بتن پیش تنیده و کاربردهای آن
فناوری بتن پیش تنیده یک سیستم مبتنی بر ایجاد فشرده‌سازی لازم در تیر بتن با استفاده از مفتول‌ها، کابل‌ها یا آرماتورهای فولادی کششی است. این روش به بتن این امکان را می‌دهد که هیچ تنش کششی نداشته باشد یا تنش‌های کششی آن به حدی کاهش یابد که ترک قابل مشاهده‌ای ایجاد نشود. مصالح ساختمانی این نوع به طور گسترده در پروژه‌های سطح ممتاز استفاده می‌شوند. روش ساخت بتن پیش‌تنیده نیز نسبت به چگونگی انجام آن، به نظر می‌آید که بسیار پیچیده نباشد.
در جریان مراحل ساخت ساختمان با بهره‌گیری از فناوری بتن پیش‌تنیده، عناصر کششی فولادی ابتدا از طریق قالب به نیروی کششی بالا کشیده می‌شوند. این عناصر می‌توانند از نوع مفتول‌ها، کابل‌ها یا آرماتورهای فولادی باشند که برای تقویت و افزایش استحکام در سازه استفاده می‌شوند.
سپس، بتن در داخل قالب ریخته می‌شود و اطراف عناصر کششی فولادی سخت می‌گردد. این عمل باعث ایجاد ارتباط محکم بین بتن و عناصر فولادی می‌شود، که از نظر استحکام و پایداری سازه بهبود آورده می‌شود.
در مقاله بررسی تخصصی انواع بتن و کاربردهای آن از بتن پیش تنیده نیز نام برده شده است!
پس از اتمام عمل ریخت‌بندی، قالب برداشته می‌شود و عناصر فولادی به شکل برش‌خورده یا بریده شده تبدیل می‌شوند. این مرحله از فرآیند باعث انتقال بارهای کششی به بتن می‌شود و سازه به عنوان یک هیکل پیش‌تنیده آماده می‌شود.
این روش ساخت، علاوه بر افزایش سرعت و کارآیی ساخت، به عنوان یک راه حل موثر برای تقویت و بهبود خواص سازه‌ها در مقابل تنش‌های کششی مطرح می‌شود.
چرا باید از بتن پیش تنیده استفاده کرد؟
بتن در مقابل نیروهای کششی آنقدر قوی نیست، بنابراین از آرماتورها برای مقابله با این ضعف‌های طبیعی استفاده می‌شود. هر نوع آرماتور برای مقابله با نوع خاصی از تنش طراحی شده است و پیش‌تنیدگی بتن آن را به ویژه در برابر نیروهای کششی مقاوم می‌کند. قیمت آهن دلیل دیگری است که ما را وادار می‌کند به این فناوری فکر کنیم. چون با استفاده از این روش، در میزان فولاد مصرفی پروژه صرفه‌جویی خواهد شد.
اگر به بتن پیش تنیده علاقه دارید! در مقاله بررسی تخصصی انواع سقف ساختمان از سقف پیش تنیده نیز نام برده شد
در چه نوع ساختمان‌ها الزاماً باید از بتن پیش تنیده استفاده کرد؟
بتن پیش‌تنیده کاربردهای وسیعی دارد. به طور مثال وقتی نوبت به ساختن یک ساختمان تجاری می‌رسد که بتواند فشار‌‌های ناشی از استفاده طویل‌المدت در طی شبانه‌روز و طوفان‌های ساحلی را به طور یکسان تحمل کند، اینجا مسئله‌ای در رابطه با بتن معمولی وجود دارد. مقاومت بتن معمولی کم است.
از طرفی، گزینه‌هایی که روی میز قرار دارد تا این امر را مرتفع گرداند شاید چندان پرتعداد نباشند. بتن مطمئناً یک مصالح ساختمانی بسیار قوی است، اما برخی از اشکال بتن، مزیت‌های مضاعفی هم دارند.
در این رابطه، بتن پیش‌تنیده یکی از قوی‌ترین گزینه‌هاست و قبل از انتخاب آن برای ساختمان تجاری خود، باید چند اصل ساده را در پشت این همه مقاومت بدانید.
پیشنهاد مقاله ؛ بتن آرمه چیست و کاربرد آن
- بتن در برابر نیروهای کششی آنقدر قوی نیست که بتواند به تنهایی با آن مقاومت کند، بنابراین از آرماتورها برای مقابله با این ضعف‌های طبیعی استفاده می‌شود. هر نوع آرماتور برای مقابله با نوع خاصی از تنش طراحی شده است و پیش‌تنیدگی آن را به ویژه در برابر نیروهای کششی مقاوم می‌کند.
