بتن های پیش ساخته

بتن های پیش ساخته مقدمه :

اولین سازه بتن پیش تنیده دنیا در حدود سال 1930 توسط فریسینه طرح و اجرا شد.گرچه قبل از فریسینه ایده پیش تنیده کردن بتن برای افزایش مقاومت آن وجود داشت،ولی به علت مشکلات فنی و اجرایی امکان ساخت و استفاده اقتصادی از این نوع سازه نبود.

          در بیشتر کشورهای اروپایی و حتی آمریکا قبل از سال 1950 سازه بتن پیش تنیده مهمی طرح و ساخته نشده بود.در حقیقت بعد از این سال بود که استفاده روز افزون از سازه های بتن پیش تنیده در دنیا آغاز شد.به این ترتیب سال 1950 را میتوان  سال تولد بتن پیش تنیده دانست.

          سازه های بتن پیش تنیده از بسیاری از جهات بهتر از سازه های بتن آرمه و سازه های فولادی عمل کرده و اقتصادی تر می باشد.همین امر موجب توسعه سریع این نوع سازه ها گردیده است.بطوریکه امروزه کمتر نقطه ای از دنیا وجود دارد که در آنجا سازه پیش تنیده ای ساخته نشده باشد.

          بعضی از انواع سازه ها که قبلاً از فولاد ساخته می شد،نظیر مخازن نفت و گاز،پل های بزرگ،عضوهای کششی،امروزه از بتن پیش تنیده ساخته می شود.زیرا به لحاظ مقاومت بیشتر و بهتر در مقابل آتش سوزی،انفجار،ضربه و از نظر اقتصادی و همچنین از نظر تغییر شکل کمتر،سازه های پیش تنیده بر سازه های فولادی رجحان دارد.

          با اینکه حدود 15 تا 20 سال است که از بتن پیش تنیده برای ساخت انواع پلهای بزرگ،منابع آب و بعضی دیگر از سازه ها در ایران استفاده می شود،لیکن تا کنون منبع عمده ای به زبان فارسی جهت طرح و ساخت این نوع سازه ها نگاشته نشده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اصول بتن پیش تنیده

تعریف:

          پیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت دائمی (Prestress) در یک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم،به طوری که در اثر این تنش،مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا می کند.هدف اصلی از پیش تنیده کردن یک عضو بتنی،محدود کردن تنشهای کششی و ترکهای ناشی از لنگر خمشی تحت تأثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد،همیشه در پائین تیر کشش وجود خواهد داشت،حال اگر نیروی فشاری p را در مرکز ثقل سطح مقطع تیر از دو طرف وارد آوریم،می توان تنش کششی را در پائین تیر کاهش داده،و یا اینکه به کلی آنرا از بین برده و تبدیل به تنش فشاری کرد.چون مقاومت بتن در کشش حدود یک دهم مقاومت فشاری آن است،بنابراین با از بین بردن تنش کششی در یک تیر می توان مقاومت آنرا مقدار زیادی افزایش داد.یکی از ساده ترین مثالهای پیش تنیدگی تلاش برای بلند کردن یک ردیف کتاب می باشد.ابتدا لازم است به ردیف کتابها از دوطرف فشاری اعمال کنیم تاباعث افزایش مقاومت در مقابل لغزش بین کتابها شده ،بطوریکه بلند کردن انها راممکن سازد.

 

         

 

باتوجه به این مثال ،یک تعریف ساده از پیش تنیدگی عبارت است از:

اعمال نیروهائی به سازه ، علاوه بر بارهائی که سازه برای تحمل آنها طراحی می شود،بمنظور افزایش ظرفیت باربری سازه.

یک مثال  که نشان گر سادگی پیش تنیدگی می باشد بشکه های چوبی قدیمی است که کشش ایجاد شده در حلقه های فلزی بطور موثر قطعات چوبی را به یکدیگر می فشارد تا مقاومت و پایداری آنرا افزایش دهد.

 

 

تاریخچه:

