بتن پیش تنیده چیست
بتن پیش تنیده چیست؟-استفاده از بتن پيش تنيده در ايجاد پلها و ساختمان ها و تمام سازه ها از حدود 50 سال پيش تا کنون در سطح وسيع متداول شده است. با توجه به عيوب مختلف فولاد( نا پايداري الاستيک نيمرخ هاي فلزي، خوردگي و زنگ زدگي، فزوني بهاي توليد…) امروزه اغلب پلهاي بزرگ از بتن پيش تنيده ساخته مي شوند، اما برخلاف حالت بتن مسلح مصالح مصرفي جهت اين پلها بايد از کيفيت بسيار خوبي برخوردار باشند.
تاریخچه بتن پیش تنیده
روش بتن پیش تنیده در سال ۱۸۸۶ میلادی توسط دانشمند اروپایی جکسون در در ایالت سان فرانسیسکو مطرح شد. اگرچه تا ۵۰ سال بعد همچنان به عنوان یک مصالح ساختاری مورد قبول و پذیرپش بسیاری قرار نگرفت اما با وقوع جنگ جهانی و کمبود مصالح ساختمانی از جمله فولاد، علاقه نسبت به استفاده از این فناوری جدید روز به روز گسترش پیدا کرد.
در بتن پيش تنيده نيز مانند بتن مسلح از بتن که داراي مقاومت بسيار خوب فشاري است و فولاد استفاد مي شود اما بتن مسلح ترکيبي از بتن و فولاد است که در آن بتن در مقابل فشار و فولاد در مقابل کشش مقاومت مي کند در حالي که در بتن پيش تنيده با انجام يک عمل مکانيکي بتن به تنهايي تنشهاي کششي و فشاري ايجاد شده را تحمل مي نمايد. براي طرح محاسبه قطعات پيش تنيده روش و ترتيب اجراي سازه بايد دقيقا مشخص باشد زيرا مقادير تنش هاي ايجاد شده در قطعات در حين اجراي سازه بسيار مهم و گاهي تعيين کننده مي باشند. همچنين برخلاف حالت بتن مسلح بعد از بررسي پايداري سازه تغيير شکلهاي کوتاه مدت و دراز مدت بتن و فولاد نيز بايد به دقت مورد مطالعه قرار گيرند. مصالح مصرفي در سازه هاي بتن پيش تنيده بايد از کيفيت عالي برخوردار بوده و با دقت نيز مورد استفاده قرار گيرند با توجه به اين که بتن در سن کم که مقاومت نسبتاً ضعيفي داشته و قابل تغيير شکل نيز مي باشد تحت فشار فوق العاده زيادي قرار مي گيرد بايد کيفيت آن به مراتب از کيفيت بتن مصرفي در سازه هاي بتن مسلح بالاتر باشد همچنين فولاد نيز با توجه به اينکه تحت کشش فوق العاده زيادي قرار مي گيرد (100تا 180 کيلو گرم بر ميلي متر مربع ) بايد مقاومت مناسبي داشته باشد بنابر اين در زمان اجراي سازه مصالح مصرفي در بتن پيش تنيده تحت تنش هاي فوق العاده مهمي قرار مي گيرند که عمل تنيدن آزمايش مناسبي براي کنترل کيفيت مصالح به کار رفته است.
بتن پیش تنیده
مفهوم پیش تنیدگی :
پیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی ( Prestress ) در یک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم ، به طوریکه در اثر این تنش ، مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا می کند .
هدف اصلی از پیش تنیده کردن یک عضو بتنی ، محدود کردن تنش های کششی و ترک های ناشی از لنگر خمشی ، تحت تاثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد .
بتن جسمی است مقاوم در مقابل فشار ، ولیکن مقاومت آن در مقابل کشش بسیار کم می باشد ، بنابراین می توان با وارد کردن فشار به بتن ، کشش ایجاد شده در اثر بار مرده و زنده را در عضو بتنی تقلیل و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد .
بتن پیش تنیده
کاربرد بتن پیش تنیده معمولاً در عضوهایی است که تحت تاثیر خمش می باشد مانند : تیرها ، دال ها ، دیوارهای حائل و ستون ها . ولی می توان از بتن پیش تنیده در عضوهایی که تحت تاثیر کشش هستند مانند : لوله ها ، مخازن آب و غیره نیز به نحو مطلوب استفاده نمود .
