مقاوم سازی سازه بتنی-پیش تنیدگی (2)

→قبلی

8-مراحل اجرای دالهای پس کشیده باروش چسبیده:

8-1-عوامل رشدسریع سیستم پس کشیدگی:

1. سرعت بالای اجرا
2. مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و زلزله
3. سهولت ایجاد بیشترین خروج از مرکزیت در تاندونها
4. افت نیروهای پیش تنیدگی ناشی از اصطحکاک

8-2- مفهوم کلی کار

در سیستم Bonded استرندها را از درون غلافهای آلومینیومی یا پلاستیکی عبور می دهند تا امکان کشش استرند بعد از رسیدن بتن به مقاومت مجاز فراهم آید و پس از کشش این غلاف توسط گروت پر می شود . گروت زنی علاوه بر آنکه از خوردگی استرندجلوگیری می نماید ، باعث چسبندگی آن به بتن نیز میگردد.

در بیشتر حالت‌ها سیستم پیش تنیدگی به عملیات اجرایی ساخت پروژه این امکان را می‌دهد در مواقع غیر ممکن ملزومات معماری طرح رعایت و محدودیت‌های موجود برطرف گردد.اگر چه سیستم پیش تنیدگی در مراحل ساخت، سرهم کردن قطعات(مونتاژ)، برپاسازی و نصب در موقعیت به معلومات و دانش تخصصی و فنی نیاز دارد.

مفهوم کلی کار به صورت زیر توضیح داده می‌شود :

«اگر تعدادی بلوک چوبی که درون آنها سوراخی اجرا شده است و از میان سوراخ نوار لاستیکی عبور داده شود و دو طرف انتهای نوار لاستیکی را نگاه داریم، بلوک‌ها از قسمت پایین از هم جدا می‌شوند.در این شرایط پیش تنیدگی توسط قرار دادن یک جفت مهره در دو انتهای نوار لاستیکی قابل شرح است بطوری که با پیچاندن مهره‌ها کم کم بلوکها در قسمت پایین به هم نزدیک شده و نهایتا به طور محکم به هم فشار خواهند آورد.در این حالت اگر از دو قسمت انتهایی مجموعه را بلند کنیم این بار مجموعه بلوک‌ها از هم جدا نمی‌شود و بطور مستقیم و در کنار هم موقعیت خود را حفظ می‌کنند.»

این نوار لاستیکی محکم شده در واقع همان (Tendon) (فولادهای پس تنیدگی) در مقیاس واقعی می‌باشند که توسط وسایل مهاری گوه‌ای شکل در محل انتهایی بسته می‌شوند.

3-8-مراحل اجرای پیش تنیدگی:

شیوه ساخت به این ترتیب است که ابتدا فولاد پیش تنیده بین فک های هیدرولیکی تحت کشش در می آید سپس بتن ریزی انجام می شود و پس از رسیدن مقاومت بتن به حدی که توان تحمل فشار ناشی از پیش تنیدگی را داشته باشد، فک ها آزاد می شود. عضو پیش تنیده ساخته شده را به ابعاد مورد نیاز برش داده و به کارگاه منتقل مینمایند.

4-8- مزایای پیش تنیدگی:

برای درک بهتر مزایای پیش تنیدگی دانستن اطلاعاتی از خواص بتن مفید خواهد بود. بتن در برابر فشار بسیار مقاوم است اما در برابر کشش ضعیف است.به عنوان مثال وقتی نیرویی کششی در مقطع آن عمل کند، ترک می‌خورد. به طور متداول در سازه‌های بتنی وقتی باری شبیه به خودرو در یک پارکینگ بر روی دال بتنی و یا تیرها قرار گیرد، تیر تمایل به انحنا و خم شدن دارد. این تغییر شکل خمیدگی باعث می‌شود پایین تیر اندکی دچار کشیدگی و ازدیاد طول شود.

