بتن پیش تنیده ، یکی از جدیدترین فرم های ساختمان است که وارد مهندسی سازه شده است. در قرن پیش چندین حق امتیاز انحصاری برای چند الگوی پیش تنیدگی متفاوت داده شده بود، ولی به علت استفاده از فولاد بامقاومت پایین، اثرات طولانی مدت خزش و انقباض باعث کاهش نیروی پیش تنیدگی می‌شد و مزیت کاربرد بتن پیش تنیده را شدیداً کاهش می داد.
پیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم، به طوری که 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.
– در ابتدای قرن بیستم یک مهندس فرانسوی بنام یوجین فریسینه با استفاده از برخورد منطقی با مساله، با استفاده از فولاد با مقاومت بالا توانست تکنیک پیش تنیدگی را با موفقیت به کار برد. از این زمان به بعد بتن پیش تنیده بعنوان یک روش ساخت قابل قبول مورد استفاده واقع شد و امروزه در بسیاری از کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه در دسترس است.
– بیشترین کاربردهای بتن پیش تنیده در زمینه سازه های ساختمانی به صورت تولید تیرچه پیش تنیده و هالوکور یا دال پیش تنیده با تکیه گاه ساده می باشد، این تیرها معمولا در کارخانه ساخته می شوند تا کنترل کیفیت بهتر انجام گیرد، در جایی که دهانه های بزرگ داشته باشیم، معمولا تیرهای بتنی پیش تنیده در جا بکار می روند.
– در زمینه مهندسی پل، معرفی بتن پیش تنیده ساخت پل های بتنی با دهانه زیاد را عملی ساخته است. این پلها معمولاً از قطعات پیش ساخته تشکیل شده اند که با جرثقیل در ارتفاع موردنظر قرار گرفته اند و به کمک پیش تنیدگی به قطعات موجود متصل می شوند.
روشهای وارد کردن نیروی پیش کشیدگی
-
روش مکانیکی
شاید ساده ترین روش فشرده ساختن یک تیر، به وسیله یک یا دو جک در مقابل دو تکیه گاه می باشد. این روش در بعضی از پروژه های بزرگ به کار می رود. در بعضی از پروژه ها پس از فشرده ساختن تیر به وسیله جک با قراردادن پلیت بین تیر و تکیه گاه جلوی برگشت تیر را به حالت اولیه گرفته، سپس جک ها را آزاد می کنند.
اشکال اساسی این روش ها این است که کوچکترین تغییر شکل و یا حرکت تکیه گاه به نحو قابل ملاحظه ای نیروی پیش تنیدگی را کاهش می دهد.
-
روش شیمیایی
در این روش نیروی پیش تنیدگی در اثر استفاده از سیمان های منبسط شونده بوجود می آید، این سیمانها بر خلاف سیمانهای معمولی در موقع گرفتن و سخت شدن به جای منقبض شدن منبسط می گردند. و چون وجود کابلها در داخل بتن جلوی این انبساط طول را می گیرد در نتیجه مقداری نیروی فشاری در تیر ایجاد می شود.
-
روش الکتریکی- حرارتی
در این روش با وصل کردن جریان برق به کابلها باعث ازدیاد طول کابلها شده، سپس کابلها را توسط گیره هایی در همان حال کشیده به تکیه گاه وصل می کنند. پس از قطع کردن جریان و سرد شدن کابلها، دور آنها را بتن ریزی می‌کنند و بعد از اینکه مقاومت بتن به حد لازم رسید کابل های کشیده شده را از تیکه گاه آزاد می کنن ، و در نتیجه نیروی کشیده شدن کابلها به بتن منتقل می گردد. روش پیش کشیدگی حرارتی به طور وسیعی برای ساختن دالها، تیرها، خرپاها و ستونهای چراغ برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روشهای پیش تنیدگی بتن :
روشهای پیش تنیدگی به دو گروه اصلی تقسیم بندی میشوند :
پیش کشیدگی و پس کشیدگی
۱- پیش کشیدگی
در این روش، تاندونهای فولادی به شکل وایر یا مفتول بین دو گیره انتهایی کشیده می شوند و اعضای بتنی در اطراف این تاندونها ریخته می شوند .