اولین کسی که ظاهراً توانست با ایجاد تنش فشاری در بتن مقاومت آن را تحت تأثیر لنگر خمشی افزایش دهد،یک نفر آمریکائی به نام جکسن بود که اختراع خود را در سال 1886 به ثبت رسانید.در سال 1888 دو هرینگ آلمانی با قرار دادن یک میله فولادی کشیده شده در داخل یک دال بتنی توانست،اولین دال بتنی پیش تنیده را ایجاد کند.نظر او بر این بود که،چون بتن جسمی است مقاوم در مقابل فشار و لیکن مقاومت آن در مقابل کشش بسیار کم می باشد،می توان با وارد کردن فشار به بتن،کشش ایجاد شده در اثر بار مرده و زنده را در دال تقلیل،و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد.هیچکدام از متدهای اولیه پیش تنیدگی در عمل موفق نبود زیرا به علت نامرغوب بودن نوع فولاد و بتن مقدار زیادی و گاهی همه تنش پیش تنیدگی به مرور زمان در اثر خزش (Creep) و انقباض بتن (Shrinkage) از بین می رفت.در نتیجه بتن پیش تنیده از نظر اقتصادی نمی توانست با بتن فولادی رقابت نماید.در سال 1908 اشتاینر اهل آمریکا پیشنهاد نمود که برای جلوگیری از اتلاف تنش پیش تنیدگی در اثر خزش و انقباض بتن،پس از اینکه مقداری از خزش و انقباض بتن انجام شد،دو مرتبه میله های فولادی داخل بتن را کشیده و سفت کنند.در نتیجه با این کار تنش پیش تنیدگی را زیاد کرده تا به مقدار اولیه برسد.اولین کسی که در حقیقت توانست از بتن پیش تنیده به صورتی که ما امروز آن را می شناسیم استفاده کند،یک نفر فرنسوی به نام فریسینه (Freyssinet) بود.او در سال 1928 توانست با استفاده از فولادهای با مقاومت بالا درصد از دست رفتن تنش ناشی از خزش و انقباض بتن به تنش اولیه پیش تنیدگی را کاهش داده و در نتیجه بتن پیش تنیده را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه کند.کاربرد بتن پیش تنیده معمولاً در عضوهایی است که تحت تأثیر خمش می باشد مانند تیرها،دال ها،دیواره های حائل و ستونها.ولی می توان از بتن پیش تنیده در عضوهایی که تحت تأثیر کشش هستند مانند لوله ها،مخازن آب و غیره نیز به نحو مطلوب استفاده نمود.

 

 

 

 

 

 

 

 

روشهای وارد کردن نیروی پیش تنیدگی :

          نیروی پیش تنیدگی را میتوان به طرق مختلف به یک تیر بتنی وارد کرد.شاید ساده ترین روش فشرده ساختن یک تیر،یک تیر،بوسیله یک یا دو جک در مقابل دو تکیه گاه می باشد.این روش در بعضی از پروژه ها پس از فشرده ساختن تیر به وسیله جک با قرار دادن پلیت بین تیر و تکیه گاه جلوی برگشت تیر را به حالت اولیه گرفته،سپس جک ها را آزاد می کنند.گاهی از جک هایی که برای همیشه در زیر بار می ماند به نام جک های تحت (Flat Jacks) استفاده می شود.در این جک ها به جای مایع هیدرولیک از دو غاب سیمان استفاده می شود.روش کار به این ترتیب است که وقتی فشار وارده توسط جک به تیر به مقدار مطلوب رسید،دریچه های ورود دو غاب را مسدود می کنند و دو غاب سیمان پس از گرفتن همیشه یک فشار ثابت به تیر وارد خواهد کرد.

          در روش دیگری برای پیش تنیده کردن نشان داده شده،که به نام روش (COYNE) نامیده می شود.در اوائل از این سیستم برای اتصال دادن دیوارهای حائل و سدها،به پی های سنگین زیرشان استفاده می شد.یک انتهای کابل،که شامل یک دسته سیم مستقیم است را داخل یک دیوار بتنی کار می گذارند.انتهای دیگر را به یک محفظه فلزی بزرگ که از دو غاب سیمان پر شده و مثل یک گیره عمل می کند،گیر می دهند.در هر دو حالت سیم ها توسط چسبندگی بین سیم و بتن یا دو غاب سر جای خود (در داخل دیوار بتنی با محفظه فلزی پر از دوغاب) محکم نگاه داشته میشود.با وارد کردن نیرو به گیره (منظور محفظه استوانه ای پر از دوغاب است) توسط یک سری جک،و دور کردن آن از انتهای سازه،نیروی پیش تنیدگی به ساختمان وارد می شود.بعد از اینکه نیروی وارده به اندازه لازم رسید فاصله بین گیره و انتهای سازه را توسط صفحات فلزی پر کرده و بعد جکها را آزاد می کنند.در این روش کل کابل های پیش تنیدگی با هم کشیده می شود.

