پیش تنیدگی

پیش تنیدگی Prestressing چیست؟

پیش تنیدگی روشی است برای مسلح‌کردن بتن با فولاد مقاومت بالا که با ایجاد فشار در اعضای بتنی سازه باعث مقاومت بیشتر این اعضا در مقابل بارهای وارده می‌شود.

درواقع پیش تنیدگی زمانی به وجود می آید که 2 نمونه مصالح تحت تنش به گونه ای متصل شوند که نیروی ایجاد شده در یکی از آن ها با استفاده از نیروی مخالف موجود در دیگری خنثی گردد.

توجه داشته باشید که در سیستم پیش تنیدگی افزودن تنش های فشاری اولیه به درون المان های بتنی نه تنها افزایش باربری آن ها را به دنبال دارد بلکه سبب کاهش مصرف میلگرد نیز خواهد شد.

لازم به ذکر است که در این روش تنش های اعمال شده به المان ها کاملا برعکس تنش های نشات گرفته از بار های سرویس وارده به اعضا می باشد. چرا که در سیستم پیش تنیدگی استرند ها یا همان کابل های پیش تنیده که از مقاومت کششی قابل توجهی برخوردار هستند، جایگزین آرماتور های معمولی می شوند.

این استرند ها تحت کشش بسیار بالایی قرار گرفته و بخش انتهایی 2 سر آن ها با بهره گیری از گیره های خاص در جای خود ثابت می گردد.

به این نکته مهم توجه داشته باشید که استرند های کشیده شده توسط جک های مخصوص بعد از جدا سازی یا رها شدن از حالت کششی، تمایل زیادی به برگشتن به شکل اولیه خود دارند، بنابراین نیروی فشاری زیادی در ناحیه زیرین تار خنثی بتن به وجود می آید. این نیرو در برابر نیرو های کششی که از طریق بار های ثقلی در بتن اعمال شده، قرار خواهد گرفت.

پیش تنیدگی

همچنین استرند ها بخشی از نیرو های ناشی از بار های ثقلی را خنثی کرده و مقطع دارای قابلیت پذیرش بار بیشتری ایجاد می کنند.

خوشبختانه در سال های اخیر شاهد بهره گیری از سیستم پیش تنیدگی به شکل موثر تر و کاربردی تر بوده ایم، زیرا این روش نقش بسزایی در کاهش هزینه ها و بهینه سازی مصالح ایفا می کند.

به همین منظور هم این روز ها درصد قابل توجهی از سازه های اجرا شده و در حال احداث در سراسر دنیا با استفاده از روش پیش تنیدگی ساخته می شوند.

پیش تنیدگی در اجرای سازه های گوناگونی نظیر: استادیوم ها، فروشگاه ها، ساختمان های اداری و مسکونی، پارکینگ ها، سوله ها، مخازن بتنی، پل ها، اسکله ها و… کاربرد دارد.

همچنین در سیستم پیش تنیدگی مصالح مورد نیاز در کارخانه های مخصوص آماده شده و سپس به محل اصلی پروژه انتقال میابند.

از دیگر ویژگی های سقف پیش تنیده می توان به سرعت بالا در روند اجرای پروژه، کاهش هزینه های مصرفی، به حداقل رساندن ضخامت سقف ها و… اشاره کرد.

با توجه به نیازمندی های روز معماری و ساختمان سازی مدرن به ساخت دهانه های وسیع و کنسول های بلند و همچنین الزام سرمایه گذاران، کارفرمایان، طراحان و مهندسان به اجرای طرح های منحصر به فرد و خاص، نیاز پیمانکاران به بهره گیری از بروز ترین و پیشرفته ترین روش ها برای کاهش روند اجرای پروژه، به حداقل رساندن مصرف مصالح در کنار استفاده از با کیفیت ترین آن ها، کاهش هزینه ها، احداث پل های عریض و وسیع، اجرای سازه هایی با اشکال کوناگون و… همه و همه از دلایل محبوبیت و بهره گیری روز افزون از سیستم پیش تنیدگی می باشد.

