دانشجویی و تحقیقات

روش‌های دوگانه تولید قطعات بتن پیش تنیده دارای تفاوت هایی با یکدیگر هستند که در این مطلب به آنها اشاره می کنیم.

هدف اصلی از تولید بتن پیش تنیده، کنترل تنش های کششی و ترک های ناشی از لنگر خمشی به دنبال بارهای وارده در عضو است.

پیش تنیدگی چیست؟

بتن پیش تنیده، از انواع بتن کاربردی در ساخت و سازها است که مقاومت فشاری بالایی دارد. این بتن با استفاده از بتن معمولی و فولاد پیش تنیده تولید می شود. روش‌های دوگانه تولید قطعات بتن پیش تنیده بر اساس تکنیک پیش تنیدگی تنظیم شده اند. هدف استفاده از این بتن، افزایش مقاومت و استحکام سازه در مقابل تنش های ناشی از بهره بردازی سازه و تنش های ناشی از زمین لرزه می باشد. پیشرفت تکنولوژی قطعاً در تولید این بتن نقش داشته است. این بتن در برابر تنش های کششی بسیار خوب عمل می کند و ضعف بتن معمولی را جبران می کند.

آشنایی با روش‌های دوگانه تولید قطعات بتن پیش تنیده

بتن پیش تنیده به دو روش تولید می شود:

روش پیش کشیدگی

در این روش، کابل ها پیش از بتن ریزی در معرض کشش مشخصی قرار می گیرند. کابل های کششی در یک سمت قالب مهار می گردد و انتهای دیگر کابل ها توسط جک های هیدرولیکی تا شکل گیری تنش لازم در معرض کشش قرار می گیرد. به منظور جبران افت قابل انتظار حاصل از خزش، جمع شدگی و وادادگی، کابل ها به میزان ده درصد بیشتر در معرض کشش قرار می گیرند. بعد از کشش کابل ها، قطعات جانبی قالب تعبیه می شود و بتن ریزی در پیرامون کابل های کشیده شده انجام می شود. کم کم کابل های تنیده شده با بتن درگیر می شوند و زمانی که بتن به مقاومت بسیار بالایی رسید، کابل ها رها شده تا نیروها به بتن منتقل شوند. پیش کشیدگی در بتن پیش ساخته ای به کار گرفته می شود که نیروها با بست های ثابت که در دو انتهای بستر پیش کشیدگی وجود دارند و یا با قالب های ویژه و مقاوم در کابل ها، کنترل شود.

روش پس کشیدگی: ( بررسی روش‌های دوگانه تولید قطعات بتن پیش تنیده )

در این تکنیک، بتن را پیرامون غلاف محتوی کابل های کشیده نشده می ریزند. موقعی که بتن به مقاومت لازم رسید، کابل ها در معرض کشش قرار می گیرند و به واسطه گیره های خاص قفل می شوند تا از بازگشت کابل ها به طول ابتدایی پیشگیری شود و یک نیروی فشاری بوجود بیاید. کشش کابل ها ممکن است از یک سمت یا از دو سمت انجام شود. در این روش، صد درصد مقدار نیروی کابل ها به صورت مستقیم به بتن انتقال داده می شود و هیچ تنشی به قالب وارد نمی شود. به منظور شکل گیری غلاف کابل های کششی، امکان استفاده از لوله های فولادی قابل انعطاف یا لوله های لاستیکی بادکنکی وجود دارد. فضای ایجاد شده توسط غلاف ها، شرایط عبور کابل های کششی را پیش یا بعد از بتن ریزی و سخت شدن بتن ایجاد می کند. فضای خالی باید با ملات پر شود.

چندین مزیت ارزشمند بتن پیش تنیده

با روش‌های دوگانه تولید قطعات بتن پیش تنیده آشنا شدیم. اینک به مزایای این بتن اشاره می کنیم:

-         دهانه تیرها و تیرهای پیش تنیده نسبت به بتن مسلح بیشتر است.

-         طول دهانه زیاد سبب افزایش فضای بدون نواقص در پارکینگ می شود.

-         میزان خوردگی فولاد و نابودی بتن به صورت چشمگیری کم می شود.

-         دهانه های طولانی سبب مفاصل کمتر می شود. لذا تعمیرات و نگهداری آن به صورت قابل توجهی کمتر می شود.

-         این بتن ها می توانند تنش های معکوس، ضربه، ارتعاش و ضربه می باشند.

-         بارهای مرده موجود در ساختمان توسط این بتن دفع می شود.

رفع ترک‌های بتنی در بدنه ساختمان‌ها با استفاده از روش های مختلفی انجام می شود. اما بهترین راهکار، اقدامات پیشگیرانه است.