          روش دیگری برای پیش تنیده کردن بتن وجود دارد،که روش پری فلکس (Preflax) نامیده می شود.در این روش یک تیر فولادی نورد شده با مقاومت بالا را بطور مصنوعی خم کرده و سپس دوربال کششی آن را بتن می ریزند.بعد از برداشت بار (باری که توسط آن تیر به طور مصنوعی خم شده بود) یک نیروی فشاری در داخل بتن به وجود می آید که در اثر آن بتن،پیش تنیده می شود.سیستم فوق الذکر برای اولین بار در کشور بلژیک ابداع شده و از آن در پل ها و ساختمانهای معمولی استفاده شده است.این روش پیش تنیده کردن،معمولاً گران تمام می شود،زیرا به مقدار زیادی فولاد نیاز می باشد،لیکن در مواقعی که عمق سازه باید کم باشد راه حل بسیار مناسبی است.علاوه بر روشهای مکانیکی پیش تنیدگی که در بالا شرح داده شد،می توان یک تیر را توسط متدهای شیمیائی یا حرارتی پیش تنیده کرد.

 

روش شیمیائی :

          در این روش نیروی پیش تنیدگی در اثر استفاده ازسیمان های منبسط بوجود می آید،این سیمانها برخلاف سیمانها معمولی در موقع گرفتن و سخت شدن به جای منقبض شدن منبسط می گردند،و چون وجود کابلها در داخل بتن جلوی این انبساط طول را می گیرد در نتیجه مقداری نیروی فشاری در تیر ایجاد می شود.در میان عضوهای ساختمانی که برای پیش تنیده کردن آنها از روش شیمیائی استفاده شده میتوان  لوله ها،دالهای دو طرفه و پوسته های نازک را نام برد.باید متذکر شد که روش پیش تنیدگی شیمیائی هنوز مراحل ابتدائی و آزمایشگاهی خود را می گذارند.

 

روش الکتریکی حرارتی :

          در این روش با وصل کردن جریان برق به کابل ها باعث ازدیاد طول کبلها شده،سپس کابلها را توسط گیره هایی در همان حال کشیده به تکیه گاه وصل میکنند.پس از قطع کردن جریان و سرد شدن کابلها،دور آنها را بتن ریزی می کنند و بعد از اینکه مقاومت بتن به حد لازم رسید کابل های کشیده شده را از تکیه گاه آزاد می کنند،و در نتیجه نیروی کشیده شدن کابلها به بتن منتقل می گردد.روش پیش تنیدگی حرارتی به طور وسیعی در شوروی و دیگر کشورهای اروپائی شرقی برای ساختن دالها،تیرها،خرپاها و ستونهای چراغ برق مورد استفاده قرار می گیرد.حسن بزرگ این روش پیش تنیدگی نسبت به متدهای متداول دیگر در کم خرج بودن آن است زیرا اولاً سرمایه گذاری اولیه جهت استفاده از این متد بسیار کم می باشد،ثانیاً از این متد میشود برای پیش تنیده کردن میله های دندانه دار با مقاومت بالا (High Yield Deformed Bars)  استفاده نمود که به مراتب ارزان تر از سیم ها (Wire) و سیمهای بافته شده (Strand) می باشد و ضمناً به علت اینکه این میله ها دندانه دار هستند،طول لازم جهت انتقال نیرو به بتن که رابطه مستقیم با چسبندگی و اصطهکاک بتن با میله دارد نیز کم می شود.این موضوع بخصوص در عضوهای بتنی کوتاخ مانند تراورس های بتن پیش تنیده راه آهن اهمیت زیادی دارد.

 

روش های تنیدگی:

          صرف نظر از طرز وارد کردن نیروهای پیش تنیدگی به بتن می توان دو نوع پیش تنیده تشخیص داد:

بتن پیش کشیده (Pretentioned):

 بتن پیش کشیده بتنی است که کابلهای پیش تنیدگی آن قبل از ریختن بتن کشیده شده باشد.در بتن پیش کشیده کابلهای داخل بتن به بتن چسبیده اند (Bonded) و بعد از اینکه بتن خود را گرفت کابلها را از تکیه گاههای دو طرف آزاد کرده و قسمت اضافی بیرون مانده از بتن را قطع می نمایند.این عمل انتقال نیرو از کابل به بتن را به اصطلاح انتقال می گویند (Transfer).تمام نیروی پیش تنیدگی بطور کامل در طولی از کابل به بتن منتقل می شود.این طول را طول انتقال (transmission length ) بستگی به نوع سطح فولاد،شکل مقطع،و قطر آن دارد.همچنین مقاومت بتن نیز در آن مؤثر می باشد.طول انتقال همچنین به خاصیت گوه ای (Wedging Effect) فولاد پیش تنیده در طرف بریده شده آن بستگی دارد.خاصیت گوه ای به این دلیل بوجود می آید که چون قطر فولاد در اثر کشیده شدن کم می شود،در طول انتقال که نیرو متغیر می باشد قطر فولاد نیز بسته به نیروی داخل آن متغیر می باشد.

