سازه پیش تنیده، سازه ای است که با ترکیب رشتهها یا میلگردهای فولادی (Tendon) و بتن ساخته می شود که با تحت کشش قرار گرفتن کابلهای فولادی باعث افزایش ظرفیت باربری بتن می شود. میلههای فولادی در پروسه ساخت یا پس از ساخت، تحت کشش قرار میگیرند. این تدبیر باعث می گردد که بتن موجود در سازه تحت تنش فشاری قرار گیرد.
مقاومت بتن در فشار بسیار بیشتر از مقاومت آن در کشش است، اعمال این بارهای خارجی به سازه، موجب کاهش تنش کششی در بتن می گردند؛ بنابراین بتن موجود یا تحت تنش کششی قرار نمیگیرد یا مقدار بسیار کمی تنش کششی (کمتر ازاستحکام شکست بتن) تحمل می نماید. که باعث میشود که قابلیت تحمل بار سازه با بتن تحت فشار بسیار بیشتر از سازه مشابه بدون پیش تنیدگی باشد.
موارد لازم در پیش تنیدگی
در سیستم پیش تنیدگی موارد زیادی وجود دارد. در ساختار آزاد (Unbonded) پوشش پلاستیکی به عنوان منفصل و جداکننده نیروی مهاری بین رشتههای پیش تنیدگی و بتن اطراف عمل می نماید. چیزی که به عنوان ناحیه آزاد مطرح می گردد. این پوشش همچنین باعث محافظت از رشتهها در برابر صدمات مکانیکی می گردد، به عنوان یک مانع عمل می نماید که از نفوذ رطوبت و مواد شیمیایی به رشته جلوگیری میکند.پوشش، گریس مخصوص محافظ رشته فولادی، باعث کاهش اصطکاک بین رشته فولادی و پوشش پلاستیکی آن شده و محافظت مضاعفی دربرابر خوردگی ایجاد می نماید.
مزایای سقف بتنی پیش تنیده
در این سقف ها به دلیل افزایش سطح مقطع موثر فشاری بتن، ضخامت دال کاهش یافته و علاوه بر کاهش وزن امکان اجرای دهانه های بلند فراهم می گردد، از سوی دیگر با پیش تنیده نمودن مقطع و کاهش و یا حذف عمق ناحیه کششی بتن، ترک خوردگی و توسعه ی آن در مقطع بتنی، کاهش یا حذف می شود و در نتیجه دوام مجموعه و مقاومت آن در محیط های خورنده افزایش می یابد. در این سیستم به دلیل کاهش ضخامت سقف، علاوه بر کنترل تنش های خمشی و برشی و تغییر شکل ها، کنترل برش پانچ در محل اتصال دال به ستون نیز اهمیت دارد.
1-نداشتن ترکهای دائمی یکی از مهمترین خواص سازه های بتن پیش تنیده می باشد. این موضوع باعث دوام بیشتر این نوع سازه ها نسبت به سازه های بتنی و بتن آرمه می شود . این امر به خصوص در محیط هایی با گازها و زمین های خورنده و همچنین سازه های دریایی بسیار اهمیت دارد . برتری بتن پیش تنیده نسبت به بتن آرمه در ساختمان تانکرهای آب و مخازن به جهت نداشتن ترک واضح می باشد .
2-وزن کمتر سازه وزن سازه های بتن پیش تنیده به مراتب از وزن سازه های بتن آرمه معادل کمتر می باشد . اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود ، میزان بتن لازم کمتر است . ثانیاً چون فولاد مصرفی دارای مقاومت زیادتری است ، معمولاً وزن فولاد لازم بین یک سوم تا یک پنجم وزن فولاد معمولی معادل می گردد .
3-نداشتن خیز به سمت پایین خیز به طرف پایین تیرهای بتنی پیش تنیده تحت اثر بارهای سرویس معمولاً بسیار کم می باشد . زیرا قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ، تحت تاثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به طرف بالا در تیر به وجود آمده است ، که از شدت خیز به طرف پایین می کاهد .
4-تست سازه قبل از بارگذاری در سازه های بتن پیش تنیده قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ، سازه به وسیله نیروی پیش تنیدگی به شدت بارگذاری شده و بتن و فولاد تحت اثر تنش های زیادی قرار می گیرد ، و این خود یک نوع امتحان از نظر مطمئن بودن بتن و فولاد است.
5-قابلیت انعطاف پذیری با تغییر مقداری نیروی پیش تنیدگی می توان سازه را صلب و یا انعطاف پذیر کرد ، بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییری نماید.
6-اقتصادی بودن سازه سازه های بتن پیش تنیده معمولاً برای دهانه های بزرگ و بارهای سنگین اقتصادی تر از سازه های بتن آرمه است .
7-انعطاف پذیری در معماری سازه های بتن پیش تنیده به دلیل حذف بعضی از ستون ها و پایه ها ، امکان اجرای سازه با دهانه های بزرگتر را امکان پذیر ساخته و قابلیت سازه از نظر معماری را افزایش می دهد.
