تکنولوژی پیش تنیدگی

تکنولوژی پیش تنیدگی : Pre- Stressing
تاریخچه :
مفهوم بتن پیش تنیده اولین بار در سال 1886 مورد توجه قرار گرفت . لیکن عیوب و نواقص اولیه آن نیم قرن بعد مرتفع شد . ابتدا با قرار دادن بولت هایی در سوراخ طولی تغییه شده در بتن و محکم نمودن آنها بتن را پیش تنیده نمودند که در اثر افت و خزش بتن ، کنش اولیه فولاد کاهش یافته و بولت ها شل می شدند .
تحقیقات مختلفی بین سال های 1930 تا 1940 روی آنها انجام گرفت و مشخص شد که اگر از فولاد با مقاومت بالا برای پیش تنیده کردن بتن استفاده شود ، بتن پیش تنیده موفق خواهد بود . این روش از سال 1955 در زمینه های مختلف سازه ای مورد استفاده قرار گرفت و به علت کارایی مناسب کاربرد آن به سرعت افزایش یافت .
موارد استفاده :
- ساختمان های مسکونی ، تجاری و اداری
- دیوار و سقف پیش ساخته بتنی
- کف سازی
- مخازن نفت و گاز
- دیواره معادن
- راه ٌُُآهن
- عملیات تثبیت خاک
مزایا در ساختمان :
مزایای معماری :
- افزایش فضای مفید
- کاهش تعداد ستون ها
- حذف آویز تیرها
- امکان ایجاد دهانه های وسیعتر
- امکان استفاده از سقفی کاملاً مسطح
- امکان ایجاد کنسولهای بلند
- کاهش ارتفاع سقف تا سقف ساختمان

مزایای سازه ای :
- کاهش مصالح مصرفی
- کاهش ضخامت دال ها و تیرهای بتنی
- کنترل ترک و کنترل تغییر شکل
- کاهش نیروی زلزله و مقاومت بیشتر در برابر زلزله
- کاهش بار ساختمان
- ضد آب شدن سقف ها

مزایای اقتصادی :
- کاهش قابل ملاحظه مصالح مصرفی (بتن و آرماتور)
- کاهش هزینه های سقف کاری / نازک کاری / نهاو تأسیسات
- افزایش طول عمر و بهره برداری ساختمان
- صرفه جویی قابل ملاحظه در زمان ساخت
- امکان حذف سقف کاذب
- امکان ایجاد طبقات بیشتر در ارتفاع مجاز
- کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری

اعمال نیروهای پیش تنیدگی به دو روش صورت می گیرد :
(Pre – Stressed Concrete) بتن پیش تنیده
1-(Pre-Tensioning) پیش کشیده
2-(Post-Tensioning) پس کشیده

-بدین معنا که عملیات کشش کابل ها می تواند پیش از بتن ریزی یا پس از ان انجام شود .

روش پیش کشیده (Pre-Tensioning) :
ابتدا کابل ها را روی بسترهای پیش ساخته در حد فاصل دو انتها کشیده می شوند . بعد از بتن ریزی و کسب مقاومت لازم ، با بریدن کابل ها کشش موجود بصورت فشاری به بتن منتقل می گردد . این روش در کارگاه ها یا کارخانه های تولید قطعات بتنی مورد استفاده قرار می گیرد و معمولاً محصولات تولید شده بصورت پیش ساخته می باشد . (جهت ساخت اعضای پیش ساخته با تیراژ بسیار زیاد و کارخانه های تولید سقفهای پیش ساخته)
روش پس کشیده (Post-Tensioning) :
در این روش کابل ها (که در داخل غلافهای محافظتی هستند) در قطعه مورد نظر قرار می گیرند سپس عملیات بتن ریزی انجام شده و پس از اینکه بتن به مقاومت فشاری مورد نیاز رسید ، کابل ها کشیده و مهار می شوند . این روش هم در ساخت قطعات پیش ساخته و هم برای اجرای در محل مورد استفاده قرار می گیرد . پس کشیدگی به دو صورت چسبیده و نچسبیده قابل اجرا است در ساخت سقف ساختمان ها معمولاً از این روش استفاده می شود (دال پس تنیده)
(مناسب جهت ساخت اعضای بتنی در جا مانند دال های در جا در ساختمان ها و اعضای پیش ساخته با تیراژ کم یا متوسط)

