تخمین مقاومت تیرچه پیش تنیده
تیرچه پیش تنیده باید حداقل مقاومتی را داشته باشد تا بتوان از آن در سازه استفاده کرد. البته تمامی تولید کننده تیرچه پیش تنیده به هنگام تولید، استانداردهای لازم را رعایت می کنند تا محصول آن ها در سازه های عمرانی مورد استفاده قرار گیرد.
تیرچه پیش تنیده در برابر فرسودگی ، آتش و هر عامل محیطی دیگر به قدری مقاوم هستند که مهندسین عمران به ناچار در ساخت سازه از تیرچه پیش تنیده استفاده می کنند.
مهندسین در طول سال ها به مقاومت و استحکام تیرچه پیش تنیده برده اند. اگرچه روش های محاسبه میزان مقاومت تیرچه پیش تنیده تغییر کرده ولی با روش هایی می توان میزان مقاومت تیرچه پیش تنیده را محاسبه کرد. مهندسین سازه و عمران با این روش ها میزان مقاومت سازه را محاسبه کرده و در ساخت پل ها و بزرگراه های طبقاتی از تیرچه پیش تنیده استفاده می کنند. باید مقاومت تیرچه پیش تنیده را محاسبه و بعد از آن در ساخت ساختمان از آن استفاده کرد
استفاده از استاندارد AASHTO برای پل های بزرگراه
از استاندارد AASHTO برای پل های بزرگراه از فلسفه های طراحی تنش مجاز (ASD) و طراحی فاکتور بار (LFD) مجاز استفاده می شود. با این حال ، مشخصات AASHTO LRFD ، که به عنوان طراحی بار و مقاومت فاکتور مقاومت (LRFD) نامیده می شود، در قالب حالت حد مجاز مبتنی بر احتمال نوشته شده است. در این حالت ، ایمنی در برابر خرابی ساختاری با استفاده از تئوری قابلیت اطمینان اندازه گیری می شود ، جایی که انتخاب بار محافظه کار و عوامل مقاومت ، تنوع آماری پارامترهای طراحی را در نظر می گیرد. عوامل بار و مقاومت برای هر حالت نهایی که در نظر گرفته می شود تعیین می شوند و ایمنی از نظر شاخص قابلیت اطمینان هدف اندازه گیری می شود.
در نتیجه ، مشخصات LRFD سطح ایمنی یکنواخت تری را برای گروههای مختلف پل برای حالتهای نهایی امکان پذیر می سازد. با این حال ، برای طراحی بتن پیش ساخته ، از وضعیت های محدود سرویس سنتی هنوز استفاده می شود و اغلب طراحی خمشی تسمه های بتونی پیش ساخته را کنترل می کند.
با تیرچه پیش تنیده می توان ارتفاع طبقات ساختمان را غییر داده و بر میزان مقاومت سازه افزود
توسعه بتن با مقاومت بالا (HSC)
از سوی دیگر ، با پیشرفت فناوری در طی یک دهه گذشته ، توسعه بتن با مقاومت بالا (HSC) با سرعت قابل توجهی پیشرفت کرده است. استحکام بتنی تا ۱۲۰۰۰ psi یا بیشتر را می توان از طریق بهینه سازی نسبت ، مواد و ترکیبات مخلوط بتن بدست آورد. علیرغم این روند ، طراحان پل احتیاط کرده اند که HSC را برای طراحی بتنی پیش ساخته خود بکار گیرند و کاربرد HSC در درجه اول به ساختمانهای مهم مرتفع محدود شده است. با توجه به این عدم تمایل قابل درک است که چرا ماهیت تجربی معادلات طراحی ارائه شده توسط کدهای AASHTO برای اجزای بتنی پیش ساخته ، و همچنین این واقعیت که این فرمول ها بر اساس خصوصیات مکانیکی بتن با مقاومت عادی (NSC (6000 psi یا کمتر ساخته شده اند.
ساخت پل بزرگراه در اغلب اوقات منجر به نیاز به دهانه های طولانی تر ، کمربندهای کمتری و در نتیجه ، تیرچه پیش تنیده ها و پایه های کمتری می شود. استفاده از کمربندهای پیش ساخته HSC همراه با معیارهای طراحی مناسب ، طراحان را قادر می سازد تا از HSC به طور کامل استفاده کنند.
