تعریف پیش تنیدگی
پیش تنیدگی روشی است که در آن با استفاده از استرندهای (تاندون ها) پرمقاومت، بتن یا سایر مصالح را تقویت می کنند. با استفاده از پیش تنیدگی امکان ساخت سازه هایی فراهم می گردد که به دلایل معماری یا شرایط ویژه ساخت و ساز، با استفاده از سایر روش ها اجرای آنها بسیار مشکل خواهد بود. استفاده از این تکنیک در ساخت و ساز نیازمند دانش و تخصص بالا در ساخت، مونتاژ و نصب سازه می باشد.
تکنیک پیش تنیدگی را می توان در طیف وسیعی از سازه‌ها نظیر پلها، ساختمان، مخازن، روسازی های پیش ساخته پیش تنیده، پایدارسازی، مقاوم سازی و … بکار برد.
مزایا و کاربردهای پیش تنیدگی
- بتن در فشار رفتار بسیار مناسبی دارد و از مقاومت کافی برخوردار است اما در کشش بسیار ضعیف عمل کرده و نیازمند تقویت می باشد. وقتی عضو بتنی تحت خمش قرار می گیرد تغییر شکل ایجاد شده باعت افزایش طول ناحیه کششی و در نهایت ترک خوردگی بتن خواهد گردید. اغلب اوقات از آرماتورهای فولادی در قسمت کششی بتن استفاده می شود تا عرض ترک ها محدود گشته و مقطع قادر به تحمل کشش ایجاد شده گردد. با این حال آرماتورهای فولادی بصورت غیرفعال عمل می کنند بدین مضمون که تا زمانی که بتن به اندازه کافی تغییر شکل نداده در آرماتورها نیرویی ایجاد نخواهد گردید. اما در مقابل تاندون های پیش تنیدگی بعنوان تسلیح فعال در نظر گرفته می شوند. چرا که پیش تنیده می گردند و قبل از اینکه بتن ترک بخورد فعال می شوند. سازه های پیش تنیده را می توان به نحوی طراحی نمود تا تحت بارگذاری نهایی هم حداقل خیز و ترک خوردگی را داشته باشند.
- از بتن پیش تنیده می توان در اعضای سازهای نظیر تیرها، عرشه پل، دال های کف و سقف، سیلوهای بتنی، مخازن بتنی و …. بهره گرفت.
- با استفاده از پیش تنیدگی امکان ایجاد دهانه های بلندتر، دال های نازک تر، تعداد تیر کمتر و لاغرتر و المان های با معماری و شرایط خاص و پیچیده را فراهم می گردد.
- دال های نازک تر بدین معنی است که بتن کمتری مورد نیاز می باشد. همچنین ارتفاع کلی ساختمان نیز کاهش پیدا می کند.
- استفاده از تکنولوژی پیش تنیدگی منجر به کاهش قابل توجه در وزن سازه خواهد شد و متعاقباً نیروی زلزله بر سازه کاهش پیدا خواد کرد.
- ارتفاع کمتر ساختمان به معنی صرفه جویی درمصرف سیستم های مکانیکی و هزینه های نماکاری می باشد.
- کاهش در تعداد و اندازه ترک ها
- دوام بیشتر در یخ زدگی و آب شدگی نسبت به بتن معمولی
- سیستم پیش تنیدگی برای سازه های پارکینگ بسیار مناسب می باشد. چرا که انعطاف پذیری بیشتری در ستون گذاری، طول دهانه ها و ترکیب بندی رمپها دارد.
- در نواحی قرار گرفته بر روی رس های منبسط شونده یا خاک های با ظرفیت باربری پائین، دال های پیش تنیده بر روی زمین و فونداسیون های گسترده مسائل مربوط به ترک خوردگی و نشست های ناهمگون را کاهش می دهند.
- پیش تنیدگی ما را قادر می سازد تا پل هایی با هندسه و معماری بسیار زیباتر از قبیل قوس های پیچیده را اجرا نمائیم.