          برای جلوگیری از وارد شدن ضربه به بتن در موقع انتقال نیروی پیش تنیدگی،باید این نیرو به طور آرام و تدریجی به بتن منتقل شود.همچنین تیر باید بتواند به راحتی در روی بستر خود بلغزد تا جلوی به وجود آمدن نیروی های داخلی در اثر اصطحلاک گرفته شود.اگر چنانچه سطح فولاد مصرفی دارای خاصیت چسبندگی کافی به بتن نباشد،نیروی پیش تنیدگی ممکن است به طور ناقص به بتن منتقل شود و در این حالت نمی توان فرض کرد که بتن پیش تنیده شده است،و حتی ممکن است که مقاومت خمشی آن از یک تیر بتن فولادی کمتر گردد.بنابراین در بتن پیش تنیده فقط باید از فولادهای نوع مجاز برای این کار و همچنین بتن عالی با مقاومت بیشتر در موقع انتقال،استفاده نمود.یکی از خاصیت های مهم بتن پیش کشیده این است که میتوان  چندین عضو یک شکل را در آن واحد در کارخانه بین دو تکیه گاه ریخته و پس از گرفتن بتن با قطع کردن کابلهای مشترک آنها را از هم جدا کرد.این کار از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می باشد،زیرا عمل کشیدن کابلها برای تمام عضوها فقط یک بار انجام می گیرد.

مزایای سازه ای  پیش تنیدگی

1-استفاده حداکثر و بهینه از ظرفیت مصالح بتنی و کابل ها

2-کاهش ارتفاع تیرها و ضخامت دال های بتنی

3-باربری بیشتر عضو پیش تنیده با هندسه مشابه نسبت به بتن مسلح 4-کاهش وزن مرده ساختمان و مصالح مصرفی

5-ایمنی بالاتر سقف یکپارچه بتنی در زلزله

6-امکان ساخت قطعات سبک تر بتنی پیش ساخته

7-کنترل خیز و تغییرشکل در سازه ها

8-کنترل ترک خوردگی در سازه

9-کاهش ارتعاش ناشی از بارهای ضربه ای و دینامیکی

10-افزایش دوام بتن

11-کاهش ابعاد فونداسیون

توجه :

موثرترین طراحی پیش تنیدگی زمانی حاصل می شودکه کابلهای پیش نیدگی با خروج از مرکزیت نسبت به مقطع بتنی ، ونه در یک خط مستقیم ، بلکه در یک مسیر منحنی ویا خطوط شکسته قرار داده شود. اندازه غلاف استفاده

شده در این سیستم وحداقل پوششی که بایستی فراهم شود،میزان حداکثر خروج از مرکزیتی که می توان به ان دست یافت را محدود می کند.

 

 

 

 

 

مزایای اقتصادی پیش تنیدگی

1-کاهش قابل ملاحظه در مقدار آرماتور و بتن مصرفی

2-کاهش قابل ملاحظه در زمان و هزینه نیروی انسانی بواسطه کاهش مقدار مصالح

3-کاهش هزینه تمامی آیتم های ارتفاعی نازک کاری بدلیل کاهش ارتفاع سازه

4-امکان ایجاد طبقات بیشتر تحت یک ارتفاع مجاز

5-کاهش فوق العاده در زمان ساخت و ساز

6-افزایش طول عمر مفید سازه

7-افزایش سوددهی پروژه های ساختمانی بواسطه افزایش تعداد پارکینگ ها

8-امکان احداث پروژه های تجاری با معماری خاص جهت جذب مشتری

 

مزایای معماری پیش تنیدگی

1-ایجاد سهولت و انعطاف پذیری در طراحی پلان و نما

2-امکان ایجاد دهانه های بلندتر و وجود ستون های کمتر در سازه

3-کاهش ارتفاع طبقات و کل ساختمان

4-امکان ایجاد کنسول های بلندتر افزایش فضای مفید بهره برداری در سازه 5-ایجاد فضای مناسب برای تأمین پارکینگ های بیشتر

6-حذف آویز تیرها و امکان استفاده از سقف کاملاً مسطح

7-قابلیت استفاده در پلان های نامنظم و منحنی شکل

8-امکان ایجاد بازشوهای بزرگتر در سقف

9-قابلیت استفاده از ستونهای خارج از محور

10-قابلیت بیشتر عبور لوله ها و ادوات تأسیساتی

 

بتن پس کشیده:

          اگر فولاد پیش تنیدگی را بعد از گرفتن و سفت شدن بتن بکشند،بتن را اصطلاحاً بتن پس کشیده می نامند.نیروهای پیش تنیدگی توسط گیره های انتهائی (Anchorages) از کابل به بتن منتقل می گردد.فولاد پیش تنیدگی نباید قبل از کشیدن به بتن چسبیده باشد.در غیر این صورت امکان کشیدن آن وجود نخواهد داشت.همچنین اصطکاک بین فولاد و بتن را باید هر چه ممکن است کاهش داد.فولادهای پیش تنیدگی را می توان در داخل غلافها یا مجراهائی که در بتن تعبیه شده است و یا اینکه کاملاً خارج از بتن قرار داد.

