Mostné predpäté tyčové prefabrikáty – realizovaná novostavba a rekonštrukcie mostov

Obr. 4 Nosníky typu M30 pri realizácii rekonštrukcie mosta cez rieku Laborec za obcou Krivošťany
Zdroj: COLAS Slovakia

Prefabrikácia sa v stavebníctve využíva už pomerne dlhé obdobie a aj v súčasnosti predstavuje obľúbený spôsob výroby konštrukčných prvkov a dielcov. Za najvýraznejšie benefity prefabrikácie možno považovať ihneď zabudovateľný samonosný prvok, vysokú obrátkovosť foriem, kontrolu výrobného procesu a kvality vyhotovenia prefabrikátu a architektonické hľadisko. Prefabrikované prvky môžu byť zabudované v stavbách pozemného aj inžinierskeho staviteľstva.

Prefabrikované prvky sa vyrábajú od hmotnosti niekoľko kilogramov – tzv. malá a stredná prefabrikácia (dlažobné kocky, kvetináče… ) – až do hmotnosti niekoľkých desiatok ton – vysoké a dlhé mostné predpäté tyčové prefabrikáty alebo dlhé stĺpy a prievlaky priemyselných hál.

Základným motívom vzniku prefabrikácie ako takej bola výroba rovnakých prvkov alebo dielcov, t. j. opakovateľnosť. Tá je základnou potrebou pre efektívnu a hospodárnu výrobu a nastavenie procesov vo výrobni. Treba povedať, že s príchodom individualizácie architektonického riešenia stavieb pozemného staviteľstva sa opakovateľnosť často vytráca.

V oblasti inžinierskeho staviteľstva je jednou z možných technológií výstavby nových nosných konštrukcií mostov a pri rekonštrukciách existujúcich mostov použitie predpätých tyčových prefabrikátov. Vo všeobecnosti môžeme hovoriť o vopred a dodatočne predpätých nosníkoch. Výrobný program v Prefe Kysak (prevádzka spoločnosti COLAS Slovakia, a. s.) zastrešuje obidva typy nosníkov.

Výrobný program vopred predpätých mostných tyčových prefabrikátov

IST-EN/08

Nosníky majú označenie IST-EN/08 (obr. 1) a slúžia na výstavbu mostov na pozemných komunikáciách. Statický návrh nosníkov bol vypracovaný v súlade s platnými príslušnými európskym technickým normami.

Zaťaženie mostov sa počítalo podľa noriem STN EN 1990 a STN EN 1991-2 Zaťaženie konštrukcií. Časť 2: Zaťaženie mostov dopravou. Použili sa zaťažovacie modely LM1 až LM4, pričom nosníky sa posudzovali aj na únavovú zaťažovaciu schému.

Vyrábajú sa vo viacerých dĺžkach a výškach:

  • nosníky s dĺžkou 15 a 18 m majú výšku 1,0 m,
  • nosníky s dĺžkou 21 a 24 m majú výšku 1,2 m,
  • nosníky s dĺžkou 27 a 30 m majú výšku 1,4 m.

Nosníky sa vyrábajú z triedy betónu C50/60, ako predpínacia výstuž sa používajú laná Ø Ls15,7 – 1 860 MPa. Používa sa betonárska výstuž triedy B500B. Všetky typy nosníkov sa vyrábajú na tej istej predpínacej dráhe, pričom premenlivá výška nosníkov sa dosahuje vkladaním medzikusov debnenia formy v časti steny.

Predpínacia dráha je vyhrievaná, čo umožňuje nepretržitú celoročnú výrobu. Tieto nosníky sa dodávali na viacero stavieb realizovaných v ostatnom období.

Obr. 1 Nosník IST-EN/08 – 30 m, pohľad na čelo
Obr. 1 Nosník IST-EN/08 – 30 m, pohľad na čelo | Zdroj: COLAS Slovakia

Preložka cesty III/3146, juhovýchodný obchvat mesta Stará Ľubovňa, SO 02 Most cez potok Jakubianka

Ide o novobudovaný most. Nosná konštrukcia pôsobí staticky ako jedno prosté pole spriahnuté monolitickou doskou do jedného dilatačného celku. Nosnú konštrukciu tvoria vopred predpäté tyčové prefabrikáty s dĺžkou 23,60 m a výškou 1,20 m spriahnuté železobetónovou doskou s hrúbkou 200 mm.