معمولا همین مقدار اندک کشیدگی برای ایجاد ترک در بتن کافی است. میل گردهای تقویتی(bars ) فولادی به صورت مدفون در بتن به عنوان تقویت کشش برای محدود کردن عرض ترک قرار داده می‌شود. میلگردها در این حالت وقتی فقط به صورت مدفون در بتن قرار داده می‌شود به صورت نیروهای (Pssive) عمل می‌کند و تا زمانی که خیز در بتن به مرحله قبل از ایجاد ترک نرسیده است نیرویی را تحمل نمی‌کند.اما (Tendon ) یا همان فولادهای پیش تنیدگی به صورت نیروهای (Active )در سیستم عمل می‌کنند. در سیستم پیش تنیدگی فولاد به عنوان عامل مقاوم و موثر عمل می‌کند. به طوری که امکان بوجود آمدن ترک در بتن وجود نخواهد داشت.سازه‌های پیش تنیده حتی اگر تحت بارگذاری کامل قرار گیرند، می‌توانند طوری طراحی شوند که کمترین خیز و ترک در سازه ایجاد شود.

5-8-کاربردها

تقریبا در تمام انواع سازه‌ها سیستم پیش تنیدگی کاربرد دارد.در سازه ساختمان ها، پیش تنیدگی اجازه

ایجاد دهانه آزاد بیشتر بین تکیه گاه‌ها می‌دهد. ضمنا ضخامت دالهای بتنی نیز کمتر، تعداد تیرها کمتر و لاغرتر و امکان ساخت اعضا سازهای چشمگیر و نمایشی از مزایای آن است. دال نازکتر به معنای استفاده کمتر از بتن می‌باشد به علاوه این که ارتفاع کلی ساختمان برای ارتقای کف تا کف یکسان نیست به ساختمانی که از سیستم پیش تنیدگی استفاده نشده کمتر می‌باشد.

بنابراین سیستم پیش تنیدگی باعث می‌شود وزن سازه به طور قابل توجهی نسبت به ساختمان بتنی معمولی با همان تعداد طبقات کاهش یابد. این موضوع باعث کاهش بار فندانسیون می‌شود و می‌توان مزیت اصلی آن برای نواحی لرزه خیز باشد. در مقایسه با ساختمان با شرایط مشابه یک ساختمان کوتاه به سیستم‌های مکانیکال کمتر و همچنین هزینه نمای خارجی کمتری احتیاج دارد.لذا صفه اقتصادی نیز حاصل شده است.

محاسن دیگر سیستم پیش تنیدگی این است که تیرها و دالها می‌توانند ممتد اجرا شوند. به عنوان مثال یک تیر تنها می‌تواند به طور ممتد از یک انتهای ساختمان به انتهای دیگر آن امتداد یابد. از نظر سازه ای این حالت بسیار کارآمدتر از این است که یک تیر فقط از یک ستون به ستون بعدی امتداد داشته باشد. پیش تنیدگی سیستمی است که برای سازه‌های پارکینگ نیز استفاده می‌شود و علت آن این است که انعطاف پذیری زیادی برای طراحی ستون ها، طول دهانه آزاد و شکل رمپ به طراح می‌دهد. در نواحی که از خاک رس روان یا خاک هایی با ظرفیت باربری پایین می‌باشند، استفاده از دالهای روی زمین و یا فندانسیون‌های گسترده با سیستم پیش تنیدگی مشکلات ناشی از ترک و نشت‌های نامتقارن را از بین می‌برد.این روش برای ساخت پل‌ها با شرایط مختلف هندسی نظیر انحناهای پل‌ها و پل هایی با ارتفاع اهمیت زیادی دارد.

ضمنا روش پیش تنیدگی امکان ساخت پل‌ها با دهانه خیلی زیاد را بدون استفاده از تکیه گاه‌های میانی پل بوجود می‌آورد. در ورزشگاه‌ها نیز این سیستم باعث می‌شود دهانه‌های آزاد بزرگتری اجرا شود و در نتیجه امکان اجرای طرح‌های معماری زیبایی به وجود می‌آورد. این سیستم به عنوان مهاری نفوذ کننده در عمق خاک و سنگ نیز استفاده می‌شوند و به عنوان اعضا کششی برای نگاه داری دیواره‌های جانبی در سازه‌ها مانند دیواره راهها، تونل ها، دیواره حوضچه‌های خشک ساخت و تعمیر کشتی و به عنوان نگهدارنده کف سازه‌هایی که تحت اثر نیروی بالا برندگی قرار دارند( مانند سازه آبگیر) پروژه‌های پتروشیمی و پالایشگاه‌ها استفاده فراوان دارد.