امروزه نه تنها در ایالات متحده بلکه در کشور های در حال رشد بسیاری از سیستم پیش تنیدگی نه تنها در سازه های مسکونی بلکه در ساخت پروژه های مهم و حائز اهمیتی همچون: بیمارستان ها، مراکز فرهنگی، آتش نشانی ها، پل های بین شهری، هتل ها، ایستگاه های پلیس، پارمینگ های طبقاتی، سازه های انبوه و… استفاده می شود. چرا که پیش تنیدگی در نواحی زلزله خیز و مناطقی با احتمال خوردگی و زنگ زدگی مقاومت و استحکام قابل قبولی از خود نشان داده به همین منظور اغلب افراد مبتکر در ساخت و ساز برای کاهش خسارات جانی و مالی این روش مقرون به صرفه و ایمن را انتخاب می کنند.

بدین ترتیب با افزایش سطح دانش مهندسان، طراحان، کارفرمایان، مشاوران، سرمایه گذاران و پیمانکاران بکارگیری سیستم پیش تنیدگی در سال 20 سال گذشته بیش از 7 برابر افزایش داشته است.

ما در شرکت توسعه بین المللی آتیه فیروزه ایرانیان به عنوان نماینده شرکت معتبر APS استرالیا در ایران بسیار خرسندیم که به اطلاع شما عزیزان برسانیم، امروزه پیش تنیدگی در کشور ایران نیز به شکل کاملا اصولی و حرفه ای انجام می گردد.

بتن پیش تنیده

بتن پیش تنیده

مقاومت بتن در برابر فشار بالاست ولی در مقابل کشش ضعیف است. ایجاد پیش فشردگی در بتن با کابل‌های فولادی باعث می‌گردد بتن همواره در تنش فشاری باقی بماند و در نتیجه میزان باربری آن افزایش خواهد یافت. چون کابل‌ها در حالت فشرده قرار دارند و نیروی کششی را به نیروی فشاری تبدیل می‌کنند و هیچ ضعفی در مقطع بتن ایجاد نمی‌کنند و برای پیش فشرده یا پیش تنیده کردن بتن تحت بارهای بسیار زیاد به کشش می‌افتد و ترک نمی‌خورد.

همانطور که پیش تر نیز به آن اشاره شد در بتن پیش تنیده با اعمال نیروی کششی به استرند های جای گذاری شده در بتن می توان نیروی کششی را در آن ایجاد کرده و مقاومت بتن را به صورت اساسی افزایش داد. چرا که پیش تنیده کردن بتن به دلیل ضعف این عضو مهم در برابر تنش های کششی انجام می پذیرد.

تنش های فشاری موجود در بتن سبب خنثی شدن تنش های کششی نشات گرفته از بارگذاری های خمشی می شود. همین مفهوم نیز به کاربرد های اعضای بتنی سبک تر و کوچک تر می افزاید.

بار ها به این نکته پرداخته ایم که بتن در مقابل نیرو های فشاری بسیار مقاوم بوده اما در برابر نیرو های کششی ضعیف عمل می کند، بدین ترتیب با قرار گیری استرند های پیش تنیده در آن می توان به حد قابل تاملی این نوع مصالح را در برابر شرایط جوی، زلزله، خوردگی و… مقاوم کرد.

در سازه های بتنی استفاده از تیرچه های بتنی معمولی که زیر بار های ثقلی قرار دارند به واسطه خمش های اعمال شده، در بخش زیرین تار خنثی کشش ایجاد می شود و در قسمت بالای آن فشار به وجود آید. امکان بروز این شرایط حتی در اثر وزن خود تیر نیز در برخی از موارد امری اجتناب ناپذیر است.

بتن پیش تنیده با نام بتن پیش فشرده هم شناخته می شود. این مهم به دلیل اعمال تنش های فشاری پیش از شروع بارگذاری صورت گرفته که در این موارد اگر پیش تنیدگی ایجاد نشود، عضو بتنی دچار تنش کششی خواهد شد.

بسیار مهم است که بدانید در عملیات پیش تنیدگی، اجرای بتن به بهترین نحو در مرحله اول قرار دارد و سپس فعالیت های دیگری همانند: کشش استرند ها، جای گذاری شبکه آرماتور ها و… در زمان مناسب انجام می گیرند.

