1/64
VSL SYSTÉMY (CZ), s.r.o.
Kříženeckého náměstí 322 PRAHA 5 – BARRANDOV Česká republika
VSL International Ltd. Industriestrasse 14 CH – 4553 SUBINGEN Švýcarsko
Předpínací systémy VSL 0,5“, 0,6“
ORGANIZACE: Zpracovatel: VSL SYSTÉMY (CZ) s.r.o. Certifikační orgán: TZÚS Praha, AO 204
JMÉNO: Ing. P. Ševčík
RAZÍTKO, PODPIS:
DATUM:
2/64
Obsah 1.
Charakteristika předpínacího systému vsl ....................................................3
1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7.
Úvod ............................................................................................................................. 3 kotvení .......................................................................................................................... 4 Předpínací výztuŽ ......................................................................................................... 15 Kabelové kanálky.......................................................................................................... 15 Výroba a montáž předpínacích kabelů............................................................................. 16 Předpínání ................................................................................................................... 18 Injektování................................................................................................................... 22
2.
PŘEDPÍNACÍ OCEL A TYPY KABELŮ.......................................................... 24
3.
DIMENZOVÁNÍ KOTEV ........................................................................... 28
3.1. 3.2. 3.3.
kotvení kabelů se soudržností ........................................................................................ 28 systém kotvení volných kabelů....................................................................................... 42 kotvení jednolanových Lan bez soudržnosti ..................................................................... 46
4.
Konstrukční detaily ................................................................................. 47
4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8.
minimální osové vzdálenosti kabelů ................................................................................ 47 uspořádání kotevních desek........................................................................................... 47 Rozměry výklenků pro aktivní kotvy typ E, Ec a CS 2000 .................................................. 48 prostorové požadavky pro napínací lisy........................................................................... 49 Vedení kabelů .............................................................................................................. 50 Excentricita kabelového kanálku a těžiště předpínacího kabelu.......................................... 50 Pokyny pro vyztužování................................................................................................. 51 Výztuž pro uchycení kabelů ........................................................................................... 54
5.
Průběh síly v kabelu ................................................................................ 55
5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.
Ztráty třením................................................................................................................ 55 Ztráta pokluzem v kotvě................................................................................................ 57 Ztráty v důsledku RELAXACE předpínací výztuže.............................................................. 61 Ztráty v důsledku dotvarování a smršťování betonu......................................................... 62 Ztráty v důsledku pružného zkrácení betonu ................................................................... 63
3/64
1. CHARAKTERISTIKA PŘEDPÍNACÍHO SYSTÉMU VSL ÚVOD Předpínací systémy VSL se celosvětově používají již od roku 1956. Dlouhodobým vývojem a zkušenostmi předpínací systém fy VSL dosáhl technické dokonalosti a získal velmi dobrou pověst za svou kvalitu a spolehlivost. Předpínací systémy VSL se používají v nejrůznějších typech betonových konstrukcí. Používají se především v mostech, budovách, ale existuje i mnoho jiných aplikací předpínacích systémů, jako jsou zemní a skalní kotvy, zvedání a posouvání těžkých břemen apod. Předpínací systémy VSL jsou chráněny patenty. Jsou certifikovány ve všech zemích, kde se používají a odpovídají národním a mezinárodním normám, stejně jako odpovídají Doporučení pro schvalování a používání předpínacích systémů „Recommendations for acceptance and application of post-tensioning systems“ Mezinárodní federace pro předpínaný beton „Fédération Internationale de la Précontrainte“ (FIP). -
Systém je jednoduchý vzhledem k montáži a funkčnosti.
-
Jsou běžně dostupné předpínací kabely s únosností od 127 kN až do 7007 kN (Po). K dispozici jsou i předpínací kabely i s vyšší únosností.
-
Předpínací kabely s vyšší únosností byly úspěšně použity například v konstrukcích atomových reaktorů, zesílení přehradních hrází a při montáži velkých lanových střech
-
Je možno použít předpínací lana různých průřezů.
-
Příprava délky pramenců před jejich instalací není nutná.
-
Jsou normovány různé druhy kotvení – aktivní (napínané), pasivní (nenapínané).
-
Montáž kotvení probíhá na stavbě.
-
Instalace předpínacích lan do kabelových kanálků uložených do konstrukce lze provést před betonáží nebo po betonáži.
-
Vnesení předpínací síly se provádí jednoduchým a spolehlivým způsobem a zařízením.
-
Předpínání je možno provádět v několika krocích/stupních.
-
Během předpínání je možno kompenzovat pokluz v kotvě.
-
Provádí se přesné odečtení vnášené předpínací síly a protažení předpínací výztuže.
-
Díky šroubovitému tvaru kabelových kanálků se dosahuje velmi dobrého zainjektování předpínacích kabelů.
Předpínací kabel se skládá z předpínacích lan, kabelového kanálku a kotvení. Kabely se napínají hydraulickým napínacím lisem, poté se zakotví a nakonec se zpravidla zainjektují injektážní maltou. Předpínací síla z předpínacích lan se přenáší přes kotevní klínky do kotevní objímky a odtud přes roznášecí desku dále do konstrukce. Předpínací systém VSL má následující charakteristické znaky: -
Předpínání kabelu je možno provést v libovolných etapách / krocích.
-
Je možno kdykoliv určit vnášenou předpínací sílu
-
Není nutná příprava délky pramenců před jejich instalací.
-
Použitím předpínacích lan s vysokou pevností jsou ztráty v důsledku pružného přetvoření, dotvarování a smršťování procentně nižší.
Významnou skutečností je dále to, že napínací zařízení je snadné pro obsluhu a umožňuje rychlé a bezpečné napínání. Byl kladen velký důraz na racionální výrobu a instalaci předpínacích kabelů, kotvení a provádění předpínacích prací.
4/64
KOTVENÍ K dispozici jsou následující typy kotvení a spojek: Aktivní kotvy (napínané): Pasivní kotvy (nenapínané): Kabelové spojky: Mezilehlé kotvení: Pasivní kotvení: Aktivní kotvy (napínané): Kabelová spojka: Zemní kotva:
VSL typ CS 2000, Ec, E VSL typ U, H a P VSL typ K a V VSL typ Z a ZU VSL typ L VSL typ SO VSL typ SK viz. speciální dokumentace
Velikost (únosnost) předpínacího kabelu a typ kotvení kabelu je závislé na požadavku projektanta a možnostech konstrukce. Označení kotvení předpínacího kabelu se provádí uvedením typu kotvení (E, Ec, CS, ….) a číslem 5-1 až 5-55, resp. 6-1 až 6-55. Toto číslo určuje velikost kabelu. První číslice 5 nebo 6 určuje průměr předpínacího lana (5 = 0,5“, 6 = 0,6“) a následující číslo určuje počet lan v kabelu. Jednotlivá kotvení je možno osadit i menším počtem lan, takže je v podstatě možno zakotvit kabel složený z libovolného počtu lan až do počtu 55. Aktivní kotvení se skládá z roznášecí desky, kotevní objímky a kotevních klínků. Kotevní objímka zajišťuje polohu lan v kotvení a přes kotevní klínky přenáší předpínací sílu do roznášecí desky a odtud dále do konstrukce. Všechny lana kabelu se napínají současně. Lana jsou jednotlivě zakotvena do kotevní objímky pomocí kotevních klínků, které se sevřou v kónických otvorech v kotevní objímce. Stejný princip kotvení je použit pro všechny velikosti. Toto poskytuje velké výhody při výrobě, skladování, instalaci a zkoušení kotev. 1.1.1.
Kotvení kabelů se soudržností v kruhovém kanálku
Aktivní kotvení VSL typ CS 2000 Toto kotvení je lehké a kompaktní. Roznášecí deska je vyrobena z litiny a vysokopevností malty a je doplněna plastovou trumpetou. Kotvení umožňuje rychlý přenos předpínací síly do konstrukce. Podkotevní výztuž může být tvořena spirálou nebo normální ortogonální výztuží. Kotvení CS 2000 je možno použít také jako nenapínanou – pasivní kotvu. Injektážní napojení
CS trumpeta
Kanálek Roznášecí deska Kotevní objímka Ochranný kryt
Klínky Lana
5/64
Aktivní kotvení VSL typ Ec Tento druh kotvení umožňuje rychlý přenos předpínací síly do konstrukce přes dvoustupňovou litinovou kotvu. Je to druh kompaktního a relativně lehkého kotvení. Podkotevní výztuž může být tvořena spirálou nebo normální ortogonální výztuží. Kotvení Ec je možno také použít jako nenapínanou – pasivní kotvu.
Kanálek Injektážní napojení Kotevní objímka
Roznášecí deska
Klínky Lana
Aktivní kotvení VSL typ E Předpínací síla se přenáší pomocí ocelové kotevní desky rovnoměrně do betonu. Podkotevní výztuž může být tvořena spirálou nebo normální ortogonální výztuží. Kotvení E je po drobné úpravě možno použít jako nenapínanou – pasivní kotvu.
Injektážní napojení
Roznášecí deska
Kanálek
Kotevní objímka Klínky Lana
Rozšíření
6/64
Pasivní kotvení VSL typ H Toto pasivní kotvení je technicky jednoduché a velmi ekonomické řešení přenosu předpínací síly do konstrukce. Vzhledem k tomu, že předpínací síla se vnáší soudržností výztuže s betonem, je přenos síly velmi rovnoměrný. Tahový O kroužek, který se používá pro předpínací kabely od velikosti 5-7, resp. 6-7, eliminuje příčné síly v kořeni kotvy. Výztužná síť v koncové oblasti slouží jako distanční mřížka jednotlivých pramenců. Tento druh kotvení se používá i u kabelů v plochém kanálku. Injektážní napojení Kanálek Cibulový rozplet
Tahový kroužek Těsnění
Distanční mřížka
Pasivní kotvení VSL typ U Přenos předpínací síly u tohoto druhu kotvení se uskutečňuje částečně soudržností mezi předpínacími pramenci a betonem a částečně pomocí zabetonované U desky. Tahový O kroužek a spirála eliminují příčné síly v kořeni kotvy. Toto kotvení může být osazeno v konstrukci horizontálně i vertikálně. Pokud je počet pramenců v kotvení lichý, otočí se lichý pramenec kolem U desky a zavede se zpět do kabelového kanálku. Vzhledem k potřebě speciálního zařízení pro ohnutí pramenců je nutno tento druh kotvení vyrobit před uložením do konstrukce.
