Skip to content

تیرچه پیش تنیده

مفهوم پیش تنیدگی در بتن

قبل از پرداختن به تیرچه پیش تنیده (Prestressed) با یک بیان ساده برای تفهیم پیش تنیدگی می توان مثال برداشتن چندین کتاب با دو دست که روی هم قرار دارند، را به کار برد. برای برداشتن کتاب ها لازم است که با دو دست خود مقداری فشار به کتاب ها وارد کنیم تا از همدیگر فاصله نگیرند و کتاب ها نریزند. بتن هم خاصیتی دارد که به هنگام فشار خوب عمل کرده و مقاومت بالایی دارد و برعکس به هنگام کشش عملکرد خوبی ندارد و مقاومتش کم می شود که برای جبران این ضعف از تکنولوژی پیش تنیدگی استفاده می شود.

همان طور که گفته شد بتن جسمی مقاوم در برابر فشار است ولی در برابر کشش مقاومت کمتری دارد حال در مهندسی عمران شیوه ای که می تواند از این ضعف بتن در برابر کشش مقابله و آن را اصلاح کند اصطلاحا روش بتن پیش تنیده یا به نام علمی آن (Prestressed Concrete) نامیده می شود.

 به عبارت دیگر با این عمل یک تنش دائمی و ثابت به اندازه لازم در بتن ایجاد می شود که در اثر آن مقاومت باربری آن عضو افزایش پیدا می کند و این کار ترک های ناشی از لنگر خمشی و تنش های کششی که تحت تاثیر بارهای وارده در آن عضو هستند را محدود می کند. به طور خلاصه، پیش تنیده کردن عضوی از بتن با ایجاد فشار بر آن، کشش را کاهش می دهد و در نتیجه مقاومت بتن افزایش پیدا می کند.

مفهوم پیش تنیدگی در تیرچه پیش تنیده

تفاوت بتن مسطح با بتن پیش تنیده

تفاوت های بتن پیش تنیده با بتن مسطح را از جنبه های مختلفی می توان بررسی کرد. به لحاظ مواد مصرف شده در تهیه بتن پیش تنیده، از مصالح با مقاومت بالاتری استفاده می شود چون فولاد و بتن تحت تنش های بیشتری قرار دارند. لذا این نوع بتن در بارهای سنگین استفاده می شود. همچنین وزن ساختمان های پیش تنیده نسبت به موارد مشابه کمتر می باشد به این دلیل که در این حالت از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود فلذا، مقدار بتن مصرفی کمتر است و فولادهای مصرفی هم کم می باشد زیرا دارای مقاومت زیادتری هستند.

تاریخچه استفاده از بتن و تیرچه پیش تنیده

در گذشته به دلیل اینکه در تهیه بتن از کابل های فولادی با مقاومت کمتر استفاده می شد و این هم باعث کاهش نیروی پیش تنیدگی در فرایند تولید بتن پیش تنیده بود، از تیرچه های پیش تنیده کمتر استفاده می شد. می شود گفت استفاده از این مصالح در مهندسی عمران و سازه مبحث نسبتا تازه ای است که برای اولین بار یک مهندس فرانسوی در قرن بیستم به منظور تهیه بتن پیش تنیده از فولاد با مقاومت بالاتری استفاده کرد که نتیجه مطلوبی را در بر داشت. و از آن زمان به بعد مهندسین سازه و عمران استقبال خوبی از تیرچه ها و بتن پیش تنیده کردند. معمولا از بتن پیش تنیده در صنعت ساختمان سازی بصورت تیرچه استفاده میشود.

کاربرد بتن و تیرچه پیش تنیده

هدف اصلی تولید بتن پیش تنیده داشتن قابلیت کنترل تنش های کششی و ترک های ناشی از لنگر خمشی در اثر بارهای وارد شده به آن عضو می باشد. و همان طور که گفته شد کاربرد آن در عضو هایی که تحت تاثیر خمش قرار دارند مانند دیوار های حائل، ستون ها و دال های اسکله ها، تیرها، سقف پارکینگ ها و پل ها مخصوصا با طول دهنه های زیاد که در عمل با بتن معمولی قابل ساخت نیستند، می باشد و در عضو هایی که تحت تاثیر کشش قرار دارند، نظیر لوله ها و مخازن آب نیز استفاده می شود.

مزیت های استفاده از تیرچه پیش تنیده

۱- کاهش وزن تیرچه

وزن سازه های پبش تنیده در مقایسه با دیگر سازه های معادل بسیار کمتر است زیرا در این شیوه از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود لذا بتن مصرفی کمتر خواهد بود و همچنین چون فولاد مصرفی مقاومت زیادی دارد وزن فولاد نیز کمتر می باشد.