ضمن این که برای پایدار سازی شیب زمین‌ها و ترانشه‌ها نیز قابل استفاده هستند.نمونه دیگر مصرف این سیستم در صنایع نفت و گاز و پالایشگاه‌ها مربوط به تانک‌های بتنی ذخیرهگازو میعانات گازی است که در آنها ضریب بالایی جهت اطمینان از عدم وجود ترک در سازه بتنیمطرح است. ضمن این که سازه تانک ذخیره سازی در راستای عمودی و افقی به زمین طوری دوختهمی‌شود که ایمنی آن در مقابل هرگونه انفجار تضمین می‌شود.

واژگان فنی فولادهایپیش تنیدگی(Tendon)کامل کننده و قسمت اصلی مهاری‌ها می‌باشند که به صورت رشته کابل(stand ) فولادی با مقاومت بالای کششی ( N/1770mm2 ) با میلگرد هستند و در جاهایی که دارای پوشش هستند و در حالتی دیگر درون لوله محافظ قرار داده می‌شوند که اطراف آن را توسط گروت و یاپوشش محافظ گریس مخصوص جهت جلوگیری از خوردگی فولاد می پوشانند.

6-8-مشخصات فنی سقف های پیش تنیده

دال سقف که در سازه های بتنی اجرا میشود انواع مختلفی دارد و هر کدام بسته به نیاز و هزینه ساخت

متفاوت می باشند.یکی از به روز ترین سقف هایی که میتوان در ساختمان های بتنی اجرا کرد سقف های بتنی پیش تنیده(prestress) می باشد که در آنها بجای آرماتور از رشته کابل هایی (تاندوم ) استفاده میشود که از داخل یک کاور ضد زنگ رد میشوند ( که بعدا این کاور توسط گروت پر خواهد شد)و سپس دال سقف را بتن ریزی میکنند .

اینگونه سقف ها به 2 روش اجرا میشوند اما برای اجرای هر 2 روش ابتدا باید ورق های فلزی را توسط شمعبندی در زیر سقف اجرا نموده سپس کل سقف را برای حاشیه اطمینان بیشتر آرماتوربندی کنیم . قطر این آرماتور ها وفاصله آنها از هم نسبت به سقف های کامپوزیت به نحوی طراحی و اجرا میشود که از استحکام و تحمل بار بسیار کمتری برخوردار است چرا که تحمل بار اصلی سقف با سیستم بتن تاندوم است که این تاندوم ها پیش یا پس از بتن ریزی کشیده خواهند شد.

چنانچه این تاندوم ها پیش از بتن ریزی کشیده شده و تحت تنش قرار بگیرند به آن پیش تنیدگی به روش پیش کشیدگی ( by prestrss Pretensioning ) گویند و اگر پس از بتن ریزی کشیده شوند به آن پیش تنیدگی به روش پس کشیدگی ( by prestress Posttensioning ) گویند. ازتفاوت های عمده این دو روش می توان به عدم نیاز به بست در روش پیش کشیده اشاره کرد چرا که در روش پس کشیده برای مهار تاندوم ها نیاز به بست می باشد.و نیز تاندوم ها در روش پیش کشیده بایداز مقاومت کششی نسبتا بیشتری برخوردار باشند.

در روش پس کشیده که پس از کشیدن کابل ها توسط جک به اندازه لازم و ثابت کردن آنها توسط بست، فشار مضاعفی بر محل بست و نیز کناره های دال بتن وارد میشود که همین امر ما را بر این میدارد تا از بتنی با عیار بیشتر در کناره ها استفاده کنیم .اما در این پروژه از آنجا که عیار بتن بالاست، بتن ریزی به صورت یکنواخت اجرا میشود.

