upogib (nosilci, vezniki, …), zato se s tem

vodenjem poskušamo približati momentni črti. Pojavijo se lahko ena, dve ali več lomnih

točk. Pri vzporednem vodenju žic ali vrvi, pa je moment povzročen z napenjalno silo v

vsakem prerezu enako velik. To pomeni, da je moment v območju podpore enak momentu

v sredini elementa, posledično pa je moment zaradi obtežbe največji v sredini elementa in

proti podporam pada. Da bi v takšnih primerih dobili najugodnejše napetostne razmere

Tehnologija prednapetega betona Stran 21

zaradi sile prednapenjanja, izločimo del prednapetih žic ali vrvi. To izločitev dosežemo s

preprečitvijo sprijemnosti med betonom in prednapetim jeklom.

Slika 13: Poligonalno vodenje žic ali vrvi (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Po razopaževanju elementov in popuščanju jarmov moramo žice ali vrvi odrezati, in sicer s

pomočjo ročnih rezalk ali hidravličnimi škarjami. Pri obdelavi čelne strani elementa je zelo

pomembno ali bo čelo obdelano z delovnim stikom ali bo ostalo prosto. Pri čelni strani, ki

bo obdelana z delovnim stikom, lahko žice ali vrvi pustimo izven tega čela. Kar pomeni, da

moramo te proste konce žic ali vrvi kasneje zaščititi z betonom. Pri čelni strani, ki bo prosta,

pa moramo prav tako žice ali vrvi zaščititi pred korozijo. To zaščito izvedemo tako, da

dobetoniramo zaščitni sloj (3-5cm) ali pa izvedemo zaščitni premaz čela elementa. V obeh

primerih zaščite je potrebno beton temeljito očistiti. Pri betonskem zaščitnem sloju ni

potrebno odrezati žic ali vrvi, kar pa je pri nanosu zaščitnega premaza obvezno, da dobimo

gladko čelno stran.

4.2 TEHNOLOGIJA IZDELAVE NAKNADNO PREDNAPETEGA BETONA

Pri naknadno prednapetem betonu elemente ali konstrukcijo najprej zabetoniramo in nato

izvedemo prednapenjanje, in sicer ko beton doseže zahtevano trdnost. Zato je potrebno

Tehnologija prednapetega betona Stran 22

predhodno zagotoviti mesto za jeklo za prednapenjanje. Takšna tehnologija izdelave se

uporablja za monolitne konstrukcije in prav tako za prefabricirane elemente.

Glavne faze izdelave so:

priprava odra in opaža

priprava in vgrajevanje armature

priprava in vgrajevanje kablov

vgrajevanje drugih elementov, ki se morajo vgraditi pred betoniranjem

zapiranje opaža

betoniranje

negovanje betonskih elementov ali konstrukcij

razopaževanje (odstranitev nenosilnih delov opaža)

prednapenjanje kablov

injektiranje prednapetih kablov

razopaževanje (prenos obtežbe elementa ali konstrukcije z opaža na projektirane

podpore).

(A. Štrukelj, 2012, stran 55)

Izdelava kablov za prednapenjanje poteka na gradbišču samem ali pa v posebnem obratu.

Podatke o kablu, kot so sistem prednapenjanja, tip kabla in sidrnih elementov, vrsta in

kvaliteta jekla za napenjanje, število in lega kablov, vrstni red napenjanja, silo

prednapenjanja in izvleček jekla, itd., izvajalec dobi iz kabelskega načrta.

Tehnologija prednapetega betona Stran 23

Slika 14: Kabelski načrt (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Sam kabel je sestavljen iz snopa žic ali vrvi, lahko pa gre tudi za posamezno palico ali vrv.

Premer in število uporabljenega jekla za prednapenjanje je odvisno od zahtevane nosilnosti

kabla ali kvalitete uporabljenega jekla. Kot opaž za kable uporabimo kabelske cevi skozi

katere kasneje vodimo jeklo (imeti mora možnost drsenja, zaradi raztezkov med samim

prednapenjanjem). Uporabljamo dve vrsti cevi, in sicer jeklene gibljive in plastične kabelske

cevi. Najbolj pogosto se uporabljajo jeklene cevi, ki so izdelane iz debelih hladno valjanih

pločevinastih trakov. Plastične cevi, pa pridejo v poštev v agresivnih okoljih (npr.

rezervoarjih za kisline, odpadne vode, itd.) in tudi pri kablih, ki jih ne injektiramo.

