با انواع بتن پیش تنیده و مزایا آنها آشنا شوید
در این پست ابتدا به تعریف بتن پیش تنیده می پردازیم.
سپس در ادامه تاریخچه بتن پیش تنیده، روش های اعمال نیروی پیش تنیدگی، انواع بتن پیش تنیده، مقایسه بتن پیش تنیده با بتن آرمه و مزایا معماری و سازه ای بتن پیش تنیده می پردازیم.
در پایان نیز به مقایسه بتن پیش تنیده و پس کشیده می پردازیم بنابراین با ما همراه باشید.
تعریف بتن پیش تنیده
پیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به نحوه دلخواه و به اندازه لازم.
در صورتی پیش تنیدگی، کامل نامیده می شود که تحت تأثیر بارهاي بهره برداري در هیچ نقطه اي تنش کششی وجود نداشته باشد.
در پیش تنیدگی محدود ایجاد تنش هاي کششی در منطقه کششی بتن را میتوان مجاز دانست به شرطی که از فولاد هاي آجدار معمولی هم استفاده شود.
تاریخچه بتن پیش تنیده
در سال ۱۸۸۶ براي اولين بار بتن پيش تنيده در ايالات متحده امريكا توسط جكسون به ثبت رسيد.
دو سال بعد در آلمان اولين دال بتني پيش تنيده توسط دوهرينگ ساخته شد.
در سال ۱۹۲۸ بود كه Freyssinet توانست با استفاده از فولادهاي پر مقاومت درصد از دست رفتن تنش ناشي از خزش و انقباض بتن به تنش اوليه پيش تنيدگي را كاهش دهد و پس از آن پيش تنيدگی رواج پيدا کرد.
روش های اعمال نیروی پیش تنیدگی
بر حسب نوع اعمال نیروي پیش تنیدگی، دو نوع تیر پیش تنیده خواهیم داشت:
- تیر پیش کشیده
- تیر پس کشیده
بتن پیش کشیده
در تیر پیش کشیده ابتدا مفتول هاي پیش تنیدگی در محل خود در قالب تیر مستقر شده و در دو انتها توسط مهارهاي مخصوصی نگهداري شده و کشیده می شود.
سپس عمل بتن ریزي در قالب صورت میگیرد.
بتن پس کشیده
در تیرهاي پس کشیده، غلافی تو خالی در بتن تعبیه می شود و عملیات بتن ریزي تیر انجام میشود.
در دو انتهاي تیر غالباً دو ورق سر (یا هر وسیله مهاري مناسب دیگر) قبل از بتن ریزي جاگذاري می شود.
بعد از اینکه بتن به مقدار کافی مقاومت کسب کرد فولادهاي پیش تنیدگی (که از داخل غلاف فولادي عبور داده می شوند یا همراه غلاف تعبیه شده اند) توسط جک هایی که به ورق هاي سر تکیه مینمایند، کشیده میشوند.
وسایل پس کشیدگی
وسایل مورد نیاز برای پس کشیدگی به شرح زیر می باشند :
- غلاف که باید قبل از بتن ریزي در مسیر مشخص شده در نقشه قرار گیرد
- گیره هاي مخصوص مهار کابل در انتها
- جک مخصوص کشیدن کابل هاي سازگار با گیره مورد استفاده
- پمپ هیدرولیک براي ایجاد نیرو در جک
- پمپ فشار قوي براي تزریق دوغاب سیمان به منظور پر کردن فضاي داخلی غلاف
مقایسه بتن پیش تنیده با بتن آرمه
به علت فشار وارده از طرف کابل هاي پیش تنیده به بتن، مقاومت فشاري بتن مورد استفاده در یک عضو پیش تنیده به مراتب بالاتر از مقاومت فشاري بتن مورد استفاده در یک عضو بتن آرمه است.
فولادهاي نرم که معمولاً در ساختمانهاي بتن آرمه به کار می روند براي ساختمان هاي بتن پیش تنیده مناسب نمی باشند.
زیرا امکان کشیدن آنها تا حدي که بتواند اتلاف تنش هاي پیش تنیدگی را جبران کند، وجود ندارد.
بتن پیش تنیده یک جسم همگن و الاستیک است و بیشتر خاصیتی شبیه به فولاد دارد تا یک جسم غیر همگن مانند بتن آرمه.
یک ساختمان بتن پیش تنیده کامل تحتت أثیر بارهاي بهره برداري، ترك نخواهد خورد حتی اگر در اثر بارهاي فوقال عاده ترك بخورد بعد از عبور بار، تركها بسته خواهند شد.