سازه های بتن آرمه با مشکلات مختلفی پس از گذشت سالها مواجه می شوند که یک نمونه از آنها، ایجاد ترک در بدنه ساختمان است.

ترک در بدنه موجب نیاز به تعمیرات ساختمان می شود. چرا که اگر نسبت به تعمیرات ساختمان بی تفاوت باشید، شدت ترک ها بیشتر می شود و استحکام سازه در معرض خطر قرار می گیرد.

سازه هایی که با بتن پیش تنیده احداث شوند، با مشکل ترک خوردگی مواجه نمی شوند.

تعریف مهندسی بتن پیش تنیده

برای رفع ترک‌های بتنی در بدنه ساختمان‌ها می توان از بتن پیش تنیده در زمان احداث آنها استفاده نمود. بتن پیش تنیده، یک مصالح جدید است که بر پایه فناوری پیش تنیدگی احداث شده است.

بتن پیش تنیده با بتن معمولی، یک فرق اساسی دارد و آنهم این است که بتن پیش تنیده دارای مقاومت کششی بسیار بالا است. در حالیکه بتن معمولی فقط مقاومت فشاری بالایی دارد.

امروزه از این مصالح برای احداث سازه های گوناگونی استفاده می شود تا سازه هایی بسیار مقاوم در برابر انواع بارگذاری ساختمان مانند بارگذاری خارجی احداث شود.

انواع روش های پیش تنیدگی

برای رفع ترک‌های بتنی در بدنه ساختمان‌ها باید از تکنیک پیش تنیدگی استفاده کرد. پیش تنیدگی به دو روش اجرا می شود که عبارتند از:

1-    پیش کشیدگی

2-    پس کشیدگی

پیش تنیدگی پیش کشیده: برای اجرایی کردن این تکنیک پیش کشیدگی باید کابل های پیش کشیده در معرض کشش قرار بگیرند. کابل ها همواره به بتن اتصال پیدا کرده اند و از غلاف در کنار کابل ها استفاده نمی شود. زمانی که مقاومت بتن را مناسب بدانند کابل ها از طرفین برداشته می شود و قسمت های بیرون مانده کابل از هر سمت قطع می گردد. نیروی پیش تنیدگی در امتداد کابل به بتن هدایت می شود. در هنگام انتقال نیروی پیش تنیدگی به بتن، سرعت کم است. مزیت این روش پیش تنیدگی این است که امکان گذاشتن چندین عضو مانند هم میان دو تکیه گاه وجود دارد که بعد از بالا رفتن مقاومت بتن و قطع کابل های مشترک از همدیگر جدا شود.

پیش تنیدگی پس کشیده: برای رفع ترک‌های بتنی در بدنه ساختمان‌ها می توان از روش های مختلف پیش تنیدگی استفاده نمود. در اجرای تکنیک پس کشیده، زمانی فولاد را در معرض کشش قرار می دهند که بتن سخت شود. نیروی پیش تنیدگی از دو قسمت انتهایی سازه و توسط گیره ها از کابل ها به بتن ورود می کند. کابل ها قبل از اینکه در معرض کشش باشند، هیچگونه اتصالی با بتن نباید داشته باشند. چرا که در این حالت کشش آنها، دشوار خواهد شد. فولاد بعد از قرارگیری در غلاف درون بتن کار می شود. این تکنیک خود به دو روش چسبنده و غیرچسبنده قابل اجرا می باشد.

چگونگی رفع ترک‌های بتنی در بدنه ساختمان‌ها

در سازه های بتنی شاهد مشکلات مختلفی مانند ایجاد ترک در بدنه، کف و سقف هستیم. این ترک از نظر فشار و کشش موجود در بتن و میلگرد موجود در آن حاصل می شود. همه فشارها و کشش به واسطه میلگرد به خود جذب شده و به دنبال ارتعاشات موجود، ترک هایی در بتن ایجاد می شود. در نتیجه ترک های ریز و درشت متعددی در سازه شکل می گیرد.

رفع این ترک ها با بتونه کاری، پلاستر و رنگ آمیزی امکان پذیر می باشد. بتن پیش تنیده به دلیل پشت سر گذاشتن فرآیندهای مکانیکی فراوان دارای کیفیت و مقاومت بسیار بالایی است. به گونه ای که همه فشارها و کشش های موجود در بتن پیش تنیده جذب می گردد و میلگردهای فولادی برای افزایش مقاومت بتن و سازه به کار می روند و هیچ صدمه ای به آنها وارد نمی کنند.

استانداردهای محاسبات تیرچه پیش تنیده باید مورد توجه تولیدکنندگان این مصالح صورت بگیرد تا تیرچه پیش تنیده تولیدی، باکیفیت باشد.