Slika 15: Jeklene kabelske cevi (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Tehnologija prednapetega betona Stran 24

Slika 16: Plastične kabelske cevi (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Prenos sile za prednapenajnje s sidrnih elementov na beton poteka preko sidrnih plošč, katere

so lahko kvadratne, pravokotne, mnogokotne ali okrogle oblike. Dimenzije sidrnih plošč so

odvisne od sile prednapenjanja in kvalitete betona. Zelo pomembno je, da lokalne napetosti

pod samo ploščo niso večje od dopustnih napetosti in da je ravnina sidrne plošče vedno

pravokotna na os kabla. Razcepne sile, ki se pojavijo v betonu zaradi sidranja, moramo

dodatno prevzeti z armaturo. Sidrni elementi pri naknadno prednapetem betonu so deli kabla,

s pomočjo katerih vnesemo silo za prenapenjanje v betonski prerez. Jeklo prednapnemo z

napenjalko, ki jo namestimo ročno ali z dvižnimi napravami, nato ga primemo s sidrnimi

elementi in ga tako obdržimo v prednapetem stanju. Z napenjalko lahko napenjamo cel snop

žic oziroma vrvi ali posamezno vrv oziroma palico. Napetost jekla v kablu ne sme biti večja

kot nosilnost sidrnih elementov.

Sidrni elementi predstavljajo del kabla, ki karakterizirajo sistem prednapenjanja. Poznamo

dve vrsti sidrnih elementov, in sicer pomični ali fiksni (nepomični). Pomične sidrne elemente

lahko pri dolgih kablih uporabljamo na obeh straneh (obojestransko napenjanje).

Nepomični pa se namestijo na nasprotni strani, kjer napenjamo kabel. Sidranje prednapetega

jekla v sidrnem elementu lahko izvedemo na tri načine:

1. Prevzem sile s tangencialnimi silami

S tem načinom izkoristimo trenje med napetim jeklom in sidrnim elementom. Trenje pa

dosežemo tako, da zagotovimo zadosten pritisk s pomočjo zagozd ali sponk, ki se

uporabljajo redkeje. Večje trenje med jeklom in zagozdo dosežemo tako, da je kontaktna

Tehnologija prednapetega betona Stran 25

površina nazobljena ali hrapava s pomočjo obloge iz korundnih zrnc. Zagozde so lahko

enodelne, s katero lahko primemo več žic hkrati in večdelne, ki se uporabljajo za sidranje

ene žice, vrvi ali palice.

Slika 17: Sidranje z zagozdami (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Trenje med sponkami in sidrnimi elementi dosežemo tako, da s posebnimi nateznimi vijaki

vpnemo jeklo kabla med plošče sponke. Preko plošč sponk je silo za prednapenjanje

prenesemo na beton. Površina sponk je izdelana tako, da ima vsaka posamezna žica ali vrv

svoje ležišče. Sponke lahko uporabljamo za sidranje posameznih žic ali vrvi in več žic ali

vrvi v eni vrsti ali v več vrstah.

Slika 18: Sidranje s sponkami (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Tehnologija prednapetega betona Stran 26

2. Oblika sidranja prednapetega jekla z normalnimi silami

Pri drugem načinu sidranja gre za sidranje palic z navojem in matico. Prednost takšnega

sidranja je v tem, da ne pride do zdrsa v sidrnem elementu. Zato se takšno sidranje uporablja

za prednapenjanje kratkih elementov in za prečno prednapenjanje zelo obremenjenih

stebrov, pilonov, itd. navoj na palici lahko vrežemo naknadno (dolžina palice že znana) ali

pa ga proizvajalec izdela že pri valjanju.

Slika 19: Navojni sidrni element (Vir: A. Štrukelj, 2012)

3. Sidranje jekla s silami, ki se pojavijo pri odklonu prednapetega jekla iz smeri kabla

Pri zadnjem načinu pa govorimo o sidranju z zankami, kljukami in kodranjem, pri katerem

moramo biti pazljivi, da pri krivljenju ne poškodujemo jekla za prednapenjanje. Pri tem

načinu gre za sidranje kablov neposredno v beton, pri katerem odpade uporaba sidrnih

elementov in sidrnih plošč. Edini pogoj pa je, da moramo kabel vgraditi že pred betoniranjem

in zagotoviti kvalitetno zatesnitev na začetku kabelske cevi.