کنترل بتن پیش تنیده یکی دیگر از نکات مهمی است که باید به آن توجه داشته باشید، این مرحله شامل بازرسی های معمول و روش های مختلف نظارتی برای رسیدن به بتنی با کیفیت و یکدست می باشد.

نکته: سازه هایی که در اجرای آن ها از سیستم پیش تنیدگی بهره گیری شده، از بتن با رده مقاومتی 30 تا 55 مگاپاسکال استفاده خواهد شد.

توصیه می شود برای درک هر چه بهتر مزیت های بتن، دانش خود را در خصوص این مصالح کاربردی و مهم افزایش دهید. در همین راستا می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر به سایر مقالات ما در همین سایت مراجعه فرمایید.

به منظور طراحی محاسباتی اعضای پیش تنیده، نحو اجرا و رعایت ترتیب مراحل احداث سازه باید به صورت دقیق مشخص گردد، زیرا میزان تنش های به وجود آمده در این قطعات از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد.

همچنین بررسی تغییر شکل بتن در کوتاه مدت و بلند مدت نیز از دیگر نکات مهم در اجرای این گونه سازه ها محسوب می شود.

مفهوم پیش تنیدگی

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 تنش‌های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا می‌کند.
بتن مقاومت فشاری بسیار بالایی داشته ولی در کشش ضعیف می‌باشد. در یک تیر که تحت تأثیر لنگر خمشی ناشی از بار مرده و زنده قرار دارد، در پایین تیر کشش وجود دارد که برای مقابله با کشش و جلوگیری از گسترش ترک‌ها، منطقه تحت کشش مسلح می ‌گردد. اگر مقطع یک تیر بتن آرمه معمولی را در نظر بگیریم. قسمت بالای مقطع تحت فشار بوده و از باربری قسمت پایینی مقطع با توجه به ترک‌های به وجود آمده در آن صرف نظر شده و این قسمت در واقع تنها آرماتورها را در جای خود نگه داشته است. حال اگر توسط اعمال پیش تنیدگی نیروی فشاری مشخصی را از دو طرف مقطع وارد آوریم، می‌توان تنش کششی را در پایین تیر کاهش داده و یا اینکه آن‌را به کلی از بین برده و تبدیل به تنش فشاری کرد و بدین ترتیب از تمامی ظرفیت مقطع بتنی و نیز کابل‌های پیش کشیدگی استفاده نمود.

اصلی ترین هدف پیش تنیده کردن عضو بتنی، کاهش تنش های کششی و به حداقل رساندن ترک های نشات گرفته از لنگر خمشی ایجاد شده تحت اعمال بار های وارده به عضو می باشد.

بتن قبل از جاگذاری استرند های پیش تنیده در مقابل نیروی کششی مقاومتی نداشته و به راحتی ترک می خورد، اما پس از دستیابی بتن به مقاومت مورد نظر و ورود استرند های پیش تنیده به جرات می توان گفت که افزایش استحکام بتن هم در برابر نیرو های فشاری و هم در تحت اعمال کشش بینظیر خواهد بود.

پیش تنیدگی معمولا به 2 روش پیش کشیدگی و پس کشیدگی انجام می شود که در روش پس کشیدگی که یکی از مرسوم ترین، محبوب ترین و کاربردی ترین روش ها در حوزه ساخت و ساز به شمار می رود از دو سیستم چسبیده (Bonded) و نچسبیده (Unbonded) به منظور بهبود عملکرد کار و همچنین با توجه به نوع طراحی سازه، بهره گیری می شود.

سیستم چسبیده: در این روش استرند های پس کشیده از درون غلاف هایی از جنس فولاد گالوانیزه به صورت ممتد عبور کرده که در ادامه بعد از عملیات بتن ریزی و دستیابی بتن به مقاومت مورد نیاز استرند ها کشیده شده و سپس درون این غلاف ها با استفاده از دوغاب و یا گروت پر خواهد شد.

سیستم نچسبیده: برخلاف روش چسبیده در این سیستم استرند ها آزادانه و مستقل از بتن حرکت می کنند زیرا استرند ها با دوغاب یا گروت همزمان تزریق نمی گردد. در اکثر موارد استرند های دورن غلاف با استفاده از گریس به طور کامل پوشانده می شوند. بعد از آن بتن به مقاومت رسیده و سپس عملیات کشش استرند ها با بهره گیری از جک های هیدرولیکی صورت می پذیرد.

