Debnenia od výberu až po odstránenie

Pre výber a návrh debnenia platia určité zásady. Okrem typu a správneho návrhu debnenia treba venovať pozornosť aj princípom určenia zaťaženia formy debnenia aj oporných a podperných konštrukcií. Rovnako dôležité ako správny výber debnenia a návrh jeho inštalácie sú aj postup jeho zhotovenia, kontrola pred betonážou a postup jeho odstraňovania.

Výber debnenia
Výber debnenia je zvyčajne prvým krokom pri návrhu realizácie betónovej konštrukcie. Ovplyvňuje ho veľké množstvo faktorov. Jednak sú to požiadavky na vzhľad povrchu budúcej konštrukcie, požiadavky na jej tvarovú variabilitu, jednak výška finančných nákladov (napríklad na prenájom debnenia, odebnenie a odstránenie debnenia) a možnosti manipulácie (hmotnosť prvkov). Výber debnenia je v bežných podmienkach na technológovi, respektíve prípravárovi stavby, ktorý komunikuje s projektantom. Ak sa dá použiť viacero druhov debnenia bez priameho dopadu na konštrukčnú realizovateľnosť projektu, výber debnenia sa uskutočňuje v súlade s dokumentáciou stavby. V prípade náročnejších stavieb, respektíve konštrukcií, kde výber debnenia podmieňuje realizovateľnosť konštrukcie alebo celej stavby, či už z technického, alebo časového hľadiska (napr. tunelové debnenia), technológ pri výbere debnenia úzko spolupracuje s projektantom už vo fáze projektovej prípravy stavby.

Na realizáciu špeciálnych konštrukcií sú obyčajne k dispozícii obidve skupiny debnení – systémové aj tradičné (obr. 1). Tradičné debnenia sa v súčasnosti používajú najmä na menej významných stavbách (rodinné domy), respektíve pri realizácii niektorých špecifických konštrukcií (napr. schodiská). Zvyčajne sú to tvarovo náročné prvky vyrábané v malých počtoch. Niekedy sa, naopak, využívajú aj na zhotovenie plošných konštrukcií, na ktorých sa má napríklad vytvoriť štruktúra verne reprodukujúca reliéf dreva. Odhliadnuc od tradičných debnení, ktoré sa používajú v relatívne malom množstve, prichádzajú do úvahy len rôzne typy systémových debnení.

V strednej Európe a na Slovensku pôsobí v súčasnosti na trhu so systémovými debneniami viacero renomovaných spoločností. Okrem predaja debnenia ponúkajú aj jeho prenájom, montáž, servis a poradenstvo. U nás sú to najmä spoločnosti: Doka Slovakia, Peri, Tebau, Ulma Construccion SK, ale aj HKH, Mareco, Fox Nitra, ISD-NOE a Faresin SK.

Návrh debnenia
Návrh debnenia nasleduje po výbere druhu debnenia. Spracováva sa vo forme projektu. Ak to usporiadanie stavby umožňuje a je to účelné, stavba (konštrukcia) sa rozdelí na pracovné zábery, ku ktorým sa spracuje projektová dokumentácia debnenia. Zábery sa volia tak, aby sa opakovali v pravidelnom takte – jedna debniaca súprava sa tak dá nasadiť viackrát, čo prináša optimalizáciu nutného množstva súprav.
Dokumentáciu tvorí grafická (výkresy) a textová časť (technická správa). Technická správa obsahuje opis konštrukcie, opis návrhu debnenia, údaje o zaťažení jednotlivých častí debnenia, údaje o maximálnej rýchlosti betonáže (zvislé a šikmé debnenia), spôsobe prichytávania vonkajších zhutňovacích prostriedkov (ak sa budú používať), postupe debnenia a odstránenia debnenia (vrátane času) a zásadách bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci (BOZP) a ochrany životného prostredia (OŽP). V grafickej časti sa spracovávajú montážne výkresy v mierke 1 : 50 (pôdorysy (obr. 2), rezy a pohľady) a výkresy podrobností v mierke 1 : 20 alebo 1 : 25 [1]. Ak sa konštrukcia rozdelila na zábery, potom sa spracovávajú výkresy pre jeden záber a na samostatnom výkrese sa vyznačia všetky zábery a schéma postupu. Grafická časť ďalej obsahuje podrobnosti o pracovných škárach, atypických doplnkoch a podobne. Rieši aj oporné a podperné konštrukcie, prípadne podvozky, počty debniacich prvkov a schému montážneho postupu [1].