مزایای بتن پیش تنیده :
۱ ) نداشتن ترکهای دائمی
یکی از مهمترین خواص سازه های بتن پیش تنیده نداشتن ترک های دائمی می باشد . این موضوع باعث دوام بیشتر این نوع سازه ها نسبت به سازه های بتنی و بتن آرمه می شود . این امر به خصوص در محیط هایی با گازها و زمین های خورنده و همچنین سازه های دریایی بسیار حائز اهمیت می باشد . برتری بتن پیش تنیده نسبت به بتن آرمه در ساختمان تانکرهای آب و مخازن به جهت نداشتن ترک واضح است .
۲ ) وزن کمتر سازه
وزن سازه های بتن پیش تنیده به مراتب از وزن سازه های بتن آرمه معادل کمتر است . اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود ، میزان بتن لازم کمتر است . ثانیاً چون فولاد مصرفی دارای مقاومت زیادتری است ، معمولاً وزن فولاد لازم بین یک سوم تا یک پنجم وزن فولاد معمولی معادل می گردد .
۳ ) نداشتن خیز به سمت پایین
خیز به طرف پایین ( deflection ) تیرهای بتنی پیش تنیده تحت اثر بارهای سرویس معمولاً بسیار کم می باشد . زیرا قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ، تحت تاثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به طرف بالا در تیر به وجود آمده است ، که از شدت خیز به طرف پایین می کاهد .
۴ ) تست سازه قبل از بارگذاری
در سازه های بتن پیش تنیده قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ، سازه به وسیله نیروی پیش تنیدگی به شدت بارگذاری شده و بتن و فولاد تحت اثر تنش های زیادی قرار می گیرد ، و این خود یک نوع امتحان از نظر مطمئن بودن بتن و فولاد می باشد
۵ ) قابلیت انعطاف پذیری
با تغییر مقداری نیروی پیش تنیدگی می توان سازه را صلب و یا انعطاف پذیر کرد ، بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییری بکند .
۶ ) اقتصادی بودن سازه
سازه های بتن پیش تنیده معمولاً برای دهانه های بزرگ و بارهای سنگین اقتصادی تر از سازه های بتن آرمه می باشد .
۷ ) انعطاف پذیری در معماری
سازه های بتن پیش تنیده به دلیل حذف بعضی از ستون ها و پایه ها ، امکان اجرای سازه با دهانه های بزرگتر را امکان پذیر ساخته و قابلیت سازه از نظر معماری را افزایش می دهد .
به عنوان مثال سطح هیپربولوئید ( که از دوران هذلولی به وجود می آید ) پیش تنیده برای پوشش سقف ساختمان های صنعتی با دهانه های ۱۰ تا ۱۸ متر ، سازه های فضایی و … از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه و از نظر آرشیتکتی بسیار زیبا می باشد .
روشهای پیش تنیدگی:
۱- بتن پیش تنیده پیش کشیده (Pre-tensioned concrete ) :
بتن پیش کشیده بتنی است که کابل های پیش تنیدگی آن قبل از ریختن بتن کشیده شده باشند . در بتن پیش کشیده کابل های داخل بتن به بتن چسبیده اند و در واقع کابل بدون غلاف داخل بتن جای می گیرد و بعد از اینکه بتن به مقاومت مشخصه رسید ، کابل ها را از تکیه گاههای دو طرف آزاد کرده و قسمت اضافی بیرون مانده از بتن را قطع می نمایند . تمام نیروی پیش تنیدگی به طور کامل در طولی از کابل به بتن منتقل می شود که این طول انتقال ، بستگی به نوع سطح فولاد ، شکل مقطع و قطر آن دارد . همچنین مقاومت بتن نیز در آن موثر می باشد همانند تولید شمع ها و تیرهای پیش ساخته .
برای جلوگیری از وارد شدن ضربه به بتن در موقع انتقال نیروی پیش تنیدگی ، باید این نیرو به طور آرام و تدریجی به بتن منتقل شود . همچنین قطعه بتنی باید بتواند به راحتی در روی بستر خود بلغزد تا جلوی به وجود آمدن نیروهای داخلی در اثر اصطکاک گرفته شود .
یکی از خاصیت های مهم بتن پیش کشیده این است که می توان چندین عضو یک شکل را در آن واحد بین دو تکیه گاه ریخته و پس از گرفتن بتن با قطع کردن کابل های مشترک ، آنها را از هم جدا کرد . این کار از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می باشد ، زیرا عمل کشیدن کابل ها برای تمام عضوها فقط یکبار انجام می شود همانند تولید قطعات پیش ساخته Hallow-core که مراحل تولید به شکل زیر می باشد .