هنگامیکه بتن به اندازه کافی سخت شد، گیره های انتهایی آزاد می شوند و در نتیجه نیروی پیش تنیدگی در اثر پیوستگی موجود بین فولاد و بتن، به بتن منتقل می شود. سپس انتهای بیرون زده تاندونها بریده می شود تا سطح انتهایی بتن به صورت صاف باشد.
بتن پیش تنیده
۲- پس کشیدگی
در این حالت نیروی پیش تنیدگی بدین ترتیب اعمال می شود که تاندونهای فولادی به وسیله جکهایی کشیده می شوند به قسمی که عکس العمل این جکها به یک عضو بتنی که قبلا ریخته شده وارد می شود. تقریباً تمامی پیش تنیدگی درجا با استفاده از این روش انجام می شود. تاندونها از داخل غلافهایی که قبلا در عضو بتن تعبیه شده اند عبور داده می شوند.
در اکثر کاربردهای بتن پس کشیده، فضای بین تاندون و غلاف با دوغاب سیمان تحت فشار تزریق می‌شود، این عمل از تاندونها در مقابل زنگ زدگی محافظت می کند و نیز باعث بهبود ظرفیت مقاومت نهایی عضو می شود. یک تفاوت مهم بین سیستم های پیش کشیدگی و پس کشیدگی این است که در حالت پس کشیدگی براحتی می توان از تاندونهای منحنی استفاده نمود برای این کار غلافهای انعطاف پذیر را به شکل منحنی در عضو کار می گذاریم و بتن ریزی در اطراف آنها انجام می شود.
بتن پیش تنیده
مصالح و تجهیزات
-
بتن:
مقاومت بتن در سازه های پیش تنیده می بایست از مقاومت و کیفیت بهتری نسبت به بتن در سازه‌های ساخته شده از بتن مسلح معمولی برخوردار باشد، زیرا بالا بودن کیفیت و مقاومت بتن باعث ایجاد گیرش و چسبندگی بهتری بین کابلها و بتن می شود.
-
فولاد:
فولاد های پیش تنیدگی شامل مفتولها و کابلهای ساخته شده از مفتول یا میلگردهای آلیاژ دار پر مقاومت می‌باشند
-
انواع گیره ها و جک ها :
زمینه های فنی و موارد استفاده از سیستم پیش تنیدگی
-
دال بتنی پیش تنیده به روش پس کشیده
این دال ها با اجرای درجا امکان پوشش دهانه های بزرگتر باتعداد ستون و ضخامت هالوکور کمتر و قالب بندی ساده تر ، باعث کاهش وزن و ارتفاع ساختمان، صرفه جویی در هزینه ساخت، سرعت بالا تر و امکانات بیشتر طراحی معماری می شود.
-
طراحی و اجرای پلها
بیش از ۵۰ درصد سازه پلها درسراسر جهان با استفاده از تکنولوژی بتن پیش تنیده طراحی و اجرامی شود. استفاده از این سیستم باتوجه به مزایای فنی، اقتصادی و زیبایی شناسی توسط متخصصین، طراحان و مجریان پل سازی همواره توصیه می گردد.
-
طراحی و اجرای مخازن، سیلوها و پوسته ها
استفاده از بتن پیش تنیده در این سازه ها با تاندونهای حلقوی افقی و عمودی باعث کاهش قابل ملا حظه هزینه های ساخت، زمان اجرا، مصرف فولاد و بتن، کارایی بیشتر سازه، حذف ترک ها و آب بندی در مخازن می شود.
-
مهار خاک
نگهداری دیواره های خاکی و پایدار سازی آنها بخصوص در گودبرداری ها نیاز به روشهای ارزان و ایمن دارد که بهره گیری از روش پیش تنیدگی پاسخ مناسبی به این نیازها می باشد.