تیرچه بتنی پیش تنیده چیست؟ مزایا + معایب + کاربرد

زمان مطالعه: 5 دقیقه

تیرچه بتنی پیش تنیده، نسل جدیدی از تیرچه های بتنی هستند. این محصولات به دلیل مزایایی که دارند، در سال های اخیر مورد استقبال ساختمان سازان قرار گرفته اند.

بتن ها به تنهایی مقاومت کششی پایینی دارند.  در کارخانه ها برای رفع این مشکل، با استفاده از کابل های فولادی و بتن زیر نظر مهندسان حرفه ای، پیش تنیدگی تیرچه ها طی چندین مرحله با حساسیت فراوان انجام می شود.

برخی افراد پیش تنیدگی و تقویت کنندگی را با هم اشتباه می گیرند. هر دو روش، برای افزایش مقاومت و پایداری سازه ها هستند. پیش تنیدگی، یک روش محافظت از سازه قبل از اعمال بار است که در آن یک نیروی پیش تنشی در سازه ایجاد می شود. این نیرو مانند یک سپر محافظ، سازه را در برابر بارهای وارد شده، ایمن می کند.

اما تقویت کنندگی، روشی ترمیمی است که در آن بعد از اعمال بار، یک عضو تقویت کننده به سازه اضافه می شود. این عضو تقویت کننده مانند یک نیرو کمکی قوی، پایداری سازه را در برابر بارهای وارد شده، افزایش می دهد.

فرآیند پیش تنیدگی سبب افزایش انعطاف پذیری و کاهش ترک خوردگی می شود، این کار مقاومت و پایداری سازه را افزایش می دهد. در ادامه مقاله به روش های ساخت تیرچه از پیش تنیده شده، مزایا، معایب و… اشاره می کنیم.

تیرچه بتنی پیش تنیده

پیش تنیدگی روشی است که در آن دو ماده تحت فشار، به گونه ای در کنار هم قرار می گیرند، که نیروهای وارد بر یکدیگر را خنثی کنند. از به هم پیچیدن مفتول های 5 میلی در یکدیگر، استرند ها به وجود می آیند، که اجتماع آن ها کابل را به وجود می آورد. کابل ها در ساخت تیر و سقف استفاده می شوند.

در ابتدا مفتول را به اندازه ای می کشند، که به بیشتر از نیمی از مقاومت کششی خود برسد. سپس بتن ریزی کرده و صبر می کنند تا بتن ها سفت شوند. در این روش، کابل‌ های فولادی قبل از بتن ریزی داخل قالب قرار می‌ گیرند. سپس، به کمک جک های هیدرولیکی این کابل‌ ها کشیده می‌ شوند. زمانی که جک ها آزاد شوند، کابل‌ ها به حالت اولیه خود بازمی‌ گردند. این بازگشت باعث ایجاد تنش فشاری در بتن می‌ شود.

 میزان این کشش در ساخت، بسیار مهم است چرا که اگر از دو برابر مقاومت کششی بیشتر باشد، باعث پارگی سیم ها شده و اگر کمتر باشد، در حین کارگذاری و اعمال فشار دیگر اجزا روی تیر، دچار ترک می شود.

اجرای تیرچه از پیش تنیده

تیرچه ها و نوع بکارگیری هر کدام متفاوت هستند. اجرای تیرچه خرپایی، شبیه به تیرچه پیش تنیده است. با این تفاوت که در حالت دوم انتظار می رود تیرچه از پیش تنیده، بتواند فشارهای کششی و تنشی را مهار کند.

در ابتدا 15 سانتی متر از هر طرف تیرچه وارد مقطع بتنی می شود. سپس در بین تیرها بلوک ریزی کرده و از نوعی آرماتور به نام میلگرد اتکا را در بین تیر سقف و تیرچه متصل می کنند. سپس میلگرد حرارتی را روی سقف قرار داده و بتن ریزی را انجام می دهند.

تولید تیرچه از پیش تنیده به دو روش پیش کشیدگی و پس کشیدگی انجام می شود که در ادامه هر دو مورد را بررسی می کنیم.

روش پیش کشیدگی

در مرحله اول این روش مفتول ها را در قالب قرار می دهند؛ سپس آن را کشیده و بتن ریزی کرده و تا زمانی که به مقاومت مورد نظر برسد، صبر می کنند. در نهایت سیم ها را رها کرده و این کار باعث می شود تا بتن ها تحت فشار قرار بگیرند.