۲- بتن پیش تنیده پس کشیده (Post-tensioned concrete ) :
اگر فولاد پیش تنیدگی را بعد از گرفتن و سفت شدن بتن بکشند ، بتن را اصطلاحاً بتن پس کشیده می نامند . نیروی پیش تنیدگی توسط گیره های ( anchorages ) دو انتهای سازه از کابل به بتن منتقل می گردد . فولاد پیش تنیدگی نباید قبل از کشیدن به بتن چسبیده باشد ، در غیر این صورت امکان کشیدن آن وجود نخواهد داشت . فولادهای پیش تنیدگی را باید در داخل غلاف ها یا مجراهایی که در داخل بتن یا خارج از آن تعبیه شده است ، قرار داد .
کابل های پیش تنیدگی را می توان قبل و یا بعد از بتن ریزی در داخل غلاف ها کار گذاشت . کابل ها به صورت یکی یکی به وسیله دستگاه کابل ردکن ( strand pusher ) و یا به طور دسته ای بوسیله نیروی انسانی در داخل غلاف کار گذاشته می شود .
انواع بتن پیش تنیده پس کشیده
۱) با روش چسبنده ( Bonded )
بعد از پایان عملیات کشش کابل ها ، برای جلوگیری از زنگ زدن کابل ها ، دوغاب سیمان به داخل غلاف ها تزریق می شود تا فاصله بین کابل و غلاف را پر کند . در این حالت چون کابل توسط دوغاب به غلاف و در نتیجه به بتن می چسبد ، اصطلاحاً این روش را چسبنده ( Bonded ) می نامند .
01. پل صندوقه ای به وسیله دستگاه شاریو
02پل صندوقه ای درجا ریز
03تیر پس کشیده
04. سقف ساختمان پس کشیده.
05.گروت تزریق شده داخل گیره
۲) با روش غیر چسبنده ( Unbonded )
گاهی اوقات به دلائل خاصی از جمله ایجاد انعطاف پذیری بیشتر سازه جهت مقاومت بهتر در مقابل زلزله ، ممکن است دوغاب به داخل غلاف تزریق نکنند . در چنین حالاتی چون هیچ نوع چسبندگی بین کابل و غلاف وجود ندارد ، این روش را غیر چسبنده ( unbonded ) می نامند . در چنین مواقعی برای جلوگیری از زنگ زدن کابل ، داخل غلاف و دور کابل را پر از گیریس می کنند . بعضی از کارخانه های کابل سازی ، کابل هایی تولید می کنند که در داخل لوله های پلاستیک پر از گریس قرار دارد . این نوع کابل های فاقد چسبندگی را می توان مستقیماً در داخل بتن کار گذاشت و بعد از کسب مقاومت از بتن ، کابل ها را کشید که گریس مانع از چسبیدن کابل به غلاف پلاستیکی و در نتیجه به بتن می شود .
در روش غیر چسبنده اگر به دلائلی کابل از داخل گیره ها در برود و یا از هر نقطه پاره شود ، نیروی پیش تنیدگی در آن مقطع از بین می رود .
اصولاً مقاومت نهایی بتن پس کشیده چسبنده خیلی بیشتر از مقاومت نهایی بتن پس کشیده غیر چسبنده مشابه می باشد .
سقف ساختمان های پس کشیده به روش بتن پیش تنیده
سازه های بتن پیش تنیده به علت حذف بعضی از ستون ها و پایه ها ، امکان اجرای سازه با دهانه های وسیع تر را امکان پذیر ساخته و قابلیت سازه از نظر معماری را بالا می برد. به طور مثال سطح هیپربولوئید بتن پیش تنیده که برای پوشش سقف ساختمان های صنعتی با دهانه های 10 تا 18 متر ، سازه های فضایی و … به کار می رود از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه و از نظر معماری زیبا است.
