پیش تنیدگی (Pre Stressing) روشی برای مقاوم سازی بتن یا سایر مصالح با استفاده از رشته های فولادی و میلگرد های با مقاومت بالا است. از پیش تنیدگی در سازه های پارکینگ، ساختمان ها و ادارات، پل ها و استادیوم ها، حفاری های سنگ و خاک، مخازن ذخیره آب و مواد شیمیایی و غیره استفاده می شود. ایده پیش تنیدگی توسط یک مهندس آمریکایی در سال 1886 نوشته شد، اما تقریبا نیم قرن طول کشید تا این فناوری جایگاه خود را در صنعت ساخت و ساز پیدا کند. پس از پایان جنگ جهانی دوم و توسعه صنعت فولاد و فناوری تولید بتن با مقاومت بالا، استفاده از پیش تنیدگی رایج شد. با آشیان پی در ادامه همراه باشید تا بیشتر با پیش تنیدگی آشنا شوید.
پیش تنیدگی (Pre Stressing) چیست؟
پیش تنیدگی به معنای متعادل کردن نیروها و تنش های وارد بر سازه برای جلوگیری از فروریختن آن است. به عنوان مثال، می دانیم که یک سازه تحت تنش فشاری قرار می گیرد. بنابراین قبل از اینکه تحت تنش و فشار قرار گیرد، میلگردهای فولادی یا چیزی شبیه به آن را برای اعمال تنش کششی و خنثی سازی نیروهای موجود در سازه قرار می دهیم. بتن در طیف وسیعی از سازه ها استفاده می شود. اما یکی از نقاط ضعف آن ترد بودن آن است. بتن شکل پذیری چندانی ندارد و با افزایش تنش تا حد معینی به راحتی می شکند. پیش تنیدگی انعطاف پذیری سازه را بیشتر کرده و باعث دیرتر شکسته شدن آن می شود. بتن، به طور کلی، دارای مقاومت فشاری بالایی است. اما نمی تواند کشش بیش از حد را تحمل کند. بنابراین می توان گفت که از طریق این کار، مقاومت کششی فولاد با مقاومت فشاری بتن ترکیب می شود.
بتن پیش تنیده چه ویژگی هایی دارد؟
پیش تنیدگی به روش هایی گفته می شود که در طی آن یک تنش اولیه، ثابت و همیشگی به سازه یا عضو بتنی اعمال می شود. در نتیجه این تنش اولیه، برخی از تنش های مرده و زنده در بتن خنثی می شود. در نتیجه مقاومت باربری بتن پیش تنیده افزایش پیدا می کند. به طور کلی هدف و ویژگی اصلی پیش تنیدگی در سازه بتنی کاهش تنش های کششی و محدود نمودن ترک های ناشی از لنگر شمخی، بر اثر بار وارده بر سازه بتنی است. زیرا اگرچه بتن مقاومت فشاری بالایی دارد، اما در برابر کشش مقاومت چندانی از خود نشان نمی دهد. به همین دلیل با ایجاد فشار در بتن، کشش ایجاد شده در سازه بتنی کم می شود. در نتیجه مقاومت افزایش می یابد.
اهمیت استفاده از بتن پیش تنیده
قبل از شکست هر سازه بتنی، ترک هایی در بتن ایجاد می شود، سپس سازه فرو می ریزد و ترک های بزرگ تری نیز به دلیل انحراف یا گشتاور در سازه ایجاد می شود. زمانی آب با این ترکها تماس پیدا میکند، فولاد دچار خوردگی خواهد شد. جهت جلوگیری از این ترکها، افزایش قدرت عضو و کاهش پیش تنیدگی انجام میشود. پیش تنیدگی به معنای کشش آرماتور میباشد. پیش تنیدگی بتن به دلیل هایی که در زیر گفته شده است انجام میشود:
- کاهش ترک در بخش کششی
- بالا بردن مقاومت فشاری بتن
- عدم خوردگی آرماتورها به دنبال ترک
- کاهش سطح مقطع اعضای بتنی
- بیشتر شدن مدت زمان تخریب سازه ها
- و…
بتن پیش تنیده بادوام ترین، قابل اعتمادترین و مقاوم ترین ماده ای است که در ساخت ساختمان ها و پل های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. این بتن برای ساخت سازه های بدون ترک و مقاومت در برابر اثرات انقباض و دما بسیار مفید است. بتن پیش تنیده این امکان را میدهد تا تیرها با طول دهانه بیشتری ساخته شوند و بتوانند ظرفیت حمل بار نهایی را برای سطح مقطعی یکسان افزایش دهند و بتواند ظرفیت حمل بار نهایی همان سطح مقطع را افزایش دهد.