Injektážní napojení Kanálek Tahový kroužek Těsnění Opěrný plech U
7/64
Pasivní kotvení VSL typ P Tento druh kotvení se používá tam, kde je nutno přenést předpínací sílu do konstrukce v co nejkratší vzdálenosti od konce kabelového kanálku, respektive vnést celou sílu do konce předpínaného prvku. Kotvení se skládá ze zakřivené kotevní desky, do které jsou pomocí tlakových spojek ukotveny jednotlivé pramence. Pramence jsou zajištěny v požadované poloze pomocí distančních plechů. Tento druh kotvení se používá i u kabelů v plochém kanálku.
Injektážní napojení
Kanálek Opěrný plech P
Tahový kroužek
Tlakové spojky
Těsnění
Opěrný plech U
Pasivní kotvení VSL typ L U tohoto způsobu kotvení se předpínací výztuž ohýbá o 180° v relativně malém prostoru, takže může být odvedena zpět do blízkosti svého výchozího bodu. Kotvení se skládá z kabelového kanálku ve tvaru U kruhového průřezu. Pro zamezení vzniku trhlin v betonu za kotvením se předpokládá vložení měkké výztuže.
Kanálek B
Kanálek A
Injektážní napojení
8/64
Pasivní kotvení VSL typ AF Tento druh kotvení se používá u vertikálních kabelů, kdy je vhodné instalovat předpínací pramence po betonáži konstrukce. Pramence se vsunou do kabelového kanálku a poté se zainjektují v kotvě speciální vysokopevnostní maltou. Po vytvrdnutí malty se provádí napínání kabelu a následně injektáž.
Kabelová spojka VSL typ K Tato kabelová spojka umožňuje napojení kabelu na již zabetonovaný a předepnutý kabel. Napojení kabelu je jednoduché, jednotlivé pramence se kotví do příslušné drážky těla spojky pomocí tlakových spojek.
Roznášecí deska
Injektážní napojení Spojovací objímka K
Kanálek Pouzdro
Ocelový pásek Tlakové spojky Klínky Tahový kroužek
9/64
Kabelová spojka VSL typ V Tato kabelová spojka umožňuje napojení kabelu na již zabetonovaný, ale dosud nepředepnutý kabel. Napojení kabelu je jednoduché, jednotlivé pramence se kotví do příslušné drážky těla spojky pomocí tlakových spojek, stejně jako u spojky typu K. Pouzdro Spojovací objímka V
Tahový kroužek
Tlakové spojky s fixačním plechem
Mezilehlé kotvení VSL typ Z a ZU Mezilehlé kotvení typu Z a ZU se používá v případech, kdy je z konstrukčních důvodů nutno napínat z mezilehlého bodu. Kotevní objímka se uloží do napínacího prostoru mezi částmi kabelu. Mezilehlé kotvení typu Z a ZU se především používá v následujících případech: - Prstencové napínání tlakových šachet a štol. Použitím tohoto kotvení odpadá nutnost použití vnitřních kotevních nálitků. - Prstencové napínání kruhových nebo válcových staveb, jako jsou nádrže, sila apod. Použitím tohoto kotvení odpadá nutnost použití vnějších kotevních nálitků. - Příčné předpětí mostovek v případech, kdy jsou z estetických či jiných důvodů nežádoucí kotevní kapsy po obvodu mostovky. - Předpínání táhel či trámů v případě, že není možno provádět napínání z čela předpínaného prvku.
Injektážní napojení
Tahový kroužek s kotvou
Klínky
Kanálek Fixační plech
Klínky
Kotevní objímka Z
Kotevní objímka ZU
10/64
1.1.2.
Kotvení kabelů se soudržností v oválném kanálku
Aktivní kotvení VSL typ SO Používá se především pro předpínání stropů, příčné předpětí mostovek a jiných tenkých deskových konstrukcí, kde je třeba maximálně využít excentricitu předpínacího kabelu. Jednotlivé předpínací vložky, lana, se kotví pomocí kotevní čelisti do litinové kotevní desky, která se vkládá do plastového výklenku „trumpety“ a roznáší předpínací sílu do konstrukce. Způsob vyztužení kotevní oblasti je popsán v kapitole 4.7.
Injektážní napojení Klínky Lana
Oválný kanálek Injektážní napojení Kotevní hlava
Bednící díl
Pasivní kotvení VSL typ H a P Tento druh kotvení se využívá soudržnosti předpínací výztuže s betonem. Rozdílná úprava konců předpínacích lan umožňuje zmenšit délku přenosu předpínací síly z kabelu do konstrukce.
Injektážní napojení Oválný kanálek Tahový kroužek Těsnění
Tahový kroužek Těsnění Opěrný plech P Tlakové spojky
Distanční plech Cibulový rozplet
Fixační plech
11/64
Kabelová spojka VSL typ SK Tento druh kabelové spojky se používá ve spojení s oválným kabelovým kanálkem. Tato kabelová spojka umožňuje napojení kabelu na již zabetonovaný a předepnutý kabel. Napojení kabelu je jednoduché, jednotlivé pramence se kotví do příslušné drážky těla spojky pomocí tlakových spojek. Injektážní napojení
Pouzdro Tlakové spojky Spojovací objímka SK
Oválný kanálek
Klínky Lana
Rošíření Roznášecí deska Ocelový pásek
12/64
1.1.3.
Kotvení vnějších kabelů
Deviátor
Aktivní kotvení
Kabel
Pasivní kotvení
Aktivní kotvení VSL typ Ec Tento druh kotvení umožňuje rychlý přenos předpínací síly do konstrukce přes dvoustupňovou litinovou kotvu. Je to druh kompaktního a relativně lehkého kotvení. Podkotevní výztuž může být tvořena spirálou nebo normální ortogonální výztuží. Aktivní kotvení VSL typ E Předpínací síla se přenáší pomocí ocelové kotevní desky rovnoměrně do betonu. Podkotevní výztuž může být tvořena spirálou nebo normální ortogonální výztuží. Aktivní kotvení VSL typ Ed Tento druh kotvení umožňuje rychlý přenos předpínací síly do konstrukce přes dvoustupňovou litinovou kotvu a použitím speciální vložky je možno případně povést výměnu celého kabelu. Drobnou úpravou lze také kotvení provést jako elektricky izolované. Je to druh kompaktního a relativně lehkého kotvení. Podkotevní výztuž může být tvořena spirálou nebo normální ortogonální výztuží. Aktivní kotvení VSL typ Edm Předpínací síla se přenáší pomocí ocelové kotevní desky rovnoměrně do betonu. Tento druh kotvení umožňuje výměnu celého kabelu v průběhu životnosti konstrukce.
13/64
1.1.4.
Kotvení jednotlivých lan bez soudržnosti
Pasivní kotvení
Aktivní kotvení
Monostrand
Spojka (v pracovní spáře)
Aktivní/Pasivní kotvení/Spojka VSL typ S-6 / SF-6 / SK-6 Tento druh kotvení je určen pro kotvení jednotlivých předpínacích lan bez soudržnosti. Předpínací síla se přenáší přes kotevní klínek do dvoustupňové litinové kotvy a odtud dále do konstrukce. Kotevní klínek je ochráněn plastickým mazivem a vodotěsně utěsněn víčkem. Systém kotvení samozřejmě také řeší protikorozní ochranu přechodu předpínacího lana do kotvení. Kotvení je buď aktivní, typ S-6, nebo pasivní, nenapínaná kotva SF-6. Jednotlivá lana v konstrukci se napojují pomocí lanové spojky SK-6. Napojení lana se provádí po předepnutí lana předcházejícího. Aktivní kotvení S-6
Klínky Instalační kus
Monostrand Přechodka Kotevní hlava Bednící dílec Instalační matice
Pasivní kotvení SF-6 Monostrand Přechodka
Kotevní hlava Víčko
14/64
Spojka SK-6 Monostrand 1 Přechodka
Přechodka
Tělo spojky Kotevní hlava a závitová spojka Monostrand 2
15/64
PŘEDPÍNACÍ VÝZTUŽ Pro předpínací vložky kabelů se používají splétané sedmidrátové pramence průměru 13mm (0,5“) 15mm (0,6“) se zaručenou pevností 1770 nebo 1860MPa. Používaná předpínací výztuž odpovídá mezinárodním normám EURONORM 138-79, ASTM A 416-85, BS 5896 a je certifikována v České republice. Jednotlivé materiálové charakteristiky předpínací výztuže jsou uvedeny v kapitole 2.1 KABELOVÉ KANÁLKY
1.1.5.
Kanálky předpínacích kabelů se soudržností
Pro kabelové kanálky předpínacího systému se soudržností se používají: - trubky z tenkého plechu s drápkovým spojem nebo s přeplátovaným svařovaným švem. - Trubky s žebry z vysokohustotního polyethylenu (HDPE), systém VSL PT+.
Pro kabely sestavované v konstrukci před betonáží se používají kabelové kanálky ohebné (typ A - lehké provedení podle ČSN P 74 2871 – Příloha C, odstavec C4). Pro kabely dílensky sestavované a následně přepravované na stavbu se používají kabelové kanálky polotuhé (typ B – střední provedení podle ČSN P 74 2871 – Příloha C, odstavec C4). Pro kabely, u kterých se předpínací vložky do kanálku prostrkují dodatečné po betonáži, se používají kabelové kanálky tuhé (typ C – těžké provedení podle ČSN P 74 2871 – Příloha C, odstavec C4).
1.1.6.
Ochranné obaly volných kabelů
Pro kabelové kanálky a ochranné obaly volných kabelů, se používají: - Ocelové bezešvé nebo svařované trubky. - Hladké trubky z vysokohustotního polyethylenu (HDPE) PE 80 podle ISO 4427. U jednotlivých lan bez soudržnosti se kabelové kanálky nepoužívají. V tomto případě je ochranný obal součástí předpínací vložky. Nesoudržnost je zajištěna vyplněním prostoru mezi obalem a pramencem injektážním tukem.
16/64
VÝROBA A MONTÁŽ PŘEDPÍNACÍCH KABELŮ
1.1.7.
Výroba
Předpínací kabely je možno sestavovat přímo v konstrukci, na staveništi nebo ve výrobně. O místě výroby kabelů rozhoduje především konkrétní situace na stavbě a ekonomické hledisko. Určujícími faktory jsou především mzdové náklady, produktivita práce, vlastnosti a vybavení stavební výrobny, vybavení a podmínky na stavbě a průběh stavby. Při přípravě kabelů ve výrobně se sestavují celé kabely včetně kotvení. Delší kabely, cca nad 12m, se navíjejí na cívky nebo se skládají do přepravních rámů a takto se skladují a přepravují na stavbu.
1.1.8.
Ukládka do konstrukce
Na stavbě se kabely ukládají přímo do konstrukce do předepsané polohy na distanční výztuž. Při výrobě kabelů na staveništi se ukládají nejprve kabelové kanálky na distanční výztuž a kotevní prvky spolu s podkotevní výztuží se montují do bednění.
