بتن پیش تنیده یکی از کاربردی ترین مصالحی است که در صنعت ساخت و ساز استفاده می‌شود. علت استفاده از آن هم به قابلیت آن در تحمل تنش های فشاری و کششی باز می‌گردد. از این سازه پیش آماده برای ساخت تیر، پل و بخش های دیگر یک ساختمان مانند کف آن می‌توان استفاده کرد. با توجه به گستردگی که در کاربرد آن دیده می‌شود، طبیعی است که در ابعاد و وزن های مختلفی به بازار عرضه شود. (برای خرید ژل میکروسیلیس روی بتن کاور حساب باز کنید.)
برای سال ها برای ایجاد مقاومت در سازه از ترکیب های سیمان و تیر های فلزی یا چوبی استفاده می‌شد. اما معرفی بتن پس از آن هم بتن مسلح شروع جدیدی در صنایع ساخت و ساز بود. بتن های از پیش تنیده شده از انواع دیگر این مصالح هم بهتر می‌تواند عمل کند اگر کیفیت و استاندارد های لازم را داشته باشد. با توجه به اهمیت بتن پیش تنیده در این مقاله از شرکت بتن کاور قصد بررسی دقیقتر این سازه پیش آماده را داریم.
بتن پیش تنیده چیست؟
در سال های اخیر تنوع بزرگی در مصالح ساختمانی ایجاد گشته و مواد جدیدی مانند بتن به مهندسان معرفی شده است. خود ماده‌ای سرامیکی است که توانایی تحمل شدیدترین تنش های فشاری را دارد ولی در مقابل تنش های کششی ضعف بسیاری داشت. به همین دلیل آن را به کمک المان های فلزی مانند میلگرد مسلح کردند. اما تغییر اصلی زمانی رخ داد که بتن پیش تنیده معرفی شد.
نزدیک به 50 سال پیش هم یک سازه پیش آماده به نام بتن پیش تنیده یا Prestressed concrete در بازار صنایع عمرانی عرضه شد. ایجاد پیش تنیدگی در بتن به نوعی راهکاری هوشمندانه برای تقویت بتن در برابر تنش های کشش به شمار می‌رود. پیش تنیدگی به معنای اعمال نیرو بر روی بتن پیش از استفاده از آن است. این نیرو به دو حالت قابلیت اعمال کردن دارد:
- اعمال نیرو کششی پیش کشیدن یا pre tension : مفتول یا کابل فولادی را درون غلاف محافظ قرار می‌گیرد و به داخل قطعه هدایت می‌شود. پس از آن بتن را می‌ریزند. در نهایت با رسیدن بتن به حد فشاری مطلوب المان های فولادی را از داخل آن می‌کشند.
- اعمال نیرو کششی پس کشیدن یا post tension : در این روش ابتدا المان های فولادی روی بستر از پیش ساخته شده قرار می‌گیرند. سپس کابلها در حد فاصل دو انتها تا رسیدن به حالت جری شدن کشیده می‌شوند و بتن را می‌ریزند. پس از آن که چسبندگی استاندارد میان اجزای فولادی و بتن ایجاد شد و استحکام کافی در بتن به دست آمد، کابل های فولادی بریده می‌شوند. با این کار نیروی های کششی بعدی با ماهیت فشاری به بتن اعمال خواهند شد.
تفاوت الی این دو روش در این است که در روش پیش کشیدن می‌توان هم در محل اجرای پروژه و هم در محل دیگر سازه را آماده کرد. اما بتن پیش تنیده پس کششی شده تنها در کارخانه ساخته می‌شود و به صورت یک از مصالح پیشش ساخته قابلیت عرضه دارد.
انتخاب هر یک از انواع بتن های از پیش تنیده شده به شرایط پروژه بستگی دارد. از این سازه می‌توان در اجرای پل، کف طبقه ها، ساخت تیر، سقف زدن، زیر ساخت بزرگراه ها و… استفاده کرد. البته محدودیت در مصرف آن در ساخت ستون و دیوار هم وجود دارد. به طور کلی این روش هم از نظر تکنیک مهندسی و هم از نظر اقتصادی توجیه پذیر است.