- تمام بتن‌های مسلح، پیش‌تنیده نیستند. قرار دادن آرماتورهای مقاوم و آجدار در بتن در حین فرآیند بتن‌ریزی، رایج‌ترین شکل آرماتور همراه با استفاده از ورق‌های توری فلزی است. از سایر عناصر فولادی مانند شبکه‌های مش‌فولادی نیز استفاده می‌شود، زیرا فولاد دارای استحکام کششی بالایی است و نیروها به فلز مدفون در داخل منتقل می‌شود.
- افزودنی‌های الیافی و شیمیایی نیز می‌توانند مقاومت بتن را چه به طور کلی و چه در برابر نیروهای خاص بسیار افزایش دهند. با این حال، هیچ یک از این روش‌ها به اندازه پیش‌تنیدگی قوی نیستند.
کاربردهای بتن پیش‌تنیده
بتن پیش‌تنیده بیشتر در پل‌های معلقی که کابل‌های فلزی دائماً بتن را می‌کشند، استفاده می‌شود، اما می‌توان از آن در ساختمان‌ها نیز برای پایه‌ها، شمع‌ها و دیوارهای تحمل وزن بیشتر استفاده کرد. در این رابطه، ممکن است سوال کنید که چه نوع آرماتورهایی در بتن پیش‌تنیده استفاده می‌شود؟ برای این منظور، معمولاً از میلگرد ۱۴ استفاده می‌شود، البته سایر سایزهای آرماتور آجدار نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند. برای استعلام قیمت میلگرد ۱۴ و سایر سایزها، بهتر است با کارشناسان آیرومارت تماس بگیرید.
پیشنهاد مقاله ؛ بتن پیش ساخته و کاربردهای آن
کاربردهای بتن پیش‌تنیده
بتن پیش‌تنیده بیشتر در پل‌های معلقی که کابل‌های فلزی دائماً بتن را می‌کشند، استفاده می‌شود، اما می‌توان از آن در ساختمان‌ها نیز برای پایه‌ها، شمع‌ها و دیوارهای تحمل وزن بیشتر استفاده کرد. در این رابطه، ممکن است سوال کنید که چه نوع آرماتورهایی در بتن پیش‌تنیده استفاده می‌شود؟ برای این منظور، عمدتاً از میلگرد ۱۴ استفاده می‌شود، البته سایر سایزهای آرماتور آجدار نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند.
فرآیند تولید بتن پیش تنیده
فرآیند پیش‌تنیدگی یک گام فراتر از ترکیب بتن و فولاد است و بر 2 ویژگی دیگر آنها متکی است:
اولاً، بتن به دلیل فشرده شدن و انقباض، قدرت بیشتری پیدا می‌کند؛
دوماً، فولاد که کشیده شده است، تلاش می‌کند به طول طبیعی خود بازگردد و در این راستا قوی‌تر می‌شود.
این دو مفهوم در فرآیند تولید ترکیب می‌شوند که عبارتند از:
- کشش کابل‌های فولادی که تا حد معینی از کشش بین مجموعه‌های تکیه‌گاهی به وجود می‌آید.
- ریختن بتن در اطراف کابل‌های کشیده شده.
- عمل آوری بتن با کابل‌هایی که هنوز تحت کشش هستند.
- برش کابل‌ها به طوری که شروع به عقب کشیدن و فشار دادن همزمان بتن کنند.
بتن پیش‌تنیده با چنین روشی تولید می‌شود. شما می‌توانید در سازه به جای کابل از آرماتوربندی استفاده کنید. در این رابطه، انتخاب سایز مناسب میلگرد برای ساختمان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای خرید میلگرد، باید دقت نظر را به خرج دهید و از بنگاه‌های معتبر نیاز خود را مرتفع گردانید.
پیشنهاد مقاله ؛ بتن سنگین چیست و کاربرد آن
این فرآیند مقدار زیادی تنش در داخل قطعه بتنی ایجاد می‌کند، اما این نوع تنش به بتن و فولاد هر دو به یک میزان قوت می‌بخشد. بهترین عملکرد از این جنبه خارج می‌شود. تنش داخلی برای متعادل کردن نیروهای فشار بر بتن استفاده می‌شود.
به عنوان مثال، کشش کابل‌ها فقط در پایین یک دال کشش را به سمت بالا فشار می‌دهد و بتن را به خم‌شدن وا می‌دارد. اگر یک نیروی قوی به سمت پایین بر آن فشار بیاورد، این دو به جای آسیب رساندن به بتن، متعادل می‌شوند.