(Post – Tensioning) پس کشیده
1-(Bonded) چسبیده
2-(Un Bonded) غیرچسبیده

روش پس کشیده چسبنده Post – Tensioned Bonded :
در این روش چند کابل داخل یک غلاف فلزی قرار گرفته و همگی به یک مهار انتهایی ختم می شوند . مهارهای انتهایی در محل مناسب روی قالب نصب شده و پس از بتن ریزی و عملیات کشش مواد پر کننده (گروت) داخل غلاف ها تزریق می شوند . عاج های روی جداره غلاف طوری طراحی شده اند تا درگیری مناسبی با بتن ایجاد کنند . بدین ترتیب بین کابل و بتن ، پیوند (Bond) قابل قبولی ایجاد می گردد . روش چسبیده بیشتر در مواردی استفاده می شود که نیاز به نیروی زیادی برای پیش تنیده کردن اعضاء وجود داشته باشد .

موارد زیر از کاربردهای روش چسبیده است :
- پل های پیش تنیده
- تیرهای پیش تنیده برای دهانه های بزرگ
- صفحات انتقال بار (Transfer Plate)
- فنداسیون های پیش تنیده

روش پس کشیده غیرچسبیده Post – Tensioned Un Bonded
در این روش هر کابل داخل یک غلاف پلاستیکی قرار دارد (کابل قابلیت حرکت درون غلاف پلاستیکی را دارد) و مستقیماً توسط یک مهار نگه داشته می شود . پس از بتن ریزی و کسب مقاومت فشاری مورد نیاز کابل ها کشیده می شوند . در این روش نیروی فشاری از طریق مهارهای انتهایی به بتن منتقل شده و کابل در طول خود پیوندی با بتن ندارد . از آنجائیکه نیازی به تأمین چسبندگی بین کابل و بتن وجود ندارد ، عملیات تزریق گروت در این سیستم حذف می شود . روش غیرچسبیده بیشتر در مواردی استفاده می شود که اجزای بتنی دارای ضخامت کمی هستند و نصب مهارهای انتهایی بزرگتر امکانپذیر نباشد .
موارد زیر کاربردهای این سیستم است :
- دالهای ساختمانی
- دالهای روی زمین (Slab On Ground)
مقایسه سیستم های چسبیده و غیرچسبیده :
سیستم غیرچسبیده :
- امکان ایجاد خروج از مرکزیت بیشتر برای کابلها
- افت کمتر در نیروی پیش تنیدگی
- عدم نیاز به تزریق گروت
- سرعت اجرای بالاتر
- هزینه کمتر
- میانگین مصرف کابل : 75/3 کیلوگرم در هر مترمربع سقف
- میانگین مصرف آرماتور : 6 کیلوگرم در هر مترمربع سقف

سیستم چسبیده :
- مقاومت بیشتر مقطع در حالت حدی نهایی
- مستقل بودن نیروی پیش تنیدگی از مهار انتهایی بعد از تزریق گروت
- میانگین مصرف کابل : 5/4 کیلوگرم در هر مترمربع سقف
- میانگین مصرف آرماتور : 9 کیلوگرم در هر مترمربع سقف

مصالح مورد نیاز :
تاندونهای نچسبیده :
1- استرند روپوش دار 7 رشته ای به قطر 0.5 یا 0.6 اینچ
2- گیره تکی : شامل پوسته چدنی ، گوه ، پاکت فورمر ، کانکتور
تاندونهای چسبیده تک رشته ای :
1- استرند بدون روکش 7 رشته ای به قطر 0.5 یا 0.6 اینچ
2- گیره تکی : شامل پوسته چدنی ، گوه ، پاکت فورمر ، کانکتور
3- لوله پلی اتلین موجدار
تاندونهای چسبیده چند رشته ای :
1- استرند بدون روکش 7 رشته ای به قطر 0.5 یا 0.6 اینچ
2- گیره چند رشته ای : شامل پوسته چدنی ، صفحه سوراخ دار ، گوه ، پاکت فورمر
3- غلاف گالوانیزه