Što je naknadno prednapinjanje?

San svakog arhitekta, užitak za projektante, odličan alat za graditelje, koji uz to i poštuje okoliš - naknadno prednapinjanje omogućuje izgradnju konstrukcija bilo kojeg oblika, a uz to su smanjeni utjecaji na okoliš, vrijeme izgradnje, materijal i troškovi. Od svojih prvih uporaba tehnologija naknadnog prednapinjanja znatno je napredovala - posebno u smislu učinka, osiguranja kvalitete i trajnosti, kao i zaštite od korozije. No što je to točno? I zašto bi vas trebalo zanimati?

Industrial Ring Road (Thailand) by BBR Network Member BBR Construction Systems

P: Što je naknadno prednapinjanje?

O: Na najosnovnijoj razini, naknadno prednapinjanje izuzetno je domišljat način za ojačavanje betona za vrijeme same izgradnje - koji ponekad čak omogućuje izgradnju konstrukcije kakva inače ne bi bila moguća!

Primjena naknadnog prednapinjanja omogućuje korištenje tanjih betonskih presjeka, veće udaljenosti između potpornih točki, čvršće zidove koji mogu izdržati bočna opterećenja te čvršće temelje koji mogu podnijeti učinke slijeganja i bubrenja tla. Beton ima svojstvo koje inženjeri nazivaju tlačna čvrstoća, a to znači da materijal sam bez poteškoća podnosi vlastitu težinu unutar konstrukcije.

Beton ne posjeduje vlačnu čvrstoću, pa sam po sebi ne nudi fleksibilnost koja je potrebna. Zbog toga se čelične armaturne šipke ugrađuju u betonsku konstrukciju kako bi se ograničila širina puknuća. Međutim, armaturne šipke pružaju samo pasivno ojačanje - tj. one ne nose nikakvo opterećenje niti podnose bilo kakvu silu dok sam beton ne pukne.

Tu nastupa naknadno prednapinjanje. PT sustavi pružaju aktivno ojačanje. Funkcija naknadnog prednapinjanja je tlačiti betonsku konstrukciju na mjestima gdje opterećenje uzrokuje vlačno naprezanje. Naknadno prednapinjanje primjenjuje tlačno naprezanje na materijal, čime se poništava vlačno naprezanje kojemu bi beton mogao biti izložen pod opterećenjem. Naknadno prednapinjanje se primjenjuje korištenjem natega za naknadno prednapinjanje - opreme koja uključuje snažnu čeličnu užad ili šipke za prednapinjanje, oblogu ili zaštitnu cijev, plus eventualno injekcijsku smjesu ili anti-korozijski premaz oko čelične užadi ili šipki, te potrebna sidra s obje strane.

Tipično čelično uže koje se koristi za naknadno prednapinjanje ima promjer 15.7 mm i vlačnu čvrstoću koja je četiri puta veća od prosječne šipke za armiranje koja nije prednapregnuta. Zaštitna obloga ili cijev nalazi se oko čelika za prednapinjanje. To omogućava da se on pomiče po potrebi kada se primjeni sila naprezanja nakon primjene tehnika zaštite betona. Kada se napinje, čelik se rasteže a u potrebni položaj se fiksira korištenjem sidrenog elementa, pri čemu se sila zadržava u užetu kroz cijeli životi vijek konstrukcije.

P: Zašto bi me naknadno prednapinjanje trebalo zanimati?

O: Moguće je postići mnoge prednosti prihvaćanjem pristupa izgradnji koji uključuje naknadno prednapinjanje, uključujući fleksibilnost projektiranja, brži program izgradnje i niže troškove materijala. Dugoročno gledano, moguće je smanjiti i troškove održavanja i postoji mogućnost povećanja budućeg opterećenja ili prilagodbu zbog promjene namjene građevine.

Možda najdramatičniji primjer fleksibilnosti projektiranja je primjena naknadnog prednapinjanja za mostove, gdje ta tehnika omogućuje vrlo zahtjevne geometrijske oblike uključujući složene krivulje, različita nadvišenja i značajne promjene razine. Na primjer, kod stadiona naknadno prednapinjanje omogućuje dugačke jasno definirane raspone i vrlo kreativan arhitektonski pristup.

Kod komercijalnih građevina moguće je postići najveći prostor i svjetlinu izgradnjom velikih prostora bez stupova. Brži program izgradnje i niži troškovi građevinskog materijala rezultat su smanjene količine betona i čelika potrebnih za izgradnju suprastrukture, ali naknadno prednapinjanje može značajno smanjiti i količinu radova potrebnih na tlu. Nadalje, tanje PT ploče i ranije naprezanje omogućuju kraće vremensko razdoblje za završetak radova na pojedinom katu građevine, što znači da sama građevina brže napreduje.

