در اولین قدم برای پی بردن به مشخصات تیرچه پیش تنیده، ابتدا باید بدانیم که تیرچه پیش تنیده چیست؟ تیرچه پیش تنیده، به تیرچه های بتنی گفته می شود که طی اعمال فشار های کششی برای اجرا و اعمال در سازه های کاملا آماده هستند و با ایجاد تنش اولیه روی این تیرچه ها، تنش های بعدی را برای آن ها راحت می سازد.

وقتی تنش های اولیه را به تیرچه پیش تنیده وارد می سازیم، این تیرچه در برابر سایر تنش ها مقاوم می شود و ترک بر نمی دارد. تیرهای پیش ساخته در تهیه انواع آرماتور مورد نیاز برای ساخت و ساز های چند طبقه و در کاربرد های صنعتی در اندازه های مختلفی برای پاسخگویی به نیاز های تقریباً هر پروژه در دسترس هستند. از مهم ترین مزیت های تیرچه پیش تنیده می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• نصب سریع برای کاهش نیاز ها و هزینه های کار در محل
• اطمینان از سازگار بودن محصول و مطابق با کلیه استاندارد های کیفیت
• مدت زمان کوتاه تر پروژه
• طیف گسترده ای از اعماق برای رفع نیاز های دقیق ساختمان

این مزیت ها باعث افزایش کاربرد تیرچه پیش تنیده می شوند، کاربرد های تیرچه پیش تنیده بسیار زیاد است. از کاربرد های این تیرچه می توان به موارد زیر اشاره نمود. تیرچه پیش تنیده برای کاربرد های صنعتی و پروژه های مسکونی چند طبقه از جمله خوابگاه ها، هتل ها، متل ها، آپارتمان ها و موارد دیگر ایده آل هستند.

مشخصات فنی بتن پیش تنیده

• بتن پیش تنیده به صورت استرس زاویه ای 24 اینچ ریخته می شوند و به طور معمول 24 عرض دارند و عمق آن از 16 تا 40 است. در صورت دلخواه می توانید عرض های کم تری را با طرفین کشویی به دست آورید.

معرفی انواع بتن

انواع مختلفی از بتن وجود دارد، اما بنا ها و پل های تاریخی به طور کلی از سه نوع اصلی استفاده می کنند، این سه نوع از سه بتن مختلف تشکیل شده است که به شرح زیر می باشند:

• بتن ساده یا بدون آرمه
•  بتن مسلح
•  بتن پیش ساخته

بتن، مانند سنگ از نظر فشرده سازی بسیار قوی است و به عنوان مثال در صورت استفاده از ستون عمودی یا پست پشتیبانی، به خوبی کار می کند. وقتی به صورت افقی به عنوان تخته یا تیر استفاده می شود، بتن معمولاً فقط در مسافت های كوتاهی قبل از شروع ترک خوردگی اجرا می شود. مگر آن كه قطر آن ضخیم تر شود. عمق و وزن یک تیرچه ساده به زودی برای دهانه های افقی طولانی تر مورد نیاز در ساختمان ها و پل های بسیار بزرگ و غیر عملی استفاده می شود.

سازندگان آموخته اند که اضافه کردن میله های تقویت کننده فلز در یک تیر باریک یا دال باعث می شود تا مسافت های بیش تری قبل از ترک خوردگی ایجاد شود. در نتیجه، بتن مسلح پس از سال 1900 به عنوان یک سازه مهم برای ساخت پل تبدیل شد. تقریباً تمام بتن های مدرن با فلز تقویت می شوند. حتی بتن آرمه دارای ظرفیت محدودی برای فاصله دهانه ها قبل از ترک خوردن و شکستن در معرض فشار است.

در سال های قبل از جنگ جهانی دوم، مهندسان اروپایی با استفاده از سیستم جدید تصفیه ی بتن، طول دهانه را حتی با وزن کم تری افزایش دادند. این سیستم به عنوان بتن “پیش ساخته” معروف شد، زیرا قبل از قرار گرفتن در محل، تنش یا استرس بر روی تیر بتنی اعمال می شد. وقتی در ساخت تیرچه از این نوع بتن استفاده می شود ما تیرچه پیش تنیده را داریم.

تیرچه پیش تنیده می تواند از هر انتها با استفاده از میله یا کابل استیل محکم نگه داشته شود. تیرچه پیش تنیده “از پیش تعیین شده” است زیرا قبل از استفاده واقعی از تیرچه اعمال فشار یا استرس می شود. یک تیرچه پیش تنیده به صورت صحیح مهندسی شده می تواند مسافت های طولانی تری نسبت به تیر بتن ساده یا آرمه داشته باشد و وزن آن نازک تر و سبک تر باشد و بدون ترک خوردگی و شکستن از بتن کم تری استفاده می کند.