کاربرد بتن پیش تنیده: بتن پیش تنیده برای غلبه بر مشکل ترک خوردن در بتن آرمه است به کار می رود. بتن پیش تنیده برای اولین بار درسان فرانسیسکو در سال 1886به ثبت رسید. زمانی که یک قسمتی ساختمانی پیش از حمل بار خدمات، متراکم شود پیش تنیدگی به وجود می آید برای جبران این گونه خسارتها از بتن پیش تنیده استفاده میشود . بتن پیش تنیده به عنوان نسل سوم بتن معرف است. بتن پیش تنیده توسط فولاد مسلح کشیده شده در یک جزء ساختمان به وجود میاید. مراحل بتن ریزی ، پیش تنیدگی می تواند به عنوان پیش تنیدگی بتن و پس تنیدگی بتن تقسیم بندی شود. پیش تنیدگی بتن ، فولاد مسلح را پیش از بتن ریزی تحت کشش قرار می دهد و پیش تنیدگی بتن نیز به پیوند ساخته شده بین فولاد مسلح کشیده می شوده و بتن سفت شده اعمال می شود. در تکنیک پس تنیدگی فولاد مسلح یا تاندون بعد از بتن ریزی و بدست آوردن مقاومت مناسب کشیده می شود . در پس تنیدگی تاندون های فولادی در بتن با مقاومت درست در حفره های محفوظ قرار داده می شود. در اروپا به دلیل فقر فولاد ، بتن پیش تنیده به عنوان یک ماده سازنده مجاز بعد از جنگ جهانی دوم شناخته شده است. اولین ساختار بتن پیش تنیده در آمریکای شمالی،برای ساخت پل خاطره انگیز ، در سال 1951به پایان رسید. این روزها با توسعه بتن پیش تنیده پل ها با دهانه های طویل ، ساختمان های بلند وبرجها ، . . . ساخته می شود. پلهای ساخته شده بوسیله بتن پیش تنیده در اسپانیا در حال حاضر با دهانه اصلی 440 متر ساخته می شود. برجهایی در کانادا تورنتو که با بتن پیش تنیده ساخته شده به ارتفاع 553 متر است.
انواع بتن پیش تنیده: بتن پیش فشرده. بتن پیش تنیده. در یک تیرچه بتن آرمه کمتر از نیمی از بتن تحت فشار قرار می گیرد و ترک ها در کف تیرچه تحت بارگذاری کامل ایجاد میشود. زمانی که یک تیرچه بتن پیش تنیده می شود، تمامی بتن متراکم می شود. مکان های خارج از مرکز فولاد مسلح در تیرچه ، خمیدگی به وجود می آورد. تیرچه بتن پیش تنیده در اثر بارگذاری هموارتر می شود ، اما باز هم تمامی بتن متراکم نمی باشد و هیچ گونه ترکی بوجود نمی آید. اضافه بر فقدان ترک ها ، عمل ساختاری در تیرچه های بتن پیش تنیده بسیار موثرتر از تیرچه های مسلح معمولی هستند و همچنین از مواد کمتری نیز استفاده می کنند. اولین مرحله در پیش تنیدگی به این صورت هست که رشته های پیش تنیده فولاد در عرض کف قالب بسط داده می شود. در مرحله بعد بتن در اطراف رشته های کشیده شده و ریخته می شود و بتنها به رشته ها می چسبند. زمانی که رشته ها قطع می شوند، بتنها متراکم شده و تیرچه خمیده می شود.
انواع بتن: بتن پس تنیده بتن پاششی بتن پیش تنیده بتن خود تراز بتن خود تراکم بتن با مقاومت بالا بتن نفوذ ناپذیر در پس تنیدگی طی عمل آوری بتن، بتن مجاز نمی باشد که به رشته های فولاد بچسبد. بعد از عمل آوری بتن ، رشته ها به وسیله یک جک هیدرولیک ، تنیده شده و به انتهای تیرچه متصل می شود. مزایای بتن پیش تنیده : نداشتن ترکهای دائمی در بتن پیش تنیده : یکی از مهمترین خاصیت سازه های بتن پیش تنیده نداشتن ترک های دائمی است. این موضوع موجب دوام بیشتر این نوع سازه ها نسبت به سازه های بتنی و بتن آرمه میبا شد . این امر به خصوص در مکانهاهایی با گازها و زمین های خورنده و همچنین سازه های دریایی بسیار مورد اهمیت است. استفاده از بتن پیش تنیده بهتربودن نسبت به بتن آرمه در ساختمان تانکرهای آب و مخازن به منظوره نداشتن ترک است .
وزن کمتر سازه بتن پیش تنیده: وزن سازه های بتن پیش تنیده به مراتب از وزن سازه های بتن آرمه معادل وکمتر است . به این دلیل که از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود ، میزان بتن مورده نیاز کمتر است . مورد بعد چون فولاد مصرفی دارای مقاومت بیشتری است ، معمولاً وزن فولاد لازم بین یک سوم تا یک پنجم وزن فولاد معمولی معادل است.