Predpätie nosníka sa dosiahlo použitím lán Ø Ls15,7 – 1 860 MPa s nízkou relaxáciou. Z toho 12 ks lán bolo neseparovaných a 10 ks bolo separovaných v rôznych dĺžkach. Separácia lán sa navrhla na základe priebehov výsledných ohybových momentov a docielila sa navlečením PE rúrky Ø 18 mm v navrhovanej dĺžke separácie na predpínané lano.

Použili sa vopred predpäté typové nosníky (nosníky IST – EN/08-23, 96 m pre mosty na pozemných komunikáciách), ale skracovala sa ich dĺžka, znížil sa počet predpätých lán o 2 ks a zvýšil sa počet separovaných lán o 2 ks.

Výstavba mosta pred obcou Krušinec, SO 02 Most 3584-001 Krušinec

V tomto prípade išlo o rekonštrukciu mosta. Nosná konštrukcia mosta pôsobí staticky ako trojpoľová trámová spojitá konštrukcia. Nosnú konštrukciu tvoria vopred predpäté tyčové prefabrikáty s dĺžkou 9,52 m, výškou 1,00 m v 1. a 3. mostnom poli a kombinované predpäté tyčové prefabrikáty s dĺžkou 21,00 m a výškou 1,20 m v druhom mostnom poli.

Tyčové prefabrikáty boli spriahnuté so železobetónovou doskou s hrúbkou 190 mm. Predpätie nosníka sa dosiahlo použitím lán Ø Ls15,7 – 1 860 MPa s nízkou relaxáciou. Pri nosníkoch s dĺžkou 9,52 m boli 4 ks lán neseparované. Pri nosníkoch s dĺžkou 21,0 m bolo 8 ks lán neseparovaných a 6 ks lán separovaných v rôznych dĺžkach.

Káble dodatočného predpätia (4-krát Ø Ls15,5 – 1 860 MPa) sa viedli v oceľových krepovaných rúrkach DN 40 v stene nosníka. Dodatočné predpätie (obr. 2) sa do nosníkov vnášalo ešte priamo na Prefe, pričom jeden zväzok káblov sa napínal sprava a druhý zľava.

Predpínacie napätie bolo 1 400 MPa. Na predpínacej pištoli sa s cieľom obmedziť straty predpätia z relaxácie pred zakotvením káblov podržalo napätie 1 400 MPa počas 200 s, následne sa káble dopli na 1 400 MPa a zakotvili. Na kotvenie sa použili doskové kotvy s rozmermi 160 × 180 mm.

Obr. 2 Nosník IST-EN/08 s dĺžkou 21,0 m po zrealizovaní dodatočného predpätia
Obr. 2 Nosník IST-EN/08 s dĺžkou 21,0 m po zrealizovaní dodatočného predpätia | Zdroj: COLAS Slovakia

M30

Nosníky s označením M30 (obr. 3) sa vyrábali v Prefe Kysak v rámci medzinárodnej skupiny pre COLAS Hungária. Nosníky sa dodávali na stavbu diaľnice M30 autópálya Miskolc – Tornyosnémeti. Vyrobilo sa niekoľko stoviek kusov nosníkov, ktoré sa vyrábali v dĺžkach 12,80 až 25,80 m.

Ide o vopred predpäté mostné tyčové prefabrikáty s jednotnou výškou 0,90 m. Používa sa trieda betónu C50/60. Predpätie nosníka sa dosahuje použitím variabilného počtu neseparovaných lán Ø Ls12,5 – 1 860 MPa. Používa sa betonárska výstuž triedy B500B.

Nosníky typu M30 sa dajú použiť aj pri rekonštrukciách už existujúcich mostných objektov, ktoré boli budované nosníkmi typu „Vloššák“. Niektoré nosníky týchto mostov sú momentálne už často na konci svojej životnosti. Nosníky typu M30 sa dodávali aj pri rekonštrukcii nasledujúcich mostných objektov:

Obr. 3 Skládka tyčových mostných prefabrikátov typu M30
Obr. 3 Skládka tyčových mostných prefabrikátov typu M30 | Zdroj: COLAS Slovakia

SO 201-00 Rekonštrukcia mosta cez rieku Laborec za obcou Krivošťany

Išlo o rekonštrukciu mosta nad riekou Laborec, ktorý bol v havarijnom stave po zrútení časti nosnej konštrukcie. Most je trojpoľový. Novú nosnú konštrukciu tvoria v 1. a 3. mostnom poli vopred predpäté tyčové prefabrikáty typu M30 s dĺžkou 22,10 m, výškou 0,90 m a v druhom mostnom poli vopred predpäté tyčové prefabrikáty s dĺžkou 23,00 m a výškou 0,90 m (obr. 4).