دیوار بتنی با استفاده از قاب پیش ساخته
بسیاری از مردم برای ساخت دیوار بتنی از بلوک استفاده می نمایند اما قوی ترین و امن ترین راه برای ساخت دیوار ریختن بتن در یک قاب پیش ساخته است.
ایتدا مساحت دیوار را اندازه گیری نماید و گوشه های آن را با استفاده از میخ های چوبی علامت گذاری کنید. میخ ها را با ریسمان به هم وصل کنید این کار در حفر چاله به شما کمک می نماید.
منطقه تعیین شده برای ساخت دیوار را حفاری کنید. شما باید داخل محوطه تعیین شده را 30 سانتی متر به سمت پایین حفر کنید. اگر محل دیوار دارای شیب است اطمینان حاصل کنید که پایین چاله حفر شده صاف باشد.
با استفاده از تخته سه لایه دورتا دور فضای دیوار را حدود 10 سانتی متر به سمت بالا شکل دهید. این عمل برای شکل گیری دیوار می باشد.
در داخل تخته سه لایه ها در فواصل 60 سانتی متری بلوک های کوچک چوبی قرار دهید. این عمل از گسترش بتن و ترک خوردگی بتن جلوگیری می نماید.
قاب پیش ساخته را در سوراخ حفر شده قرار دهید. این قاب باید به اندازه کافی برای نگه داشتن مواد جامد امن باشد. مطمئن شوید که قاب به درستی در محل قرار گرفته باشد.
در مرحله بعد، بتن را مخلوط کنید. نوع و مقدار مخلوط بتن به اندازه و ماهیت دیوار شما بستگی دارد. سپس بتن را به داخل قاب بریزید. بتن را به صورت یکنواخت و بدون فاصله به قاب بریزید. هیچ قسمتی از بتن نباید قبل از دیگری خشک شود. هنگامی که به قسمت بالای دیوار رسیدید برای ایجاد سطحی صاف و زیبا از بتن، سطح دیوار را با استفاده از قلمو و ماله صاف کنید. اگر می خواهید سنگ و یا چوبی به سطح دیوار خود اضافه کنید قبل از خشک شدن بتن این کار را انجام دهید.
حدود نصف روز برای خشک شدن بتن لازم می باشد. بنابراین نصف روز صبر کنید و بعد از گذشت این زمان و خشک شدن بتن ، قاب را بردارید.
کاشی کاری بر روی دیوار بتنی
بستر ساخته شده از بتن، برای نصب کاشی و سرامیک یک زیر ساخت مناسب می باشد به شرط اینکه سطح بتن عاری از ترک یا خراش باشد. تمیز کردن و پر کردن شکاف ها در بتن نیاز به زمان کمی دارد و تنها اقدامات احتیاطی که قبل از کاشی کاری باید انجام شود، کسب اطمینان از خشک بودن کامل سطح بتن می باشد زیرا سطحی که برای کاشی کاری قابل استفاده است باید عاری از رطوبت باشد.
برای نصب کاشی بر روی طبقات ساخته شده از بتن می توانید مراحل زیر را طی نمایید:
1- باید سطح بتن را با استفاده از یک جارو تمیز نمایید و تمام گرد و غبار ها و خاک موجود بر روی بتن را از بین ببرید.
2-در این مرحله ابتدا شکاف های موجود بر روی بتن را شناسایی نموده سپس آنها را پر کنید. یک مخلوط بتن سبک ایجاد کنید و با یک ماله بر روی شکاف ها بریزید. در نهایت حدود 24 ساعت زمان برای خشک شدن بتن لازم می باشد.
3- این مرحله، مرحله آماده سازی طبقه است. در یک ظرف رنگ، بتونه را آماده کنید و با استفاده از یک رول رنگ زنی، تمام سطح بتن را با یک لایه بتونه بپوشانید. سپس صبر کنید تا بتونه کاملا خشک گردد.
4- از تراز سطح طبقه بررسی نمایید. تراز را در سراسر طبقه حرکت دهید و بخش های غیر تراز را با استفاده از یک مارکر نشانه گذاری نمایید. برای هم سطح کردن تمام قسمت های طبقه از مخلوط بتن خود تسطیح استفاده کنید. مخلوط را بر روی قسمت های علامت گذاری شده بریزید و از ماله برای صاف و هموار کردن آن استفاده کنید. سپس قبل از شروع کاشی کاری، 24 ساعت اجازه دهید تا بتن خشک گردد. بدین وسیله به راحتی می توانید بر روی سطح بتن، کاش کاری نمایید.
تیرچه بتنی پیش تنیده
سیستم سقف تیرچه و بلوک با تیرچه های خرپایی در حال حاضر رایج ترین سیستم طراحی و اجرای سقف های ساختمانی در ایران است.