معرفی انواع تیرچه پیش تنیده از نظر ساخت و فشار

تیرچه پیش تنیده از طریق یکی از دو فرآیند ایجاد می شود زیر ایجاد می شود:

• پس کشیدگی: ساده ترین نوع تیرچه پیش تنیده اولیه از کابل های فولادی برای اتصال محکم ردیف بلوک های بتنی به انتها استفاده می کردند. این امر مانند بلند کردن یک ردیف کتاب با فشار دادن آن ها به هر قسمت از انتها است. این امر “پس از تنش” نامیده می شود زیرا بلوک های بتنی پس از تولید با یک فرآیند ریخته گری بتن معمولی، تنش می شوند. دستگاه جک قابل حمل هیدرولیک کابل ها را محکم می کند و باعث ایجاد تنش لازم می شود. به جای استفاده از بلوک های جداگانه، یک واحد بتنی منفرد می تواند با لوله یا مجرا در داخل آن ریخته شود تا کابل های تنشی بعد از آن اضافه شوند. این روش در چندین پل اولیه مینه سوتا مورد استفاده قرار گرفت. سیستم تنش پس از تنش به تجهیزات ساده ای احتیاج داشت و تقریباً در هر مکانی از جمله در محل پل قابل انجام بود. در واقع، اولین پل ساخته شده از تیر پیش تنیده در مینسوتا بود.
• پیش تنش: پیش تنش راه دیگری برای پیش بتن ریزی بود. در پیش فرض، بتن در اطراف کابل های از قبل تنیده ریخته می شود و اجازه می دهد تا کابل ها را در محل محکم کرده و نگه دارید. هنگامی که بتن جامد و قابل استحکام باشد، انتهای کابل های تنش برش خورده و تنش در تیر یا دال آزاد می شود.

تمامی تیرهای پیش تنیده امروز با فرآیند پیش فرض ساخته می شوند که پیچیده تر از فرآیند پس از تنش استپیش تنش نیاز به ساخت “تختخواب ریخته گری” بزرگ جهت نگه داشتن کابل های استیل به نام “رشته ها” در حالت بسیار پر فشار دارد در حالی که بتن در قالب های آن ها ریخته می شود.

با روش پیش فرض، سازندگان تیر ها و تخته های بسیار بزرگ تری ایجاد کردند. تخت های ریخته گری در ساختمان های طولانی مانند کارخانه ساخته شده اند که امکان تولید در شرایط کنترل شده را فراهم می آورد.

اولین پل های ساخته شده با تیر پیش تنیده

پلWalnut Lane Philadelphia ، که در اواخر سال 1950 به پایان رسید، اولین پل بزرگ بتنی پیش ساخته در Gustave Magnel ایالات متحده بود که توسط یک مهندس بلژیکی به نام چارلز زولمن، دانشجوی مگنل طراحی شد. هر یک از تیرچه پیش تنیده پس از تنش در یک قطعه واحد در محل پل ریخته شد. پس از سخت شدن و بتن ریزی یک کابل در انتها تمدید شد تا از طریق دهانه طراحی شده پایان یابد. دستگاه جک تنش را بر روی کابل اعمال می کرد، که سپس در محل ثابت شد تیرچه پیش تنیده و رو بنایی اصلی در سال های 1990-90 جایگزین شدند.

در سال 1952، برادران نوربرت و لئونارد سوکوپ شرکت بتن پیش ساخته ایالات شمالی را تاسیس کردند تا با استفاده از روش پس از تنش، اولین پل بتنی از هر نوع را در مینسوتا بسازند. آن ها ردیف بلوک های بتنی با طراحی خاص را جمع آوری کرده، آن ها را در یک ردیف طولانی با کابل ها پیچیده و یک سری تیرچه پیش تنیده ایجاد کردند. با استفاده از تیرچه پیش تنیده پلی را برای حمل و نقل محلی از بزرگ راه  آمریكا به یك اردوگاه پیشاهنگی پسرانه در خارج از دریاچه شهر ایجاد كردند. این پل از آن زمان جایگزین شده است.

پس از پل دریاچه سیتی، برادران سوکوپ کارخانه ای را برای شرکت جدید خود با نام Prestress Concrete ، در حومه ی رو به رشد روزویل، مینه سوتا ساختند تا تیرچه های پیش تنیده را تولید کنند.چارلز زولمن، که در پل Walnut Lane کار کرده بود، به برادران در طراحی بسترهای ریخته گری کمک نمود. در حیاط ریخته گری رزویل، سوكوپس تیرچه های پیش تنیده را برای ساختمان ها و پل ها از جمله اولین پل بزرگ بتنی مینسوتا برای خیابان بالای بزرگ راه جدید بین ایالت 35 تولید كرد. سیستم جدید بزرگراه بین ایالتی ایجاد شده توسط قانون بزرگراه کمک فدرال در سال 1956 ، خواستار هزاران پل جدید در سراسر کشور شد.

برنامه های کاربردی تیرچه پیش تنیده

برنامه های کاربردی تیرچه پیش تنیده با انواع گسترده ای از سیستم های سازه سازگار است. این ها برنامه ها شامل ساختار های پیش تنیده شده و پس از تنش هستند که هر دو نوع ریخته گری در رابطه با بتن معمولاً محسوب می شوند.

مطالعات موردی برخی از جزئیاتی را که باعث می شود تیرچه پیش تنیده به ویژه برای کاربرد جذاب باشد، کشف کرده است.  در حالی که هیچ طبقه بندی کلی برای تیرچه پیش تنیده وجود ندارد، برای توضیح نحوه ی طراحی و ساخت تیرچه پیش تنیده مفید است که عناصر و سازه های خاصی را با هم دسته بندی کنید. بتن پیش ساخته و تیرچه پیش تنیده ممکن است در چهار دسته گسترده در نظر گرفته شوند که به شرح زیر می باشد:

• عناصر استاندارد
• عناصر پر فشار
• عناصر مقطع ثابت
• عناصر کاملاً مهندسی شده

هر کدام از این ها دارای ویژگی های خاص خود می باشند.