این مقاله در رابطه با تیرچه پیش تنیده است ما در این مقاله می خواهیم به تاریخچه ی تیرچه پیش تنیده و پیش تنیدگی بپردازیم اما قبل از هر چیز بهتر است که به طور مختصر با تیرچه پیش تنیده آشنا شویم.
تیرچه پیش تنیده نوعی بتن است که در آن قبل از اعمال بار خارجی، فشرده سازی اولیه در بتن داده می شود تا تنش ناشی از بار های خارجی در طول دوره خدمت به روش مورد نظر خنثی شود. این فشرده سازی اولیه توسط سیم و آلیاژ های فولادی با مقاومت بالا (به نام “وایر”) که در بخش بتونی قرار دارد، معرفی می شود. حال که با تیرچه پیش تنیده آشنا شدیم. می خواهیم بدانیم که استفاده از تیرچه پیش تنیده چه اهمیتی دارد؟
آشنایی با تیرچه پیش تنیده
قبل از شروع اجازه دهید ابتدا به برخی از اصول اولیه برگردیم. همه ی ما می دانیم، بتن برای فشرده سازی خوب است اما از نظر تنش بسیار ضعیف است بنابراین می بینیم که پس از بارگذاری خارجی، در قسمت زیرین بتن، منطقه تنشی رخ داده است.تنش ممکن است که در تیرچه های بتنی ترک ایجاد نماید. از این رو سعی می شود با افزایش طول این تیر ها و اضافه کردن میله های فولادی در قسمت زیرین این مسئله حل شود و تیرچه پیش تنیده بتواند در مقابل بیش تر تنش ها مقاومت کند و بتن را از ترک خوردگی نجات دهد.
اگر بخواهیم از تیرچه پیش تنیده برای سازه های بزرگ چون پل استفاده نماییم. باید تیرچه پیش تنیده را در عمق بیش تری اعمال نماییم. مفهوم تیرچه پیش تنیده چندان دشوار نیست. در حقیقت، عمل به پیش بردن چیز ها در زندگی روزمره ما بسیار قدیمی تر است. یک مهندس معمار معروف در کالیفرنیا تیرچه پیش تنیده را به یک بشکه ساخته شده از غلاف چوبی و نوار های فلزی تشبیه کرده است.
طریقه ی تولید تیرچه پیش تنیده
شاید قرن ها پیش، هنگامی که طناب ها یا نوار های فلزی در اطراف غرفه های چوبی پیچیده شدند تا بشکه ای تشکیل شود، طرح اولیه ی این تیرچه ها در ذهن بشر به وجود آمد. آن زمان وقتی باند ها سفت شدند و تحت فشار کششی قرار گرفتند، آن ها را قادر ساخت تا در برابر تنش حلقه ی تولید شده توسط فشار مایع داخلی مقاومت کنند. به عبارت دیگر، نوار ها قبل از تحمل بارهای خدماتی تحت فشار قرار گرفتند.
از این رو در تیرچه پیش تنیده نیز به این صورت فشرده سازی اولیه داده می شود تا با بارگذاری آینده متعادل شود که باعث ایجاد تنش می شود. سیم های فولادی با استحکام بالا در بخش زیرین وارد شده و آن ها کشیده و لنگر انداخته می شوند، سپس آزاد می شوند. اکنون وایر فولادی می خواهد طول اصلی خود را به دست آورد و تنش های کششی به یک فشار در تیرچه بتنی تبدیل می شود. در این لحظه ما دو نیرو به این تیرچه ها وارد نموده ایم که به شرح زیر می باشد:
- نیروی پیشگیرانه داخلی
- نیروهای خارجی (بار مرده ، بار زنده و غیره)
این دو نیرو بایستی با یکدیگر مقابله نمایند.