Vkládání předpínacích vložek je možno provádět před nebo po betonáži konstrukce. Instalaci vložek je možno provádět dvěma způsoby: - vtahovaní předem připravených kabelových svazků pomocí navijáku po zabetonování Svazek lan
Kabelová špička
-
Tažné lano
Naviják
vsouvání jednotlivých pramenců do kabelového kanálku pomocí prostrkovacího zařízení (možno provádět před i po zabetonování) Pro vsouvání jednotlivých pramenců jsou zkonstruována prostrkovací zařízení, např. VSL EMK-E, VSL EMK-H atd.
17/64
Prostrkovací zařízení
Cívka v kleci
Oba způsoby instalace (vsouvání, vtahování) předpínacích vložek jsou vhodné u kabelů, které jsou oboustranně kotvené aktivním kotvením VSL typ E, Ec nebo CS 2000. U kabelů s předpínacími vložkami vloženými před betonáží je možno použít na jednom konci kabelu pasivní kotvení. Montáž předpínacích kabelů po betonáži má několik významných výhod: osazování prázdných trubek kabelových kanálků je jednodušší, mnohem rychlejší a lépe se dodrží předepsaná poloha - Méně ovlivňuje časový postup prací, protože montáž může probíhat během tvrdnutí betonu
18/64
1.1.9.
Osazení injektážních napojení
Před betonáží se kabelové kanálky doplní o injektážní, respektive odvzdušňovací napojení. Injektážní napojení se skládá z plastové příložky s těsněním a HDPE trubky Js 21. Injektážní, respektive odvzdušňovací trubičky se umístňují: - na injektážní kryty aktivních kotev (až po napínání) - na roznášecí desky aktivních kotev (až po napínání) - v nejnižším místě kabelu pro případný odvod vlhkosti z kabelu (pokud to konstrukce bednění umožňuje) - ve vrcholu kabelu - ve vzdálenosti max. 25m od posledního napojení - v pasivní kotvě Injektážní napojení
Kanálek
Aktivní kotvení
Odvzdušnění
Drenáž
Kabel
Injektáž
Injektážní napojení
Pasivní kotvení
PŘEDPÍNÁNÍ
1.1.10.
Příprava
Po betonáži se odbední čelo konstrukce v místech aktivních kotev a osadí se na kabel kotevní objímka a klínky. Je podstatnou výhodou, že se tak může stát až po betonáži a tak se kotevní objímka s klínky během betonáže neznečistí.
19/64
1.1.11.
Pracovníci
Napínání provádí řádně proškolení pracovníci za dozoru specialisty VSL. Pracovníci obsluhující napínací soupravu musí být držiteli Strojnického průkazu pro obsluhu napínací soupravy a musí být řádně seznámeni s obsluhou používané napínací soupravy. 1.1.12.
Napínací zařízení
Pro napínání předpínacích kabelů se používají napínací soupravy. Napínací soupravy se skládají z dvoučinného dutého hydraulického napínacího lisu s kotevním zařízením, hydraulického čerpadla a tlakoměru. Přesnost napínacích sestav se pravidelně ověřuje ve zkušebnách.
Typ I (ZPE 23FJ)
Typ II (ZPE 19)
Typ III (ZPE 500)
Typy napínacích lisů: Název ZPE ZPE ZPE ZPE ZPE ZPE ZPE ZPE 23FJ 30 3 60 7A 12St 200 19 2
Typ Délka [mm] Průměr [mm] Zdvih pístu [mm] Plocha pístu [mm2] Max. nosnost [kN] Provozní tlak [bar] Hmotnost [kg] Použití pro kabely typ 0.5“ (průměr 13mm) Použití pro kabely typ 0.6“ (průměr 15mm)
ZPE
460/3 1
ZPE 500
ZPE 750
ZPE ZPE 1000 1250
I
III
III
III
III
II
III
II
II
III
II
III
II
790
720
475
615
690
550
960
750
580
1000
1185
1200
1290
116
140
200
180
280
310
315
390
485
550
520
790
620
200
250
160
250
160
100
300
100
100
200
150
200
150
47,1
58,32
103,6
126,4
203,6
309,4
325,7
500,3
804,0
894,6
1247,0
1809,5
2168,0
230
320
500
632
1064
1850
2000
2900
4660
5000
488
549
483
500
523
598
614
580
580
559
601
553
577
23
28
47
74
115
151
305
294
435
1064
1100
2290
1730
5-1
5-1
5-2 5-3
5-2 - 5-4
5-6 5-7
5-12
5-12
5-18 5-19
5-22 5-31
5-22 5-31
5-31 5-37
5-37 -5-55
5-37 -5-55
6-1
6-1
6-2
6-2 6-3
6-4
6-6 6-7
6-6 6-7
6-12 6-7
6-18 6-18 6-19 -6-22
6-31
6-31 -6-43
6-31 -6-55
7500 10000 12500
20/64
1.1.13.
Montáž předpínacího zařízení
Osazení napínacího lisu na kabel pro provedení předepnutí je velmi jednoduché. Na konce jednotlivých lan se osadí kovové montážní špičky, jednotlivá lana se pomocí montážních pomůcek zafixují v poloze a na kabel se nasune napínací lis. Manipulace se v závislosti na hmotnosti lisu provádí ručně nebo pomocí zvedacího zařízení. Při návrhu konstrukce je nutno zohlednit minimální rozměry lisu nutné pro provedení napnutí kabelu [kap. 4.4].
1.1.14.
Napínání kabelu
Napínání se provádí v souladu s ČSN 73 2401 „Provádění a kontrola konstrukcí z předpjatého betonu“. Po nasazení napínacího lisu na kabel je nutno zkontrolovat jeho souosost s předpínacím kabelem a zda čelo lisu dosedá plně na kotevní objímku. Poté je možno ukotvit napínaný kabel kotevním zařízením lisu (pokud není lis vybaven automatickým kotvícím zařízením). Kabel se napíná postupně v několika krocích. Prvním krokem je napnutí kabelu na 25% požadované předpínací síly, kdy se provede odečet délky přesahu předpínacího pramence pomocí měrky umístněné na předpínaném kabelu. Odečet protažení se provádí v každém jednotlivém kroku. Výsledné skutečné protažení kabelu se nakonec porovnává s teoretickým vypočteným prodloužením kabelu.
1.1.15.
Kotvení
Je-li vyčerpán zdvih lisu nebo je-li dosaženo požadované předpínací síly v kabelu, sníží se tlak v lisu a tím se dosáhne rovnoměrného zakotvení pramenců v kotevní objímce. Díky stálému účinku tření mezi klínky a pramenci, činí pokluz v kotvě při ukotvení max. 6mm. Tato hodnota je shodná pro všechny druhy pramenců. Předpínací systém VSL umožňuje provádět libovolný počet napínacích etap. Snížení předpínací síly v kabelu, případně jeho celé odkotvení je možné také, pokud je k dispozici dostatečný přesah kabelu za kotevní objímkou. Zvláštní opatření také umožňuje snížení napínací síly i po odřezání přesahu kabelu.
21/64
1.1.16.
Kompenzace pokluzu v kotvě
Ve většině případů je pokluz v kotvě při ukotvení kabelu a s ním spojené následné snížení předpětí zanedbatelné. U velmi krátkých kabelů, u kabelů s malou úhlovou změnou a v případech, kdy je požadováno dodržení napínací síly (např. u pohyblivých kotev) je možno použít lis s kotvením kotevních klínků, nebo lze použít následující postup: - Pramence kabelu se ukotví v kotevní objímce snížením tlaku v napínacím lisu. - Opětovně se zvýší tlak v lisu, objímka se oddálí od roznášecí desky. - Do vzniklé mezery mezi kotevní objímku a roznášecí desku se vloží distanční vložky. - Uvolní se tlak v napínacím lisu, samočinně se odkotví ukotvovací zařízení lisu a lis se demontuje z kabelu.
22/64
INJEKTOVÁNÍ
1.1.17.
Účel injektáže
Hlavní účely injektáže jsou: Ochrana předpínací výztuže před korozí důkladným vyplněním kabelového kanálku alkalickým materiálem (injektáží). U předpínacích kabelů se soudržností injektážní malta zajišťuje spolupůsobení předpínací výztuže s konstrukcí Kompletní vyplnění všech dutin v předpínacím kabelu také zamezuje vnikání vlhkosti do konstrukce, která může způsobit korozi a případné potrhání konstrukce při zmrazovacích cyklech. 1.1.18.
Ochranné injektážní mazivo
Injektáž předpínacích kabelů bez soudržnosti se provádí ochranným injektážním mazivem. Injektážní mazivo splňuje podmínky Doporučení FIP pro injektáž předpínacích kabelů bez soudržnosti (Corrosion protection of unbonded tendons : FIP recommendations) a normy ČSN P 74 2871 čl. 4.5 – Protikorozní ochrana. Jako ochranné injektážní mazivo se obvykle používá: - Visconorust 2889 - Nontribus MP2 - Jiné odsouhlasené mazivo 1.1.19.
Injektážní cementová malta
Předpínací kabely se soudržností se injektují cementovu maltou. Injektážní malta musí splňovat požadavky určené normou ČSN EN 447 „Injektážní malta pro předpínací kabely – Požadavky na běžnou maltu“. 1.1.20.
Zkoušení injektážní malty
Zkušební metody injektážní malty se provádějí v souladu s normou ČSN EN 445 „Injektážní malta pro předpínací kabely – Zkušební metody“. Během provádění injektážních prací se sledují různé parametry a provádějí kontrolní zkoušky injektážní malty. Výsledky se zapisují do protokolu „Kontrolní zkoušky injektážní malty“ (viz. Příloha). 1.1.21.
Injektování
Injektování kabelových kanálků se provádí v souladu s normou ČSN EN 446 „Injektážní malta pro předpínací kabely – Postup injektování“. Průběh injektážních prací se zapisuje do „Injektážního protokolu“.
23/64
1.1.21.1.
Klimatické podmínky
Provádění injektážních prací je podmíněno splněním následujících teplotních podmínek v souladu s ČSN EN 446. V případě, že tyto podmínky nejsou splněny, je nutno provést příslušná opatření. Teplota při injektování: Teplota°C Minimum Maximum 1.1.21.2.
Vzduch 5 30
Prvek 5 25
Malta 10 25
Pracovníci
Injektáž provádí řádně proškolení pracovníci za dozoru specialisty VSL, který má minimálně dvouleté zkušenosti s prováděním injektáží předpínacích systémů VSL. Specialisté VSL jsou průběžně školeni v technice injektování a přípravy injektážních směsí. 1.1.21.3.
Ochranné pomůcky a bezpečnost při práci
Pracovníci během injektáže musí být vybaveni ochrannými pomůckami. 1.1.21.4.
