ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به طور دلخواه و به اندازه لازم را پیش تنیدگی در بتن گویند. در اثر ایجاد تنش، مقداری از تنش‌های ناشی از بارهای مرده و زنده در عضو بتنی خنثی شده و در نتیجه، مقاومت باربری افزایش پیدا میکند.
هدف اصلی از ایجاد پیش تنیدگی در یک عضو بتنی، محدود کردن تنش‌های کششی و ترک‌های ناشی از لنگر خمشی، تحت تاثیر بارهای وارد بر عضو بتنی است؛ بتن در مقابل فشار، بسیار مقاوم ولی در مقابلِ کشش، دارای مقاومت بسیار کمی است. برای افزایش مقاومت بتن در برابر کشش، با وارد کردن فشار به بتن، میتوان کشش ایجاد شده در اثر بارهای مرده و زنده را در عضو بتنی کاهش داد و در نتیجه، مقاومت بتن افزایش پیدا میکند.
معرفی بیشتر بتن پیش تنیده
در سازه‌های بتن مسلح معمولی، اعضای بتنی از قبیل تیر و ستون و دال سقف، شامل بتن و آرماتور هستند. در این اعضا، بخشی از بتن، تحت نیروهای فشاری و بخش دیگر آن به همراه آرماتور، تحت نیروهای کششی قرار میگیرند. در ناحیه فشاری، بتن به خوبی نیروها را تحمل میکند، اما در ناحیه کششی، ترک می‌خورد و عملاً کارایی خود را از دست می‌دهد و آرماتور به تنهایی نیروهای کششی را تحمل میکند. در این حالت، بتن تنها نگهدارنده آرماتور است و بدون باربری، به وزن سازه می‌افزاید.
در سازه‌های پیش‌تنیده، اعضای سازه شامل بتن، آرماتور و کابل‌های پیشتنیدگی است، در این اعضا، آرماتورها برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های بزرگ در بتن (که عملاً موجب شکست می‌شوند) و تأمین الزاماتی که آیین‌نامه بتن ایران (آبا) برای سازه‌های بتنی مقرر کرده، استفاده می‌شوند و معمولاً به عنوان قطعات باربر مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. بتن در این اعضا همچنان نقش باربری فشاری را عهده‌دار است، با این تفاوت که در کل ناحیه تحت فشار قرار می‌گیرد و عملاً تمام مصالح بتن بدون ایجاد ترک، نیروهای فشاری را تحمل میکند؛ دلیل این امر، استفاده از کابل‌های پیش تنیدگی می‌باشد.
کابل‌های پیشتنیدگی، با ایجاد نیروی فشاریِ اولیه (در زمان ساخت و قبل از بهره‌برداری از سازه) موجب می‌شوند که بعد از تحمیل بارهای مرده و زنده، در زمان بهره‌برداری از سازه، ناحیه کششیِ بتن ترک برندارد و کارایی بن از بین نرود. به این ترتیب، از حداکثر ظرفیت باربری بتن استفاده می‌شود و ابعاد و اندازه اعضا کاهش پیدا میکند.
روش های پیش تنیدگی
1- روش پیش‌کشیدگی: کابل‌های فولادی در قالب جایگذاری، کشیده و مهار می‌شوند، سپس بتن‌ریزی انجام می‌شود؛ این روش در ساخت قطعات پیش‌ساخته (precast) به‌کار می‌رود.
2- روش پس‌کشیدگی: کابل‌های فولادی، از لوله‌هایی که با پروفیل طولی خاصی که قبلا طراحی شده و در قالب جایگذاری شده‌اند عبور داده می‌شوند، پس از بتن‌ریزی و گیرش کافی مقاومت بتن، کابل‌ها به وسیله جک کشیده و با مهاربند، مهار می‌شوند. روش پس‌کشیدگی به دو حالت انجام می‌شود؛ چنانچه اطراف کابل در لوله‌ها پس از کشیدن کابل گروت تزریق شود، روش پس‌کشیده، چسبنده و در غیر این صورت غیرچسبنده نامیده می‌شود.
ویژگی‌های غیر چسبنده: بازوی لنگر بزرگتر، تلفات اصطکاکی کمتر، کابل‌گذاری آسان، بی‌نیازی از گروت‌ریزی، سرعت اجرای بالا و قیمت ارزان است.
سیستم چسبنده اما، مقاومت خمشی بالاتر و توانایی ممانعت از گسترش ترک است.