Tehnologija prednapetega betona Stran 27

Slika 20: Načini sidranja kablov (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Tudi pri tehnologiji naknadnega prednapenjanja je kable mogoče podaljševati s spojnimi

elementi. Prav tako poznamo dve vrsti, in to so pomični in nepomični spojni elementi.

Pomične spojne elemente uporabljamo pri podaljševanju kablov konstrukcijskih elementov

z velikimi razponi, kjer je mesto spajanja kablov med obema sidrnima elementoma.

Pomembno je, da omogočimo, da se mesto, kjer je kabel spojen med postopkom napenjanja

neovirano premika skladno z raztezkom kabla. Povezovanje obeh koncev kabla lahko

izvedemo tako, da spojimo vse vrvi obeh koncev kabla z enim veznim elementom ali pa

vsako vrv kabla posamezno spojimo s pripadajočo vrvjo priključnega kabla z elementom za

posamezne vrvi. Nepomične spojne elemente pa uporabljamo predvsem pri podaljševanju

kablov v območju delovnih stikov med posameznimi odseki gradnje (npr. tehnologija

postopnega narivanja, itd.). S to vrsto spojnih elementov podaljšujemo kable, ki so v

predhodnem odseku objekta že prenapeti in zainjektirani. Poznamo stikovanje vseh vrvi

posameznega kabla z enim veznim elementom, ki je lahko enodelen ali dvodelen in

stikovanje vsake vrvi posebej z veznim elementom za posamezne vrvi.

Pri injektiranju potrebujemo nastavke za priključitev naprav, to so običajno dovodne cevi,

ki so povezane s kabelsko cevjo ali tulcem za podložno ploščo. Nastavki za priključitev cevi

morajo biti nameščeni tako, da je do njih prost dostop in po končanem injektiranju ne

Tehnologija prednapetega betona Stran 28

vplivajo na prednapeto konstrukcijo. Prav tako morajo biti na vsakem kablu cevi ali izpusti

za odzračevanje kabla, ki pa so enake izvedbe kot nastavki za priključitev naprav.

Za vgradnjo kablov so potrebni posebni nosilci za kable, ki se med betoniranjem ne smejo

premakniti. Naloga nosilcev je tudi ta, da preprečujejo nedopustne deformacije položenih

cevi (poves med dvema nosilcema). Nosilec kablov (iz gladkega betonskega jekla) je

sestavljen iz podpornih elementov, ki omogočajo pritrditev na armaturni koš elementa in so

povezani z drugo armaturo v elementu ali konstrukciji.

Jeklo za prednapenjanje napenjamo s hidravličnimi napenjalkami in ga vstavimo v kabelske

cevi pred betoniranjem ali po njem. Če kabel izdelujemo v obratu, potem jeklo vstavimo že

prej in vse skup, kot celoten kabel transportiramo na objekt. To je najbolj primerno za krajše

kable. Če pa kabel izdelujemo na gradbišču samem, pa jeklo za prednapenjanje vstavimo v

že zabetonirane kanalske cevi ali predvidene kanale.

V tem primeru jeklo vstavljamo na dva načina:

posamezne palice, žice ali vrvi s posebnimi potisnimi napravami potiskamo v cev ali

kanal

v kabelsko cev potegnemo celoten snop žic ali vrvi, z nasprotne strani elementa, ki

ga prednapenjamo, skozi cev potisnemo jekleno pletenico, na katero pripnemo

celoten snop in ga nato s pomočjo električnega vitla potegnemo skozi cev.

Slika 21: Vstavljanje kabla s potisnimi napravami v kabelsko cev (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Tehnologija prednapetega betona Stran 29

Slika 22: Vstavljanje kabla s pomočjo vitla (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Osnova za prednapenjanje jekla je elaborat prednapenjanja, ki je sestavni del projektne

dokumentacije. Elaborat prednapenjanja mora vsebovati:

potrebno starost betona za začetek izvajanja prednapenjanja

vrstni red prednapenjanja kablov

faze prednapenjanja kablov

velikost sile prednapenjanja za posamezne kable

velikost raztezkov jekla za posamezne kable.

(A. Štrukelj, 2012, stran 80)

Po končanem prednapenjaju jekla del kabelske cevi ostane prazen, ki ga moramo zapolniti

z ustreznim materialom – injekcijsko maso. Naloga injektiranja je ta, da prednapeto jeklo

zaščiti pred korozijo in da vzpostavi sprijemnost med prednapetim jeklom in kabelsko cevjo

ter s tem z betonsko konstrukcijo. Tudi pri injektiranju lahko pride do nekvalitetne izvedbe.