Strojní vybavení
Příprava injektážní malty se zpravidla provádí ve dvoububnové VSL míchačce se zásobníkem a dvourychlostním čerpadlem. Na výstupu z čerpadla je umístněn tlakoměr. Pro dopravu injektážní směsi k injektážnímu vstupu se používají gumové tlakové hadice Js 1“. Umístnění injektážní míchačky se volí tak, aby se minimalizovala délka injektážních hadic a tudíž dopravní vzdálenost čerpané malty. 1.1.21.5.
Injektáž kabelů
Kabelové kanálky se injektují z nejnižšího konce. Na začátku čerpání směsi do kabelu jsou otevřené všechny odvzdušňovací otvory. Jednotlivé odvzdušňovací otvory se postupně během injektování pevně uzavírají poté, co z nich začne vytékat malta stejné konzistence jako malty čerpané. Z konců kabelu se odebírají vzorky injektážní malty pro provedení kontrolních zkoušek injektážní malty. 1.1.21.6. Během malty: • • • •
Kontrolní zkoušky injektážní malty:
injektáže se provádějí kontrolní zkoušky za účelem kontroly následujících vlastností injektážní Zpracovatelnost Odloučení vody Objemové změny Pevnost injektážní malty v tlaku
24/64
2. PŘEDPÍNACÍ OCEL A TYPY KABELŮ Následující tabulky obsahují charakteristické vlastnosti předpínací výztuže. K jednotlivým kolonkám připojujeme následující poznámky: -
-
Max. přípustná předpínací síla kabelu může být až 80% jeho charakteristické pevnosti Kabelové kanálky: Tabulkové hodnoty se vztahují na standardní případy. Odchylky jsou možné, pokud je přihlédnuto k důsledkům z toho vyplývajícím. Poměr průřezu kabelového kanálku k průřezu oceli pro 0,5“ pramence (100mm2) leží mezi hodnotami 2.3 a 2.8. Jiné typy předpínacích pramenců vykazují podobné hodnoty. Vztah směrových změn kanálku je dán požadavkem na prostupnost injektážní malty. Podle Leonhardta by toto číslo mělo ležet mezi 2 a 9, přičemž se dává přednost vyšším hodnotám. Naše hodnoty pro pramence 0,5“ / 100mm2 leží mezi 6 a 8. Excentricita: Je uvedena odchylka těžiště předpínacího kabelu od těžiště kabelového kanálku. Značení: Velikost předpínacího kabelu je vyjádřena pomocí čísla označující průměr pramence v desetinách palce a počtu pramenců
Tabulka: Charakteristické vlastnosti předpínací výztuže Pramenec typ 13mm (0,5“) Nominální průměr Nominální průřez Nominální hmotnost Mez kluzu Zaručená pevnost Charakteristická únosnost Pn Modul pružnosti Relaxace po 1000h při 20°C a 0,7 x Pn
[mm] [mm2] [kg/m] [MPa] [MPa] [kN] [GPa] [%]
15mm (0,6“)
N
S
N
S
12,5 93 0,730 1670 1860 173,0
12,9 100 0,785 1670 1860 186,0
15,2 140 1,10 1670 1860 260,4
15,7 150 1,18 1670 1860 279,0
cca 195 max 2,5
25/64
Tabulka: Charakteristické vlastnosti předpínacích kabelů 0,5“ Pramenec 0,5"N 1860MPa
Pramenec 0,5"S 1860MPa
Počet lan v kabelu
Rozměr ocelového kabelového kanálku
Excentricita kabelu v ocelovém kanálku [mm]
5-1
1
23/28
5
93
173
100
186
5-2
2
35/40
8
186
346
200
372
5-3
3
35/40
6
279
519
300
558
5-4
4
40/47
7
372
692
400
744
5
45/52
8
465
865
500
930
6
45/52
6
558
1 038
600
1 116
7
50/57
7
651
1 211
700
1 302
8
55/62
9
744
1 384
800
1 488
9
55/62
8
837
1 557
900
1 674
10
60/67
10
930
1 730
1 000
1 860
Typ kabelu
5-7
5-12
5-19
5-22
5-31
5-37
5-43
5-55
Průřezová plocha [mm 2]
Průřezová Charakteristická Charakteristická pevnost kabelu [kN] plocha [mm 2] pevnost kabelu [kN]
11
60/67
9
1 023
1 903
1 100
2 046
12
60/67
8
1 116
2 076
1 200
2 232
13
65/72
9
1 209
2 249
1 300
2 418
14
65/72
8
1 302
2 422
1 400
2 604
15
70/77
9
1 395
2 595
1 500
2 790
16
70/77
9
1 488
2 768
1 600
2 976
17
75/82
11
1 581
2 941
1 700
3 162
18
75/82
10
1 674
3 114
1 800
3 348
19
75/82
9
1 767
3 287
1 900
3 534
20
80/87
10
1 860
3 460
2 000
3 720
21
80/87
9
1 953
3 633
2 100
3 906
22
80/87
8
2 046
3 806
2 200
4 092
23
85/92
12
2 139
3 979
2 300
4 278
24
85/92
11
2 232
4 152
2 400
4 464
25
90/97
14
2 325
4 325
2 500
4 650
26
90/97
13
2 418
4 497
2 600
4 836
27
95/102
15
2 511
4 670
2 700
5 022
28
95/102
14
2 604
4 843
2 800
5 208
29
95/102
13
2 697
5 016
2 900
5 394
30
95/102
12
2 790
5 189
3 000
5 580
31
95/102
11
2 883
5 362
3 100
5 766
32
100/107
13
2 976
5 535
3 200
5 952
33
100/107
12
3 069
5 708
3 300
6 138
34
100/107
12
3 162
5 881
3 400
6 324
35
110/117
17
3 255
6 054
3 500
6 510
36
110/117
17
3 348
6 227
3 600
6 696
37
110/117
16
3 441
6 400
3 700
6 882
38
110/117
16
3 534
6 573
3 800
7 068
39
110/117
14
3 627
6 746
3 900
7 254
40
110/117
14
3 720
6 919
4 000
7 440
41
120/127
19
3 813
7 092
4 100
7 626
42
120/127
19
3 906
7 265
4 200
7 812
43
120/127
18
3 999
7 438
4 300
7 998
44
120/127
17
4 092
7 611
4 400
8 184
45
120/127
17
4 185
7 784
4 500
8 370
46
120/127
16
4 278
7 957
4 600
8 556
47
120/127
15
4 371
8 130
4 700
8 742
48
130/137
22
4 464
8 303
4 800
8 928
49
130/137
21
4 557
8 476
4 900
9 114
50
130/137
20
4 650
8 649
5 000
9 300
51
130/137
20
4 743
8 822
5 100
9 486
52
130/137
19
4 836
8 995
5 200
9 672
53
130/137
19
4 929
9 168
5 300
9 858
54
130/137
18
5 022
9 341
5 400
10 044
55
130/137
17
5 115
9 514
5 500
10 230
26/64
Tabulka: Charakteristické vlastnosti předpínacích kabelů 0,6“
Ty p kabelu
Poč et lan v kabelu
Roz měr kabelov ého kanálku
Ex c entric ita kabelu v kanálku [mm]
Pr amenec 0,6"N 1860MPa Pr ůř ez ov á ploc ha [mm2 ]
Charakter is tic ká pev nos t kabelu [kN]
Pr amenec 0,6"S 1860MPa Průř ez ov á ploc ha [mm 2 ]
Char akter is tic ká pev nos t kabelu [kN]
6- 1
1
25/30
5
140
260
150
279
6- 2
2
40/47
9
280
521
300
558
6- 3
3
40/47
6
420
781
450
837
6- 4
4
45/50
7
560
1 042
600
1 116
6- 7
6-12
6-19
6-22
6-31
6-37
5
50/57
8
700
1 302
750
1 395
6
55/62
9
840
1 562
900
1 674
7
55/62
7
8
65/72
11
980
1 823
1 050
1 953
1 120
2 083
1 200
2 232
9
65/72
9
1 260
2 344
1 350
2 511
10
70/77
11
1 400
2 604
1 500
2 790 3 069
11
70/77
9
1 540
2 864
1 650
12
75/82
11
1 680
3 125
1 800
3 348
13
80/87
13
1 820
3 385
1 950
3 627
14
80/87
11
1 960
3 646
2 100
3 906
15
80/87
10
2 100
3 906
2 250
4 185
16
85/92
12
2 240
4 166
2 400
4 464
17
85/92
11
2 380
4 427
2 550
4 743 5 022
18
90/97
13
2 520
4 687
2 700
19
90/97
12
2 660
4 948
2 850
5 301
20
100/107
17
2 800
5 208
3 000
5 580 5 859
21
100/107
16
2 940
5 468
3 150
22
100/107
15
3 080
5 729
3 300
6 138
23
100/107
14
3 220
5 989
3 450
6 417
24
100/107
13
3 360
6 250
3 600
6 696
25
110/117
18
3 500
6 510
3 750
6 975
26
110/117
17
3 640
6 770
3 900
7 254
27
110/117
16
3 780
7 031
4 050
7 533
28
110/117
15
3 920
7 291
4 200
7 812
29
120/127
21
4 060
7 552
4 350
8 091 8 370
30
120/127
20
4 200
7 812
4 500
31
120/127
19
4 340
8 072
4 650
8 649
32
120/127
18
4 480
8 333
4 800
8 928
33
120/127
23
4 620
8 593
4 950
9 207
34
120/127
22
4 760
8 854
5 100
9 486
35
130/137
22
4 900
9 114
5 250
9 765
36
130/137
21
5 040
9 374
5 400
10 044
37
130/137
20
5 180
9 635
5 550
10 323
27/64
Tabulka: Kabelové kanálky PT+ předpínacích kabelů Typ Velikost kabelu kabelového 0,5“ 0,6“ ∅A ∅B kanálku 59 5-12 6-7 58 63 76 5-19 6-12 76 81 100 5-31 6-19/22 100 106 130 5-37 6-31 130 136
se soudržností Rozměry [mm] D E ∅C 73 91 116 146
Tabulka: Doporučené rozměry ochranných obalů vnějších Typ kabelu 5-3 5-4 5-7 5-12 5-19 Rozměry 40/2.3 50/2.9 63/3.6 75/4.3 90/5.1 chráničky 50/2.9 63/3.6 75/4.3 90/5.1 110/6.3 Ø/tl. stěny [mm] Typ kabelu 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19 50/2.9 63/3.6 63/3.6 90/5.1 110/6.3 Rozměry 63/3.6 90/5.1 90/5.1 110/6.3 125/7. 1 chráničky Ø/tl. stěny [mm]
2,5 2,5 3,0 3,0
42,0 52,5 60,0 50,8
∅F
G
H
82 100 123 156
108 116 126 139
106 124 147 177
kabelů 5-22 5-31 5-37 5-43 5-55 90/5.1 110/6.3 125/7.1 140/8.0 160/9.1 110/6.3 125/7.1 140/8.0 160/9.1 6-22 6-31 6-37 125/7.1 140/8.0 160/9.1 140/8.0 160/9.1
28/64
3. DIMENZOVÁNÍ KOTEV Níže uvedené typy VSL kotvení jsou standardizovány. Změny v rozměrech jsou možné pouze ve zvláštních případech. U některých typů pasivního kotvení jsou používána lisovaná pouzdra. Pouzdra se na pramence lisují za studena speciálním hydraulickým lisem s formou. Podkotevní výztuž je z betonářské oceli s minimální mezí kluzu > 420 MPa. KOTVENÍ KABELŮ SE SOUDRŽNOSTÍ
3.1.1.