Obr. 2 Príklad pôdorysu debnenia (preglejok) časti stropu

Je dobrým zvykom, že výrobcovia systémových debnení ponúkajú spolu s debnením aj softvér (obr. 3) na spracovanie projektu, ktorý umožňuje jednoducho vypracovať skladbu debnenia pre štandardné tvary betónových konštrukcií a prvkov a  spracovať výkresovú dokumentáciu vrátane príslušných podrobností a výkazov prvkov debnenia [1].

Zaťaženie debnenia
Súčasťou textovej časti projektovej dokumentácie je prehľad zaťažení častí debnenia, respektíve statický výpočet. V zásade sa rozlišujú debnenia stropných (vodorovných) a stenových (zvislých) konštrukcií (ak sa neuvažuje o použití špeciálnych tvarov debnenia).

Zaťaženie stropných debnení (obr. 4) sa vypočíta zvyčajným spôsobom. Plošné zaťaženie formy debnenia (kN/m²) tvorí prevažne tiaž čerstvého betónu s hrúbkou budúcej dosky. Menším podielom sa na zaťažení zúčastňuje výstuž uložená na plošnej jednotke (1 m²) debnenia, hmotnosť robotníkov pohybujúcich sa po debnení počas betonáže a prvky vkladané do konštrukcie. V špeciálnych prípadoch sa môžu započítať aj účinky zhutňovania. Maximálnu hodnotu dosahuje zaťaženie v momente ukladania a spracovávania čerstvého betónu. Podľa zaťaženia formy debnenia sa navrhuje vzdialenosť nosníkov. Tie spolu so zaťažením formy debnenia predstavujú zaťaženie podperného systému debnenia – teleskopických stojok (obr. 5). Maximálne povolené zaťaženie na jednu teleskopickú stojku je dané jej konštrukciou a aktuálnym požadovaným vysunutím. Keďže stojky sú štíhle (prútové) tlačené prvky a s ich vysunutím rastie vzperná dĺžka, nosnosť je determinovaná predovšetkým vysunutím.

Obr. 4 Stropné debnenie

Zaťaženie stenových debnení (obr. 6) je špecifické v dôsledku charakteru (skupenstva) čerstvého betónu. Forma zvislého (šikmého) debnenia je namáhaná:

• statickým tlakom čerstvého betónu, ktorý je súčtom statického tlaku vody v medzerách medzi kamenivom a statického tlaku pevných zložiek, ktoré sa správajú ako sypká látka,
• expanzným tlakom spôsobeným kmitaním čerstvého betónu pri jeho vibrovaní.

Hodnoty tlaku na formu debnenia (obr. 7) sa v čase od uloženia čerstvého betónu cez jeho zhutňovanie a tuhnutie až po zatvrdnutie menia v závislosti od mnohých faktorov, z ktorých najdôležitejšie sú:

• rýchlosť betonáže (rýchlosť stúpania hladiny čerstvého betónu v debnení);
• teplota čerstvého betónu;
• objemová hmotnosť čerstvého betónu;
• konzistencia a absolútny objem vody v čerstvom betóne;
• rozmery konštrukcie (najmä pomer prierezovej plochy a obvodu) [1].

p₁ = γ_ČB . d (kN/m²)
p₂ = 3 . ν_BET + 100 . b + 15 (kN/m²)
p₃ = γ_ČB . ν_BET . k + 5 (kN/m²)
kde    p_{1 – 3}    je    tlak čerstvého betónu na stenu debnenia (kN/m²),
    γ_ČB    –    objemová tiaž čerstvého betónu (kN/m³),
    d    –    výška budúcej betónovej konštrukcie (m),
    ν_BET    –    maximálna prípustná rýchlosť betonáže zvislých konštrukcií (m/h),
    b    –    hrúbka budúcej konštrukcie, respektíve jej najmenší pôdorysný rozmer (m),
    k    –    opravný súčiniteľ závislý od intenzity vibrácie, teploty a konzistencie čerstvého betónu, podľa tab. 1 (–);

d_MAX = p_MAX/γ_ČB (m)

kde    d_MAX    je    hĺbka, v ktorej sa dosiahne maximálny tlak čerstvého betónu (m),
    p_MAX    –    maximálny tlak čerstvého betónu na stenu debnenia (kN/m²), určí sa ako min {p₁; p₂; p3},
    γ_ČB    –    objemová tiaž čerstvého betónu (kN/m³).