در حالی که در هیچ یک از کشورهای پیش رفته دنیا از این سیستم استفاده نمی شود. تیرچه مورد استفاده در این نوع سقف ها تیرچه خرپایی پاشنه فندوله ای و یا پاشنه بتنی می باشد. این تیرچه در حال حاضر با مشکلات بسیار زیاد در مرحله تولید رو به رو است و با وجود اینکه مهندسین از این مشکلات آگاهند به علت اینکه جایگزینی برای آن وجود ندارد که بتواند سرمایه گذاران بخش ساختمان را قانع کند که با صرف هزینه مشابه از سیستم سقف دیگری استفاده نمایند به ناچار با صرف وقت و هزینه های کنترلی بسیار زیاد سعی بر این می شود که این روش معیوب را با حداقل ایراد استفاده کنند.
سازمان نظام مهندسی و اداره استاندارد استفاده از تیرچه های خرپایی با پاشنه فندوله را ممنوع نموده اند و تنها استفاده از تیرچه های خرپایی با پاشنه بتنی مجاز می باشد.و این در حالی است که استفاده از تیرچه های خرپایی با پاشنه فندوله ای بیش از سی سال است که در کشور ما معمول بوده و بیش از نود درصد ساخت و سازها با تیرچه ای صورت گرفته که در حال حاضر استفاده از آن ممنوع است.
توضیح اینکه تیرچه به عنوان یک بخش باربر و سازه ای در اسکلت ساختمان نقش انتقال بار سقف به تیرهای اصلی را دارد و به عنوان یک عضو سازه ای بتن آرمه به صورت یک تیر با بتن ترک خورده طراحی می گردد که در این شرایط حداقل 3 سانتی متر کاور بتنی نیاز دارد و این درحالی است که ضخامت کل پاشنه بتنی تیرچه های خرپایی پاشنه بتنی تنها چهار سانتی متر است و امکان وجود کاور 3 سانتی متری برای آنها وجود ندارد . این تنها یکی از مشکلات تیرچه های خرپایی می باشد.
یکی از بهترین جایگزین ها برای تمامی مقاطع بتن آرمه قطعات بتنی پیش تنیده است.
مزایایی تیرچه پیش تنیده :
در طراحی سازه های بتن آرمه و به خصوص در طراحی تیرهای بتن آرمه در قسمت هایی که مقطع بتنی به کشش می افتد به علت اینکه بتن در تحمل نیروهای کششی بسیار ضعیف است این مشکل با اضافه کردن آرماتور به مقطع بتنی مرتقع می گردد و بتن ناحیه کششی مقطع تنها نقش پوشش آماتور را دارد و در طراحی از نقش مقاومتی آن به علت ناچیز بودن مقاومت کششی صرف نظر می گردد در این مقطع بیش از نیمی از بتن استفاده شده در ساخت تنها پوشش میلگرد بوده و بار اضافه زیادی به ساختمان تحمیل می کند.همین امر مهندسین را بر آن داشت تا مقاطع بتنی را از قبل تحت فشار قرار دهند و مقدار فشار وارده طوری طراحی می شود که نیروی وارده به سازه ، دیگر مقطع بتنی را تحت کشش قرار نمی دهد و تنها فشار اعمال شده قبلی را خنثی می کنند.
این نوع طراحی علاوه بر بالا بردن کیفیت بتن ، به میزان قابل توجهی از مصرف فولاد و بتن مقطع را کاهش می دهد و یکی از معدود نوآوری های سازه ای است که علاوه بر بالا بردن چشم گیر کیفیت ، قیمت تمام شده سازه را نیز کاهش می دهد.
از این سیستم سازه ای در موارد متعدد ی در کشور ما در حال حاضر استفاده می شود ، که یکی از شاخص ترین پروژه های اجرا شده با این سیستم بزرگراه طبقاتی صدر در شمال تهران می باشد.
جایگزینی سقف های پیش تنیده به جای سقف های تیرچه بلوک قطعاَ می تواند کیفیت ساخت سازه را در کشور ما افزایش دهد. ولی مشکلات زیادی بر سر راه این تغییر وجود دارد ، یکی اینکه به نسبت سیستم سقف تیرچه بلوک اجرای سقف های پیش تنیده نیاز به قالب بندی بسیار زیاد و پرهزینه ای دارد. دیگر اینکه مقاطع بتنی پیش تنیده به علت اینکه بتن آنها تحت فشار قرار می گیرد ، نیاز به بتن با مقاومت بالا دارند. که متاسفانه در حال حاضر، توان تولید کنندگان بتن در حدی نیست که بتواند در حجم بالا بتن با مقاومت بالا را در محل ساخت ساختمان تحویل دهند.
با توجه به تمامی موارد ذکر شده در بالا به نظر می رسد بهترین را ه حل برای بالا بردن کیفیت سقف ها و کاهش هزینه های ساخت و عدم تغییر عمده در عملیات اجرایی در محل پروژه ، ساخت تیرچه با استفاده از بتن پیش تنیده است.که علاوه بر اینکه سیستم رایج سقف و طراحی سازه ها را تغییر نمی دهد به میزان بسیار زیادی کیفیت تیرچه را تغییر داده و نیاز به تیم اجرایی خاصی ندارد ، و همان پیمانکاری که تا به حال سقف تیرچه بلوک را با تیرچه خرپایی اجرا می نمود حال می تواند همان سقف را با تیرچه پیش تنیده اجرا کند.