Předpínací jednotka 6-7 6-12 6-19 6-27 6-31 6-37
A 222 258 300 360 390 420
Aktivní kotvení VSL typ CS 2000
B 60 80 90 110 122 130
C 50 60 70 70 70 82
D 143 178 210 256 274 300
E1) 50 50 30 30 30 30
F1 400 500 540 660 620 805
F2 535 638 660 810 740 925
G 250 325 420 520 555 610
Rozměry H J1 220 60/67 330 80/87 400 100/107 440 120/127 480 130/137 540 140/150
J2 59/73 76/91 100/116 115/131 130/146 130/146
K 12 16 16 18 20 22
n 5 7 9 9 9 10
M 295 370 470 575 610 665
O 55 55 50 55 60 60
P 12 12 16 18 18 18
t 5 7 9 9 9 10
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu L1 platné pro CS Standard, L2 platné pro CS Plus a CS Super J1 vnitřní/vnější průměr ocelového kabelového kanálku J2 vnitřní/vnější průměr kabelového kanálku PT+ n počet závitů spirály 1) v případě, že průměr G je malý, aby bylo možno spirálu osadit přes „nos“ roznášecí desky, je možno spirálu posunout zpět (např.: E + 30mm)
X 300 390 490 590 630 685
29/64
3.1.2.
Předpínací pramence 0,6“
Předpínací pramence 0,5“
Předpínací jednotka 5-3 5-4 5-7 5-12 5-19 5-22 5-31 5-37 5-42 5-55 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19 6-22 6-31 6-37
Aktivní kotvení VSL typ EC
A 120 135 165 215 270 290 340 370 395 430 135 150 190 250 310 340 390 430
B 130 125 155 215 285 335 365 360 380 460 125 155 170 245 305 365 350 450
C 50 50 55 60 75 85 95 105 110 130 50 55 60 75 95 100 120 135
D 90 95 110 150 180 190 230 240 260 290 95 110 135 170 200 220 260 280
E 50 55 74 104 135 150 172 188 201 230 55 65 84 118 150 178 192 215
Rozměry F 35/40 40/45 50/57 65/72 80/87 85/92 100/107 120/127 130/137 140/150 40/45 45/50 60/67 80/87 95/102 110/117 130/137 140/150
G 145 160 200 270 350 370 440 480 510 550 160 200 250 330 400 430 510 550
H 145 145 210 285 345 380 440 475 540 605 145 210 260 345 440 480 540 605
J 10 10 12 14 16 18 20 22 22 22 10 12 14 16 18 18 22 22
n 3 3 4 5 6 6 7 7 8 9 3 4 5 6 7 8 8 9
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - J průměr spirály podkotevní výztuže - n počet závitů spirály
X 145 160 200 270 350 370 440 480 510 550 160 200 250 330 400 430 510 550
30/64
3.1.3.
Předpínací pramence 0,6“
Předpínací pramence 0,5“
Předpínací jednotka 5-1 5-3 5-4 5-7 5-12 5-19 5-22 5-31 5-37 5-42 5-55 6-1 6-2 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19 6-22 6-31 6-37
Aktivní kotvení VSL typ E
A 70 120 140 180 250 300 330 400 420 450 520 80 120 150 170 220 300 370 400 470 520
B 10 15 20 25 35 45 50 60 65 60 75 10 15 25 25 35 45 55 60 75 80
C 45 50 50 55 60 75 85 95 105 110 130 50 50 50 55 60 75 95 100 120 135
D 42 90 95 110 150 180 190 230 240 260 290 53 90 95 110 135 170 200 220 260 280
E 15 50 55 74 104 135 150 172 188 201 230 18 50 56 65 84 118 150 172 192 215
Rozměry F G 60 80 175 145 170 170 165 230 205 310 355 395 430 430 490 500 505 550 530 590 605 680 60 100 175 145 165 185 165 215 155 290 325 380 475 480 590 520 615 620 750 680
H 90 135 150 200 275 330 360 420 455 490 560 100 150 150 200 250 330 420 420 520 585
J K 25/30 8 40/45 10 45/50 10 55/60 12 65/72 14 80/87 16 85/92 18 100/107 18 120/127 20 130/137 22 140/150 22 30/35 8 40/45 10 45/50 10 50/55 12 60/67 14 80/87 16 95/102 18 110/117 18 130/137 20 140/150 22
n 2,5 3,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 7,5 7,5 7,5 8,5 2,5 3,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 7,5 8,5 9,5
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - K průměr spirály podkotevní výztuže - n počet závitů spirály
X 80 145 170 230 310 395 500 500 550 590 680 100 145 185 215 290 380 480 520 660 680
31/64
3.1.4.
Předpínací jednotka 5-3
Pasivní kotvení VSL typ H
alternativa
typ
A
B
D
1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 3 1 2 3 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
I I I II II II I II II II II II II II II II II II II II II I I I II II II I II II II II II II II II
230 310 150 370 170 350 310 470 310 570 390 670 470 770 470 870 670 570 1,170 870 570 290 390 190 450 210 430 390 570 390 690 470 810 570 1,050 690
70 70 170 70 190 190 270 190 390 190 390 310 430 310 550 350 430 550 350 430 670 90 90 210 90 230 230 330 230 470 230 490 260 510 370 510
930 930 930 1,280 1,280 1,280 1,280 1,280 1,280 1,280 1,280 1,480 1,480 1,680 1,680 1,680 1,680 1,680 1,980 1,980 1,980 950 950 950 1,300 1,300 1,300 1,300 1,300 1,300 1,300 1,300 1,700 1,700 2,000 2,000
5-4
Předpínací pramenec 0,5“
5-7 5-12 5-19 5-22 5-31 5-37 5-42
5-55 6-3
Předpínací pramenec 0,6“
6-4 6-7 6-12 6-19 6-22 6-31 6-37 Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro:
E
F
G
n
180 180 200 200 230 230 300 300 350 350 350 350 400 400 400 400 400 400
155 155 155 155 155 155 155 155 155 155 165 165 165 165 165 185 185 185
12 12 14 14 14 14 16 16 16 16 18 18 18 18 18 20 20 20
7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
200 200 230 230 300 300 350 350 400 400 400 400
155 155 155 155 155 155 155 155 165 165 185 185
14 14 14 14 16 16 16 16 18 18 20 20
7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
32/64
- nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - n počet závitů spirály
3.1.5.
Pasivní kotvení VSL typ U
Předpínací pramenec 0.6“
Předpínací pramenec 0.5“
Předpínací jednotka 5-1 5-3 5-7 5-12 5-19 5-22 5-31 6-1 6-2 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19
A 15 70 160 280 400 440 640 35 75 145 145 255 400 690
B 600 600 600 700 800 900 1,300 600 600 600 600 700 900 1,450
C
D
E
F
n
78 112 114 126 126 126
130 190 220 260 260 260
188 262 264 316 316 316
8 12 14 16 16 16
4 5 5 5 5 5
78 112 112 114 126 126
130 190 190 220 260 260
188 262 262 264 316 316
8 12 12 14 16 16
4 5 5 5 5 5
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - n počet závitů spirály
33/64
3.1.6.
Předpínací pramence 0.6“
Předpínací pramence 0.5“
Předpínací jednotka 5-1 5-3 5-7 5-12 5-19 5-22 5-31 6-1 6-2 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19
Pasivní kotvení VSL typ P
A
B
120 230 230 230 230 230 230 130 230 230 230 230 230 230
60 70 140 210 350 350 350 80 60 100 100 185 280 470
C
D
E
F
G
n
300 350 400 500 600 800
130 190 220 260 260 260
100 150 180 180 180
188 262 264 316 316 316
8 12 12 14 14 16
4 4 5 5 5 5
250 300 350 400 500 700
130 190 190 220 260 260
100 150 150 150 180 180
188 262 262 264 316 316
8 12 12 14 16 16
4 4 4 5 5 5
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - n počet závitů spirály
34/64
3.1.7.
Pasivní kotvení VSL typ L
Předpínací pramence 0,6“
Předpínací pramence 0,5“
Předpínací jednotka 5-4 5-7 5-12 5-19 5-22 5-31 6-2 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19
A vnitřní/vnější 50/55 65/72 80/87 90/97 95/102 110/117 50/55 50/55 55/60 75/82 90/97 100/117
B vnitřní/vnější 45/50 55/60 65/72 80/87 85/92 100/107 45/50 45/50 50/55 60/67 80/87 95/102
R min. 600 600 900 1,100 1,200 1,400 600 600 600 750 1,000 1,300
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu
35/64
3.1.8.
Předpínací jednotka 6-12 6-19 6-31
Pasivní kotvení typ AF
A
B
C
D
E
F
G
265 315 375
700 700 900
60 60 60
460 460 660
90 90 90
95/102 380 120/127 480 150/157 620
H
J
n
L
x
450 540 660
16 18 20
9 9 11
60 60 80
410 510 650
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - max.předpínací síla (80% z charakteristické pevnosti kabelu) může být aplikována po dosažení pevnosti 100MPa 1. injektáže v AF kotvě (krychelné). - n počet závitů spirály - X: vzdálenost kotev, minimální vzdálenost od okraje Xc = 0,5 x X + krytí
36/64
3.1.9.
Kabelová spojka pevná VSL typ K
Předpínací pramenec 0.6“
Předpínací pramenec 0.5“
Předpínací jednotky 5-3 5-7 5-12 5-19 5-22 5-31 5-37 5-42 5-55 6-2 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19 6-22 6-31 6-37
A 430 550 650 740 830 1,140 1,320 1,290 1,370 380 490 520 630 730 860 930 1,090 1,390
Uváděné rozměry jsou v mm Pevnost betonu, předpínání a vzdálenosti viz typy Ec a E
B 140 140 140 140 140 140 180 180 200 150 160 160 160 160 160 160 180 200
C 40 60 60 80 90 90 120 130 150 30 60 60 70 80 90 90 130 130
D 130 170 200 240 260 350 390 395 420 140 150 160 190 240 280 310 360 430
37/64
3.1.10.