پیش تنیدگی در تیرچه پیش تنیده چیست
یک سوال مهم در رابطه با تیرچه پیش تنیده وجود دارد و آن هم پیش تنیدگی می باشد. می خواهیم بدانیم که پیش تنیدگی چیست؟ اگر مطالب بالا را با دقت تمام مطالعه نموده باشید می توانید به راحتی به این سوال پاسخ دهید. در یک زبان ساده خواهیم گفت که پیش تنیدگی به معنای این است که تیر ها و تیرچه های بتنی را قبل از این که در سازه ها اعمال و جایگذاری نمایند، در معرض فشاری زیاد قرار می دهند.
در واقع یک نوع تنش اولیه برای آن در زمان تولید ایجاد می کنند تا وقتی که تیرچه پیش تنیده در سازه قرار گرفت و فشار ثانویه به او وارد شد. تیرچه ها ترک نخورده و آسیب نبینند. پیش تنیدگی یعنی ایجاد یک فشار کششی که موجب تنش در تیرچه های بتنی می شود را می گویند. تیرچه پیش تنیده، تیرچه هایی هستند که از قبل مورد تنش قرار گرفته اند.
مواد مورد نیاز برای تولید تیرچه پیش تنیده
در تیرچه پیش تنیده، باید از وایر یا میلگرد پیش تنیدگی (طبق مشخصاتی که توسط طراح گفته می شود) استفاده شود. هم چنین، بتن مستحکم تر در حالت آماده سازی شده از RC معمولی مورد نیاز است. عموماً باید از حداقل مقاومت استوانه ای 28 روزه 5000 بتنی psi استفاده شود. حال می خواهیم بدانیم که چرا در ساخت تیرچه پیش تنیده باید از بتن قوی و تقویت شده استفاده شود؟
باید بدانید اگر بتن به اندازه کافی قوی نباشد، هنگامی که توسط وایر ها فشار داده می شود، می تواند ترک برداشته و یا حتی شکسته شود. هم چنین مقاومت فشاری بالا، مقاومت بالاتری را در برابر تنش و برش ایجاد می کند و بنابراین برای ساخت تیرچه پیش تنیده مطلوب است از قوی ترین نوع بتن استفاده شود. علاوه بر این، بتن با مقاومت بالا کم تر در معرض ترک خوردگی قرار می گیرد زیرا دارای مدول الاستیسیته بالاتر و فشار خزش کوچک تر است و در نتیجه، از دست دادن prestressing اندک است.
معرفی انواع روش تولید تیرچه پیش تنیده
روش هایی که در خط تولید تیرچه پیش تنیده استفاده می شود عبارتند از:
- بتن پیش تنیده
- بتن پس از تنش پیوند خورده
- بتن بدون تنش
روش بتن پیش تنیده: در این روش ابتدا سیم ها یا تاندون ها و یا همان وایر ها تنش یافته و بتن بعدا ریخته می شود. این روش پیوند خوبی بین تاندون و بتن ایجاد می کند. در نتیجه، تاندون ها از خوردگی محافظت می شوند و تنش ها مستقیماً منتقل می شوند. تاندون ها لنگر انداخته شده و کشیده می شوند و استرس هنگام سخت بودن به بتن منتقل می شود. سپس تاندون سعی می کند به طول اصلی برگردد، اما در برابر پیوند بین بتن مقاومت می کند از این رو فشار را در آن ایجاد می کند.
روش بتن پس از تنش پیوند خورده: مشابه روش قبل است اما در این جا بتن ریخته می شود و سپس تاندون ها متلاشی می شوند. تاندون ها در مکان های مناسب در عضو قرار می گیرند و سپس ریخته گری انجام می شود. پس از این که بتن سخت شد، تاندون ها توسط جک های هیدرولیکی در برابر بتن کشش می یابند. هنگامی که تاندون ها به اندازه کافی تنش ایجاد کردند، طبق طراحی در موقعیت ثابت می شوند. پس از جدا شدن جک ها، تنش باقی می ماند و فشار را به بتن منتقل می کند. این روش به طور گسترده ای در ساخت سقف پیش تنیده یکپارچه برای پروژه های ساخت خانه مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر آن، تیرچه پیش تنیده تولید شده با این روش در پل ها نیز استفاده می شود.