تیرچه پیش تنیده به یکی از پرکاربردترین مصالح ساخت و سازها تبدیل شده است و برای اجرای سازه های بزرگ، بسیار سودمند است. البته کارشناسان بارها بیان نموده اند که این تیرچه ها برای سازه های کوچک که طول دهانه ها کوتاه است، مقرون به صرفه نیست و در مقابل برای سازه های با طول دهانه بلند، بسیار به صرفه است.

مهمترین امتیازات تیرچه پیش تنیده

استفاده از تیرچه پیش تنیده ای که بر اساس استانداردهای محاسبات تیرچه پیش تنیده تولید شده باشد، با مزایای زیر همراه است:

-         مقاومت بسیار بالا

-         دوام بسیار بالا و عدم نیاز به تعمیرات

-         کاهش چشمگیر حجم شمع بندی

-         دفع اغلب نیروهای کششی

-         صرفه جویی در مصرف بتن

-         حذف ستون ها و افزایش انعطاف پذیری در طراحی پلان ها

استانداردهای محاسبات تیرچه پیش تنیده برای تولید

-         برای تولید این بتن باید از شن و ماسه با دانه بندی مخصوص استفاده نمود.

-         بتن باید پیوسته در معرض کنترل و بررسی باشد. استانداردی که برای تولید بتن باید مورد توجه قرار بگیرد، استاندارد c 35 یا c 45 می باشد.

-         تعداد وایرها و کابل های فولادی باید به اندازه باشد.

-         مقاومت خمشی تیرچه های پیش تنیده باید در حد استاندارد باشد.

-         کابل ها باید به صورت عاج دار باشد.

-         محاسبات و کنترل برشی در تیرچه پیش تنیده باید به دقت اجرا شوند.

-         بعضی از استانداردها مثل کنترل خیز در تیرچه باید مورد توجه قرار بگیرد.

-         محاسبات حد فاصل مرکز تیرچه پیش تنیده با تارهای فوقانی و تحتانی باید مطابق با استانداردها صورت بگیرد.

-         همچنین محاسبات لنگر ظرفیت مقطع، ممان اینرسی مقاطع تیرچه، ماکزیمم طول تیر بر اساس بارهای زنده در هر نیم متر عرض آن و سایر موارد باید با دقت بالایی انجام شود.

استانداردهای محاسبات تیرچه پیش تنیده برای اجرا

موارد حائز اهمیت دیگری وجود دارند که باید در زمان اجرا مورد توجه قرار بگیرد. کنترل و محاسبه مقاومت خمشی تیرچه پیش تنیده در زمان اجرای طرح صورت گرفته و بر اساس مقدار استحکام و بازه اصلی ساختمان بر اساس موقعیت قرارگیری آن صورت می گیرد. در زمان استفاده از این تیرچه ها، شمع بندی موردنیاز نیست و محاسباتی در این زمینه انجام شود.

تحلیل و مهار خیز در تیرچه پیش تنیده که در زمان اجرای آنها انجام می شود، کنترل خیز در بازه زمانی کوتاه و بلند تیرچه ها در زمان اجرای آنها با توجه به آیین نامه ACI 318-08 می باشد. محاسبات و بررسی میزان بار مرده بر روی تیرچه ها از فاکتورهای دیگری است که باید در زمان اجرا درنظر گرفته شود.

مقدار مقاومت برشی در تیرچه پیش تنیده باید در زمان اجرا و بعد از اجرا باید مورد بررسی قرار بگیرد. در حین این محاسبه باید بتن ریزی میزان تنش های زنده و مرده ای که بر تیرچه ها وارد می شود بعد از اینکه تیرچه ها در محل خود نصب شدند، درنظر گرفته شود. مقاومت برشی تیرچه پیش تنیده باید بر مبنای ضوابط BS درنظر گرفته شود. یکی دیگر از استانداردهای محاسبات تیرچه پیش تنیده ، محاسبه لنگر مقطع تیرچه ها بر مبنای تعداد کابل های به کار رفته در تیرچه پیش تنیده می باشد.

سخن پایانی

تیرچه پیش تنیده باید بر اساس استانداردها تولید شده باشد تا برای اجرای سازه ها مهم مانند پل، طبقات ساختمان های مسکونی، تیرهای ساختمانی، نورپردازی، منابع آب و سایر سازه ها مناسب باشد و ایمنی و مقاومت موردانتظار را به همراه داشته باشد. بتن پیش تنیده تولیدی برندهای مطرح مانند بتن پیش فشرده ایران (BPICO)، دقیقاً از ویژگی ها و استانداردهای موردانتظار برخوردار می باشد و کیفیت بسیار خوبی دارد.