۲- نداشتن ترک های بتنی و خیز به طرف پایین

از خاصیت های مهم بتن پیش تنیده نداشتن ترک های دائمی می باشد که باعث دوام بیشتر سازه های پیش تنیده در مقایسه با سازه های بتنی است. این امر به خصوص در محیطی با زمین خورنده و همچنین سازه های دریایی بسیار حائز اهمیت است. و از آنجا که در بتن پیش تنیده قبل از وارد آمدن بار بر آن تحت تاثیر نیروی پیش تنیدگی کمی خیز به سمت بالا پیدا می کند باعث می شود که از شدت خیز به سمت پایین بکاهد.

۳- انعطاف پذیر بودن سازه

در بتن های پیش تنیده بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییری بکند می توان با تغییر دادن مقداری از نیروی پیش تنیدگی سازه را انعطاف پذیر کرد. سازه های بتن پیش تنیده در معماری نیز قابلیت انعطاف پذیری دارند زیرا به دلیل حذف بعضی از ستون ها و پایه ها امکان اجرای سازه با دهانه بزرگتر را فراهم می آورد.

۴- مقرون به صرفه بودن سازه پیش تنیده

سازه های پیش تنیده در مقایسه با سازه های بتن آرمه به هنگام استفاده در دهانه های بزرگ مقرون به صرفه تر تمام می شود.

۵- تست کردن سازه قبل از بارگذاری

در سازه های بتن پیش تنیده قبل از وارد آمدن بار، سازه با نیروی پیش تنیدگی بارگذاری می شود و بتن و فولاد تحت اثر تنش های زیادی قرار می گیرند، و این به نوعی امتحان از نظر مطمئن بودن بتن و فولاد می باشد.

مزایای استفاده از تیرچه پپیش تنیده

دیگر مزیت های مهم تیرچه پیش تنیده عبارت اند از:

  • قابلیت اجرا در دهانه های تا 9 متر
  • قابلیت تولید انبوه در سریع ترین زمان ممکن (بیش از 3000 متر طول در روز)
  • قابلیت اجرا در ساختمان های ماسونری (مصالح بنائی) و اسکلتهای بتنی و فولادی
  • کم شدن تعداد جکای مورد نیاز با زیاد شدن فاصله آنها در زیر تیرچه ها (درهر 5/2 متر)
  • تحمل بارهای زنده از 150 کیلوگرم برمتر مربع تا بیش از 1200 کیلوگرم بر متر مربع
  • سبکتر شدن سقف تمام شده در مقایسه با انواع سقف های مشابه
  • برش آسان در اندازه های مختلف توسط دستگاه های برش دستی و اتوماتیک
  • آزمایشات مداوم و تصادفی برای کنترل کیفیت مطلوب با امکانات پیشرفته آزمایشگاهی
  • عدم نیاز به تمهیدات طراحی در حین اجرا (شناژ مخفی)
  • قابلیت نصب در هر گونه شرایط جوی
  • بالا بودن مقاومت برشی نسبت به سایر تیرچه ها
  • استاندارد بودن محصولات تولیدی بدلیل داشتن استاندارد ایران و نظارت مسئولان کنترل کیفی کارخانه بر تولید و توزیع
  • کیفیت بسیار بالای محصولات تولیدی بدلیل استفاده از مواد اولیه استانداد (شن و ماسه و سیمان و…)
  • کم شدن زمان بهره برداری از سازه بدلیل تولید انبوه در حجم زیاد و جلوتر از برنامه ریزی ساخت و ساز در مرحله طراحی سازه (آماده شدن نقشه های نهایی)
  • مقاومت بیشتر در برابر بار های انرژی (دینامیکی _ ضربه ای) و خستگی به خاطر کم شدن محدوده تغییراتش در مقایسه با سایر انواع تیرچه ها به دلیل تفاوت طراحی و آنالیز تیرچه های پیش تنیده
  • کاهش هزینه تمام شده سقف تا 25% با تیرچه های پیش تنیده

مقایسه تیرچه پیش تنیده و تیرچه مسطح

در سیستم پیش تنیده به جای آرماتور از کابل ها و یا تاندون های با مقاومت بالا استفاده می شود که در ابتدا و قبل از بتن ریزی تحت کشش قرار گرفته و بعد از بتن ریزی رها می شوند. این تاندون ها با اعمال فشار به المان های بتنی، قابلیت باربری آن ها را افزایش داده و نیاز بیشتر به میلگرد را کاهش می دهند و همچنین این فشار در جهت عکس بارهای وارد بر عضو می باشد.