نداشتن خیز به سمت پایین در بتن پیش تنیده: نداشتن خیز به طرف پایین تیرهای بتنی پیش تنیده تحت تاثیره بارهای معمولاً کم تر است. چون قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ، تحت تاثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به سمت بالا و در تیر نیز به وجود می آید، که از شدت خیز به سمت پایین کم می کند. آزمایش سازه قبل از بارگذاری در بتن پیش تنیده: در سازه های بتن پیش تنیده قبل از وارد آوردن بارهای سرویس ، سازه به وسیله نیروی پیش تنیده به شدت بارگذاری شده و بتن و فولاد تحت تاثیره قرار می گیرد ، این یک نوع عرضیابی از نظر اطمینان داشتن به بتن و فولاد است. قابلیت انعطاف پذیری در بتن پیش تنیده: با عوض کردن مقداری نیروی پیش تنیدگی می توان سازه را آسان و یا انعطاف پذیر کرد ، بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییرکند. اقتصادی بودن سازه بتن پیش تنیده: سازه های بتن پیش تنیده معمولاً برای دهانه های بزرگ و بارهای سنگین بتن آرمه اقتصادی تر استفاده میشود.
بتن پیش تنیده
سازه های بتن پیش تنیده به علت حذف بعضی از ستون ها و پایه ها ، امکان اجرای سازه با دهانه های وسیع تر را امکان پذیر ساخته و قابلیت سازه از نظر معماری را بالا می برد. به طور مثال سطح هیپربولوئید بتن پیش تنیده که برای پوشش سقف ساختمان های صنعتی با دهانه های 10 تا 18 متر ، سازه های فضایی و … به کار می رود از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه و از نظر معماری زیبا است.
کاربرد بتن پیش تنیده: بتن پیش تنیده برای غلبه بر مشکل ترک خوردن در بتن آرمه است به کار می رود. بتن پیش تنیده برای اولین بار درسان فرانسیسکو در سال 1886به ثبت رسید. زمانی که یک قسمتی ساختمانی پیش از حمل بار خدمات، متراکم شود پیش تنیدگی به وجود می آید برای جبران این گونه خسارتها از بتن پیش تنیده استفاده میشود . بتن پیش تنیده به عنوان نسل سوم بتن معرف است. بتن پیش تنیده توسط فولاد مسلح کشیده شده در یک جزء ساختمان به وجود میاید. مراحل بتن ریزی ، پیش تنیدگی می تواند به عنوان پیش تنیدگی بتن و پس تنیدگی بتن تقسیم بندی شود. پیش تنیدگی بتن ، فولاد مسلح را پیش از بتن ریزی تحت کشش قرار می دهد و پیش تنیدگی بتن نیز به پیوند ساخته شده بین فولاد مسلح کشیده می شوده و بتن سفت شده اعمال می شود. در تکنیک پس تنیدگی فولاد مسلح یا تاندون بعد از بتن ریزی و بدست آوردن مقاومت مناسب کشیده می شود . در پس تنیدگی تاندون های فولادی در بتن با مقاومت درست در حفره های محفوظ قرار داده می شود.
در اروپا به دلیل فقر فولاد ، بتن پیش تنیده به عنوان یک ماده سازنده مجاز بعد از جنگ جهانی دوم شناخته شده است. اولین ساختار بتن پیش تنیده در آمریکای شمالی،برای ساخت پل خاطره انگیز ، در سال 1951به پایان رسید. این روزها با توسعه بتن پیش تنیده پل ها با دهانه های طویل ، ساختمان های بلند وبرجها ، . . . ساخته می شود. پلهای ساخته شده بوسیله بتن پیش تنیده در اسپانیا در حال حاضر با دهانه اصلی 440 متر ساخته می شود. برجهایی در کانادا تورنتو که با بتن پیش تنیده ساخته شده به ارتفاع 553 متر است.
انواع بتن پیش تنیده: بتن پیش فشرده. بتن پیش تنیده. در یک تیرچه بتن آرمه کمتر از نیمی از بتن تحت فشار قرار می گیرد و ترک ها در کف تیرچه تحت بارگذاری کامل ایجاد میشود. زمانی که یک تیرچه بتن پیش تنیده می شود، تمامی بتن متراکم می شود. مکان های خارج از مرکز فولاد مسلح در تیرچه ، خمیدگی به وجود می آورد. تیرچه بتن پیش تنیده در اثر بارگذاری هموارتر می شود ، اما باز هم تمامی بتن متراکم نمی باشد و هیچ گونه ترکی بوجود نمی آید. اضافه بر فقدان ترک ها ، عمل ساختاری در تیرچه های بتن پیش تنیده بسیار موثرتر از تیرچه های مسلح معمولی هستند و همچنین از مواد کمتری نیز استفاده می کنند. اولین مرحله در پیش تنیدگی به این صورت هست که رشته های پیش تنیده فولاد در عرض کف قالب بسط داده می شود. در مرحله بعد بتن در اطراف رشته های کشیده شده و ریخته می شود و بتنها به رشته ها می چسبند. زمانی که رشته ها قطع می شوند، بتنها متراکم شده و تیرچه خمیده می شود.