Vyrobilo sa 18 ks nosníkov s dĺžkou 22,10 m a 9 ks nosníkov s dĺžkou 23,00 m. Predpätie nosníka sa dosiahlo použitím sedemdrôtových stabilizovaných lán Ø Ls15,7 – 1 860 MPa, 4 ks lán boli neseparované a 12 ks lán bolo separovaných v rôznych dĺžkach.

Obr. 4 Nosníky typu M30 pri realizácii rekonštrukcie mosta cez rieku Laborec za obcou Krivošťany
Obr. 4 Nosníky typu M30 pri realizácii rekonštrukcie mosta cez rieku Laborec za obcou Krivošťany | Zdroj: COLAS Slovakia

Rekonštrukcia mosta, SO 02 Most 3628-001 Malá Domaša – Žalobín

Ide o rekonštrukciu mosta. Nosná konštrukcia pôsobí staticky ako jedno prosté pole spriahnuté monolitickou doskou do jedného dilatačného celku. Nosnú konštrukciu tvoria vopred predpäté tyčové prefabrikáty typu M30 s dĺžkou 21,58 m a výškou 0,90 m spriahnuté železobetónovou doskou s hrúbkou 200 mm(obr. 5).

Vyrobilo sa 9 ks nosníkov. Predpätie nosníka sa dosiahlo použitím sedemdrôtových stabilizovaných lán Ø Ls15,7 – 1 860 MPa s nízkou relaxáciou. Z toho 4 ks lán boli neseparované a 12 ks lán bolo separovaných v rôznych dĺžkach.

Obr. 5 Nosníky typu M30 pri realizácii rekonštrukcie mosta Malá Domaša – Žalobín
Obr. 5 Nosníky typu M30 pri realizácii rekonštrukcie mosta Malá Domaša – Žalobín | Zdroj: COLAS Slovakia

Výrobný program dodatočne predpätých mostných tyčových prefabrikátov

I 96

Nosníky majú označenie I 96 a slúžia na výstavbu mostov na pozemných komunikáciách (obr. 6). Statický návrh nosníkov bol vypracovaný v súlade s platnými príslušnými európskym technickým normami. Zaťaženie mostov sa počítalo podľa noriem STN EN 1990 a STN EN 1991-2 Zaťaženie konštrukcií. Časť 2: Zaťaženie mostov dopravou.

Použili sa zaťažovacie modely LM1 až LM4. Nosníky sa posudzovali aj na únavovú zaťažovaciu schému. Nosníky boli navrhnuté ako proste podopreté prvky v štyroch základných dĺžkových typoch – 42, 30, 27 a 24 m.

V súčasnosti je výrobný program zúžený iba na výrobu nosníkov s dĺžkou 42 m a výškou 2,00 m. Dodatočné predpätie sa realizuje priamo na stavbe – skládke prefabrikátov. Nosníky sa vyrábajú z triedy betónu C45/55, ako predpínacia výstuž sa používajú laná Ø Ls15,7 – 1 860 MPa. Betonárska výstuž je triedy B500B.

Obr. 6 Segmenty nosníkov typu I 96 s dĺžkou 42 m a výškou 2,0 m
Obr. 6 Segmenty nosníkov typu I 96 s dĺžkou 42 m a výškou 2,0 m | Zdroj: COLAS Slovakia

Vybavenie mostov

Pre zákazníka D4R7 Construction, s. r. o., dodávame atypické prefabrikované rímsy mostov (obr. 7). Tvar rímsy v priečnom reze predstavuje asymetrické písmeno C. Dôraz sa kladie na kvalitu vypracovaného prefabrikátu.