- پیش تنیدگی این امکان را فراهم می آورد تا پل های با دهانه بسیار بلند را بدون استفاده از تکیه گاههای میانی بسازیم. این کار موجب کاهش اثرات زیست محیطی و جلوگیری از اختلال در جریان آب یا ترافیک عبوری می گردد.
- در استادیوم ها پیش تنیدگی امکان ایجاد دهانه های بسیار بلندتر با معماری خلاقانه تر را فراهم می آورد.
- پیش تنیدگی برای تولید مخازن آب بتنی بدون ترک نیز بکار برده می شود. همچنین در مخازن گاز مایع و نیروگاههای اتمی نیز کاربردهای فراوانی دارد.
- کاربردهای تکنیک های مختلف پیش تنیدگی امکان مونتاژ سریع واحدهای استاندارد نظیر اعضای پل، قاب های ساختمانی، عرشه های پل را ایجاد کرده که منجر به صرفه جویی در زمان و کاهش هزینه ها خواهد گردید.
معایب و محدودیت های پیش تنیدگی
- معایب و محدودیت های پیش تنیدگی بسیار اندک می باشند. جدی ترین محدودیت این است که در برخی موارد بعلت حجم محدود کار ممکن است از لحاظ اقتصادی هزینه بیشتری نیاز داشته باشد.
تاریخچه پیش تنیدگی
در ابتدای قرن بیستم یک مهندس فرانسوی به نام یوجین فریسینه با استفاده از فولاد با مقاومت بالا توانست تکنیک پیش تنیدگی را با موفقیت بکار ببرد. از این زمان به بعد به 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 می باشد.
روش های پیش تنیدگی
پیش کشیدگی
- بتن پیش کشیده اطراف تاندون هایی اجرا می شود که تحت کشش قرار گرفته اند. این روش پیوستگی مناسبی بین تاندون و بتن ایجاد می کند، که هم از تاندون در برابر خوردگی مراقبت می کند و هم امکان انتقال مستقیم کشش را فراهم میکند. بیشتر المان های بتنی پیش کشیده بصورت پیش ساخته در کارخانه بوده و شامل تیرها، شمع های فونداسیون، دال های کف و … می باشند.
پس کشیدگی
- بتن پس کشیده نیز به دو صورت چسبیده و غیرچسبیده اجرا می گردد. در بتن پس کشیده چسبیده، ابتدا غلاف هایی جهت تاندون ها در داخل قالب قرار گرفته و بتن ریزی انجام می گیرد. پس از گیرش بتن به اندازه کافی تاندون ها تحت کشش قرار گرفته و سپس عملیات تزریق صورت می پذیرد تا از خوردگی تاندون ها جلوگیری شود.
مزایای سیستم چسبیده نسبت به پیش تنیدگی غیر چسبیده
- کاهش در مقدار تسلیح مورد نیاز بعلت اینکه امکان و میزان رهاشدن از تنش در این مورد کمتر است.
- مقاومت نهایی بالاتر
- کاهش مسائل نگهداری درازمدت بعلت پیوستگی با بتن
بتن پس کشیده غیرچسبیده
عیب اصلی این روش نسبت به روش چسبیده این است که امکان رهاشدن و آزادشدن کابل در این حالت بیشتر است.
انواع فولاد پیش تنیدگی
مفتول
وایر یا مفتول پیش تنیدگی یک واحد مجزای ساخته شده از فولاد می باشد.
استرند
دو، سه و یا 7 وایر به هم پیچیده شده یک استرند پیش تنیدگی را تشکیل می دهند.
تاندون
گروهی از استرندها یا وایرها به هم پیچیده شده و یک تاندون پیش تنیدگی را ایجاد می کنند.
کابل
گروهی از تاندون یک کابل پیش تنیدگی را ایجاد می کنند.
میلگرد
یک تاندون می تواند از میلگرد فولادی تک ساخته شود. قطر میلگرد به مراتب بزرگتر از مفتول است.