انواع بتن: بتن پس تنیده بتن پاششی بتن پیش تنیده بتن خود تراز بتن خود تراکم بتن با مقاومت بالا بتن نفوذ ناپذیر در پس تنیدگی طی عمل آوری بتن، بتن مجاز نمی باشد که به رشته های فولاد بچسبد. بعد از عمل آوری بتن ، رشته ها به وسیله یک جک هیدرولیک ، تنیده شده و به انتهای تیرچه متصل می شود.
مزایای بتن پیش تنیده : نداشتن ترکهای دائمی در بتن پیش تنیده : یکی از مهمترین خاصیت سازه های بتن پیش تنیده نداشتن ترک های دائمی است. این موضوع موجب دوام بیشتر این نوع سازه ها نسبت به سازه های بتنی و بتن آرمه میبا شد . این امر به خصوص در مکانهاهایی با گازها و زمین های خورنده و همچنین سازه های دریایی بسیار مورد اهمیت است. استفاده از بتن پیش تنیده بهتربودن نسبت به بتن آرمه در ساختمان تانکرهای آب و مخازن به منظوره نداشتن ترک است .
وزن کمتر سازه بتن پیش تنیده: وزن سازه های بتن پیش تنیده به مراتب از وزن سازه های بتن آرمه معادل وکمتر است . به این دلیل که از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود ، میزان بتن مورده نیاز کمتر است . مورد بعد چون فولاد مصرفی دارای مقاومت بیشتری است ، معمولاً وزن فولاد لازم بین یک سوم تا یک پنجم وزن فولاد معمولی معادل است.
نداشتن خیز به سمت پایین در بتن پیش تنیده: نداشتن خیز به طرف پایین تیرهای بتنی پیش تنیده تحت تاثیره بارهای معمولاً کم تر است. چون قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ، تحت تاثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به سمت بالا و در تیر نیز به وجود می آید، که از شدت خیز به سمت پایین کم می کند.
آزمایش سازه قبل از بارگذاری در بتن پیش تنیده: در سازه های بتن پیش تنیده قبل از وارد آوردن بارهای سرویس ، سازه به وسیله نیروی پیش تنیده به شدت بارگذاری شده و بتن و فولاد تحت تاثیره قرار می گیرد ، این یک نوع عرضیابی از نظر اطمینان داشتن به بتن و فولاد است.
قابلیت انعطاف پذیری در بتن پیش تنیده: با عوض کردن مقداری نیروی پیش تنیدگی می توان سازه را آسان و یا انعطاف پذیر کرد ، بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییرکند.
اقتصادی بودن سازه بتن پیش تنیده: سازه های بتن پیش تنیده معمولاً برای دهانه های بزرگ و بارهای سنگین بتن آرمه اقتصادی تر استفاده میشود.
سقف های پس کشیده( ccl ) و پیش تنیده
در سال هاي اخير استفاده از سقفهاي پس كشيده در ساختمانها رشد و پيشرفت داشته است. بيشترين كاربرد آن در كشور آمريكا بوده و در كاليفرنيا اين سيستم اولين انتخاب براي سقفهاي بتني است. سقفهاي پس كشيده همچنين در استراليا، هنگ كنگ، سنگاپور و اروپا نيز استفاده ميشود و در انگلستان نيز به سرعت در حال افزايش است.