مزایا بتن پیش تنیده
مزایای معماری
استفاده از سیستم بتن پیش تنیده در اجرای ساختمان ها باعث سهولت در طراحی پلان و نما، ایجاد فضای مناسب جهت پارکینگ ها، شرایط مناسب پارتیشن بندی فضا، قابلیت بیشتر عبور لوله ها و ادوات تاسیساتی، امکان تغییرات آینده در طرح معماری می شود و به طور کلی باعث انعطاف در طراحی معماری می گردد.
علاوه بر موارد ذکر شده از جمله مزایا معماری بتن پیش تنیده می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- امکان ایجاد دهانه های بلندتر و تعداد ستون کمتر
- حذف آویز تیرها و امکان استفاده از سقفی کاملا مسطح
- امکان ایجاد کنسول های بلندتر
- امکان ایجاد بازشوهای بزرگتر در سقف
- کاهش ارتفاع طبقات و کل ساختمان
- قابلیت استفاده در پلان های نامنظم و منحنی
مزایا سازه ای :
به دلیل استفاده از کابل های با مقاومت بالای پیش تنیدگی و اعمال نیروی فشاری به بتن قبل از اعمال بارها به سازه، مزیت های زیر را در سازه های پیش تنیده خواهیم داشت :
- دوام بسیار بالا
- کنترل تغییر شکل و کنترل ترک
- کاهش نیروی زلزله و مقاومت بیشتر در مقابل زلزله
- کاهش ارتعاش ناشی از بارهای ضربه ای و دینامیکی
- کاهش ضخامت دال ها یا تیرهای بتنی
- کاهش وزن مرده ساختمان و مصالح مصرفی
- باربری بیشتر عضو نسبت به بتن مسلح معمولی
علاوه بر تمامی موارد ذکر شده می توان موارد زیر را هم از مزایا بتن پیش تنیده دانست :
- مهمترین خاصیت بتن پیش تنیده نداشتن تركهاي دائمی میباشد.
- وزن سازه هاي بتن پیش تنیده به مراتب از وزن سازه هاي بتن آرمه معادل کمتر است.
- خیز اعضاي بتن پیش تنیده تحت اثر بارهاي بهره برداري معمولاً بسیار کم است.
- با توجه به بارگذاري پیش از بهره برداري در تیرهاي پیش تنیده (بار پیش تنیدگی) مصالح به نوعی امتحان میشوند.
- سازه هاي بتن پیش تنیده معمولا براي دهانه هاي بزرگ و بارهاي سنگین اقتصادي تر از سازه هاي بتن آرمه میباشد.
- با تغییر جزئی در نیروي پیشتنیدگی می توان سازه را صلب یا انعطاف پذیر کرد.
- سازه هاي بتنی پیش تنیده، مقاومت خستگی زیادي دارند.
مقایسه سیستم هاي پیش کشیدگی و پس کشیدگی
- با سیستم پس کشیده میتوان قطعات پیش تنیده را یا در پاي کار و یا در کارخانه ساخت بدون اینکه مثل سیستم پیش کشیده احتیاجی به سرمایه گذاري جهت تهیه ملزومات کارگاه پیش کشیدگی باشد.
- کابل هاي مربوط به یک سازه پس کشیده را میتوان روي هر مسیر منحنی دلخواه به کار گرفت، در حالی که در سیستم هاي پیش کشیده چنین کاري احتیاج به وسایل مخصوصی دارد و اغلب مسیرهاي خطی قابل اجرا هستند.
- در کارهاي پس کشیده هنگام کشیدن کابلها، مقداري نیرو در اثر اصطکاك از بین میرود، در حالی که در کارهاي پیش کشیده چنین اتلافی در نیروي پیش کشیدگی نداریم.
- کشیدن کابلها در سیستم پس کشیده بسیار پرکار و وقتگیر است و براي مهار کابلها در انتها احتیاج به گیره هاي به خصوصی است که در مجموع باعث افزایش هزینه نسبت به کارهاي پیش کشیده میشود.
- غالب وسایل پس کشیدگی در انحصار کارخانه هاي معدودي در دنیا است که در صورت نیاز باید از آنها خریداري شود.
- با سیستم پس کشیده، عضو را میتوان به قطعات کوچکتر تقسیم کرد و پس از نصب، با کشیدن کابل ها آنها را به صورت یکپارچه درآورد.
گرداوری : مهندس حسین معز (عضو هيات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت)
ویرایش و انتشار : پرتال جامع مهندسی عمران – ucivil.ir