Obr. 7 Atypická mostná rímsa
Obr. 7 Atypická mostná rímsa | Zdroj: COLAS Slovakia

Výrobný program Prefa Kysak – pozemné stavby

V oblasti pozemného staviteľstva sa prefabrikované konštrukcie používajú najmä pri výstavbe obytných budov a ich častí, t. j. schodísk, stropných (filigránových) dosiek a balkónov, ďalej pri výstavbe priemyselných hál a ich častí, t. j. základových kalichov, zateplených základových nosníkov, stĺpov, väzníc, prievlakov a väzníkov.

Prefabrikované prvky nájdu svoje využitie aj pri výstavbe oporných a gravitačných múrov, deliacich stien, šácht a podobne. Vo všeobecnosti je uplatnenie prefabrikácie v stavbách pozemného staviteľstva pomerne široké.

Do popredia sa pritom dostáva estetické hľadisko, v súčasnosti sa kladú vysoké nároky na pohľadový betón. V Prefe Kysak sa v ostatnom období vyrobili a následne zmontovali viaceré kompletné skelety, ale z jej dielne pochádza napríklad aj nosná konštrukcia futbalového štadióna Košickej futbalovej arény (obr. 8).

Obr. 8 Košická futbalová aréna – nosná prefabrikovaná konštrukcia
Obr. 8 Košická futbalová aréna – nosná prefabrikovaná konštrukcia | Zdroj: COLAS Slovakia

Kontrola výrobného procesu a kvality

V úvode článku sme uviedli ako jednu z výhod prefabrikácie kontrolu výrobného procesu a kvality vyhotovenia prefabrikátu. Tá zabezpečuje, že výrobok bude vyrobený podľa výrobnotechnickej dokumentácie a v súlade s platnými normami, predpismi a smernicami. Prefabrikácia umožňuje pomerne detailnú kontrolu výrobného úseku.

Kontrolu uskutočňuje majster, kontroluje sa:

  • výstuž (počet a poloha položiek, tuhosť, označenie štítkom),
  • debnenie (rozmery aj rozdiel uhlopriečok, stabilita, pevnosť, čistota),
  • armovanie (komplexnosť, poloha a funkčnosť zabudovaných prvkov, krytie výstuže),
  • predpínanie (osadenie a čistota lán, separácia, postup predpínania),
  • betonáž (rovnomernosť ukladania zmesi a vibrovanie, úprava povrchov),
  • tvrdnutie a ošetrovanie (teplota betónu, únik vlhkosti, čistota zabudovaných prvkov).

Následne technik kvality uskutoční výstupnú kontrolu prefabrikátov (kontroluje expedičnú pevnosť, výrobné tolerancie geometrických rozmerov, estetické hľadisko), pričom v tejto fáze možno prefabrikáty vrátiť na nápravu (v prípade estetických porúch) alebo prvky vyradiť.

Následne sa vyhotoví sprievodný list prefabrikátu a štítok, ktorým sa označí konkrétny výrobok. Technik pripravuje aj elaboráty kvality – protokoly o vstupných materiáloch (kameň, cement, betonárska oceľ) – inšpekčne certifikáty, protokoly zo skúšok zatvrdnutého betónu, certifikáty a vyhlásenia.

Alternatívne materiály v prefabrikácii betónových prvkov

Aj v oblasti prefabrikácie železobetónových prvkov možno badať posun v používaných materiáloch. Do popredia sa dostávajú materiály nahrádzajúce klasickú oceľovú betonársku výstuž prvkov. Ide o prúty výstuže na báze čadiča, prípadne rozptýlené umelé vlákna.

Nespornou výhodou týchto materiálov je, že nekorodujú, čím sa predlžuje trvanlivosť/životnosť prvku. V prípade rozptýlenej výstuže fiber vlákien sa vlákna dávkujú priamo do pripravovanej betónovej zmesi už v miešačke.

Dôraz sa kladie na rovnomerné rozloženie vlákien v zmesi tak, aby nevznikli zhluky vlákien. V závislosti od geometrie prvkov, ich statického pôsobenia a namáhania môžu byť prvky vystužené iba vláknami bez potreby pridávania klasickej betonárskej výstuže.

TEXT: Ing. Dávid Sagan, EUR ING
FOTO A OBRÁZKY: COLAS Slovakia, a. s.
Dávid Sagan pôsobí ako manažér projekčnej činnosti v spoločnosti COLAS Slovakia, a. s. Je autorizovaný statik.