7-8-اعضای ضروری در پیش تنیدگی:

در سیستم پیش تنیدگی اعضا ضروری متعددی وجود دارد. در ساختار(Unbonded ) پوشش پلاستیکی به عنوان منفصل و جداکننده نیروی مهاری بین استرندهای پیش تنیدگی و بتن اطراف عمل می‌کند. چیزی که به عنوان ناحیه آزاد (LF ) مطرح می‌شود. این پوشش همچنین باعث محافظت از خسارت وارده به استرند با روش‌های مکانیکی می‌شود. به عنوان یک مانع عمل می‌کند که از نفوذ رطوبت و مواد شیمیایی به استرند جلوگیری می‌کند.

علاوه بر این پوشش، ماده محافظ استرند از نوع گریس مخصوص باعث کاهش اصطکاک بین استرند وپوشش پلاستیکی آن شده و حفاظت خوردگی مضاعفی ایجاد می‌کند. قسمتهای مربوط به مهار کردن و بستن (Anchor Head ) قسمت مهم دیگر است خصوصا در سیستم‌های (Unbonded) بعد از این که بتن عمل آوری شد و به مقاومت لازم رسید گوه‌ها داخل پلیت مخصوص (Wedge Plate ) قرار داده می‌شود و استرندها کشیده می‌شوند. وقتی که جک کششی استرند را آزاد می‌کند، استرند به آرامی جمع می‌شود و گوه‌ها را به درون انکر می‌کشد و این عمل باعث ایجاد قفل شدگی محکم در استرند می‌شود.بنابراین گوه‌ها نیروی موجود در (Tendon )را حفظ می‌کنند و آن را بتن محیط اصراف منتقل می‌کنند.

در محیط‌های خورنده قسمت مهار کننده (anchorhead)و دم‌های استرندهای بیرون زده معمولاً با یک پوشش کلاهک برای حفاظت بیشتر پوشانده می‌شوند. برای استفاده از مهاری‌های (Unbonded ) در ساختمان‌ها و دالها،عموما در محلی پیش ساخته می‌شوند و به محل سایت(به صورت آماده جهت نصب) منتقل می‌شوند. سپس رشته‌های پیش تنیدگی به شکلی که در نقشه‌های نصب مشخص شده اند در محل قرار داده می‌شوند. در نقشه‌های نصب فاصله آنها از هم، شکل حرکتی آن در طول(ارتفاع هر قسمت آن از سطح قالب) و محل هایی که باید کشیده شوند، نشان داده می‌شود.

سپس بتن ریزی انجام می‌شود و وقتی به مقاومت لازم بین(3000-3500psi ) رسید، رشته‌ها کشیده شده و قفل می‌شود.اصولا (Tendon ) شبیه یک نوار لاستیکی تمایل به برگشت به حالت طول اولیه دارد در حالی که توسط قسمت مهارکننده(Anchor head) از انجام آن جلوگیری می‌شود. در واقع رشته‌ها به طور دایمی تحت تنضش قرار دارند که باعث می‌شود نیروی فشاری در بتن ایجاد شود. این نیروی فشاری که از سیستم پیش تنیدگی حاصل می‌شود نیروهای کششی ناشی از بارگذاری را خنثی می‌کند.

بنابراین ظرفیت باربری بتن و یا دیواره شیت پایل در سازه‌های دریایی(اسکله ها، حوضچه‌های خشک تعمیر کشتی) به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. از آنجایی که بتن پیش تنیده در محل پروژه به صورت درجا ریخته می‌شود تقریبا هیچ محدودیتی برای شکل دادن وجود ندارد. نماهای سر در قوسی شکل، آرک‌ها و طرح‌های دالهای پیچیده اغلب نمادهایی از سازه‌های بتنی پیش تندگی هستند

پیش تنیدگی تاکنون برای استفاده در تعداد زیادی از پل هایی که به زیبایی طراحی شده، جهت استفاده قرار گرفته است.اطمینان از کیفیت ساخت مقدار فروش استرندهای پیش تنیدگی تقریبا در ده سال گذشته دو برابر شده از این رو صنعت پیش تنیدگی به سرعت در حال رشد است.