 

 

 

انواع سیستم های پس کشیدگی

سیستم غیرچسبنده تک رشته :

 منظور از غیر چسبنده بودن، عدم تماس مستقیم فولاد کابل با بتن بواسطه پوشش پلی اتیلنی آن می باشد.

سیستم چسبنده مسطح چند رشته :

 منظور از چسبنده بودن، تماس کابل با بتن از طریق گروت ریزی در داکت

که کابل در آن محصور شده است، می باشد.

سیستم چسبنده مدور چند رشته :

 در پروژه های عظیم مانند پلها بکار می رود

مقایسه سیستم های غیرچسبنده و چسبنده

غیرچسبنده: ( Bonded )

بازوی لنگر بزرگتری فراهم می کند تلفات اصطکاکی را کاهش می دهد

کابل گذاری را آسان می کند نیاز به گروت ریزی ندارد سرعت اجرای بالاتری دارد معمولاً ارزانتر است

چسبنده:  (Unbonded )

مقاومت خمشی بالاتری فراهم می کند بعد از گروت ریزی به انکورج بستگی ندارد مانع گسترش ترک می شود

مقایسه بتن پیش تنیده با بتن آرمه:

          در این قسمت لازم است که فرقها و خواص مشترک بین بتن پیش تنیده و بتن آرمه را مورد مطالعه قرار دهیم.

1-به علت اینکه فشار وارده از طرف کابل های پیش تنیده به بتن بسیار زیاد است،لازم است که مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در یک ساختمان بتن پیش تنیده به مراتب بالاتر از مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در یک ساختمان بتن آرمه باشد.

2-فولادهای نرمه (Mild Steel) که معمولاً در ساختمان های بتن آرمه به کار می رود برای ساختمان های بتن پیش تنیده مناسب نمی باشد.زیرا امکان کشیدن آن به حدی که بتواند جبران اتلاف تنش های پیش تنیدگی،ناشی از انقباض و خزش بتن را بکند،وجود ندارد.

3-بتن پیش تنیده یک جسم همگن والاستیک می باشد و قبل از ترک خوردن بیشتر خاصیتی شبیه به فولاد را دارد،تا یک غیر همگن مانند بتن آرمه.

4-یک ساختمان بتن پیش تنیده کامل (ساختمان بتن پیش تنیده کامل بنا به تعریف ساختمانی است که تحت تأثیر بارهای سرویس در هیچ نقطه آن تنش کششی وجود نداشته باشد) تحت تأثیر بارهای سرویس در هیچ نقطه آن تنش کششی وجود نداشته باشد)تحت تأثیر بارهای سرویس ترک نخواهد خورد،در صورتی که در یک ساختمان بتن آرمه از همان ابتدای بار گذاری ترکهائی در زیر تار خنثی به وجود می آید.حتی اگر در اثر بارهای بیش از حد پیش بینی شده (Overload) ساختمان بتن پیش تنیده ترک بخورد،بعد از اینکه بارها از روی ساختمان برداشته شود ترکها بسته خواهد شد.

5-اگر در یک ساختمان بتن پیش تنیده تنش پیش تنیدگی در اثر بار وارده خنثی شود.بتن پیش تنیده خاصیتی بسیار به بتن معمولی پیدا خواهد کرد.

 

فوائد بتن پیش تنیده:

1- یکی از مهمتری خواص ساختمان های بتن پیش تنیده نداشتن ترکهای دائمی می باشد.این موضوع باعث دوام بیشتر این نوع ساختمان ها نسبت به ساختمانهای بتنی و بتن آرمه می شود.این امر مخصوصاً در محیط هائی با گازها و زمین های خورنده و همچنین ساختمان های دریائی بسیار حائز اهمیت می باشد.برتری بتن پیش تنیده نسبت به بتن آرمه جهت ساختمان تانکهای آب و مخازن به جهت نداشتن ترک واضح است.

2- وزن ساختمانهای بتن پیش تنیده به مراتب از وزن ساختمان های بتن آرمه معادل کمتر است.زیرا اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود،میزان بتن لازم کمتر است،ثانیاً چون فولادی مصرفی دارای مقاومت زیادتری است،معمولاً وزن فولاد لازم بین 3/1 تا 5/1 وزن فولاد معمولی معادل می گردد.