Kabelová spojka kluzná VSL typ V
Předpínací pramenec 0,6“
Předpínací pramenec 0,5“
Předpínací jednotka 5-3 5-7 5-12 5-19 5-22 5-31 6-2 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19
Uváděné rozměry jsou v mm
E 275 400 420 560 630 940 160 260 290 400 500 630
F 205 205 205 205 205 205 215 225 225 225 225 225
G 220 260 320 455 520 600 200 210 210 220 410 580
H 30 60 60 80 90 90 30 60 60 70 80 90
J 140 180 210 240 260 350 150 160 170 200 250 290
38/64
3.1.11.
Mezikotvení
Předpínací pramenec 0,6“
Předpínací pramenec 0,5“
Předpínací jednotka 5-2 5-4 5-6 5-12 5-22 6-2 6-4 6-6 6-12 6-22
A 130 160 200 280 350 140 170 210 300 400
VSL typ Z
B 60 70 90 140 170 70 80 100 160 190
C 80 90 130 140 200 90 100 140 160 250
D 60 65 85 90 120 65 70 90 100 145
F 400 500 600 1,000 1,450 450 900 1,000 1,350 1,500
G 560 720 890 1,440 2,070 620 1,130 1,320 1,910 2,290
H 170 200 240 320 390 180 210 250 340 440
F 450 600 650 450 560 650
G 655 835 925 700 815 930
H 200 200 220 210 220 240
Uváděné rozměry jsou v mm 1) tahový kroužek pouze na straně 2 2) závisí na tvaru povrhu betonu, uvedené hodnoty jsou platné pro nezakřivený povrch
3.1.12.
Mezikotvení
Předpínací jednotky Pramenec 5-2 0,5“ 5-4 5-6 Pramenec 6-2 0,6“ 6-4 6-6
A 165 165 165 170 170 200
VSL typ ZU
B 103 103 113 105 105 120
C 80 88 95 90 92 105
D 60 65 70 65 65 75
Uváděné rozměry jsou v mm 1) tahový kroužek pouze na straně 2 2) závisí na tvaru povrhu betonu, uvedené hodnoty jsou platné pro nezakřivený povrch
39/64
3.1.13.
Typ SO 5-4 SO 6-4
A 306 330
Aktivní kotvení VSL typ SO
B 144 168
C 250 280
D 96 115
E 65 75
F 103 127
H K-30 K-30
J 75 75
Kmin 110 120
Lmin 1,5xK 1,5xK
M 10 12
N 14 16
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 20MPa (krychelné), 16MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - 1) při výpočtu H použít aktuální K - 2) L by měla být maximální dovolená vzdálenost mezi tloušťkou desky a krytím, zatímco Lmin = 1,5 x K
Rozměry kanálků Kabelová h jednotka Ocelový kanálek 5-4 18 6-4 PT-PLUS 5-4 21 plastový kanálek 6-4 Uváděné rozměry jsou v mm
H
b
B
s
21
72
75
0,3
35
72
86
2,0
X 370 400
40/64
3.1.14.
Pasivní kotvení VSL typ H a typ P
Typ H
Typ H 5-4 H 6-4
A 310 390
B 70 90
C 930 950
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 20MPa (krychelné), 16MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu
Typ P
Typ P 5-4 P 6-4
D 230 260
E 65 80
F 360 430
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 20MPa (krychelné), 16MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu
41/64
3.1.15.
Typ SK 5-4
Kabelová spojka VSL typ SK
G 408
H 150
J 140
K 170
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 20MPa (krychelné), 16MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu
42/64
SYSTÉM KOTVENÍ VOLNÝCH KABELŮ
3.1.16.
Aktivní kotva typ E
A 80 120 150 170 220 300 370 400 470 520
B 18 50 56 65 84 118 150 172 192 215
C 10 15 25 25 35 45 55 60 75 80
D 53 90 95 110 135 170 200 220 260 280
E 50 50 50 55 60 75 95 100 120 135
F 80 80 80 85 90 105 125 130 150 165
G 100 145 185 215 290 380 480 520 620 680
H 100 150 150 200 250 330 420 420 520 585
I 8 10 10 12 14 16 18 18 20 22
K 50 50 50 50 50 55 60 60 65 65
L 2,5 3,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 7,5 8,5 9,5
Mmin 70 190 190 190 190 370 530 650 690 830
N
P poloha a průměr podle injekt.materiálu
6-1 6-2 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19 6-22 6-31 6-37
Rozměry
Podle materiálu a rozměru kanálku
předp.pramenec typ 0,6“
Předpínací jednotky
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - 1) roznášecí deska také ve variantě odlitku - 2) L: počet závitů spirály pokud je poslední závit spirály přivařen nebo L + 1 pokud je poslední závit spirály otevřený
43/64
3.1.17.
Aktivní kotva typ Ec
předp.pramenec 0,6“
Předpínací jednotka 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19 6-22 6-31 6-37
Rozměry A 135 150 190 250 310 340 390 430
B 95 110 135 170 200 220 260 280
C 65 77 96 115 135 135 165 175
D 100 115 145 190 235 255 295 320
E 125 155 170 245 305 365 350 450
F 50 55 60 75 95 100 120 135
G 80 85 90 105 125 130 150 165
H 50 60 55 60 65 67 70 80
L 3 4 5 6 7 8 8 9
M 160 200 250 330 400 430 510 550
N 145 210 260 345 440 480 540 605
O 10 12 14 16 18 18 22 22
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - 1) roznášecí deska také ve variantě odlitku - 2) L: počet závitů spirály
P 45 50 50 55 60 60 65 65
44/64
3.1.18.
Aktivní kotva typ Ed
předp.pramen ec 0,6“
předpínací jednotka 6-7 6-12 6-19 6-31 6-37
rozměry A 250 310 390 430 520
B 245 305 350 450 530
C 60 65 70 80 90
D 175 225 275 305 320
E 95 115 145 155 183
F 75 90 110 125 140
G 190 235 295 320 420
H 100 115 135 160 170
I 45 45 45 55 55
J 345 235 540 605 745
K 16 18 22 22 26
L 55 60 65 65 80
M 330 400 510 550 640
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - speciální kotvení umožňující snadnou výměnu kabelu - 1) N: počet závitů spirály
N 6 7 8 9 9
45/64
6-1 6-2 6-3 6-4 6-7 6-12 6-19 6-22 6-31 6-37
A 80 120 150 170 220 300 370 400 470 520
Bmin 35 155 155 145 145 325 485 605 635 775
C 10 15 25 25 35 45 55 60 75 80
rozměry I 35 35 35 45 45 45 45 45 55 55
M
N
P podle materiálu a velikosti kanálku
předp.pramenec 0,6“
předpínací jednotka
Podle velikosti kotvy
Aktivní kotva typ Edm
podle velikosti konstrukce
3.1.19.
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu - speciální kotvení umožňující snadnou výměnu kabelu - 1) N: počet závitů spirály
46/64
KOTVENÍ JEDNOLANOVÝCH LAN BEZ SOUDRŽNOSTI
3.1.20.
Aktivní kotvení typ S-6
* pro krytí 20mm, může být přizpůsobeno na hodnotu podle požadavku Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 24MPa (krychelné), 20MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu
3.1.21.
Pasivní kotvení typ SF-6
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 24MPa (krychelné), 20MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu
3.1.22.
Spojka typ SK-6
Uváděné rozměry jsou v mm Údaje jsou platné pro: - nominální pevnost betonu 24MPa (krychelné), 20MPa (válcové) v okamžiku předpínání pro max.předpínací sílu 80% z charakteristické pevnosti kabelu
47/64
4. KONSTRUKČNÍ DETAILY MINIMÁLNÍ OSOVÉ VZDÁLENOSTI KABELŮ Konstrukce z předpjatého betonu vyžadují zvýšenou pozornost na dodržení předepsaných rozměrů a kvalitu materiálů. Uložení kabelů musí umožňovat správné zhutnění betonu při ukládce a kabely musí být uchyceny tak, aby při vibrování betonu nedošlo k jejich vychýlení z předepsané polohy. Při návrhu podkotevní oblasti předpínacích kabelů je třeba také pamatovat na to, že beton v této části konstrukce musí být náležitě zhutněn. Osová vzdálenost mezi jednotlivými kabely musí být dostatečná, aby bylo možno meziprostor řádně probetonovat. U zakřivených kabelů by v opačném případě mohlo dojít k prolomení kabelu vlivem radiálních sil. Níže uvedené hodnoty jsou minimální doporučené vzdálenosti:
Rozměry jsou uvedeny v mm z > než maximální průměr kameniva u > Ø D/2 (min. 40mm) USPOŘÁDÁNÍ KOTEVNÍCH DESEK V podkotevní oblasti je značné namáhání podkotevních desek. Z tohoto důvodu je nutno v prostoru kotvení věnovat zpracování betonu zvýšenou pozornost. V okamžiku vnášení max. předpínací síly rovnající se 80% charakteristické pevnosti kabelu je minimální požadovaná pevnost betonu 28MPa (krychelné), 23MPa (válcové). Minimální osové vzdálenosti kotvení jsou uvedeny v kapitole 3. Pro minimální vzdálenost kotvení od okraje konstrukce platí vztah e= X/2 + krytí výztuže
48/64
ROZMĚRY VÝKLENKŮ PRO AKTIVNÍ KOTVY TYP E, EC A CS 2000 Uvedené rozměry je případně podle potřeb a konkrétní situace možno upravit po konzultaci se specialistou VSL.
Kotvení typ E, Ec - Pramence 0,5“, Ap=100mm2 5-1 5-3 5-4 5-7 A 200 240 240 320 B 110 120 120 120 C 110 125 160 ØD 35 60 70 90 ØE 12 12 18 F 700 700 700 700
5-12 400 120 210 120 18 700
5-19 500 140 260 150 18 1000
5-22 500 150 290 170 18 1000
5-31 500 170 340 190 18 1000
Uvedené rozměry rozměry jsou v mm
Kotvení typ E, Ec - Pramence 0,6“, Ap=150mm2 6-1 6-2 6-3 6-4 A 200 240 320 320 B 110 120 120 120 C 125 150 ØD 40 60 70 80 ØE 12 18 F 700 700 700 700
6-7 400 130 190 100 18 700
6-12 500 140 250 130 18 1000
6-19 500 170 300 170 18 1000
6-22 500 170 340 190 18 1000
Uvedené rozměry rozměry jsou v mm
Kotvení typ CS 2000 – Pramence 0,6“, Ap=150mm2 6-7 6-12 6-19 6-27 6-31 A 325 360 420 520 550 B V závislosti na detailu (použití krytu kotvy) C 188 220 260 310 330 ØD M12 M12 M12 M16 M16 ØE 105 130 150 185 190 Uvedené rozměry rozměry jsou v mm
6-37 580 357 M16 215
6-31 650 200 410 220 18 1000
49/64
PROSTOROVÉ POŽADAVKY PRO NAPÍNACÍ LISY Následující uvedené rozměry definují nutné prostorové nároky pro provedení napnutí aktivních kotev. Jsou zde zohledněny veškeré úkony, které jsou s napínáním spojené.