Vzroki za nekvalitetno injektiranje so nezadostna zapolnitev praznega prostor v cevi,

uporaba neprimernega materiala, oneznaženje kabelskih cevi in ostankov vode ter tako dalje.

Tehnologija prednapetega betona Stran 30

Injektiranje poteka v treh tehnoloških fazah:

1. Izpiranje cevi kablov ali kanalov

Izpiranje cevi kablov ali kanalov je pomembna faza pred injektiranjem, ki jo izvedemo z

vodo. Ta voda ne sme vsebovati primesi, ki bi vplivale na prednapeto jeklo, zaščitne cevi ali

beton konstrukcije. Nato po izpiranju ostanek vode izpihamo. Če pride do tega, da je kanal

zamašen, ga moremo odmašiti.

2. Priprava injekcijske mase

Lastnosti injekcijske mase:

zapolni ves prazen prostor v kabelski cevi ali kanalu

ima dobro pretočno sposobnost med celotnim procesom injektiranja kablov

biti mora dobro vgradljiva

ima čim manjšo sprostitev odvečne vode

je odporna proti zmrzovanju

zagotovlja zaščito jekla pred korozijo

omogoča sprijemnost s prednapetim jeklom in stenami cevi ali kanal, da bo

zagotovljen prenos sil in s tem dosežen sovprežen prerez prednapete betonske

konstrukcije

dosegati zahtevano tlačno trdnost.

Injekcijsko maso pripravljamo z mešalno napravo, ki mora med polnjenjem ves čas

obratovati. Sestavine injekcijske mase se pri mešanju dodajajo v naslednjem vrstnem redu:

voda, cement, dodatki in polnilo. Po končanem mešanju injekcijsko maso transportiramo,

vendar pazimo, da se masa ne razmeša in da ne nastanejo grude ter da transportne črpalke v

maso ne dovajajo zraka.

Tehnologija prednapetega betona Stran 31

3. Injektiranje kablov

Po končanem mešanju se začne injektiranje kablov, in sicer tako, da se vsak kabel zainjektira

v eni fazi (ne sme priti do zastojev ali prekinitev). Zastoji ali prekinitve med injektiranjem

povzročajo težave, nevarnost nastajanja čepov (že strjena injekcijska masa) in nastajanje

zračnih prostorov. Kabelske cevi začnemo polniti v najnižji točki kablov, na najvišji točki

pa so odzračniki. Za injektiranje se uporablja tlačna črpalka. Ko smo zaključili z

injektiranjem moramo vse odprtine kabla hermetično zaprti.

Slika 23: Primer zainjektiranega kabla (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Uporabljamo lahko tudi posebno injekcijsko maso, ki je izdelana na osnovi epoksidne smole

in je večkomponentna (epoksidna smola, trdilec in polnilo). Takšno maso pa pripravimo tik

pred vgrajevanjem.

O celotnem poteku injektiranja kablov moramo sestaviti zapisnik, ki vsebuje naslednje

podatke:

splošni podatki o objektu, elementu in izvajalcu

podatki o injekcijski masi

podatki o izvajanju injektiranja.

Tehnologija prednapetega betona Stran 32

V posebnih primerih uporabljamo tudi vakuumski način injektiranja. Pri tej tehnologiji v

kablih ali kanalih ustvarimo podtlak ali vakuum, ki omogoči, da z injekcijsko maso

zapolnimo prazen prostor v kabelski cevi.

Prednosti vakuumskega načina so:

ni potrebno odpiranje kablov, če pride do zamašitve

ni nevarnosti poškodbe že prednapetega jekla zaradi odpiranja

možnost izvedbe injektiranja tudi, če se zamašitve pojavijo na nedostopnem mestu

kabla

izvajalec ima točno kontrolo zapolnitve praznega prostora.

Faze vakuumskega načina pa so:

izsesanje zraka, umazanije in vode

merjenje volumna izsesane vsebine

dovajanje injekcijske mase z vakuumom

kontrola porabe mase ali kontrola zapolnitve praznega prostora

hermetična zamašitev priključka za injekcijsko cev.