Pokiaľ ide o stenové debnenia, nezanedbateľným zaťažením môže byť účinok vetra, hlavne v prípade veľkých stien výškovej stavby, a to najmä v čase, keď je debnenie ešte prázdne. Je preto nevyhnutná okamžitá stabilizácia oporným systémom.

Tab. Opravný súčiniteľ k [1, 12]

^{Poznámky:
1) Pre medziľahlé hodnoty teploty a vibrácie sa stanovujú hodnoty súčiniteľa k interpoláciou.
2) Vibrácia sa stanovuje v percentách ako pomer času vibrácie a celkového času betonáže zhutňovanej vrstvy.
3) Hodnoty sa určujú podľa skúšok spracovateľnosti čerstvého betónu technickým viskozimetrom (prípadne VeBe) a sadnutím kužeľa.}

Obr. 6 Stenové debnenie

Obr. 7 Schéma zaťaženia stenového debnenia tlakom čerstvého betónu

Obr. 8 Stuženie stenového debnenia proti hydrostatickému tlaku

Požiadavky na debnenia
Podľa STN EN 13670 sa musí debnenie vrátane podpier a základov navrhnúť a zhotoviť tak, aby bolo:

• schopné odolávať všetkým predvídateľným zaťaženiam, ktorým bude vystavené počas procesu výstavby;
• dostatočne tuhé, aby zabezpečilo, že stanovené tolerancie nebudú prekročené a integrita konštrukčných prvkov nebude ovplyvnená.

Tvar, funkčnosť, vzhľad a trvanlivosť trvalých konštrukcií sa nesmú narušiť a poškodiť v dôsledku nesprávne zhotoveného podperného lešenia, debnenia a ich spätného uvoľnenia alebo odstránenia. Debnenie musí udržať betón v požadovanom tvare, kým dostatočne nezatvrdne.

Inštalácia debnenia
Inštalácia debnenia, takzvané odebňovanie, je stavebný proces (súbor činností), ktorého výsledkom je debnenie monolitickej betónovej konštrukcie na mieste jej zhotovenia. Zahŕňa preberanie debnenia zo skladovacích plôch, jeho prípadnú predprípravu na predmontážnych plochách, transport a uloženie na finálnu pozíciu a stabilizovanie.

Pred samotným nainštalovaním debnenia treba vytýčiť budúcu konštrukciu, respektíve polohu jej debnenia, a to vtedy, ak poloha debnenia nie je daná konštrukciou vybetónovanou v predchádzajúcom zábere [1]. Pri preprave zmontovaných častí debnenia treba dodržiavať zásady BOZP, ktoré sa vzťahujú na viazanie a manipuláciu s bremenami v podvese žeriava. V prípade stropných debnení sa začína rozmiestnením a výškovým usporiadaním podperného systému (stojok). Začína sa od rohov miestnosti. Na debnenie stropov sa v súčasnosti najviac využívajú nosníkové debnenia. Na stojky sa uložia primárne nosníky (obr. 9). Na ne sa rozmiestnia (v kolmom smere) sekundárne nosníky. Na vrch sa uloží a pripevní forma (preglejka). Po zafixovaní sa pokračuje zhotovením bočníc. V prípade debnenia stropov s rozponom nad približne 6 m treba zhotoviť debnenie s miernym vzopätím, ktoré bude kompenzovať celkové pretvorenie hotovej konštrukcie spôsobené vlastnou tiažou [1]. Následne prichádzajú na rad procesy ako vystužovanie a podobne. Pri debnení zvislých konštrukcií sa najskôr na stykovú výstuž pripevní výstuž budúcej konštrukcie.

