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 تنش‌های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا می‌کند .

هدف اصلی از پیش تنیده کردن یک عضو بتنی ، محدود کردن تنش‌های کششی و ترک‌های ناشی از لنگر خمشی ، تحت تاثیر بارهای وارده در آن عضو می‌باشد .

بتن جسمی‌است مقاوم در مقابل فشار ، ولیکن مقاومت آن در مقابل کشش بسیار کم می‌باشد ، بنابراین می‌توان 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 .

 

کاربرد بتن پیش تنیده معمولاً در عضوهایی است که تحت تاثیر خمش می‌باشد مانند : تیرها ، دال‌ها ، دیوارهای حائل و ستون‌ها . ولی می‌توان از بتن پیش تنیده در عضوهایی که تحت تاثیر کشش هستند مانند : لوله‌ها ، مخازن آب و غیره نیز به نحو مطلوب استفاده نمود .

مزایای بتن پیش تنیده :

۱ ) نداشتن ترکهای دائمی

 یکی از مهمترین خواص سازه‌های بتن پیش تنیده نداشتن ترک‌های دائمی‌می‌باشد . این موضوع باعث دوام بیشتر این نوع سازه‌ها نسبت به سازه‌های بتنی و بتن آرمه می‌شود . این امر به خصوص در محیط‌هایی با گازها و زمین‌های خورنده و همچنین سازه‌های دریایی بسیار حائز اهمیت می‌باشد . 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 سازه‌های بتن پیش تنیده به مراتب از وزن سازه‌های بتن آرمه معادل کمتر است . اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می‌شود ، 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 می‌گردد .

 ۳ ) نداشتن خیز به سمت پایین

خیز به طرف پایین ( deflection ) تیرهای بتنی پیش تنیده تحت اثر بارهای سرویس معمولاً بسیار کم می‌باشد . 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 می‌کاهد .

 ۴ ) تست سازه قبل از بارگذاری

در سازه‌های 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 تنش‌های زیادی قرار می‌گیرد ، و این خود یک نوع امتحان از نظر مطمئن بودن بتن و فولاد می‌باشد .

 ۵ ) قابلیت انعطاف پذیری

با تغییر مقداری نیروی پیش تنیدگی می‌توان سازه را صلب و یا انعطاف پذیر کرد ، بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییری بکند .

 ۶ ) اقتصادی بودن سازه

سازه‌های بتن پیش تنیده معمولاً برای دهانه‌های بزرگ و بارهای سنگین اقتصادی تر از سازه‌های بتن آرمه می‌باشد .

 ۷ ) انعطاف پذیری در معماری

سازه‌های بتن پیش تنیده به دلیل حذف بعضی از ستون‌ها و پایه‌ها ، امکان اجرای سازه با دهانه‌های بزرگتر را امکان پذیر ساخته و قابلیت سازه از نظر معماری را افزایش می‌دهد .

به عنوان مثال سطح هیپربولوئید ( که از دوران هذلولی به وجود می‌آید ) پیش تنیده برای پوشش سقف ساختمان‌های صنعتی با دهانه‌های ۱۰ تا ۱۸ متر ، سازه‌های فضایی و … از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه و از نظر آرشیتکتی بسیار زیبا می‌باشد .

روشهای پیش تنیدگی:

 ۱- بتن پیش تنیده پیش کشیده (Pre-tensioned concrete ) :

بتن پیش کشیده بتنی است که کابل‌های پیش تنیدگی آن قبل از ریختن بتن کشیده شده باشند . در بتن پیش کشیده کابل‌های داخل بتن به بتن چسبیده اند و در واقع کابل بدون غلاف داخل بتن جای می‌گیرد و بعد از اینکه بتن به مقاومت مشخصه رسید ، کابل‌ها را از تکیه گاههای دو طرف آزاد کرده و قسمت اضافی بیرون مانده از بتن را قطع می‌نمایند . تمام نیروی پیش تنیدگی به طور کامل در طولی از کابل به بتن منتقل می‌شود که این طول انتقال ، بستگی به نوع سطح فولاد ، شکل مقطع و قطر آن دارد . همچنین مقاومت بتن نیز در آن موثر می‌باشد همانند تولید شمع‌ها 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 خاصیت‌های مهم بتن پیش کشیده این است که می‌توان چندین عضو یک شکل را در آن واحد بین دو تکیه گاه ریخته و پس از گرفتن بتن با قطع کردن کابل‌های مشترک ، آنها را از هم جدا کرد . این کار از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می‌باشد ، زیرا عمل کشیدن کابل‌ها برای تمام عضوها فقط یکبار انجام می‌شود همانند تولید قطعات پیش ساخته Hallow-core که مراحل تولید به شکل زیر می‌باشد .

 

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 می‌نامند . نیروی پیش تنیدگی توسط گیره‌های ( anchorages ) دو انتهای سازه از کابل به بتن منتقل می‌گردد . 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 غلاف‌ها یا مجراهایی که در داخل بتن یا خارج از آن تعبیه شده است ، قرار داد .

کابل‌های پیش تنیدگی را می‌توان قبل و یا بعد از بتن ریزی در داخل غلاف‌ها کار گذاشت . کابل‌ها 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 می‌شود .

انواع بتن پیش تنیده پس کشیده

۱) با روش چسبنده ( Bonded )

بعد از پایان عملیات کشش کابل‌ها ، برای جلوگیری از زنگ زدن کابل‌ها ، دوغاب سیمان به داخل غلاف‌ها تزریق می‌شود تا فاصله بین کابل و غلاف را پر کند . در این حالت چون کابل توسط دوغاب به غلاف و در نتیجه به بتن می‌چسبد ، اصطلاحاً این روش را چسبنده ( Bonded )  می‌نامند .

 .

    پل صندوقه ای به وسیله دستگاه شاریو
.
.
پل صندوقه ای درجا ریز
.
 
تیر پس کشیده

.

 سقف ساختمان پس کشیده
.
.

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 ) می‌نامند . در چنین مواقعی برای جلوگیری از زنگ زدن کابل ، داخل غلاف و دور کابل را پر از گیریس می‌کنند . بعضی از کارخانه‌های کابل سازی ، کابل‌هایی تولید می‌کنند که در داخل لوله‌های پلاستیک پر از گریس قرار دارد . این نوع کابل‌های فاقد چسبندگی را می‌توان مستقیماً در داخل بتن کار گذاشت و بعد از کسب مقاومت از بتن ، کابل‌ها را کشید که گریس مانع از چسبیدن کابل به غلاف پلاستیکی و در نتیجه به بتن می‌شود .

در روش غیر چسبنده اگر به دلائلی کابل از داخل گیره‌ها در برود و یا از هر نقطه پاره شود ، نیروی پیش تنیدگی در آن مقطع از بین می‌رود .

اصولاً مقاومت نهایی بتن پس کشیده چسبنده خیلی بیشتر از مقاومت نهایی بتن پس کشیده غیر چسبنده مشابه می‌باشد .

  

سقف ساختمان‌های پس کشیده به روش Unbonded

سقف ساختمان‌های پس کشیده به روش Unbonded

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

انسانی؟!؟! * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.