نیروی پیش‌تنیدگی ممکن است پس از اینکه عضو با کشش کابل‌های رزوه شده از طریق مجراهای ریخته‌گری (پس کشش) استحکام کافی به دست آورد، اعمال شود. از طرف دیگر، ممکن است سیم‌ها قبل از اینکه بتن در اطراف آنها ریخته شود، کشیده شوند، با این حال تنش پس از سخت شدن بتن (پیش‌تنش) توسط برش منتقل می‌شود.
مزیت‌های بتن پیش‌تنیده
بتن پیش‌تنیده بادوام‌ترین، قابل اطمینان‌ترین، و قوی‌ترین نوع بتن است؛ به طور گسترده برای ساخت انواع ستون در ساختمان‌های بزرگ و پل‌ها استفاده می‌شود. این نوع بتن حاوی تاندون‌های با مقاومت بالا است که در نواحی کششی سطح مقطع قرار می‌گیرند. این تاندون‌ها در طول ساخت المان تحت تنش قرار می‌گیرند تا در برابر تنش‌های کششی ایجاد شده ناشی از بارهای وارده عمل کنند. در لیست زیر موارد بیشتری فهرست شده‌اند:
- بر خلاف عناصر بتنی معمولی، کل سطح مقطع بتن پیش‌تنیده در برابر بارهای اعمال شده مقاومت می‌کند. این به دلیل این است که بتن در ناحیه تنش دچار ترک خوردگی نمی‌شود و از این رو در حمل بارها شرکت می‌کند.
- دهانه تیرها و تیرهای پیش‌تنیده در تقابل با بتن مسلح بیشتر است.
- ماندگاری بلند مدت دارد.
- به طور عملی، بارهای مرده در یک تیر بتنی پیش‌تنیده به طور کامل خنثی خواهند شد. این امر منجر به کاهش وزن بارهای مرده سازه می‌شود که در نتیجه منجر به کاهش مصرف مصالح می‌گردد.
- دال‌های نازک تر، که برای ساختمان‌های مرتفع اهمیت دارند، زیرا با هزینه‌ی یکسان، می‌توانند اسلب‌های گسترده‌تری نسبت به دال‌های ضخیم‌تر سنتی بسازند و از بتن پیش‌تنیده به نهایت استفاده را ببرند.
- توسعه بتن پیش‌تنیده منجر به ساخت یک ساختار قابل توجه نگهدارنده گسترده مایع می‌شود که در غیر این صورت امکان پذیر نخواهد بود.
- سازه‌های نگهدارنده مایع بزرگ ساخته شده از بتن پیش‌تنیده، هزینه کمتری دارند و ترجیحاً در مقابل ترک خوردگی و نشت مقاوم هستند؛
- بتن پیش‌تنیده را می‌توان با مزیت در تمام سازه‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر کشش دارند، مانند بند و آویز یک تیر کمانی، تراورس راه‌آهن، تیرهای برق، سطح بالادست سد ثقلی، شالوده سد خاکی و غیره، به کار برد.
معایب بتن پیش‌تنیده
فرآیند ساخت و ساز در بتن پیش‌تنیده به نظارت گسترده و استفاده از دستگاه‌ها و تجهیزات پیچیده نیاز دارد. موارد دیگری نیز در این زمینه وجود دارد که در زیر به آنها پرداخته‌ایم.
بتن پیش‌تنیده نیاز به بتن متراکم با کیفیت عالی و مقاومت بالا دارد. تولید، جاگذاری، و تراکم بتن با کیفیت بالا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. همچنین، فولاد با کشش بالا که ۲.۵ تا ۳.۵ برابر گرانتر از فولاد نرم است، از جنبه‌های مهمی استفاده می‌شود.
فرآیند پیش‌تنیدگی نیاز به تجهیزات کششی پیچیده و دستگاه‌های لنگر دارد. در این مرحله، اهمیت استفاده از تجهیزات مناسب و دقیق برای اجرای فرآیند به نحو صحیح روشن است.
ساخت و ساز بتن پیش‌تنیده نیاز به نظارت کامل در تمام مراحل ساخت دارد. از جمله نکات مهم در این زمینه، نظارت دقیق بر فرآیند تولید، جاگذاری، و تراکم بتن، همچنین بررسی کیفیت فولاد مورد استفاده می‌باشد.
بتن پیش‌تنیده برای بهره‌گیری کامل از خصوصیات آن، به نیروی کار ماهر نیاز دارد. تیم کاری مجرب و ماهر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است تا فرآیند ساخت و اجرای پروژه به بهترین شکل صورت گیرد.
بدون دیدگاه