مزیت استفاده از بتن پیش تنیده
بتن پیش تنیده ترکیبی از مایه بتنی با المان های فولادی مانند کابل و مفتول است. به این سازه تنشی پیش از استفاده نهایی وارد می‌شود که می‌تواند استحکام را افزایش دهد. این تنش را به اصطلاح Prestress می‌نامند و سبب افزایش مقاومت باربری بتن خواهد شد. با اعمال چنین نیرویی احتمال بروز ترک های ناشی از ممان های خمشی و تنش های کششی به شدت کاهش می‌یابد.
دیگر ویژگی که بتن پیش تنیده شده دارد در پیش ساخته بودن آن باید جست جو کرد.
یکی از دغدغه های مهندسان در زمان اجرای پروژه های عمرانی فراهم کردن تجهیزات لازم در بخش کارگاهی است. علاوه بر تجهیزات مشکلات دیگری هم وجود دارد که شامل رعایت کردن استاندارد های ساخت می‌شود. زمانی که بتوان از سازه های از پیش ساخته شده و نیمه آماده را در این پروژه ها استفاده کرد نیمی از این مشکلات حل خواهد شد.
سرعت اجرای پروژه ها گاهی به یک مشکل بزرگ بدل می‌شود. اما با استفاده از بتن های از پیش تنیده شده به دلیل ماهیت پیش ساخته بودن این مشکل تا حدود از بین خواهد رفت. علاوه بر صرفه جویی در زمان و سرعت بالا در اجرا، هزینه کمتری بابت نیروی انسانی ماهر و تجهیزات کارگاهی پرداخت خواهد شد.
ویژگی های تیرچه با بتن پیش تنیده
از ویژگی های مهم تیرچه های ساخته شده از بتن های پیش تنیده باید به ایجاد دهانه های بیشتر هم اشاره کرد. با کمک آن می‌توان دهانه هایی تا 12 متر را ساخت. در نتیجه امکان ساخت و ساز طبق نظر معمار و مطابق نقشه های سه بعدی فراهم خواهد شد. از طرفی طراحی ستون ها بدون نیاز به گریز از مرکز هم وجود دارد.
تیرچه های ساخته شده از بتن پیش تنیده سبک است و مشکلات کمتری را برای اجرای پروژه به همراه خواهد داشت. خیز منفی که در این تیر ها وجود دارد هم می‌تواند تاثیر بالایی در حفظ استحکام و مقاومت سازه به همراه داشته باشد.
هر ساختمانی که ساخته می‌شود باید استاندارد های رسمی را پاس کند؛ چرا که پای امنیت و جان افراد در میان است. برای رعایت این استاندارد ها و حفظ کیفیت سازه می‌توان از بتن پیش تنیده استفاده کرد که هم مقاومت سازه را افزایش می‌دهد و هم این که قابلیت تطبیق پذیری با نوع استفاده را دارد.
✅(توجه! قوام دهنده های بتن را هم بشناسید!)
ضریب ایمنی سازه نکته‌ای اساسی است که از همان ابتدای هر پروژه عمرانی به آن توجه می‌شود. استفاده از بتن های پیش تنیده امکان انجام آزمون های مختلف مهندسی شده برای بررسی اطمینان از استحکام بخش های مختلف سازه را فراهم می‌کند. به علاوه کارگران در هنگام کار گذاشتن بتن های پیش ساخته داربست گذاری کمتری نیاز خواهند داشت.
معایب استفاده از بتن پیش تنیده
آن چه که دنیای مهندسی نشان می‌دهد این است که هیچ چیزی صد در صد کامل نیست. سازه های ساخته شده از بتن تحت تاثیر تنش های از پیش اعمال شده هم می‌توانند معایبی داشته باشند. به همین خاطر پیش از انجام هر کاری باید نسبت به این خطرات و احتمالات آگاه بود.