(A. Štrukelj, 2012, stran 88)

4.3 TEHNOLOGIJA IZDELAVE SPECIALNO PREDNAPETEGA BETONA

Primeri specialno prednapetega betona so razni okrogli silosi, rezervoarji, betonske cevi, itd.

Okrogli silosi so lahko betonirani na mestu samem ali pa so izdelani iz prefabriciranih

elementov in pri katerih žice ali vrvi napenjamo po tehnologiji naknadno prednapetega

betona. Uporabljata se dva načina, in sicer s klasičnimi kabli ali z namotavanjem žic ali vrvi,

pri katerem se uporabljajo posebni stroji. Žica ali vrv na kolutih, ki potuje do stroja se nahaja

v nenapetem stanju, ki pa se v stroju s posebno napravo napne na zahtevano jakost in po

obodu silosa navije v napetem stanju. Minimalni hod žice ali vrvi je odvisen od premera

Tehnologija prednapetega betona Stran 33

jekla, možnosti stroja in antikorozijske zaščite. Da ne bi prišlo do pretrga žice ali vrvi, pa se

previdijo še dodatna vmesna sidrna mesta.

Betonske cevi prednapenjamo po podobnem principu kot okrogle silose. Proces izdelave

prednapetih betonskih cevi sestavljajo tri faze, in sicer:

izdelava jedra betonske cevi

prednapenjanje jedra betonske cevi

izdelava zaščitnega sloja betona in prednapete žice pred korozijo.

(A. Štrukelj, 2012, stran 90)

Slika 24: Naprava za navijanje žice po obodu silosa Sidranje s sponkami (Vir: A. Štrukelj,

2012)

Centrifugiran prednapeti beton

Takšen beton se uporablja predvsem pri izdelavi prednapetih pilotov, drogov (npr. električna

razsvetljava) in daljnovodnih stebrov.

Izdelava centrifugiranega prednapetega betona poteka po naslednjih fazah:

priprava opažev ali kalupov

priprava in vgrajevanje armaturnih košev iz mehke armature

vgrajevanje vrvi za prednapenjanje

Tehnologija prednapetega betona Stran 34

vgrajevanje betona

zapiranje opažev ali kalupov

prednapenjanje

centrifugiranje

toplotna obdelava že centrifugiranih elementov

razopaževanje

skladiščenje izdelanih elementov.

(A. Štrukelj, 2012, stran 91)

Tako gre v tem betonu za predhodno prednapenanje, kjer je stezo za prednapenjanje prevzel

opaž. Pomemben je tudi vrstni red prednapenjanja, in sicer moremo prednapenjati križno, da

s tem preprečimo deformacijo opaža. Po končanem prednapenjanju celoten opaž postavimo

na centrifugalni stroj, kjer se opaž s svežim betonom vrti (100 – 500 obratov v minuti). Nato

sledi toplotna obdelava. Opaže lahko odstranimo prej, sidrne elemente in čelni del opaža pa

komaj takrat, ko beton doseže zahtevano minimalno trdnost.

Prednapeti kabli za sidranje v zemljino

Ti kabli nam služijo kot natezni elementi za sidranje objekta ali posameznih delov

konstrukcije ter razlikujemo začasne in stalne kable. Uporabljamo jih pri sidranju zunanjih

nateznih sil, za prevzem sile vzgona, za sidranje podpornih zidov in zagatnih sten, za sidranje

pobočij, skalnatih sten, itd.

Ne glede ali kabel sidramo v skalo ali nevezano zemljino, ločimo tri osnovne dele:

sidrna dolžina kabla

prosta dolžina kabla

sidrna glava kabla, kot podpora za sidrni element.

(A. Štrukelj, 2012, stran 93)

Tehnologija prednapetega betona Stran 35

Slika 25: Sestava kabla Sidranje s sponkami (Vir: A. Štrukelj, 2012)

Da kabel zadošča predvidenim zahtevam, pa je pomembna doba trajanja kablov, vrsta

zemljine in velikost sile sidranja.