بدین صورت عضو بتنی قبل از بارگذاری تحت فشار قرار دارد که با بارگذاری و اعمال نیرو در جهت مخالف نیروی پیش تنیدگی، بخش مهمی از آن نیرو را خنثی می کند. در حالی که در سیستم بتن آرمه معمولی به علت عدم اعمال نیروی پیش تنیدگی و نبود نیروی فشاری در جهت عکس نیروی بارگذاری شده، در بتن تنش کششی بوجود آمده و از همان ابتدا ترک هایی در زیر تیرچه شکل می گیرد.

مقایسه تیرچه پیش تنیده و تیرچه مسطح

چگونگی ساخت تیرچه پیش تنیده

همانطور که بیان شد پیش تنیدگی سازه به صورت کلی عبارت است از ایجاد تنش در یک عضو بتنی به اندازه لازم طوری که در اثر این تنش، تنش های ناشی از بارهای زنده و مرده ی این عضو خنثی شود و مقاومت باربری آن عضو افزایش یابد. و به دو روش انجام می شود که عبارت اند از: روش پیش کشیدگی و روش پس کشیدگی.

روش اول، بتن پیش تنیده پیش کشیده یا (Pre-Tensioned Concrete)

در روش بتن پیش تنیده پیش کشیده ابتدا کابل های فولادی که به شکل مفتول بین دو گیره که در ابتدا و انتهای تیرچه قرار دارند توسط دستگاهی کشیده می شوند و همراه با آن عمل بتن ریزی انجام می شود. پس از سفت شدن بتن گیره ها را آزاد می کنند که در این حالت نیروی پیش تنیده ایجاد شده در فولاد به بتن منتقل می شود. بسیاری از سازه ها نظیر تیرچه ها و دال های کف پیش تنیده از این روش تولید می شوند.

 در این روش برای جلوگیری از وارد شدن ضربه به بتن به هنگام آزادسازی فولاد، مفتول ها را بصورت تدریجی رها می کنند تا نیرو آرام تر بر بتن اثر بگذارد. از دیگر قابلیت های بتن پیش تنیده پیش کشیده این است که می توان چندین عضو یک شکل را در یک زمان، بین دو تکیه گاه قرار داد که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر می باشد.

روش دوم، بتن پیش تنیده پس کشیده یا (Post-Tensioned Concrete)

در روش بتن پیش تنیده پس کشیده، ابتدا کابل های فولادی را در داخل قالب هایی قرار داده، سپس عمل بتن ریزی را انجام می دهیم و بعد از سفت شدن بتن قالب ها را از دو طرف به سمت بیرون می کشیم و این عمل هم از طریق گیره هایی انجام می شود که در دو طرف کابل قرار دارند و بعد از قطع کشش، محکم خواهند بود.

از مزیت های روش پیش تنیدگی پس کشیده نسبت به پیش کشیده این است که می توانیم کابل های فولادی را طوری در داخل قالب قرار دهیم که در مسیر تنش باشند تا بتوان حجم بتن ریزی را کاهش داد. در این روش بتن را به اصطلاح بتن پس کشیده می نامند.

در این روش کابل ها را می توانیم بعد یا قبل از عمل بتن ریزی در داخل غلاف ها قرار دهیم. بصورت تک تک توسط دستگاه و بصورت یکجا توسط نیروی انسانی انجام می شود.

نیروی پیش کشیدگی به تیرچه پیش تنیده

روش های مختلف وارد کردن نیروی پیش کشیدگی به تیرچه پیش تنیده

۱- روش مکانیکی

این روش به شیوه ای ساده تر همان استفاده از جک به عنوان تکیه گاه برای کشیدن تیرچه می باشد. باید دقت کرد که در این روش بوجود آمدن کوچکترین تغییر شکل یا حرکت تکیه گاه باعث کاهش نیروی پیش تنیدگی خواهد شد.

۲- روش شیمیایی

در روش شیمیایی برای تولید نیروی پیش تنیدگی در  تیرچه ها از نوع دیگر سیمان که برعکس سیمان معمولی خاصیت منبسط شدن دارد و منقبض نمی شود، استفاده می کنند. در این حالت به علت وجود کابل های منقبض شونده که از انبساط طول جلوگیری می کند به اندازه ای در تیرچه فشار ایجاد می شود.

۳- روش حرارتی یا الکتریکی

در روش الکتریکی برای افزایش طول کابل ها از جرسان برق استفاده می شود به این صورت که این جریان برق به کابل ها متصل می شود و سپس کابل ها به وسیله گیره ها در همان حالت کشیده شده و به تکیه گاه وصل می گردند. و دوباره بعد از قطع کردن جریان برق اطراف کابل ها بتن ریزی انجام می شود تا بتن به مقاومت مورد نظر برسد که در این حالت کابل ها را از تکیه گاه آزاد می کنند.