مراحل اجرای دال پیش‌تنیده
مراحل اجرا و نکات اجرایی دال پیش‌تنیده پس‌کشیده (بتن پیش تنیده) به شرح زیر است:
1. قالب‌بندی:
در این سیستم، قالب‌بندی سقف، مشابه دال بتنی معمولی(بتن آرمه) است. به منظور سهولت درنصب مهارهای انتهایی برای قالب‌های کنار دال، از مصالح مناسب مانند چوب استفاده می‌شود.
2. آرماتور بندی:
آرماتورهای مورد نیاز، شامل کلاف‌های کناری آرماتورهای تقویتی روی ستون‌ها و دیوارها، آرماتورهای مربوط به برش پانچ، آرماتورهای اطراف بازشوها و… در این مرحله روی سقف نصب می‌شوند. حجم آرماتوربندی در این روش، در مقایسه با دال بتن آرمه، بسیارکمتر است و عملا آرماتوربندی، به صورت شبکه فوقانی و تحتانی وجود ندارد.
3. نصب کابل‌ها و مهارهای انتهایی:
با توجه به نقشه های اجرایی، کابل‌ها روی قالب قرار میگیرند و مهارهای انتهایی، به لبه‌ی قالب متصل می‌شوند. معمولا کابل‌ها در دو جهت عمود برهم بر روی دال قرار میگیرند و درحالت معمولی، در یکی از جهات کابل‌ها به صورت متمرکز روی نوارهای ستونی و درجهت دیگر، با فاصله‌های یکنواخت، حدود 5/1 متری قرار میگیرند.
4. نصبChair ها و تامین پروفیل کابل‌ها:
برای استفاده بهینه از نیروی پیشتنیدگی، موقعیت کابل نسبت به تار خنثی درطول دال تغییر میکند. معمولا روی نقاط تکیه‌گاهی کابل‌ها به تار فوقانی و در وسط دهانه به تار تحتانی نزدیک می‌شوند. به این انحنا، اصطلاحا پروفیل (Profile) می‌گویند. جهت تامین پروفیل مناسب، Chair هایی دراندازه‌های متفاوت با فاصله‌های مشخص قرار داده شده و کابل روی آنها قرار می‌گیرد.
5. بتن‌ریزی:
پس از بستن آرماتورها و قرارگیری کابل‌ها بر روی سقف، بتن‌ریزی انجام می‌شود. در این مرحله، باید در مورد ویبره زدن اطراف مهارهای انتهایی دقت کافی به خرج داد.
5. عملیات کشش:
بعد از اینکه بتن به مقاومت فشاری مورد نیاز رسید، میتوان عملیات کشش کابل‌ها را آغاز کرد، هر کابل، از یک طرف یا از هر دوطرف (در صورت نیاز) کشیده می‌شود. میزان افزایش طول هرکابل، با توجه به طول و پروفیل آن محاسبه شده و پس از کشش نیز اندازه‌گیری می‌شوند؛ بدین ترتیب، صحت اجرای عملیات کنترل می‌شود.
6. گروت‌ریزی:
در روش پس‌کشیده‌ی چسبنده، پس از انجام عملیات کشش و گیرش نسبی بتن، گروت‌ریزی انجام می‌شود.
مزایای بتن پیش تنیده
• حذف ترک‌های دائمی: یکی از مهمترین خواص و مزایای سازه‌های بتن پیش تنیده حذف ترک‌های دائمی از سازه است؛ این مزیت، دوام سازه را افزایش می‌دهد.
• وزن کمتر سازه: چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می‌شود، میزان بتن لازم کمتر است، همچنین فولاد مصرفی، دارای مقاومت بالایی است و معمولاً وزن فولاد لازم، به یک سوم تا یک پنجم وزن فولاد معمولی کاهش پیدا میکند.
• قابلیت انعطاف پذیری: با تغییر مقداری نیروی پیش تنیدگی، بدون تغییر مقاومت نهایی، میتوان سازه را انعطاف پذیر کرد.
• اقتصادی بودن سازه: سازه‌های بتن پیش تنیده، از سازه‌های بتن آرمه، اقتصادی‌تر هستند و معمولا برای دهانه‌های بزرگ و بارهای سنگین، از بتن پیش تنیده استفاده می‌شود.
برای مقایسه سقف یوبوت با سقف پیش تنیده می‌توانید به مقاله موجود در بخش مقالات سایت مراجعه کنید.