Tehnologija prednapetega betona Stran 36

5 VARNOSTNI UKREPI

5.1 PRIPRAVA JEKLA IN KABLOV ZA PREDNAPENJANJE

Prostor za shranjevanje jekla za prednapenjanje mora biti na takšnem mestu, da ne ovira

drugih delovnih faz in mora biti ograjen z opozorilno ograjo. Jeklo mora biti skladiščeno

tako, da se med sabo ne prepleta. Do same uporabe jekla za prednapenjanje mora ostati

originalno zapakirano. Zato pa je potrebno pri razkladanju ali razmeščanju paziti, da se

zaradi elastičnosti materiala žice ali vrvi ne odvijejo in s tem poškodujejo delavce. Pri

nameščanju žic ali vrvi na stezi za prednapenjanje, moramo za odvijanje kolobarjev

uporabljati posebne naprave ali vitle za odvijanje. Prav tako moramo paziti, da pri

transportiranju kablov, ne nihajo prosti konci žice ali vrvi, ker bi s tem ogrožali delavce.

5.2 VARNOSTNI UKREPI PRI IZVAJANJU PREDHODNO PREDNAPETEGA

BETONA

Pri izvedbi prednapenjaja pri predhodno prednapetem betonu mora biti steza za

prednapenjanje med napenjanjem pospravljena. Delovno mesto mora biti urejeno ter

ograjeno z opozorilno ograjo in opremljeno z napisom: »Pozor, prednapenjanje, dostop

prepovedan«. Žice ali vrvi morajo biti med prednapenjanjem vzdolž steze prekrite s

ploščatim železom v obliki črke U na vsakih 5-10 metrov. Konci žic ali vrvi morajo biti na

napenjalni in nasprotni strani zavarovani z lesenimi panoji, ki so ojačani z jekleno ploščo

(debeline 4 cm). Če pride do odtrga žice ali vrvi in odletijo s veliko hitrostjo, lahko

povzročijo poškodbe. Zato je potrebno, da delavec stoji ob strani in ne pred samim jeklom,

ki ga napenja. Postavljeni morajo biti varovalni panoji, če pride do pretrga ali zdrsa žic ali

vrvi po končanem prednapenjanju. Po končanem prednapenjanju moramo žice ali vrvi

Tehnologija prednapetega betona Stran 37

upogniti ali odrezati. Med celotnim napenjanjem pa je priporočljivo, da na napenjalnem

agregatu deluje opozorilna rotacijska luč (rumene barve).

5.3 VARNOSTNI UKREPI PRI IZVAJANJU NAKNADNO PREDNAPETEGA

BETONA

Tudi v primeru izvedbe napenjanja po tehnologiji naknadno prednapetega betona velja, da

mora biti delovno mesto urejeno in postavljena opozorilna tabla z napisom »Pozor,

prednapenjanje, dostop prepovedan«. Če prednapenjanje poteka na višini, morajo biti

izdelani delovni odri z zaščitno ograjo. Njihova nosilnost in konstrukcija mora omogočati

prostor za odlaganje opreme, gibanje delavcev in ustrezati zahtevam za nemoteno delo.

Delavci morajo med prednapenjanjem jekla stati ob strani napenjalke in ne v tisti smeri, v

kateri deluje sila prednapenjanja. Pred začetkom napenjanja je odgovorni vodja dolžan

pregledati sidrne elemente in kvaliteto betona ter nato začeti napenjanje kablov.

5.4 VARNOSTNI UKREPI PRI INJEKTIRANJU KABLOV

Uporabljamo lahko samo brezhibno delujoče naprave za injektiranje, zato pred samim

začetkom naprave pregledamo in ostranimo morebitne napake. Delavec, ki upravlja z

injektirno napravo, mora ves čas kontrolirati pritisk na manometru. Dovodne cevi za

transport mase morajo biti zaščitene pred mehanskimi poškodbami.

5.5 SPLOŠNI VARNOSTNI UKREPI

Delavci, ki napenjajo jeklo, morajo biti seznanjeni s tehnologijo in morajo upoštevati

navodila o varnosti pri delu, posebej še navodila o varnosti pri prednapenjaju. Napenjanje

jekla se izvaja po navodilih odgovornega vodja za prednapenajnje, kateri tudi mora pisati

zapisnik. Prednapenjanje se ne sme izvajati brez prisotnosti odgovornega in strokovno

usposobljenega vodja. Napenjalno napravo lahko uporablja samo delavec, ki je za to

usposobljen. V obratu ali na gradbišču morajo tehnična navodila in navodila za varno delo

biti vedno dostopna. Prav tako mora odgovorni vodja skupaj s projektantom določiti nevarna

Tehnologija prednapetega betona Stran 38

mesta na konstrukciji, če bi se pojavile kakšne poškodbe. Takšna mesta je potrebno

zavarovati, in sicer tako, da se na njih ne zadržujejo delavci. Pri prednapenjaju ali

injektiranju, morajo vsi delavci uporabljati osebno varnostno opremo (delovno obleko,

čelado, rokavice, očala, ščitnik za obraz, itd.) in druga potrebna varnostna sredstva.