3- خیز به طرف پائین (Deflection) تیرهای بتن پیش تنیده تحت اثر بارهای سرویس،تحت تأثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به طرف بالا در تیر به وجود آمده است،که از شدت خیز به طرف پائین می کاهد.

4- در ساختمان های بتن پیش تنیده قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ساختمان 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 می باشد.اگر چنانچه در این مرحله ساختمان از خود حالت غیر عادی نشان ندهد،می توان مطمئن شد که تحت تأثیر بارهای سرویس نیز عیبی نخواهد کرد.

5-ساختمان های بتن پیش تنیده معمولاً برای دهانه های بزرگ و بارهای سنگین اقتصادی تر از ساختمان های بتن آرمه می باشد

6-با تغییر مقداری نیروی پیش تنیدگی می توان سازه را صلب و یا انعطاف پذیر کرد،بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییر بکند.

          واضح است یک سازه انعطاف پذیر بیشتر خاصیت فنری و ارتجاعی داشته و می تواندقبل از اینکه در اثر ضربه گسیخته گردد،مقدار قابل توجهی انرژی را جذب کند.به این ترتیب چنین سازه هایی تحت اثر بارهای زلزله و دینامیکی رفتار بهتری نشان می دهند.یک نمونه از چنین سازه هایی،شمع های ضربه گیر (Fender-Pile) اسکله ها می باشد.از طرف دیگر یک سازه بسیار صلب بهتر می تواند لرزش ها و نوسانات بسیار سنگین را تجمل کند (برای مثال،فونداسیون موتورهای توربینی).

 

مقاومت به خستگی (Fatigue):

          در یک ساختمان بتن پیش تنیده فولاد کشیده شده تحت اثربار تکراری نیز قرار می گیرد.اثر این بار تکراری بستگی به تعداد دفعاتی که بار وارد می شود دارد،و در ساختمانهایی که فولاد دارای چسبندگی با بتن می باشد اثر آن خیلی کم اهمیت تر از ساختمان هایی است که فولاد دارای چسبندگی ضعیف و یا فاقد چسبندگی با بتن است.

          در سال 1870 ولر (Wohler) کشف کرد که مقاومت نهایی مصالح تحت اثر بارهای تکراری کمتر از بارهای ثابت می باشد.حداکثر تنش بنام حد دوام و یا مقاومت به خستگی نامیده می شود،و عبارت است از حداکثر تنشی که مصالح تحت اثر تعداد دفعات معینی بار تکراری،می تواند تحمل نماید بدون این که گسیخته شود.حد دوام،بستگی به تعداد سیکل های بارگذاری و دامنة تنش های تکراری دارد.برای هر تعداد دفعه بارگذاری تکراری،برای مثال 10 بتوان 6 دفعه،بار گذاری باعث گسیختگی میشود معمولاً حدود 50 درصد تنش گسیختگی استاتیکی می باشد (برای فولاد آکسل که یک نوع فولاد ساختمانی است).موقعی که تنش متوسط برابر با صفر است (یعنی تنش های مساوی فشار و کشش بطور متناوب اثر می کند)،دامنه به دو سوم تنش گسیختگی استاتیک افزایش می یابد،که هر تنش مجزا یک سوم این مقدار خواهد شد،در حالتی که حد پایینی تنش نصف حد بالائی است،دامنه تنش به یک سوم تنش استاتیکی گسیختگی کاهش می یابد.این موضوع در منحنی گودمن نشان داده شده است.

 

اثر درجه حرارتهای بالا:

          فولاد آلیاژداری که به صورت گرم نورد شده،لیکن در روی آن عملیات (اعم از گرم یا سرد) دیگری انجام نشده باشد (و نتیجتاًدارای مقاومت محدودی است) موقعی که تحت اثر درجه حرارتهای بالاتر از C 350 درجه قرار گیرد مقاومتش کم میگردد ،ولی بعد از سرد شدن،مقاومت اوئلیه خود را بدست می آورد.لیکن فولادی که روی آن به صورت سرد کار شده و یا تحت عملیات حرارتی قرار گرفته است،اگر در شرایط مشابهی از نظر درجه حرارت و گرما قرار گیرد،مقاومتش بطور دائمی کم خواهد شد و چنانچه درجه حرارت از c 400 درجه تجاوز نماید این کاهش مقاومت بسیار بزرگ خواهد گردید.بنابراین نکته ای که از نظر مقاومت به آتش سوزی یک ساختمان بتن پیش تنیده بسیار مهم است،این است که،پوشش بتنی محافظ بتنی محافظ فولادی به اندازه کافی بزرگ انتخاب شود،تا بتواند به صورت یک عایق مؤثر حرارتی عمل کرده و از گرم شدن فولاد تا درجه حرارتهای بحرانی برای مدت زمان مشخصی (معمولاً مقاومت به آتش سوزی یک ساختمان برای مدت نامحدودی نمی باشد بلکه مدت زمان مشخص مثلاً 1 ساعت با حداکثر 2 ساعت است) جلوگیری نماید.در مورد فولادی که روی آن بصورت سرد کار شده،باید مطمئن شد که قبل از اینکه پیش تنیده شود،به هیچ وجه به طور اتفاقی تحت اثر حرارتهای بالا قرار نگرفته باشد.