Dugoročno, prednapregnute konstrukcije stvaraju manje troškove održavanja. Uzmimo za primjer podne ploče za skladišta. PT rješenja uključuju manje spojeva, čime dovode do smanjenja potrebe za održavanjem spojeva, a time i do dugotrajnosti istih. Kada se radi o spremnicima i silosima, naknadno prednapinjanje može omogućiti beton koji je praktično sasvim bez pukotina. Osim toga, PT konstrukcije moguće je i preinačiti - umjesto srušiti - kako bi ih se tijekom vremena prilagodilo novoj svrsi.

Primjena prednapinjanja promovira ekološki prihvatljiviji pristup građenju. Kao prvo, prednapregnute konstrukcije sastoje se od manje građevinskog materijala - čeličnog pojačanja, betona - čime se stvara manja emisija ugljika u smislu proizvodnje i transporta. I sam građevinski proces može biti ekološki osjetljiv - primjerice, kada kod građenja PT mostova izuzetno dugog raspona nisu potrebne privremene potpore, te je tako smanjen utjecaj na okoliš.

P: Što je oprema za naknadno prednapinjanje s europskim dopuštenjem?

O: Oprema za naknadno prednapinjanje s europskim dopuštenjem obuhvaća sve elemente koji čine potpunu PT nategu. Opremu za PT s CE oznakom prodaju samo certificirana društva specijalizirana za naknadno prednapinjanje, koja preuzimaju punu odgovornost za radove na naknadnom prednapinjanju.

U prošlosti je postojalo puno nacionalnih normi - primjerice, britanske ili njemačke DIN norme - i smjernica za ispitivanje kojima su sustavi naknadnog prednapinjanja morali biti podvrgnuti. Neke su države prilagodile i usvojile specifikacije za prihvat PT sustava koje su vrijedile u drugim državama, dok druge uopće nisu imale kriterija za prihvaćanje. Danas tehnologija naknadnog prednapinjanja ima međunarodnu putovnicu ako nosi CE oznaku i ako je osigurala europsko tehničko dopuštenje (ETA) za opremu za naknadno prednapinjanje.

CE oznaka i europsko tehničko dopuštenje (ETA) za opremu za naknadno prednapinjanje čine točnu i ažurnu metodu usporedbe pojedinih sustava. Iz toga je jasno koje specifikacije proizvodi ispunjavaju, budući da je osigurano da svi ETA sustavi pružaju istu minimalnu razinu trajnosti i sigurnosti. Sustavi za naknadno prednapinjanje s CE oznakom koje postavljaju certificirane i odgovorne specijalizirane tvrtke za naknadno prednapinjanje - kao što su članovi globalne BBR mreže - pružaju najveću razinu kvalitete i jamče vlasnicima konstrukcija na kojima se primjenjuje oprema za naknadno prednapinjanje da će biti upotrijebljeni samo visokokvalitetni i najmoderniji proizvodi.

P: Koje vrste PT-a postoje?

b>O: Više nije održiv koncept „univerzalne veličine“ - potrebna je optimizacija kako bi se postigla konstrukcija koja će biti najbolja za okoliš. Odluka o primjeni naknadnog prednapinjanja znači da je dostupan širi raspon proizvoda.

U BBR-u smo grupirali svoje natege tako da klijenti mogu koristiti samo ono što im uistinu treba. Nudimo više od 25 različitih veličina sidra s više užadi - u rasponu od 1 do 73 užeta. Svim grupama veličina moguće je rukovati i mogu se naprezati samo jednim komadom alata - oprema je racionalizirana. Na taj način pomažemo omogućiti da se u konstrukciju ugradi samo ona količina materijala za usidrenje koja je potrebna, pri čemu se na najmanju mjeru svodi utjecaj prijevoza na građevinsku opremu.