Tehnologija prednapetega betona Stran 39

6 LITERATURA, VIRI

[1] Cafnik Franc. Tehnologija izdelave prednapetega betona, Maribor: Visoka tehniška

šola, 1984

[2] Evrokod 2: Projektiranje betonskih konstrukcij

[3] Štrukelj Andrej, Cafnik Franc. Tehnologija gradbene proizvodnje (Tehnologija

prednapetega betona, Maribor: Fakulteta za gradbeništvo, 2012

[4] https://hr.wikipedia.org/wiki/Beton

[5] https://de.wikipedia.org/wiki/Spannbeton

Tehnologija prednapetega betona Stran 40

7 PRILOGE

7.1 SEZNAM SLIK

Slika 1: Most čez reko Drava na Ptuju, leta 1957 (Vir: Wikimedia Commons) ................... 2

Slika 2: Nosilnost betona, armiranega betona in prednapetega betona (Vir: Avak, 2007) ... 3

Slika 3: Stopnje napetosti (Vir: A. Štrukelj, 2012)................................................................ 6

Slika 4: Steza za prednapenjanje – vzdolžni prerez (Vir: A. Štrukelj, 2012) ........................ 8

Slika 5: Hoyerjev efekt (Vir: A. Štrukelj, 2012) ................................................................... 9

Slika 6: Sestava kabla (Vir: A. Štrukelj, 2012) ................................................................... 11

Slika 7: Skica obrata za proizvodnjo predhodno prednapetih elementov (Vir: A. Štrukelj,

2012) .................................................................................................................................... 16

Slika 8: Kabelski načrt (Vir: A. Štrukelj, 2012) .................................................................. 18

Slika 9: Odprti sidrni element (Vir: A. Štrukelj, 2012) ....................................................... 19

Slika 10: Zaprti sidrni element (Vir: A. Štrukelj, 2012) ...................................................... 19

Slika 11: Zagozde za sidranje (Vir: A. Štrukelj, 2012) ....................................................... 20

Slika 12: Glavičena palica (Vir: A. Štrukelj, 2012) ............................................................ 20

Slika 13: Poligonalno vodenje žic ali vrvi (Vir: A. Štrukelj, 2012) .................................... 21

Slika 14: Kabelski načrt (Vir: A. Štrukelj, 2012) ................................................................ 23

Slika 15: Jeklene kabelske cevi (Vir: A. Štrukelj, 2012)..................................................... 23

Slika 16: Plastične kabelske cevi (Vir: A. Štrukelj, 2012) .................................................. 24

Slika 17: Sidranje z zagozdami (Vir: A. Štrukelj, 2012) ..................................................... 25

Slika 18: Sidranje s sponkami (Vir: A. Štrukelj, 2012) ....................................................... 25

Slika 19: Navojni sidrni element (Vir: A. Štrukelj, 2012)................................................... 26

Slika 20: Načini sidranja kablov (Vir: A. Štrukelj, 2012) ................................................... 27

Slika 21: Vstavljanje kabla s potisnimi napravami v kabelsko cev (Vir: A. Štrukelj, 2012)

............................................................................................................................................. 28

Tehnologija prednapetega betona Stran 41

Slika 22: Vstavljanje kabla s pomočjo vitla (Vir: A. Štrukelj, 2012) .................................. 29

Slika 23: Primer zainjektiranega kabla (Vir: A. Štrukelj, 2012) ......................................... 31

Slika 24: Naprava za navijanje žice po obodu silosa Sidranje s sponkami (Vir: A. Štrukelj,

2012) .................................................................................................................................... 33

Slika 25: Sestava kabla Sidranje s sponkami (Vir: A. Štrukelj, 2012) ................................ 35

7.2 NASLOV ŠTUDENTA

Urška Žuran

Pestike 5b

2283 Zavrč

e-mail: urska.zuran@gmail.com

7.3 KRATEK ŽIVLJENJEPIS

Rojena: 02.04.1993, Ptuj

Šolanje: 1999 – 2008 Osnovna Šola Cirkulane – Zavrč

2008 – 2012 Gimnazija Ptuj

2012 – 2017 Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo,

G – UNI