در اثر آزادسازی کابل ها نیروی ایجاد شده در اثر کشیدن کابل ها به بتن منتقل می شود. روش حرارتی بیشتر در تولید چراغ برق ها، دال ها و انواع تیرچه ها به وفور مورد استفاده واقع می شود.

انواع روش های تولید بتن پیش تنیده پس کشیده

روش چسبنده یا (Bonded)

در این روش بعد از کشیدن کابل ها به منظور پیشگیری از زنگ زدن کابل ها به داخل غلاف ها دوغاب سیمان تزریق می شود تا فاصله را پر کند و چون در این حالت کابل ها با دوغاب به بتن می چسبند به این روش چسبنده می گویند.

روش غیر چسبنده یا (Unbonded)

در برخی مواقع برای ایجاد انعطاف بیشتر در سازه جهت مقاومت بهتر در مقابل زلزله، دوغاب سیمان را به داخل غلاف ها نمی ریزند. و با اینکار چون چسبندگی در بین کابل و غلاف نیست این روش را غیر چسبنده می نامند. در روش غیر چسبنده به منظور جلوگیری از زنگ زدن کابل ها با زدن گریس کابل ها را روغنی می کنند. برای راحتی کار برخی کارخانه ها کابل هایی را تولید می کنند که در داخل لوله های حاوی گریس قرار دارد که بصورت مستقیم در داخل بتن گذاشته می شود.

در روش غیر چسبنده  احیانا اگر کابلی از داخل گیره ها در رود و یا از نقطه ای پاره شود، نیروی پیش تنیدگی در آن نقطه از بین خواهد رفت. به طور کلی مقاومت نهایی بتن پس کشیده چسبنده خیلی بیشتر از مقاومت نهایی بتن پس کشیده غیر چسبنده می باشد.

سوالات متداول

دلیل ارزان تر بودن تیرچه پیش تنیده نسبت به سایر تیرچه ها چیست؟

به دلیل تولید انبوه و تمام اتوماتیک، هزینه های تولید سرشکن می شود. همچنین استفاده از فولاد بسیار مقاوم و پیش تنیده شدن بتن باعث افزایش شدید مقاومت کششی و برشی بتن می شود و دیگر نیازی به استفاده از میلگرد طولی قطور و همچنین آرماتور برشی (زیگزاگ) نیست.

آیا میلگرد استفاده شده در قطعات پیش تنیده همان آرماتور حرارتی است؟

خیر، جهت تولید مقاطع پیش تنیده از پی سی وایر که تاب کششی معادل 18000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع دارد و جنس آن از فولاد است، استفاده می شود.

تیپ بندی تیرچه ها چگونه است؟

تیپ بندی تیرچه ها بر اساس ارتفاع تیرچه و تعداد وایرهای به کار رفته در آنها تیپ بندی می گردند. هرچه دهانه بزرگتر و بار مرده و زنده بیشتر باشد، ارتفاع و تعداد وایرها افزایش می‌یابد. با استفاده از این تیرچه‌ها امکان اجرای دهانه‌هایی تا طول 12 متر وجود دارد.

آیا پس از طراحی قابلیت تغییر و اجرا با استفاده از این نوع تیرچه ها وجود دارد؟

بله، در ساختمان های مسکونی تغییرخاصی در طراحی نیاز نیست و در پروزه هایی با بار زنده بالا این تبدیل با استفاده از جداول از پیش طراحی شده شرکت به صورت بسیار ساده قابل انجام می باشد.

آیا استفاده از تیرچه پیش تنیده باعث افزایش وزن سقف می شود؟

خیر. وزن تمام شده سقف با استفاده از خرپا و پیش تنیده برابر می باشد. در تیرچه پیش تنیده مقداری از بتن قبلا در کارخانه ریخته شده است که سبب افزایش وزن این نوع تیرچه قبل از اجرا می باشدولی در هر صورت پس از اجرا همان مقدار بتن به صورت درجا در سقف اجرا شده با تیرچه خرپایی ریخته می شود.

اطلاعات تماس

شرکت سازه بتن پیش تنیده امروز (بپتا)
تولید کننده قطعات بتنی پیش تنیده ، پیش ساخته و بتن آماده

آدرس : ارومیه ، کیلومتر 5/5 جاده سرو
شماره تماس : 2-32764991-044
مدیر فروش : 2354 189 0914
ایمیل : info@bpta.ir

محصول جدید