          جوشکاری فولادهای پیش تنیدگی به دلیلی که قبلاً گفته شد به هیچ شکل مجاز نمی باشد.

 

اثر درجه حرارتهای پائین :

          بتن پیش تنیده در ساختمان منابعی که برای نگاهداری مایعات بسیار سرد (معمولاً انواع گازهای مایع) تا درجه حرارت C 183 درجه می باشد به کار رفته است.آزمایشهای انجام شده بر روی سیمها و میله های آلیاژدار نشان داده است که در این درجه حرارت های بسیار پائین مقاومت فولادی حدود 5 تا ده درصد افزایش یافته و نقطه جاری شدن آن حدود 20 درصد بالا رود.لیکن مقاومت به ضربه کاهش زیادی پیدا می کند.ضریب انبساط حرارتی در درجات بین،24 درجه تا،100 درجه برابر با 10×8/10 بتوان 6 برای هر درجه سانتی گراد و در درجات بین،24 درجه تا،157 درجه برابر با 10×2/10 بتوان 6 برای هر درجه سانتیگراد می باشد.

 بتن:

بتنی که در ساختمانهای پیش تنیده به کار می رود بایستی به چندین دلیل دارای مقاومتی بیشتر از مقاومت بتنی که در ساختمانهای بتن آرمه به کار می رود،باشد.این بتن غالباً تحت اثر نیروهای بزرگتری قرار می گیرد،و بنابراین هر چه کیفیت آن بالاتر باشد،معمولاً از نظر اقتصادی نتیجه بهتری به دست خواهد آمد.با استفاده از بتن های با مقاومت بالا می توان ابعاد مقطع را به حداقل ممکن تقلیل داد،که در نتیجه بارمرده به نحو قابل ملاحظه ای کاهش یافته و از نظر تکنیکی و اقتصادی ساخت دهانه های بزرگتر امکان پذیر می شود.خیز و ترک خوردگی بیش از حد که معمولاً در عضوهای لاغر تحت اثر تنش های بزرگ بوجود می آید را می توان با پیش تنیده کردن عضو تحت کنترل در آورد.

انواع سیمان مصرفی در بتن پیش تنیده :

          سیمانی که در بتن پیش تنیده مورد استفاده قرار می گیرد معمولاً یا سیمان پر تلند معمولی (نوع I) و یا سیمان با مقاومت اولیه زیادمی باشد.در مواقعی که لازم باشد بتن در سن کم دارای مقاومت زیادی گردد،مثلاً در مورد بتن پیش تنیده کشیده (که برای استفاده بیشتر و اقتصادی تر از قالب باید نیروی پیش تنیدگی را هر چه زودتر به بتن وارد کرد تا قالب آزاد شود) می توان از سیمان با مقاومت اولیه استفاده نمود.با وجود اینکه انقباض بتنی که از سیمان با مقاومت اولیه زیاد ساخته شده کمی بیشتر از انقباض بتنی است که از سیمان پرتلند معمولی ساخته شده،شواهدی در دست است که کل اتلاف تنش پیش تنیدگی ناشی از تمام تغییرات حجمی بتن موقعی که سیمان با مقاومت اولیه مورد استفاده قرار می گیرد،کمتر است.

مواد اضافی در بتن (Admixtures):

          گاهی اوقات از مواد اضافی برای منظورهای خاصی در بتن پیش تنیده استفاده می شود.مهمترین مواد اضافی که در بتن پیش تنیده مورد استفاده قرار می گیرد را می توان برحسب خواص آن به سه دسته اصلی به شرح زیر تقسیم کرد:

مواد اضافی کاهش دهنده آب یا روان کننده:

          بطور کلی از مواد کاهش دهنده آب یا روان کننده به دو منظور استفاده میشود ،اول برای افزایش مقاومت بتن بدون اینکه روانی یا قابلیت کار کردن با بتن کاهش یابد،که در این صورت می توان با افزودن مواد کاهش دهنده آب و کم کردن مقدار آب مقاومت بتن را بالا برد بدون اینکه بتن سفت تر شده،و قابلیت ویبره شدن آن کم می شود.دوم برای روان تر کردن بتن بدون اینکه مقاومت آن کم شود،که در این حالت مقدار آب موجود در مخلوط را تغییر نداده و با افزودن مواد کاهش دهنده آب بتن را روان تر می نمایند،از این نوع بتن در جائی که فاصله فولادها از هم خیلی کم بوده و امکان کرمو شدن بتن وجود داشته باشد استفاده می شود.مواد شیمیایی تشکیل دهنده روان کننده ها اصولاً به دو گروه تقسیم می شود،گروه اول لینگو سولفونیت های کلسیم،آمونیوم،منیزیم و سدیم می باشد و گروه دوم نمک های اسید هیدروکسی ایتد،کاربوکسیلیک است.

مواد محبوس کننده هوا:

          این مواد باعث به وجود آمدن حباب های ریز هوا در داخل مخلوط بتن گردیده و مقاومت آن را نسبت به یخ زدن های مکرر افزایش می دهد،همچنین بتن را روان تر و ریختن و ویبره کردن آن را آسانتر،و از جدا شدن مخلوط جلوگیری به عمل می آورد.ماده شیمائی که معمولاً به عنوان محبوس کننده هوا در بتن به کار می رود و ینسول رزین خنثی می باشد.

مواد منبسط کننده:

          از این مواد در دوغاب سیمانی که برای پر کردن غلاف ها به کار می رود استفاده می شود.معمولاً مواد منبسط کننده شامل پودر آلومینیوم و مقدار بسیار کمی کلرور کلسیم می باشد.مواد منبسط کنند وقتی در دوغاب سیمان در مجاورت سیمان پرتلند قرار می گیرد ایجاد گاز هیرروژن نموده و باعث افزایش حجم مخلوط میباشد،که در اثر این پدیده تمام خلل و فرج داخل غلاف پر شده ضمناً کابل در اثر فشار دوغاب کاملاً با بتن اطرافش یکپارچه می شود.

مواد زودگیر کننده بتن:

          گرفتن سیمان پرتلند را می توان با افزودن درصد خیلی کمی از کلرور کلسیم ماده فعال اغلب مواد زودگیر بتن می باشد.این ماده باعث ایجاد زنگ حفره ای در فولاد معمولی و فولاد پیش تنیدگی می شود،این پدیده مخصوصاً وقتی که کرور کلسیم در مجاورت آب و یا به صورت محلول باشد سریعتر و باشدت بیشتری انجام می گیرد.شدت زنگ زدگی همچنین با افزایش درجه حرارت زیادتر می گردد.بنابراین با توجه به آنچه گفته شد از این مواد نباید در بتن پیش تنیده استفاده نمود.

 

نگهداری از ب

/ 2 نظر / 132 بازدید
مصطفی

سلام مهربانانه بر شما دوست خوب ملتنامه نخستین ماده از مواد چهارده‌گانه: واقعیتها و حقیقتها به خاطر درک درست از واقعیتها و حقیقتها که همه و همه بخشهایی از جهان هستی و حقیقتند، با واقعیتهای تاریخی و محیطی کنار آیید و از حقیقتها برگزینید و به آن عمل کنید. ملت فهیم ایران! واقعیتها همانند حقیقتها بسیارند. سهمیه‌ی تک تک شماها از زندگی به همان مقداری است....... لطفاً بقیه را در وبلاگ: همه برای همه بخوانید یا در یوتیوب ویدئوهای آن را تماشا کنید همیشه شاد باشید و خرم

فرید

با عرض سلام و خسته نباشید از ظاهر وبلاگتان این طور به نظر می رسد که برای آن زحمت کشیده اید ما هم می خواهیم شما را در این زمینه یاری برسانیم شما یقینا محدودیت هایی که یک وبلاگ دارد را به خوبی می دانید با این حال بد نیست مجددا آنها را با هم مرور کنیم: وجود یک تبلیغ ناخواسته و نامربوط با محتوای وبلاگ محدودیت در قالب های وبلاگ نداشتن فضای مناسب برای قرار دادن فیلم و عکس و فایل و ... سخت بودن افزودن یک امکان ساده، مانند نظرسنجی،آمارگیر جدید و ... عدم پشتیبانی از امکانات پیشرفته تر با این حال راهی ساده برای حل تمامی این مشکلات وجود دارد تبدیل وبلاگ به سایت به آدرس سایت مراجعه کنید و مراحل را دنبال نمایید و ظرف 24 ساعت از تمامی این مشکلات برای همیشه خلاصی پیدا کنید موفق باشید 126098163