Tabulka – minimální rozměry pro provádění napínání Typ lisu Amin [mm] B [mm] ZPE 23FJ 300 ZPE-30 30 600 ZPE-3 30 550 ZPE-60 30 650 ZPE-7A 30 800 ZPE-12St2 50 700 ZPE-200 50 1100 ZPE-19 50 850 ZPE-460/31 60 700 ZPE-500 80 1150 ZPE-750 80 1350 ZPE-1000 80 1300 ZPE-1250 90 1350
C [mm] 1200 1100 1000 1100 1200 1300 2100 1500 1500 2000 2300 2200 2250
D [mm] 116 140 200 180 300 310 330 390 485 585 570 790 660
E [mm] 90 100 150 140 200 200 210 250 300 330 365 450 375
50/64
VEDENÍ KABELŮ Průběh kabelů s náhlými změnami směrového a výškového vedení způsobuje výrazné ztráty vlivem tření. Pro průběh kabelů by měl být dodržen následující diagram:
Minimální poloměr zakřivení kabelu Minimální přímá délka
Zaručená pevnost kabelu (MN)
Minimální přímá délka kabelu za kotvou Lmin , Minimální poloměr zakřivení kabelu Rmin Diagram je založen na výpočtu podle vzorce: Rmin = k x P1/2 kde:
P= charakteristická pevnost kabelu v MN k= 3 – exaktní koeficient určený na základě dlouholetých zkušeností
Zmenšení minimálního zakřivení kabelu je možné jen tehdy, je-li prověřen účinek radiálních tahů na beton a zatížení vznikající zakřivením předpínací oceli. Pro kabel s jedním pramencem a pro plochý kabelový kanálek (typy 5-4 a 6-4) je minimální poloměr zakřivení kolem osy x Rmin,x = 2,5m, kolem osy y je minimální poloměr zakřivení Rmin,y = 6,0m
EXCENTRICITA KABELOVÉHO KANÁLKU A TĚŽIŠTĚ PŘEDPÍNACÍHO KABELU Při zakřivení kabelu se předpínací výztuž vždy dotýká vnitřní strany kabelového kanálku. Odchylky těžiště předpínacího kabelu od osy kabelového kanálku jsou uvedeny v tabulkách předpínací oceli a kabelových jednotek [kap. 2]. Je-li použit nejbližší vyšší průměr kabelového kanálku, zvýší se excentricita o 3mm.
51/64
POKYNY PRO VYZTUŽOVÁNÍ
násuvný třmínek
Pasivní kotvení VSL typ L násuvný třmínek: Požadovaný celkový průřez příčné výztuže v oblasti příčného tahu: As x n = P0 x Π A [mm2] – průřezová plocha jednoho třmínku n – počet třmínků P [kN] – předpínací síla Ø Dvnější – vnější průměr kabelového kanálku T [mm] - tloušťka stěny X [mm] - kotevní délka dle normy
Ohýbaná výztuž musí být stanovena projektantem. Kabely musí být kryty vrstvou betonu odpovídající minimálně velikosti vnějšího průměru kanálků. Uspořádání kotvení VSL typ L:
52/64
Aktivní kotvení VSL typ SO
Detail výztužného třmínku
Uspořádání a úprava vyztužných třmínků s minimálním krytím. Typ 5-4 6-4
F 103 127
H1) K - 30 K - 30
J 75 75
Kmin 110 120
Lmin2) 1,5K 1,5K
∅M 10 12
∅N3) 14 16
1) Pro výpočet H použijte skutečné K ( K= 1/2 tloušťky stropu ) 2) L je nutno zvolit po zvážení tloušťky stropu a max.krytí ( Lmin = 1,5K ) 3) U rohových zakotvení je nutno pruty ohnout, či uspořádat jinak pro spolehlivé přenesení sil. Detaily výztuže v kotevní zóně musí být stanoveny odpovědným projektantem. Výše uvedená uspořádání jsou běžná pro stropy v pozemním stavitelství.
53/64
Aktivní kotvení jednotlivých lan bez soudržnosti VSL typ S-6/SK-6/SF-6 Detail výztužného třmínku – obr.
Aktivní kotva
Třmínková výztuž v půdoryse
(pro aktivní kotvu nebo spojku) Spojka
Pasivní kotva
Schéma uspořádání lan v konstrukci Jednotlivá lana bez soudržnosti je možno sdružovat do svazků 2-4 lan.
Symboly jednoduché lano
2 lana
3 lana
4 lana
54/64
VÝZTUŽ PRO UCHYCENÍ KABELŮ Předpínací kabely musí být uloženy s velkou přesností. To vyžaduje také přesné osazení podpěr pro kabely, které musí být dostatečně fixovány na svých místech. Na takto připravené podpěry se kabely upevní tak, aby byla zabezpečena jejich poloha. Vzdálenost mezi jednotlivými podpěrami se řídí podle typu kabelu, jeho směrového a výškového vedení, způsobu betonáže a hmotnosti. Obvykle vyhovuje 0,8 – 1,0m. Jestliže jsou pramence do kanálků ukládány až po betonáži, je nutno při fixaci prázdného kanálku dbát na to, aby kanálek při betonáži „nevyplaval“. Kromě pečlivého připevnění kanálku k úchytkám doporučujeme připevnit kabel i k okolní měkké výztuži. Při ukládání prázdného kanálku do konstrukce se nejprve pevně fixuje pouze nejspodnější část kanálku, na ostatních podpůrných místech se kanálky fixují po uložení celé délky kabelu. Z různých možných způsobů podepření kabelových kanálků jsou zde uvedeny jen některé. Míra h se vždy vztahuje na spodní hranu kanálku a povrch bednění.
Kabelové podpory, výztuž S 235, ∅20
V kritických místech, např. při větším zakřivení kabelu nad podporami je vhodné navrhnout opatření zabraňující poškození kabelového kanálku během betonáže.
55/64
5. PRŮBĚH SÍLY V KABELU ZTRÁTY TŘENÍM Předpínací síla, vyvolaná v místě vnesení napětí, klesá směrem k nenapínané kotvě následujícími vlivy: - třením výztuže o stěny kabelového kanálku - relaxací předpínací výztuže - dotvarováním a smršťováním betonu - pružným stlačením betonu Ztráty třením po délce kabelu se počítají podle Coulombova zákona o tření lan, který je možno vyjádřit vzorcem: Px = P0 . e – (µ . α + k . x) Px – P0 – µk– αx-
předpínací síla ve výztuži ve vyšetřovaném místě x předpínací síla v místě vnesení předpětí koeficient tření v zakřiveném úseku koeficient tření v přímém úseku na 1m délky součet absolutních hodnot horizontálních a vertikálních úhlů v obloukové míře, sevřenými normálami křivky průběhu kabelového kanálku součet délek (v metrech) přímých úseků kabelového kanálku mezi místem 0, ve kterém je předpínací síla vyvozována, a vyšetřovaným místem X
Pro zjednodušení je Coulombův zákon graficky zpracován v nomogramu, který je uveden v dalším textu. Obsahuje stupnice pro hodnoty Px, Pm a (µα + kx). Hledané hodnoty Px a Pm mohou být odečteny na spojnicích daných bodů P0 a (µα + kx). Bezrozměrný koeficient tření (µα + kx) je možno odečíst z nomogramu také. Praxe ukazuje, že hodnota koeficientu tření se může být případ od případu různá. Střední hodnoty součinitele pro různé druhy kabelových kanálků jsou následující: Typ kabelového kanálku Ocelový kabelový kanálek HDPE chránička a PT+ Pramenec v HDPE chráničce injektovaný mazivem
Střední hodnota součinitele µ 0,20 0,14 0,06
k 1,0 x 10-3/m 1,0 x 10-3/m 0,5 x 10-3/m
Pro většinu výpočtů postačí dosadit udané střední hodnoty. Koeficient tření ovlivňuje, mimo jiné, také přesnost stavební výroby či speciální stavební postup. Další ztráty třením vznikají v zakotvení. Podle typu kotev a úpravy kotvení činí 0,5 – 5% předpínací síly. Ztráty třením v kotvách jsou brány v úvahu při přípravě předpínacích protokolů.
56/64
Nomogram pro určení µ * α α [°]
Nomogram pro určení k * x x [m]
57/64
ZTRÁTA POKLUZEM V KOTVĚ Při kotvení pramenců do vícelanových kotevních objímek činí pokluzy jednotně 6mm, bez ohledu na průměry pramenců a typy kotev. Za předpokladu, že ztráta síly je známa dostatečně přesně (což je ve většině případů) a za předpokladu stejných koeficientů tření i pro zpětný pohyb kabelu, mohou být hodnoty w a ∆P vypočítány následujícím způsobem: w = ( (∆lk x Ep x Ap ) / ∆p ) 1/2 ∆P = 2 x ∆p x w kde: ∆lk – Ep – Ap – ∆p –
pokluz v kotvě modul pružnosti předp.oceli = 195 x 106kN/m2 průřez předpínací výztuže v m2 ztráta předpínací síly
Ve většině případů nemá tato ztráta předpínací síly žádný praktický význam, protože potřebná napínací síla se navrhuje podle maximálního ohybového momentu, který se obecně nevyskytuje v oblasti délky w. U krátkých kabelů, u kabelů s menší úhlovou změnou a jsou-li hlavní tahová a normálová napětí v kotevním nebo úložném prostoru směrodatná, je možno tyto ztráty kompenzovat [viz.kap.1.6]. Příklad: Předpínací kabel VSL 1529 kN (12 x ∅0,5“-100mm2) Délka kabelu L = 50m Ap = 12 x 100 = 1200mm2 P0 = 0,7 x 1200 x 1820 x 103 = 1529kN µ - 0,18 k – 0,9 x 103m
58/64
A: Průběh síly při napínání kabelu na 0,7ftk = 1529kN při použití kotvení Ec – U s následným zakotvením. Uspořádání EC – U může být u kratších kabelů a při nepříliš velkých ohybech hospodárné. K zajištění rovnoměrného průběhu celé předpínací síly bylo použito aktivních kotev na obou koncích konstr.prvku. Ztráta síly v důsledku 6mm pokluzu v pohyblivé kotvě
aktivní kotva typ Ec
pasivní kotva např.:typ U
Po = 1529kN, P1 = 1249kN,∆P = 177kN P0 - ∆P = 1325kN Z diagramů“ µ x α = 0,157 k x L =0,045 __________ µ x α + k x l = 0,202 Z nomogramů: Pl = 81,7% x Po = 1249kN Vliv 6mm pokluzu v kotvě: ∆p = 2(1529 – 1249 / 50) = 5,60kN/m w = 2[(0,006 x 195 x 106 x 1200 10-3) / (5,6)] = 15,83m ∆p = 2 x 5 x 60 x 15,83 = 177kN Jak již bylo uvedeno, může být šrafovaná ztráta síly, je-li to nutné, eliminováva podložením kotevní desky.
