کاربردهای تیرچه پیش تنیده

مصالح بتنی پیش تنیده و تیرچه پیش تنیده در بسیاری از پروژه­‌های عمرانی و سازه­های بتنی مورد استفاده قرار می­گیرند. با توجه به این نکته که بتن به تنهایی در برابر اعمال نیروهای فشاری مقاومت بسیار خوبی دارد اما در برابر نیروهای کششی ضعیف عمل می­کند و ممکن است دچار ترک خوردگی یا شکست شود، برای مسلح کردن بتن و افزایش مقاومت آن در برابر نیروهای کششی از ایجاد نیروی پیش تنیدگی استفاده می­شود. به این صورت کابل­‌های فولادی که هنگام پیش تنیدگی در بتن قرار داده شده­اند، تحت فشار قرار می­گیرند و نیروی فشاری را به نیروی کششی تبدیل می­کنند. بنابراین مقاومت بتن در برابر نیروهای کششی نیز افزایش می­یابد و به راحتی دچار ترک خوردگی یا شکست نمی­شود. با توجه به این مسئله می­توان گفت اعضای بتنی که با استفاده از نیروی پیش تنیدگی تولید می­شوند مقاومت بسیار بیشتری نسبت به اعضای بتن مسلح دارند بنابراین استفاده از این مصالح و تیرچه پیش تنیده در سازه‌­های بتنی انتخاب بسیار مناسبی است.

استفاده از مصالح بتنی پیش تنیده از جهات مختلفی از نظر معماری، سازه­ای و اقتصادی دارای مزایای بسیاری است. به عنوان مثال با توجه به اینکه تیرچه پیش تنیده قابلیت استفاده در دهانه­‌های بزرگتری را نسبت به تیرچه‌­های معمولی دارد، باعث می­شود تعداد ستون­ها کمتر شود و از نظر معماری نیز فضای بیشتری در اختیار طراح قرار می­گیرد و باعث انعطاف در طراحی معماری پروژه می­شود و همچنین از نظر تامین و مصرف مصالح ساختمانی مورد نیاز نیز صرفه جویی صورت می­گیرد و بنابراین از نظر اقتصادی نیز دارای مزیت است. با توجه به این مسائل استفاده از مصالح بتنی پیش تنیده در پروژه­‌های مختلف سازه بتنی مورد استقبال قرار گرفته است و این مصالح در موارد مختلفی کاربردهای متفاوتی دارد که در ادامه این مقاله به آن­ها پرداخته می­شود.

استفاده از تیرچه پیش تنیده در اجرای سقف

تیرچه پیش تنیده بتنی در واقع یک مقطع T شکل بتنی است که تعدادی کابل­ فولادی درون آن تعبیه شده­اند. زمانی که این کابل­ها کشیده می­شوند، نیروی فشاری را به نیروی کششی تبدیل می­کنند و بنابراین بتن موجود در این نوع تیرچه­ها در برابر تنش کششی نیز مانند تنش فشاری مقاومت خوبی از خود نشان می­دهد. استفاده از تیرچه پیش تنیده می­تواند جایگزین مناسبی برای سایر تیرچه‌­ها از جمله تیرچه­‌های خرپایی، تیرچه­هایی کرومیت، تیرچه­‌های پاشنه بتنی و … باشد.

در ایران رایج­ترین سیستم برای اجرای سقف ساختمان­ها استفاده از سیستم تیرچه و بلوک است. همان طور که پیش­تر اشاره شد انواع مختلفی از تیرچه‌­ها وجود دارند با توجه به اینکه تولید تیرچه­‌های مختلف با مشکلات زیادی از نظر فنی در مراحل ساخت و اجرا روبرو می­شود، استفاده از تیرچه پیش تنیده انتخاب بسیار مناسب­تری است زیرا این تیرچه­‌ها در کارخانه و به صورت کاملا استاندارد تولید می­شوند و از کیفیت مطلوبی برخوردار هستند. تیرچه پیش تنیده از نظر اجرا و کاربرد مانند سایر تیرچه­‌ها است با این تفاوت که مزیت­‌هایی نیز دارد که از جهت معماری، سازه­ای و اقتصادی حائز اهمیت هستند که از جمله این مزایا می­توان به کاهش بتن و میلگرد مصرفی در تیرچه‌­ها، کاهش وزن سازه، کاهش ارتفاع ساختمان و … اشاره کرد.