2- معرفي سيستم پيش تنيده:
اگر چه سيستمهاي پيش تنيدگي نيازمند دانش و نظرات فني خاصي براي ساخت و نصب كردن مي با شد ولي توضيح دادن مفهوم آن آسان است.در بشكه هاي چوبي قديمي كشش ايجاد شده در حلقه هاي فلزي بطور مؤثري قطعات چوبي را به يكديگر مي فشارد تا مقاومت و پايداري آنرا افزايش دهد. (شكل 1)
از ديدگاه كلي پيش تنيدگي به معناي ايجاد تنش هاي دائمي مخالف با تنش هايي مي باشد كه در اثر بارهاي خدمت در سازه ايجاد خواهند شد. همانطور كه ميدانيم بتن در فشار بسيار قوي ولي در كشش ضعيف عمل مي نمايد بطوريكه يك تنش كششي اندك مي تواند باعث ترك خوردگي مقطع بتني شود. عموما از ميلگردهاي فولادي در بتن بعنوان آرماتوركششي استفاده مي شود تا مقدار ترك خوردگي را محدود نمايد. براي روشن تر شدن موضوع يك تير بتني را مورد بررسي قرار مي دهيم:
در يك تير بتني معمولي (غير پيش تنيده) كه تحت بار ثقلي قرار دارد به واسطه خمش ايجاد شده در آن، پائين مقطع (زير تار خنثي) به كشش افتاده و در بالا فشار ايجاد مي گردد. لذا از آنجا كه بتن در كشش ضعيف مي باشد پس از ترك خوردن بتن در مقابل تنش هاي كششي، فولاد موجود در زير تار خنثي به كشش مي افتد .اين امر ممكن است حتي تحت اثر وزن خود تير نيز اتفاق بيافتد.
در سيستم پيش تنيده بجاي آرماتورهاي معمولي از يكسري كابل (تاندون) هاي با مقاومت كششي بالا استفاده مي شود.كه اين كابل ها تحت كشش زيادي قرار گرفته و در دو انتهاي تير توسط گره هاي مخصوص تثبيت مي گردند. بدين ترتيب كابل هاي پيش كشيده پس از رها شدن از كشش تمايل به جمع شدن و رسيدن به حالت اوليه داشته و لذا يك نيروي فشاري زيادي در قسمت زيرين تار خنثي در بتن ايجاد ميگردد كه به تبع اين نيرو در مقابل نيروي كششي كه بواسطه بارهاي ثقلي در بتن ايجاد مي گردد قرار مي گيرد. بنا براين اين كابل ها مقداري از نيروهاي ناشي از بارهاي ثقلي را خنثي نموده و مقطع قابليت پذيرش بارهاي بيشتري را خواهد داشت.
بر حسب نوع اعمال نيرو پيش تنيدگي دو نوع سيستم پيش تنيده خواهيم داشت :
الف) پيش كشيده ب) پس كشيده
الف) سيستم پيش كشيده : در اين سيستم در مرحله اول فولادها تحت كشش قرارگرفته ودر دو انتهاي عضو توسط گيره هاي مخصوص كاملا گير داده مي شوند. در مرحله دوم عضو مورد نظر بتن ريزي مي شود و سپس بتن عمل آورده مي شود و به مقاومت كافي مي رسد و در مرحله سوم فولاد هاي پيش تنيدگي در دو انتهاي تير، بريده شده و نيروي پيش تنيدگي بصورت يك نيروي فشاري بر عضو اعمال ميشود. فولاد هاي پيش تنيدگي به دو صورت فولاد با مسير مستقيم يا فولاد با مسير شكسته مي باشد. اجراي مسير با منحني پيوسته براي كارهاي پيش كشيده تقريبا امكان پذير نيست.
ب) سيستم پس كشيده : در اين سيستم در مسير عبور فولادهاي پيش تنيدگي ، غلافي تو خالي در بتن تعبيه مي گردد سپس كابل ها از درون غلاف ها عبور داده شده بطوريكه دو سر آن از غلاف بيرون بوده و عمليات بتن ريزي انجام مي شود وغالبا قبل از بتن ريزي دو ورق صفحه فشار جايگذاري مي شود. بعد از اينكه بتن به مقاومت مورد نظر رسيد فولادهاي پيش تنيدگي توسط جك هايي كه به صفحه فشار تكيه مي نمايند كشيده مي شوند.
3- مزايا وامتيازات سقف هاي پس كشيده :
1- كاهش ارتفاع سيستم سقف سازه: وجود دال پس كشيده در سقف ها باعث كوتاه شدن و يا حذف تيرها شده و در نتيجه سبب كاهش ارتفاع طبقه و پيروي آن كاهش كل ارتفاع سازه مي گردد.
2- افزايش طول دهانه ها: امكان فضاهاي بدون ستون و انعطاف بيشتري در معماري فراهم مي كند.
3- كاهش وزن سقف و مصالح مصرفي و سازه سبكتر: ابعاد ستون ها ، ديوارها و فونداسيون در اين سيستم كاهش يافته و سازه سبكتري خواهيم داشت.