59/64
B.Průběh síly při napínání kabelu na 0,75ftk = 1638kN při použití kotvení Ec – Ec s následným zakotvením, tak aby na místě zavedení předpětí bylo dosaženo P0 = 0,7ftk = 1529kN Ztráta síly v důsledku 6mm pokluzu v kotvě
Fáze 1: Napnutí na P0 = 1529kN(0,7 x ftk) s následujícím zakotvením pramenců do kotevního pouzdra (pokluz 6mm) P L/2.1 = 1382kN ∆p1 = (1529 – 1382) / 25 = 5,88 kN/m2 w1 = 2[( 0,006 x 195 x 106 x 1200 x 10-3) / 5,88] = 15,45m ∆P1 = 2 x 5,88 x 15,45 = 182kN Na rozdíl od příkladu A byla pro výpočet vlivu pokluzu dosazena délka kabelu L/2 = 25m. Výsledky ∆P a w1 jsou mírně rozdílné, což způsobuje nelineární průběh ztráty síly. Fáze 2.1: Překročení předpínací síly na Pu = 1638kN (0,75ftk) Nárůst předpínací síly,tzn.vertikálně šrafovaná plocha, odpovídá dodatečnému protažení pramenců. P L/2.2 = 1481kN ∆L 2.1 = (∆Pm x L/2) / Ep x Ap + 6 ∆Pm = [(1638 – 1529) – (1481 – 1382)] / 0,101 = 99kN ∆L 2.1 = (99 x 25 x103) / (195 x 106 x 1200 x 10-3) + 6 = 17mm Fáze 2.2: w2 = ∆P2 / 2 x ∆p2, když ∆P2 = 109kN ∆p2 = (1638 –1481) / 25 = 6,28kN/m w2 = 109 / 2 x 6 x 28 = 8,68m Ztráta prodloužení kabelu: ∆L 2.2 = ( ∆P2 x w2 ) / 2 x Ep x Ap = 2mm V místech zavedení předpětí vznikne mezi kotevními objímkami a roznášecími deskami vzdálenost cca 17 – 2 = 15mm, zde mohou být vloženy odpovídající podložky. Zpravidla stačí, jak je ukázáno na příkladu, jít zpět na P0, jestliže je malé překročení dovoleného napětí přípustné.
60/64
C. Průběh síly v kabelu při napínání kabelu na Pu = 0,75ftk = 1638kN při oboustranném použití kotev Ec, s následným zakotvením Tento zjednodušený příklad překročení předpínací síly je použitelný v mnoha případech. Fáze 1: Předpětí na Pu = 1638kN (0,75ftk) Fáze 2: Zakotvení pramenců v kotevní objímce(pokluz v objímce 6mm) Ztráta síly v důsledku 6mm pokluzu v kotvě
Výpočet průběhu protažení při předpínání: Protažení ∆L je definováno přesně následujícím vztahem:
protažení lan
stlačení betonu
Druhý sčítanec je zpravidla zanedbatelný,takže protažení ∆L může být formulováno následovně: ∆L = (Pm x L) / (Ep x Ap),kde průměrná předpínací síla je Pm = ( P0 – Px) / µ x α + k x X Hodnota Pm může být odečtena z nomogramu Pro posledně popsaný předpínací postup dosahuje celkové protažení kabelu po pokluzu následující hodnotu: ∆L = [( 1554 x 50 ) / ( 195 x 106 x 1200 x 10-3 )] – 2 x 0,006 = 0,320m
61/64
ZTRÁTY V DŮSLEDKU RELAXACE PŘEDPÍNACÍ VÝZTUŽE V důsledku relaxace předpínací výztuže vzniká po zakotvení předpínacího kabelu pokles předpínací síly. Relaxace je jednou z vlastností materiálu a liší se podle druhu materiálu, počátečního napětí v materiálu a okolní teploty. Obecně platí, že čím je vyšší počáteční napětí a teplota, tím vyšší je ztráta v důsledku relaxace materiálu. Předpínací oceli v našem dodavatelském programu odpovídají relaxační třídě 2 podle EURONORM 13879. Ztráta předpětí při počátečním napětí 70% pevnosti v tahu a zkušební teplotě 20O C smí dosáhnout po 1000 hodinách max. 2,5%. Uvedený graf vyjadřuje relaxaci předpínací výztuže (relaxační třída 1 a 2) při teplotě 20°C. Napětí předpínací oceli po započtení ztrát třením a 50% ztráty z dotvarování a smršťování betonu se pohybují rozmezí v 0,60-0,70 x ftk.
Pro názornost je v následujícím grafu vyjádřen vliv teploty na relaxaci výztuže pro předpínací výztuž relaxační třídy 2 pro počáteční napětí 0,7ftk
62/64
ZTRÁTY V DŮSLEDKU DOTVAROVÁNÍ A SMRŠŤOVÁNÍ BETONU Pro výpočty těchto ztrát je možno poukázat na odbornou literaturu (např. Prof. Dr. Ing. Fritz Leonhardt: Spannbeton fur die Praxis), stejně jako na normu ČSN 73 6207, SIA 162 a směrnice CEB/FIB. Vliv pevnosti předpínací oceli v tahu a využití jejího vlivu na ztráty vzniklé dotvarováním a smršťováním betonu: - zkracování betonu v důsledku dotvarování a smršťování je neodvislé od použité předpínací oceli - zkracování betonu způsobuje pokles napětí v předpínací výztuži. Tato ztráta v N/mm2 je pro všechny druhy předp.oceli stejná. - procentní ztráta na zavedené předpínací síle však s ubývající pevností v tahu a jejím ubývajícím využití stoupá, což je patrno z dále uvedeného grafického znázornění, jehož základem jsou zjednodušené předpoklady: εcc(t) = ϕ (t,to) x εel = ϕ (t,to) x σc/Ec ε cs(t) = ε cs,1 [g (t) – g (to)] ε tot = ε cc(t) + ε cs(t) ∆σp = Ep x ε tot σ p = x% x ftk ∆Pc+s = 100( ∆σp /σp ) ϕ (t,to) σc εcc(t) εcs(t) Ep ∆σp σp ∆Pc+s
-
funkce dotvarování napětí v betonu od napětí předpínací výztuže při stálém zatížení dotvarování betonu smrštění betonu modul pružnosti předpínací oceli – 1,95 x 105 N/mm2 úbytek napětí v předpínací oceli napětí v předpínací oceli od předpínací síly = Px/Ap procentní ztráta předpínací síly v důsledku dotvarování a smrštění betonu
Pro ε tot = 0,008% vychází úbytek napětí v předpínací oceli 12,7% pro předpínací ocel s ftk = 1770 MPa a σp = 0,7 ftk.
63/64
Pro stejnou hodnotu ε tot je úbytek napětí v předpínací oceli s ftk = 1230 MPa a σp = 0,7 ftk 19%. K dosažení stejného napětí v konstrukci je tedy v druhém případě nutno použít o 6,3% více předpínací výztuže. ZTRÁTY V DŮSLEDKU PRUŽNÉHO ZKRÁCENÍ BETONU Po zatvrdnutí betonu a napnutí výztuže je nutno přihlédnout k nepřesnostem, ke kterým dochází při uvážení vlivu jednotlivých fází předpínání kabelů na průřez betonu. Ve skutečnosti působí každý článek předpínací výztuže na průřez, který je tvořen nejenom betonem, ale i již napnutými kabely. Běžné zjednodušení, které již předpjatou výztuž zanedbává je chybné, neboť vede obecně k přeceňování velikosti předpjetí. Chyba spojená s okamžitým pružným přetvořením kolísá v závislosti na pořadí napínání jednotlivých kabelů a počtu napínaných kabelů. Celková procentní ztráta předpínací síly v závislosti na součtu zavedených počátečních sil: ∆P [%] = 100/n Σn-1 k.β/n/(1+k x β/n) k-1
kde: β = (Ep/Ec) x (Ap/Ac) x (1 + e2/i2) n Ep Ec Ap Ap e i
– počet napínacích etap – modul pružnosti předpínací oceli – modul pružnosti betonu – průřezová plocha předpínací oceli – průřezová plocha betonu – střední excenticita všech kabelů v průřezu = (Jc/Ac)1/2 - poloměr setrvačnosti průřezu
Z grafu je možno odečíst ztrátu ∆P v % předpínací síly v závislosti na vypočteném koeficientu β a na počtu napínacích etap. Diagram znázorňuje celou reálnou oblast. U systému VSL dochází k relativně velmi malým ztrátám z důvodu použití výztuže s vysokou pevností možnosti použití velkých předpínacích kabelů, které snižují počet předpínacích etap. Tyto ztráty se pohybují v krajním případě do 5%. V případech, kdy se předpíná více předpínacích kabelů v různých etapách betonáže, jako např. při výrobě stavebních prefabrikátů, jsou ztráty vypočtené podle výše uvedeného vzorce příliš vysoké. Ve skutečnosti se koeficient e2/i2 redukuje vlivem vlastní váhy.
64/64
Procentní ztráta celkové předpínací síly může být vyjádřena také jako funkce rovnoměrného zkrácení betonu. Ta odpovídá zlomku λ = (n – 1)/2n celkového okamžitého přetvoření betonu, přičemž n udává počet po sobě následujících napínacích etap. ∆εc = εc (n –1)/2n = λ x εc, kde εc = σc/Ec je přetvoření betonu v příslušném průřezu v těžišti předpínací výztuže vlivem celkové předpínací síly. →∆P[%] = 100 x [(∆εc x Ep)/σp], kde σp = Px/Ap = napětí v předpínací oceli po odečtení ztrát třením Ztráta se vztahuje pouze na poslední etapu napínání. V obou případech se použitím předpínací oceli s vysokou pevností v tahu procentní ztráta snižuje. Rovněž použitím větších předpínacích jednotek, kdy se může snížit počet počet napínacích etap, se dosáhne příznivějších výsledků.