روش پس کشیدگی

در این روش بر خلاف روش قبل، از بتن کمتری استفاده می شود و کاربرد بیشتری نسبت به روش پیش کشیدگی دارد. در ابتدای کار میلگردها در قالب قرار گرفته سپس بتن ریزی می کنند و بعد از آن مفتول را تحت کشش قرار می دهند.

اعمال نیرو پیش تنیدگی از سه طریق مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی صورت می گیرد، که در ادامه هر یک از آن ها را توضیح می دهیم.

ساده ترین روش پیش کشیدگی روش مکانیکی است، که از طریق یک یا دو جک انجام می گیرد. در این روش بین تکیه گاه و تیر، پلیتی قرار می دهند که تیر به حالت اولیه خود باز نگردد. در این حالت اگر تکیه گاه تغییر کند، باعث کاهش نیروی پیش تنیدگی شده که از معایب این روش محسوب می شود.

استفاده از روش شیمیایی به صورتی است، که در آن از سیمانی که قابلیت انبساط دارند، استفاده می کنند. در ابتدا سیمان ها را  به جای انقباض، منبسط می کنند که این انبساط  در بتن ها خود سبب نیرو پیش تنیدگی می شود.

در روش حرارتی یا الکتریکی از جریان برق استفاده می کنند. در ابتدا  تیرها را توسط گیره ای که به تکیه گاه متصل است می کشند و بعد از آن جریان برق را اعمال می کنند و روی مفتول ها بتن می ریزند. در نتیجه نیروی پیش تنیدگی به وجود می آید.

مزایا و معایب تیرچه بتنی پیش تنیده

همان طور که در جدول زیر مشخص است تیرچه پیش تنیده مزایای قابل توجهی دارد، که باعث چشم پوشی از معایب آن می شود. به فرض مثال تیرچه از پیش تنیده، نسبت به تیرچه کرومیت حدود نیمی از هزینه ها را کاهش می دهد، که این کاهش هزینه خود به تنهایی مزیت بزرگی محسوب می شود. در جدول زیر تعدادی از مزایا و معایب تیرچه از پیش تنیده شده آورده شده است.

مزایا	معایب
افزایش مقاومت و تنش نهایی	محدودیت در دهانه‌ های بلند
کاهش خیز	عدم اطمینان در کیفیت ساخت
افزایش پایداری ساختمان	محدودیت در اندازه‌ ها به دلیل نبشی
کاهش وزن سازه	مشکل در حمل و نقل
صرفه جویی (زمان، هزینه، بتن)	–

کاربرد تیرچه بتنی پیش تنیده

تیرهای پیش تنیده، با بهره گیری از مزایایی مانند مقاومت بالا، وزن سبک و سرعت  در اجرا، در اکثر سازه ها کاربرد دارند. این تیرها به دلیل پیش ساخته بودن، سرعت اجرا را افزایش داده و در انواع ساختمان های مسکونی، تجاری و اداری مورد استفاده قرار می گیرند. در سقف ها، تیرچه های پیش تنیده به دلیل کاهش بار مرده و جلوگیری از خمش و ترک خوردگی سقف، گزینه ایده آلی هستند.

تیرهای پیش تنیده با مزایایی که دارند، در ساختار انواع پل استفاده می شوند. این تیرها به دلیل قرار گرفتن در بتن، از خوردگی محافظت شده و باعث افزایش مقاومت و پایداری پل می شوند. در پل های معلق، تیرهای پیش تنیده، در قسمت بالای تیر خرپایی قرار گرفته و مانند ستون محکم، پل را نگه می دارند.

در پل های قوسی، این تیرها مانند ستون فقراتی محکم، قوس پل را نگه می دارند و باعث افزایش تحمل بار در آن می شوند. در پل های خرپایی، تیرهای پیش تنیده مانند اسکلتی قوی، پل را تقویت می کنند و آن را در مقابل عوامل مختلف، مانند بارهای سنگین، زلزله و باد، مقاوم تر می سازند.

تیرچه های از پیش تنیده مزایای بسیاری دارند، که گوشه ای از آن ها در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. مقاومت و استحکام این تیرچه ها سبب کاربرد آن ها در سازه های امروزی شده است. این مقاطع به دلیل وزن کم تری که نسبت به سایر تیرها دارند باعث کاهش بار مرده ساختمان می شود.

این تیر ها از پیش ساخته هستند در نتیجه باعث افزایش سرعت در ساخت سازه می شوند. همچنین می توان آن ها را در دهانه های بزرگ تر سفارش داد که با این کار می توانیم ستون وسط را حذف کرده و فضای بیشتری ایجاد شده که این کار باعث کاهش مصالح ساختمانی می شود.