4- انعطاف پذيري در مسير عبور تاسيسات : حذف تيرها يا تيرچه ها در سقف هاي پس كشيده انعطاف پذيري را جهت عبور تاسيسات بيشتر مي نمايد.
5- قابليت ساخت بهتر: مصالح مصرفي كمتر، جزئيات ساده تر، نبودن تيرها و در نتيجه قالب بندي وآرماتور بندي آن ها،تراكم كمتر آرماتورها همگي قابليت ساخت بهتر را ايجاد مي كنند.
6- كنترل ترك ها وكاهش تغيير شكل ها : به دليل اثربالانس كابل ها (تاندون ها) سقف پس كشيده تحت تاثير وزن خود تغيير شكل نداده وترك خوردگي وتغيير شكل تقريبا به طور اختصاصي بواسطه بار زنده ايجاد مي شود.
7- سرعت بالاي ساخت : به لحاظ اينكه در دال هاي پس كشيده معمولا تيرهاي مياني حذف و يك دال تخت گسترده داريم لذا يكباره مي توان سطوح گسترده اي را قالب بندي ، اجرا و قالب برداري نمود.
4- دامنه كاربرد سقف هاي پس كشيده :
1- پاركينگ هاي طبقاتي : از آنجا كه در سيستم دال پس كشيده فاصله ستون ها بطور قابل ملاحظه اي(دهانه ها ي12 متري) افزايش مي يابد لذا فضاي باز و مفيدي را جهت پارك و جابجايي اتومبيل ها ايجاد مي نمايد. همچنين با توجه به اينكه در اكثر پاركينگ هاي طبقاتي سقف ها به صورت نمايان (Expose) و بدون سقف كاذب اجرا مي گردند قابليت كاهش نفوذ پذيري و مقاوم شدن بتن در مقابل تهاجم هاي شيمياي در دال هاي پس كشيده نيز ميتواند عامل مهمي در انتخاب اين سيستم براي پاركينگ هاي طبقاتي باشد.
2- برج ها وساختمان هاي مرتفع : با توجه به اينكه استفاده از دال هاي پس كشيده در سازه باعث كاهش ارتفاع طبقه مي شود ، لذا در يك ارتفاع ثابت مي توان تعداد طبقات بيشتري را ايجاد نمود.
3- ساختمان هاي تجاري و بيمارستان ها : مزايايي از قبيل فاصله زياد ستون ها ، سرعت اجرا وكاهش وزن سازه در سيستم دال هاي پس كشيده باعث مي شوند تا اين نوع سيستم گزينه مناسبي براي ساختمان هاي تجاري و بيمارستان ها و… باشد.
4- پل ها : نياز به اجراي دهانه هاي بزرگ در پل ها ، جلوگيري از لرزش ، ترك خوردگي و نفوذ پذيري بتن و همچنين سرعت مناسب اجرا در سيستم هاي پس كشيده از جمله عواملي است كه باعث شده اين سيستم از مرسوم ترين روشها در ساخت پل ها باشد .
5- انبوه سازي هاي مسكوني : از آنجا كه در اين نوع مجتمع ها درهرطبقه چندين واحد مسكوني در نظر گرفته شده و طراحي مي گردد لذا فاصله زياد ستون ها شرايط بسيار مناسبي جهت معماري واحدها مهيا مي نمايد بطوريكه ميتوان در بيشتر موارد هر واحد را بدون قرار گيري ستون در داخل آن طراحي نمود.
5- روشهاي اجراي سيستم پس كشيده :
در زمينه اجراي سيستم پس كشيده دو روش جهت ساخت بكار مي رود :
1- سيستم چسبيده
Bonded – 2- سيستم غير چسبيده Unbonded
1- سيستم چسبيده : با اين روش كابل هاي پس كشيده از ميان غلاف هاي تخت ممتد وكوچك از جنس گالوانيزه عبور مي كند كه داخل غلاف ها پس از بتن ريزي وكشيده شدن كابل ها با دوغاب پر مي شود.
2- سيستم غير چسبيده : در اين سيستم كابل با دوغاب تزريق نمي شود و مي تواند آزادانه و مستقل از بتن حركت كند. اغلب كابل ها در يك غلاف محافظ با گريس پوشانده شده اند . پس از بتن ريزي وكسب مقاومت فشاري مشخص كابل بسادگي و با استفاده از يك جك دستي كوچك كشيده مي شود كه اين عمل عمليات پس كشيدگي را تكميل ميكند.