مزایای بتن پیش تنیده
از مزایای بتن پیش تنیده می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. نداشتن ترک های دائمی
مهمترین ویژگی سازه های بتنی پیش تنیده عدم وجود ترک دائمی است. این امر باعث می شود این نوع سازه ها از دوام بیشتری نسبت به سازه های بتنی و بتن آرمه برخوردار باشند. برتری بتن پیش تنیده نسبت به بتن آرمه در ساخت تانکرها و مخازن آب به دلیل عدم وجود ترک مشهود است.
2. وزن کمتر سازه
وزن سازه های بتنی پیش تنیده بسیار کمتر از وزن سازه های بتن آرمه است. اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن مورد استفاده قرار می گیرد، میزان بتن مورد نیاز کمتر است. ثانیا، از آنجایی که فولاد مورد استفاده از استحکام بالایی برخوردار است، وزن فولاد مورد نیاز معمولاً بین یک سوم تا یک پنجم وزن فولاد معمولی است.
3. تست سازه قبل از بارگذاری
در سازه های بتنی پیش تنیده، قبل از وارد شدن بارهای سرویس، سازه به وسیله نیروی پیش تنیدگی به شدت بارگذاری شده بتن و فولاد تحت تنش شدید قرار می گیرند این آزمایشی برای قابلیت اطمینان بتن و فولاد است.
4. قابلیت انعطاف پذیری
با تغییر نیروی فشار پیش تنیدگی به مقدار معینی، سازه می تواند صلب یا انعطاف پذیر شود بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییری کند.
5. اقتصادی بودن سازه
سازه های بتنی پیش تنیده عموماً مقرون به صرفه تر از سازه های بتن آرمه برای دهانه های بزرگ و بارهای سنگین هستند.
6. انعطاف پذیری در معماری
سازه های بتنی پیش تنیده، به لطف حذف برخی از ستون ها و پایه ها، امکان ایجاد سازه هایی با دهانه های بزرگتر و افزایش قابلیت های سازه ای از نظر معماری را فراهم می کنند.
روش های پیش تنیدگی کدامند؟
اعمال نیروی پیش تنیدگی به 2 روش پیش کشیده یا پس کشیده انجام می شود:
روش پیش کشیدگی
در این روش در گام نخست اول کابل ها در بستر پیش ساخته بین دو سر کشیده می شوند. در گام دوم عضو مورد نظر بتن ریزی می شود و سپس به استحکام کافی می رسد و در گام آخر کابل های پیش تنیدگی در 2 انتهای تیر، بریده شده و نیروی پیش تنیدگی به صورت یک نیروی فشاری بر عضو اعمال می گردد.
روش پس کشیدگی
روش پس کشیدگی شامل سیستم غیرچسبنده تک رشته، سیستم چسبنده مسطح چند رشته و سیستم چسبنده دایره ای(مدور) چند رشته ای است. از این روش هم در ساخت قطعات پیش ساخته و هم برای اجرا در محل استفاده می شود.
کلام آخر
بتن پیش تنیده یکی از انواع بتن مورد استفاده در ساختمان سازی است و دانشجویان و مهندسان باید به خوبی از این بتن، خواص، کاربردها، مزایا و معایب آن آگاه باشند. در این مقاله از آشیان پی سعی شد اطلاعات مفیدی در این زمینه در اختیار شما کاربران گرامی قرار دهیم. امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد.