شرایط استفاده از تیرچه پیش تنیده

تیرچه پیش تنیده که در کارخانه تولید می­شود و در پروژه­های مختلف در سازه­های بتنی مورد استفاده قرار می­گیرد تا دهانه‌­های ۱۲ متری قابل اجرا و استفاده است. روش اجرای تیرچه پیش تنیده تفاوت خاصی با سایر تیرچه­‌ها ندارد و به همان صورت قابل اجرا است. با توجه به اینکه این تیرچه‌­ها در کارخانه و به صورت انبوه تولید می­شوند، هزینه تولید آن­ها کاهش می­یابد. به همین علت قیمت تمام شده این تیرچه‌ها با وجود مزیت­های زیادی که نسبت به تیرچه­های معمولی دارند، کمتر است.

طبقه بندی تیرچه­‌های پیش تنیده بر اساس ارتفاع آن­ها و تعداد کابل­های فولادی به کار رفته در تولید آن­ها انجام می­شود. هر چه تعداد کابل­‎های فولادی تعبیه شده در بتن و ارتفاع تیرچه پیش تنیده بیشتر باشد،آن تیرچه برای پروژه­هایی مناسب است که نیازمند دهانه­های بلندتر باشند و همچنین بارگذاری احتمالی روی تیرچه بیشتر باشد. تیرچه پیش تنیده در هر دو نوع اسکلت بتنی و اسکلت فلزی قابل اجرا است. در سازه اسکلت بتنی، دو سمت تیرچه به طول حدود ۱۰ سانتی متر در درون میلگردهای تیرهای اصلی باربر که به صورت عمود بر تیرچه­‎‌‌ها وجود دارند، قرار می­گیرند و سپس بتن ریزی انجام می­شود. در سازه اسکلت فلزی نیز دو سمت تیرچه روی کناره بال پایینی تیر اصلی باربر که به صورت عمود بر تیرچه‌­ها وجود دارد، قرار می­گیرند و سپس بتن ریزی انجام می­شود.

کاربرد بتن و تیرچه پیش تنیده

با توجه به اینکه بتن در مقابل تنش کششی مقاومت پایینی دارد، زمانی که تحت اثر نیروهای کششی قرار می­گیرد دچار ترک خوردگی و در نهایت شکست می­شود. برای غلبه بر این مشکل و مقاوم سازی بتن در برابر نیروهای کششی از بتن پیش تنیده و تیرچه پیش تنیده استفاده می­شود. استفاده از بتن پیش تنیده در طراحی و اجرای پل­ها در سراسر جهان کاربرد بسیاری دارد به طوری که می­توان گفت تقریبا نیمی از پل­هایی که در دنیا ساخته می­شوند با استفاده از نیروی پیش تنیدگی بتن طراحی و اجرا می­شوند. در مسیرهایی که عبور از روی آن­ها دشوار است و همچنین برای احداث پل بر روی رودها و دره­‌ها از نیروی پیش تنیدگی استفاده می­شود زیرا در این شرایط به دهانه‌­های بزرگ احتیاج است و مصالحی که با استفاده از نیروی پیش تنیدگی تولید شده‌­اند این امکان را فراهم می­نمایند. در صورتی که در این پروژه‌ها پل­‌هایی با استفاده از سایر روش‌ها طراحی و اجرا شوند، وزن سازه افزایش خواهد یافت و همچنین سطح مقطع پل نیز افزایش خواهد یافت در نتیجه از نظر اقتصادی هزینه بیشتری لازم است و صرفه اقتصادی ندارد.

استفاده از بتن پیش تنیده در ساخت مخازن مختلف نیز کاربرد دارد. با توجه به اینکه استفاده از بتن پیش تنیده مزایای زیادی دارد و هزینه نسبتا پایینی نسبت به سایر مصالح و روش­ها دارد، در سراسر جهان به عنوان یک روش مناسب برای ساخت مخازن مورد استفاده قرار می­گیرد. به منظور ساخت مخازن جهت نگهداری مواد مختلف به صورت جامد، مایع و گاز که برای نگهداری نفت، گاز و … مورد استفاده قرار می­گیرند، از بتن پیش تنیده استفاده می­شود.