Po čiastočnej alebo úplnej príprave výstuže novej konštrukcie sa na vytýčenú pozíciu presunie (osadí a stabilizuje) jedna strana debnenia (obr. 10). Potom sa osadia debnenia otvorov a po skontrolovaní a prevzatí výstuže a debnenia otvorov sa debnenie uzavrie, stuží, osadia sa pracovné lávky a pripravené debnenie sa odovzdá na betonáž.

Obr. 10 Debnenie steny s prípravou napojenia kolmej steny (takzvanou vylamovacou výstužou)

Obr. 11 Utesnenie styku debnenia stĺpa a stropnej konštrukcie technickou penou

Pred betonážou
Pred betonážou musí byť debnenie riadne zhotovené. Formy debnenia treba natrieť odformovacím (separačným) prostriedkom. Nanáša sa pred ukladaním výstuže. Podľa STN EN 13670 sa odformovacie prostriedky musia vyberať a používať tak, aby nepôsobili škodlivo na betón, oceľovú výstuž, predpínaciu výstuž alebo formu debnenia a aby nemali škodlivý vplyv na trvalú konštrukciu. Taktiež nesmú vyvolávať neplánované zmeny farebnosti a kvality povrchu. Musí sa skontrolovať tvar, poloha, rozmery aj spoje debnenia. Tie musia byť tesné (obr. 11), aby sa zabránilo úniku jemných zložiek (cementového tmelu) z čerstvého betónu (obr. 12). Samostatne sa musí skontrolovať čistota formy, najmä ak existuje požiadavka na vzhľad povrchu konštrukcie, respektíve ak ide o pohľadový betón. Špeciálna pozornosť sa venuje kontrole polohy zabudovaných prvkov – dočasných (debnenia otvorov) a trvalých (napr. rúrky na vedenia káblov, injektážne hadičky, tesniace pásiky – obr. 13). Aby sa pri ukladaní betónu neposunuli, musí sa skontrolovať poloha, pripevnenie. Keď ide o prvky trvalo zabudované do betónu, nesmú napríklad:

• vyvolávať koróziu výstuže,
• spôsobovať škvrny na finálnom povrchu,
• mať nepriaznivý vplyv na funkčnosť a trvanlivosť konštrukčného prvku,
• brániť prijateľnému spôsobu ukladania a zhutňovania čerstvého betónu.

Ak je forma debnenia z materiálu umožňujúceho absorbovať značné množstvo vody alebo umožňujúceho jej vyparovanie, musí sa vhodne ošetriť (napr. kropením alebo hydrofobizáciou), aby sa znížili straty vody z betónu.

Obr. 12 Strata jemných zložiek betónu v päte stĺpa	Obr. 13 Pohľad na pracovnú škáru s injektážnou hadičkou

Odstránenie debnenia
Debnenie betónovej konštrukcie možno odstrániť až vtedy, keď betón dosiahol pevnosť, ktorá zabezpečí, že v čase odstránenia debnenia bude schopná prenášať všetky zaťaženia vyplývajúce z ďalších fáz výrobného procesu a v čase jej používania bude mať konštrukcia vlastnosti požadované projektom. Požiadavka na čas odstraňovania debnenia sa stanovuje v STN EN 13670. Nesmie sa odstrániť skôr, ako betón dosiahne dostatočnú pevnosť, aby:

• sa nepoškodil povrch pri odstraňovaní debnenia,
• betónový prvok mohol preniesť zaťaženia pôsobiace naň v tomto štádiu,
• sa zabránilo deformáciám nad hodnoty tolerancií stanovených v tejto norme a v špecifikácii zhotovovania,
• sa zabránilo poškodeniu klimatickými vplyvmi.

Debnenie sa musí odstrániť takým spôsobom, aby trvalá konštrukcia nebola vystavená rázom, preťaženiu alebo poškodeniu. Pozornosť sa musí venovať spôsobu (poradiu) odstránenia debniacich prvkov. Ako prvé sa odstraňujú bočnice debnení. Následne sa uvoľní a odstráni dno debnenia konštrukcie. Debnenie sa musí odstraňovať tak, aby odstránením časti podperného systému nedošlo k preťaženiu zvyšnej jeho časti a aby v trvalej konštrukcii nevznikli neočakávané napätia v dôsledku zmeny zaťažovacej schémy a ani dynamické zaťaženia rázmi. Napríklad pri odstraňovaní debnenia stropov sa preto podperný systém uvoľňuje smerom od stredu rozpätia k podperám. Takýmto spôsobom konštrukcia plynulo preberá zaťaženie.

