این روزها از کنار هر پروژه ی ساختمانی که رد میشویم ممکن نیست کارگاه های ساخت و تولید تیرچه های پیش تنیده را ندیده باشیم. تیرچه های پیش تنیده امروزه در اغلب سازه ها و ساختمانهای شهری و پروژه های عمرانی عظیم کاربرد چشمگیری پیدا کرده اند. بطور معمول باید تیرچه پیش تنیده در محوطه های کارگاهی پیش تنیدگی جدا از محل ساخت و ساز سازه ها تولید شوند. این مهندسان ساختمان ها هستند که باید به این کارگاه ها بروند و تیرچه های پیش تنیده ی مناسب (به عنوان مثال مقاطع دال با هسته توخالی و تیرچه های دوگانه T) را برای ساختمانهای در حال ساخت خود از جداول بار ارائه شده توسط فروشنده ها انتخاب کنند.
درسیستم پیش تنیدگی (روش های پیش تنیدگی بتن)، کابل یا رشته های سیم فولادی را در قالب خالی تیرچه ها گذاشته و سپس آنها را کشیده و لنگر می‌اندازند. پس از آرماتوربندی، مفتول های فولادی روی یک قاب ثابت تحت کشش قرار گرفته، دور سیم های محکم قالب بندی شده و بتن پیش تنیده در آن ریخته می شود. در حقیقت علت نامگذاری این سیستم به بتن “پیش تنیده” به این دلیل است که قبل از قرار گرفتن تیرچه ی بتنی در موقعیت خود، برآن میزان مشخصی از کشش یا تنش اِعمال می شود.
مطالعه تطبیقی تیرچه های پیوسته پیش تنیده با کابلهای فولادی و FRP متصل
این مقاله نتیجه ی مدتها تحقیق و پژوهش عده ای از محققان صنعت راه و ساختمان است بر روی بعضی رفتارهای تیرچه پیش تنیده که در نهایت به ارائه ی یک بررسی عددی از عملکرد تیرچه های بتنی پیش تنیده پیوسته با پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP) و کابلهای فولادی انجامیده است. برآورد نهایی مهندسان این پژوهش گروهی، ارائه ی یک مدل اِلِمان محدود توسعه داده شده است که در برابر داده های آزمایشی موجود مورد تایید قرار گرفته است. براساس نظریه های آنها یک آزمایش عددی بر روی تیرچه های بتنی پیش تنیده ی متصل پیوسته و دو دهانه انجام شد.
در نهایت سه نوع کابل برای یک مطالعه مقایسه ای این چنینی در نظر گرفته شد: آرامید FRP (AFRP)، کربن FRP (CFRP) و فولاد پیش تنیده شده. به دنبال این ها، محققان این پژوهش سطوح مختلف ωp (شاخص تقویت کابل های پیش تنیدگی) را مورد استفاده قرار دادند. نتایج حاصله از این آزمایشات نشان داد که با افزایش ωp، حالت شکست تیرچه های بتنی پیش‌تنیده FRP از گسیختگی کابل ها به خرد شدن بتن منتقل می شود، در حالی که شکست خرد شدن همیشه در تیرچه های بتنی پیش‌تنیده فولادی اتفاق می‌افتد. علاوه بر این،کابل های FRP در مقایسه با کابل های فولادی، رفتار متفاوتی را در رابطه با الگوی ترک، ویژگی‌های تغییر شکل و عمق محور خنثی از خود نشان می دهند. در حقیقت باید اذعان داشت که توزیع مجدد لحظه ای در نهایت در تیرچه های بتنی پیش تنیده AFRP با تیرچه های بتنی پیش تنیده فولادی قابل مقایسه است، در حالی که در سطح ωp پایین، کابل های CFRP به وضوح توزیع مجدد کمتری نسبت به کابل های فولادی ثبت می کنند.
تلفات پیش تنیدگی در تیرچه های بتنی پیش تنیده ی ریخته شده با بتن سبک وزن
استفاده از بتن سبک وزنِ خود تحکیمِ (LW-SCC)، برای اعضای بتنی پیش تنیده مزایایی نسبت به بتن معمولی با وزن معمولی دارد. عده ای از مهندسان پژوهشگر صنعت عمران در مطالعه ای، بر بررسی تلفات پیش تنیدگی 12 تیرچه ی بتنی پیش تنیده ی ریخته شده با LW-SCC یا SCC با وزن معمولی (NW-SCC) پرداختند. به این معنا که در این بررسی آزمایشگاهی، دو مخلوط LW-SCC به همراه یک مخلوط NW-SCC، با همدیگر توسعه یافتند. مخلوط های LW-SCC، حاوی سنگدانه های درشت شیل یا خاک رس منبسط شده بودند. تلفات پیش تنیدگی هم با استفاده از کرنش سنج های ارتعاشی اندازه گیری شد. این تیرچه ها تقریباً 150 روز پس از ریخته گری بارگیری شدند و تلفات برای 75 روز دیگر پس از ریخته گری بتن در آنها مورد اندازه گیری دقیق قرار گرفت.
همچنین، علاوه بر تلفات پیش تنیدگی، ضریب اِلاستیسیته (MOE) و انقباض مخلوط ها هم اندازه گیری شد. نتایج تجربی این آزمایشات اینگونه نشان داد که معادله ی AASHTO-LRFD برای MOE با استفاده از ضریب تصحیح 1.0 برای پیش بینی MOE LW-SCC مناسب بوده است. همچنین، انقباض LW-SCC در مقایسه با NW-SCC به دلیل اثر پخت داخلی کمتر بوده است. در واقع باید گفت مدل CEB MC90، مناسب ترین مدل برای پیش بینی انقباض بتن شمرده شده بود. بنا بر نظر محققان این پژوهش، روش های AASHTO-LRFD، تلفات پیش تنیدگی آنی و طولانی مدت را بیش از حد برآورد کرده بودند. بالاخره آنچه که از نتایج این تحقیقات برآمد این بود که روش تقریبی AASHTO برای برآورد تلفات کل پیش تنیدگی تیرچه ها با استفاده از LW-SCC نسبت به روش تصفیه شده AASHTO مناسب تر به حساب آمد.
پیش تنیدگی مکانیکی تیرهای شیشه ای آنیل شده با استفاده از GFRP پیش تنیده: خصوصیات و پتانسیل
نتایج یک بررسی تجربی بر روی رفتارهای مکانیکی تیرچه های شیشه ای آنیل شده پیش تنیده با استفاده از نوارهای پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه ای با چسب پیش تنیده (GFRP) حقایق جالبی را نشان داده است.این نتایج همچنین نشان می‌دهد که تیرچه های شیشه ای پیش تنیده با استفاده از GFRP پیش تنیده ظرفیت بارگذاری بیشتری را در مقایسه با تیرچه های شیشه ای معادل تقویت شده با GFRPهای پیش تنیده نشان داده اند. براساس این پژوهش ها، دانشمندان بر این باورند که تیرچه های شیشه ای پیش تنیده رفتار انعطاف پذیرتر قابل توجهی پس از تَرَک شبیه به تیرچه های شیشه ای آنیل شده تقویت شده با نوارهای GFRP پیش تنیده، نشان داده اند. این نتایج همچنین نشان می‌دهند که روش پیش تنیدگی شیشه ای پیشنهادی، از جدا شدن زودهنگام نوارهای GFRP از تیرچه های شیشه ای و شکست نهایی انفجاری تیرچه های شیشه جلوگیری می کند و برخلاف تیرچه های شیشه ای پیش تنیده مکانیکی هستند که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند، جایی که این شکست‌ها معمولاً مشاهده می‌شوند.