روش بتن بدون تنش: این روش با روش بتن پس از تنش پیوند خورده کمی متفاوت است. این روش اجازه می دهد تا آزادی حرکت کابل ها بیش تر باشد. برای این کار، هر تاندون با گریس یا پلاستیک پوشانده شده است. انتقال تنش به بتن توسط کابل ها از طریق لنگرها حاصل می شود. برخی از مزایای این روش عبارت است از:
- توانایی آزادی تاندون ها قبل از تلاش برای ترمیم کار
- امکان تنظیم جداگانه کابل ها
هم چنین، برخی از معایب مانند آسیب دیدگی وجود دارد، ممکن است یک یا بیش تر از کابل ها بتوانند خود را آزاد کرده و از صفحه خارج شوند.
تاریخچه ی تیرچه پیش تنیده
شروع کار برای ساخت و ساز در مقیاس بزرگ بسیار پیچیده است، حتی برای پیمانکاران کهنه کار، طراحان و برنامه ریزان نیز این امر دشوار است. استفاده از تیرچه پیش تنیده برای سرعت بخشیدن به کار ممکن است یک تصمیم مهم باشد. اغلب، دانستن اطلاعات بیش تر در مورد ساخت یک متریال یا روش ساخت و ساز می تواند اطلاعات لازم را برای تصمیم گیری آگاهانه تر در اختیار شما قرار دهد. اما استفاده از بتن پیش تنیده، به گذشته های دور باز می گردد. قدمت تیرچه بتن تنیده تقریباً به اندازه خود بتن بوده است. در حدود سال 1300 قبل از میلاد، سازندگان در خاورمیانه با پوشاندن خانه های سفالی خود با سنگ آهک سوخته در زمینه ی تولید سیمان مدرن یا بتن پیشرو بوده اند و به طور سنتی با ایجاد روکش سیمانی سخت بتن را کشف نموده اند.
تنها چند قرن بعد، رومی ها شروع به ساخت مخلوط سنگ آهک خرد شده و سایر سنگ های نرم با ماسه و آب کردند تا شکل اولیه بتن ایجاد شود. ریختن این بتن در قالب ها یا اشکال چوبی به شکل گیری سیستم های قنات پیچیده و منجنیق که نیاز به دقت اندازه گیری و دوام ساخت و ساز دارند، کمک می کند. بدون امکان بتن ریزی قبل از قالب گیری بتن و نصب چندین اسلب به طور هم زمان با وجود هوای مناسب و یا سایر موانع زیست محیطی، بعید است که رومیان باستان قادر به ساخت تونل های گسترده زیرزمینی باشند که امروزه نیز وجود دارد.
ساخت اولین تیرچه پیش تنیده به طور رسمی و استاندارد
از این نظر، اولین نسخه های تیرچه پیش تنیده نقش مهمی در الهام بخشیدن به گسترش بسیاری از شهرهای بزرگ اروپا و آسیا داشتند. هم چنین این یک تست برای چگونگی دوام بتن به عنوان یک ساختار ساختمان است. تیرچه پیش تنیده در اوایل دهه 1900 بیش تر در اروپای غربی و آمریکای شمالی رایج شد. درست قبل از جنگ جهانی اول، مهندسی در شهر بریتانیا به نام جان الكساندر برای ساخت پروژه ی خود از تیرچه پیش تنیده استفاده نمود که در آن زمان یک نوآوری به حساب می آمد. او توانست به تمام معماران در سر تا سر جهان، کمک بسزایی نماید تا سازه های خود را راحت تر بسازند. هم چنین در 18 ژوئن سال 195، موسسه ی تیرچه پیش تنیده و به عنوان هیئت مدیره فنی برای دادن همه ی اطلاعات و شیوه های مربوط ساخت تیرچه پیش تنیده تشکیل شد.