Možnosť odstránenia debnenia konštrukcie sa spravidla riadi aktuálnou pevnosťou betónu. Dá sa stanoviť deštruktívnymi skúškami na vzorkách (zvyčajne kockách) vyrobených počas betonáže na tento účel alebo nedeštruktívne (napríklad tvrdomernými metódami). Ak bude konštrukcia po odstránení debnenia prenášať čiastočné zaťaženie, debnenie možno odstrániť, keď konštrukcia dosiahne primeraný násobok 28-dňovej pevnosti. V prípade konštrukcie, ktorá bude po odstránení debnenia prenášať plné návrhové zaťaženie (a projekt nepredpisuje takzvanú oddebňovaciu pevnosť), možno debnenie odstrániť až vtedy, keď pevnosť betónu vyhovie z hľadiska spoľahlivosti. Podľa už zrušenej STN 73 2400 pevnosť v tlaku vyhovuje z hľadiska spoľahlivosti, ak každá hodnota individuálne zisťovanej pevnosti neklesne pod 85 % zaručenej kockovej pevnosti v tlaku betónu danej triedy. Výsledné hodnoty skúšok kockových pevností musia súčasne spĺňať kritériá predpísané na ich štatistické vyhodnocovanie [1].

V niektorých prípadoch debnenie plní aj funkciu ošetrovania betónu trvalej konštrukcie. Vtedy nemožno oddebniť konštrukciu skôr ako po uplynutí minimálneho predpísaného času ošetrovania.

Záver
Nedávno sa na Slovensku, žiaľ, s tragickými následkami, preukázala závažnosť témy správneho výberu a návrhu debnenia. Bez ohľadu na to, či sa debnenie používa na zhotovenie pozemných, alebo dopravných stavieb, je zvládnutie technológie kľúčovou podmienkou jeho optimálneho a zároveň aj správneho návrhu a zhotovenia.

TEXT: Ing. Peter Briatka, PhD., doc. Ing. Peter Makýš, PhD.
OBRÁZKY A FOTO: archív autorov

Ing. Peter Briatka, PhD., je výskumným pracovníkom v TSÚS Bratislava so špecializáciou na technológiu ­betónu a technológiu zhotovenia betónových konštrukcií.

Doc. Ing. Peter Makýš, PhD., pôsobí na Katedre technológie stavieb Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Literatúra
1.    Juríček, I.: Technológia pozemných stavieb – Hrubá stavba, Bratislava :JAGA GROUP, 2001.
2.    Bizub, J.: Debnenia na výstavbu rodinných domov. http://mojdom.zoznam.sk/cl/10027/394889/Debnenia-na-vystavbu-rodinnych-domov
3.    DIN Standard on Formwork Pressures Updated, In: Concrete International, June 2010, American Concrete Institute, Farmingtonhills, 2010.
4.    http://www.isd-noe.sk/index.php?page=5094
5.    http://www.paschal.de/bilder/produkte/ppl10.0_3D.JPG
6.    http://www.meva.de/us/referenzen/entries/2007_01_arnstadt_testbed.php?listLink=1&pr=1
7.    http://image.made-in-china.com/2f0j00kjIabDJgZtqN/Acrow-Formwork-Prop.jpg
8.    STN 73 0035: 1986 Zaťaženie stavebných konštrukcií (zrušená).
9.    DIN 18218: 2010-01 Pressure of fresh concrete on vertical formwork.
10.    STN EN 13670: 2010 Zhotovovanie betónových konštrukcií.
11.    STN EN 1065: 2001 Nastaviteľné teleskopické oceľové stojky. Špecifikácie výrobkov, návrh a hodnotenie pomocou výpočtov a skúšok.
12.    STN 73 2400: 1986 Zhotovovanie a kontrola betónových konštrukcií (zrušená).
13.    Formwork Code of Practice 2006 – Department of Justice and Attorney-General, Queensland Government.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.