این منجر به چندین مزیت عملی می شود. تیرچه پیش تنیده طولانی تر را پیش بینی می کند که در زمان ساخت و ساز و در طول عمر سازه ها مقرون به صرفه هستند. بنابراین ، داده های بیشتری در مورد پارامترهای آماری برای خصوصیات مکانیکی HSC (بیش از ۶۰۰۰ (PSI به همراه شناسایی مناطق بحرانی برای پالایش مقررات طراحی فعلی برای کمربندهای پل پیش ساخته HSC ، برای استفاده کامل از HSC مورد نیاز است. هر چه مقاومت تیرچه پیش تنیده بیشتر باشد، ایمنی سازه تضمین شده خواهد بود
اهداف و چشم انداز مطالعه و آنالیز مقاومت تیرچه پیش تنیده
ماهیت تجربی معادلات طراحی ارائه شده توسط کدهای AASHTO برای اجزای بتنی پیش ساخته ، و همچنین این واقعیت که این فرمول ها بر اساس خصوصیات مکانیکی بتن با مقاومت عادی (NSC) از ۶۰۰۰ psi یا کمتر ساخته شده اند. پل بزرگراه در اغلب اوقات منجر به نیاز به دهانه های طولانی تر ، کمربندهای کمتری و در نتیجه ، تیرچه پیش تنیده و پایه های کمتری می شود. استفاده از کمربندهای پیش ساخته HSC همراه با معیارهای طراحی مناسب ، طراحان را قادر می سازد تا از HSC به طور کامل استفاده کنند. این منجر به چندین مزیت عملی می شود.
محققی طی مطالعه ای تیرچه پیش تنیده طولانی تر را پیش بینی می کند که در زمان ساخت و ساز و در طول عمر سازه ها مقرون به صرفه هستند. بنابراین ، داده های بیشتری در مورد پارامترهای آماری برای خصوصیات مکانیکی) HSC (بیش از ۶۰۰۰ PSI )به همراه شناسایی مناطق بحرانی برای پالایش مقررات طراحی فعلی برای کمربندهای پل پیش ساخته HSC ، برای استفاده کامل از HSC مورد نیاز است.
نصب تیرچه پیش تنیده نه تنها باعث زیبایی ساختمان شده، بلکه مقاومت سازه را نسبت به زلزله نیز افزایش خواهد داد
اهداف مطالعه
۱٫ تعیین وضعیت کنونی عمل در مورد کمربندهای پل تحت فشار HSC
۲٫ ارزیابی محدودیتهای کنترل برای طراحی کمربندهای از پیش تعیین شده HSC
۳٫ ارزیابی اولیه و تجدیدنظر در معیارهای مهم طراحی با هدف افزایش اقتصاد کمربندهای تحت فشار HSC
تاثیر HSC بر مطالعه مقاومت تیرچه پیش تنیده
افزایش مقاومت فشاری بتن از ۶۰۰۰ به ۱۰۰۰۰ psi منجر به ۲۰ درصد افزایش در حداکثر طول دهانه می شود. کمربندهای نوع چهارم با رشته های قطر ۵/۰ اینچ می توانند به طور کامل از مقاومت فشاری بتن تا ۱۰۰۰۰ psi استفاده کنند. بنابراین ، برای استفاده موثر از استحکام بتن بالاتر ( بیشتر از ۱۰۰۰۰ psi) ، باید از رشته های قطر ۶/۰ اینچ استفاده شود. همچنین دریافتند که در هنگام استفاده از HSC با رشته های قطر ۶/۰ اینچ ، می توان از تیرچه های پیش تنیده بلندتری استفاده کرده و فاصله رودخانه را می توان برای طول دهانه دو برابر کرد.
این باعث کاهش تعداد کمربندهای یک پل می شود. پایه های کمتری لازم است و در نتیجه موجب صرفه جویی قابل توجهی می شود. محقق دیگری متوجه شد که افزایش مقاومت فشاری از ۶۰۰۰ به ۱۰۰۰۰ psi منجر به افزایش ۲۵ درصدی ظرفیت دهانه AASHTO Type IV و افزایش ۲۱ درصدی ظرفیت در صورت استفاده از رشته های قطر ۵/۰ می شود.
طراحی منعطف تیرچه پیش تنیده بتنی پل
روش اصلی طراحی خمشی برای تسمه های پل بتنی پیش ساخته برای هر دو استاندارد AASHTO و مشخصات LRFD مشابه است.