از مهم ترین ویژگی های سیستم پیش تنیدگی می توان به: کاهش وزن سازه، عدم خیزش سقف ها، به حداقل رساندن ترک خوردگی ها، تست و بررسی سازه پیش از بارگذاری، انعطاف پذیری بالا، کاهش هزینه ها و… اشاره کرد.

کاربرد پیش تنیدگی

با توجه به توضیحاتی که در خصوص سیستم پیش تنیدگی ارائه شد، در یافتیم که این روش دارای کاربرد های فراوانی در حوزه ساخت و ساز می باشد که در ادامه به بررسی برخی از آن ها خواهیم پرداخت.

اصلی ترین کاربرد های پیش تنیدگی عبارتند از:

  1. اجرای سازه های اداری، تجاری و بیمارستان ها: از آنجایی که در این روش ویژگی هایی نظیر: سرعت اجرای بالا، فاصله قابل توجه ستون ها از یکدیگر، احداث سازه با حداقل وزن و… به چشم می خورد، بنابراین می توان گفت که سیستم پیش تنیدگی مناسب ترین و مطلوب ترین گزینه برای اجرای سازه های نیازمند ایمنی بالا می باشد.

احداث سازه های بسیار مهم و ضروری همچون بیمارستان ها، ایستگاه های آتشنشانی و پلیس که در مواقع خطر به یاری مردم می شتابند باید از ایمنی به مراتب بیشتری برخوردار باشند و همچنین اجرای این قبیل سازه ها باید در مدت زمان بسیار کوتاهی به اتمام برسد تا در زمان حساس بتوانند خسارات جانی و مالی را به حداقل برسانند.

از همین ما به شما سیستم پیش تنیدگی که هر 2 ویژگی سرعت اجرای بالا و ایمنی را در خود جای داده است را به شما پیشنهاد می کنیم.

  1. پارکینگ های طبقاتی: فاصله زیاد ستون ها در سیستم پیش تنیدگی سبب افزایش فضای مفید به جهت جابجایی هر چه راحت تر ماشین ها در پارکینگ ها می گردد.

به این نکته توجه داشته باشید که در اغلب پارکینگ های طبقاتی معمولا سقف ها به شکل کاملا نمایان و بدون استفاده از سقف کاذب اجرا می شوند. لذا کاهش نفوذ پذیری و استحکام بتن در برابر ورود انواع مواد شیمیایی، رطوبت و… امری بسیار مهم تلقی می شود که این ویژگی از طریق اجرا به روش پیش تنیدگی امکان پذیر می باشد.

  1. انبوه سازی مسکونی: همانطور که می دانید در پروژه های انبوه سازی در هر یک از طبقات تعداد زیادی واحد مسکونی طراحی و اجرا می شود در نتیجه فاصله مابین ستون ها می تواند نقش اساسی در شرایط سازه و همچنین نوع معماری واحد ها ایفا کند.

با بهره گیری از سیستم پیش تنیدگی قادر خواهید بود در اکثر مواقع فضای داخلی واحد ها را بدون جای گذاری ستون طراحی کنید. که همین امر نیز موجب ایجاد فضای مفید و دلباز تر شدن فضا می شود.

این حذف ستون ها نه تنها اندکی در کاهش ایمنی سازه تاثیر گذار نخواهد بود، بلکه به دلیل ترکیب استرند های پیش تنیده و بتن، استحکام و مقاومت سازه به میزان چشمگیری افزایش خواهد یافت.

  1. سازه ها و برج های مرتفع: از دیگر کاربرد های سیستم پیش تنیدگی اجرای سازه هایی با ارتفاع بسیار بلند است. چرا که در این روش به دلیل بهره گیری از دال های پس کشیده می توان ارتفاع طبقات و در نتیجه کل سازه را به شکل قابل توجهی کاهش داد.

این کاهش ارتفاع سقف تا سقف این امکان را فراهم می کند که به تعداد طبقات افزوده شود.

همچنین با استفاده از این روش می توان در هر ارتفاعی و با هر نوع شکل ظاهری پل های زیبا و وسیعی را طراحی و اجرا نمود.