Natege za naknadno prednapinjanje dolaze i velikom broju varijacija i širokom opsegu primjene. Četiri su glavne vrste:

  • Natege unutar betonskog presjeka u izravnoj vezi s betonom - jedno ili više užadi umeće se u metalnu ili plastičnu cijev okruženu betonom. Punjenjem cijevi posebnom injekcijskom smjesom, natega se „povezuje“ s betonom koji ju okružuje. Natege unutar betonskog presjeka postavljaju se prije lijevanja betona i učvršćuju se unutar njega. Taj pristup se često koristi za mostove i grede s velikim opterećenjem u zgradama - ravni sustavi unutar betonskog presjeka su osim toga i izvrstan izbor za tanke ploče.
  • Natege unutar betonskog presjeka koje nisu u izravnoj vezi s betonom - gdje čelik za prednapinjanje nije zapravo povezan s betonom koji ga okružuje, osim kod sidrišta. Takve natege se koriste u pločama i podnim pločama za zgrade i parkirališta, ali i sve više u infrastrukturnim projektima.
  • Natege izvan betonskog presjeka koje nisu u izravnoj vezi s betonom - postavljaju se na vanjskoj površini betonskih konstrukcija. Ova vrsta naknadnog prednapinjanja dopušta pristup radi održavanja i zamjene, te je stoga pravi izbor za unaprjeđenje i obnovu mostova.
  • Geotehnička sidra - koriste se za stabilizaciju bočne strane iskopa, padina brda i zidova tunela. Koriste se i za otpor silama uzgona kod izgradnje tornjeva i za seizmičko ojačanje. PT proizvodi koji nose CE oznaku su pod stalnim nadzorom kako bi se osiguralo da nastavljaju ispunjavati sve zahtjeve europskog tehničkog dopuštenja.

P: Kako se PT postavlja?

O: Kratak je odgovor „jednostavno“ - tj. postavlja ga stručna tvrtka za naknadno prednapinjanje čije osoblje je završilo odgovarajuću obuku i ima potporu velike međunarodne organizacije.

Sustave za naknadno prednapinjanje trebaju projektirati i postavljati samo društva specijalizirana za PT, kao što su ona unutar BBR mreže. Projektiranje oblika PT nacrta i određivanje pravog sustava ključna je faza u procesu i zahtjeva inženjersko promišljanje kako bi sve zainteresirane strane u projektu maksimalno iskoristile dostupne prednosti.

Rad na primjeni sustava za naknadno prednapinjanje može započeti nakon što je postavljena bila kakva oplata ili pojačanje temelja. Za sustav u izravnoj vezi s betonom obično se prvo postavljaju cijevi, zatim se instalira užad pomoću strojeva za guranje užadi, a na kraju se postavljaju sidra. Predgotovljavanje natega za naknadno prednapinjanje izvan lokacije može ponuditi znatne prednosti za određene građevinske projekte.

Zatim slijedi postavljanje betona. Kad beton postigne maksimalnu snagu, užad se sidri u uobičajenom uređaju za sidrenje pomoću velike preše za više užadi ili alata za prednapinjanje pojedinačne užadi. Kad preša dosegne odgovarajuće opterećenje, otpušta nategu. Natega se zatim lagano povlači, čime aktivira sustav za usidrenje i stvara čvrstu vezu na natezi. Sidro održava silu primijenjenu na nategu i prebacuje je na okolni beton.

Cijev se zatim puni injekcijskom smjesom na bazi cementa koja pruža zaštitu od korozije užadi i povezuje nategu s betonom koji okružuje cijev.

P: Je li PT novi izum?

O: Nije, postoji već duže vrijeme! Zapravo, prednapregnuti beton je postao najčešće korišteni građevinski materijal za moderne mostove i za rastući broj stambenih, komercijalnih i javnih zgrada. BBR je predvodnik tog razvoja, tako da danas tisuće projekata širom svijeta sadrže BBR-ovu tehnologiju naknadnog prednapinjanja.

Gotovo odmah nakon što je krajem 19. st. razvijen armirani beton, inženjeri su uočili da bi se njegova izvedba mogla poboljšati ako se šipke postave u nategu - a beton zadrži pod kompresijom. No, tek je kasnije primjena naknadnog prednapinjanja za konstrukcije široko rasprostranjena.

BBR-ova duga povijest inventivnog razvoja započela je 1948. kada je patentiran BBRV sustav za naknadno prednapinjanje žicama s glavama u obliku gumba. Kasnije je BBR razvio cijeli spektar sustava za prednapinjanje i naknadno prednapinjanje, geotehničkih sidara i sidara kosih vješaljki, pokrivajući sve primjene u visokogradnji, a danas BBR mreža posluje u više od 50 država širom svijeta.

Post-tensioning

Where creativity meets strength
See our Downloads page

CONA CMX

Strong and Versatile
Volume 1: System Applications
See our Downloads page

Prednosti naknadnog prednapinjanja

  • Veća fleksibilnost projekta
  • Brži program izgradnje
  • Niži troškovi građevinskog materijala
  • Smanjeni troškovi održavanja
  • Mogućnost povećanog opterećenja u budućnosti
  • Smanjeni troškovi kroz cijeli životni vijek i poboljšana trajnost
  • Smanjen utjecaj na okoliš