بزرگترین عیبی که برای بتن پیش تنیده می‌توان نام برد مربوط به زمانی است که تیرچه ها را از آن ها می‌سازند. تیرچه عضو مهمی از کل یک سازه به شمار می‌رود که آیین نامه های مختص خود را دارد. از جمله مواردی که باید به آن ها توجه داشت را می‌توان در فهرست زیر خلاصه کرد:
- بر طبق این آیین نامه باید فولاد به کار رفته در تیرچه ساخته شده از بتن های پیش تنیده باید استحکام کششی بالایی داشته باشند. این قانون برای این است که توان تحمل تنش های کششی و فشاری را به طور هم زمان به داشته باشد.
- تعداد تار های کششی تیرچه نیز باید متناسب با نقشه اصلی باشد.
اگر چه در حین نصب و استفاده مستقیم از بتن های پیش تنیده نیازی به کارگران ماهر نیست، ولی در هنگام طراحی و ساخت حتما حضور افراد متخصص الزامی است. چرا که در طی فرایند ساخت، انتخاب و بررسی اجزای فلزی مانند میلگرد و یا ترکیب سیمان باید بر اساس آیین نامه رسمی صورت پذیرد.
اگر چه پیش ساخته بودن خود یک اولویت در انتخاب بتن پیش تنیده به شمار می‌رود. اما همین مورد خود سبب محدودیت هم خواهد شد. رایج ترین مشکل هم در عدم تناسب اندازه های قطعه پیش ساخته با محل استفاده از آن است. به همین ترتیب اصلاح کردن ابعادی به مراحل کار اضافه خواهد شد.
برای اصلاح بتن از پیش تنیده شده باید قالب جدید ساخت و دوباره فرایند قالب گیری را تکرار کرد. مجدد سازه را به محل اجرا انتقال داد و نصب آن انجام شود. طی همین چند مرحله ساده سبب افزایش هزینه های جانبی ساخت و تلف شدن وقت خواهد شد.
از محدودیت های استفاده سازه پیش ساخته پیش تنیده بتنی، عدم استفاده آن در ساخت سقف است. در ساخت این سازه پیش آماده از میلگرد های متعددی استفاده می‌شود. به همین خاطر در هنگام تخریب ساختمان احتمال بروز آسیب های جدی هم افزایش می‌یابد.
دیگر مشکلی که می‌توان نام برد افتادگی و وادادگی کابل ها است. به علت وجود اصطکاک بین کابل یا مفتول فولادی با غلاف محافظ اصطکاک غیر قابل چشم پوشی خواهد بود. عوامل دیگری هم هستند که می‌توانند منجر به وادادگی شوند. این عوامل شامل relaxation یا کرنش رهایی، کاهش استحکام فولاد، لغزش مهار انتهایی حرکت آن به سمت ابتدا و انتهای کابل و پدیده های خستگی و خزش می‌تواند باشد. از طرف دیگر انقباض و کیفیت بتن هم می‌تواند منجر به این حادثه شود.
اگر چه استفاده از این سازه پیش آماده هزینه های کارگاهی را می‌کاهد و تجهیزات کمتری نیاز دارد، ولی برای جابه‌جای تکه های بزرگ بتن پیش تنیده باید جرثقیل در دسترس باشد. همین عامل خود سبب تحمیل هزینه اضافی به پروژه خواهد شد. حمل و نقل آن ها هم باید با دقت انجام شود تا آسیبی پیش از کار گذاشتن آن ها وارد نشود.
با سلام مقاله بتن پیش تنیده عالی بود. من چطوری می تونم به محصولات مربوط به مطلب بتن پیش تنیده دسترسی داشته باشم؟
سلام مزیت استفاده از بتن پیش تنیده چیه؟