دانلودمقاله بتن پیش تنیده ، کاربرد و اجرای آن

اختصاصی از فایل هلپ دانلودمقاله بتن پیش تنیده ، کاربرد و اجرای آن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه
پیش تنیدگی عبارت از ایجاد تنش داخلی در یک جسم است تا تنشی را که به علت تأثیر نیروهای خارجی به وجود می آید به مقدار مورد نیاز خنثی کند یا به عبارت دیگر پیش تنیدگی به معنای ایجاد تنش های دائمی مخالف با تنش هایی می باشد که در اثر بارهای خدمت در سازه ایجاد خواهند شد. عمده ترین کاربرد پیش تنیدگی در بتن پیش تنیده است .
بتن ، که یکی از ارزانترین و عملی ترین مصالح ساختمانی است ، مقاومت خوبی در برابر فشار دارد و تاب کششی کمی از خود نشان می دهد . بنابراین در ناحیه ای از بتن ، که بعد از بارگذاری تحت کشش قرار می گیرد ، قبلاً ایجاد فشار می کنند . این عمل ، به اصطلاح« پیش تنیدن بتن » نامیده میشود .
بر اساس « آیین نامة ACI 318 – 95 » بتن پیش تنیده عبارت است از بتن سازه ای ( ساختمانی ) که جهت کاهش تنش های کششی بالقوه حاصل از بارها ، در آن تنش های داخلی ایجاد شده است .
هدف اصلی از پیش تنیده کردن یک عضو بتنی محدود کردن تنشهای کششی و ترکهای ناشی از لنگر خمشی تحت تأثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد .
پیش تنیدگی اصلی عمومی است که در موارد دیگر نیز مورد استفاده قرار می گیرد . یک چرخ دوچرخه یک مثال از پیش تنیدگی را نشان می دهد : لاستیک چرخ دوچرخه بسیار نرم است و سیمهای داخل آن بسیار بلنداند ، به طوری که تحت نیروی فشار امکان کمانش آنها وجود دارد . ولی هم لاستیک و هم سیمها در مقابل کشش مقاوم اند ، پس لاستیک چرخ را پر از باد می کنند و در سیمها کشش قبلی ایجاد می کند .

تاریخچه
مصریها در 5000 سال پیش ، در ساختن قایقهایشان از خاصیت پیش تنیدگی استفاده می کردند . بدین ترتیب که ، برای اتصال چوبهای بدنة قایق ، تیغهای آهنی گرم به کار می برند تا بعد از سرد شدن و انقباض آنها قطعات چوبی به هم فشرده شوند.
اولین کسی که ظاهراً توانست با ایجاد تنش فشاری در بتن مقاومت آنرا تحت تأثیر لنگر خمشی افزایش دهد یک نفر آمریکایی به نام جکسون بود که اختراع خود را در سال 1886 به ثبت رسانید .دو سال بعد ، در سال 1888 ، دوهرینگ ، مهندس آلمانی ، با قرار دادن یک میلة فولادی کشیده شده در داخل یک دال بتنی توانست اولین دال بتنی پیش تنیده را ایجاد کند. در سال 1896 ، مندل مهندس اطریشی اصل پیش تنیدگی را در تیر بتن پیش تنیده از فولاد معمولی با تنش اولیة 120 نیوتن بر میلیمتر مربع استفاده کرد و از افت ناشی از نشست و وارفتگی آگاهی نداشت ، فولاد به زودی کشش اولیة خود را از دست داد و تیر تبدیل به بتن آرمة معمولی شد .
در سال 1939 ، امپرگر ، مهندس اطریشی استفاده از بتن آرمه با پیش تنیدگی جزئی را پیشنهاد کرد ، یعنی قطعة بتنی ، علاوه بر اینکه به وسیلة آرماتور کشیده شده پیش تنیده می شود ، دارای آرماتور معمولی ( که در بتن مورد استفاده قرار می گیرد ) باشد و قطعه در موقع بار سرویس نیز کششی تحمل بکند .
در سال 1948 ، پروفسور آبلس انگلیسی اولین سازة بتن آرمه با پیش تنیدگی جزئی را در لندن بنا کرد .
در سال 1953 ، فدراسیون بین المللی پیش تنیدگی اولین کنگرة خود را در لندن تشکیل داد . در چهارمین کنگرة فدراسیون ، که در سال 1962 در رم تشکیل شد ، قدمهای نوینی برای استفاده از بتن آرمه با پیش تنیدگی جزئی برداشته شد و کمیتة مختلطی از فدراسیون بین المللی پیش تنیدگی(F.I.P) و کمیتة اروپایی بتن (C.E.B) به وجود آمد که در سال 1970 توصیه نامه ای منتشر کرد که در آن چهار نوع سازه از بتن آرمه تا پیش تنیدة کامل تعیین شده است . این چهار نوع اساساً با مقدار ازدیاد طول نسبی دورترین تار کششی بتن و ترک خوردگی بتن کششی از هم متمایز می شوند .
ـ نوع اول بتن پیش تنیدة کامل که بتن تا بار سرویس نباید تنش کششی تحمل کند .
ـ نوع دوم بتن آرمه با پیش تنیدگی جزئی است . تحت بار سرویس بتن می تواند تنش کششی داشته باشد – بشرطی که ترک نخورد – و تحت بارهای دائم بتن نبایستی کشیده شود .
ـ نوع سوم بتن آرمة پیش تنیده است . در این نوع ترک خوردن بتن تحت بار سرویس امری عادی است ، ولی عرض ترکها از 1/0 تا 3/0 میلیمتر محدود شده اند . محدودیت آنها بر حسب آب و هوایی که قطعه در آنجا مورد استفاده قرار می گیرد و جنس فولاد به کار رفته است .
ـ نوع چهارم بتن آرمة کلاسیک است .

مقایسة بتن پیش تنیده با بتن آرمه
ـ به علت اینکه فشار وارده از طرف کابلهای پیش تنیده به بتن بسیار زیاد است لازم است که مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در یک ساختمان بتن پیش تنیده به مراتب بالاتر از مقاومت فشاری بتن مورداستفاده در یک ساختمان بتن آرمه باشد .
ـ فولادهای نرم که معمولاً در ساختمان های بتن آرمه به کار می رود برای ساختمانهای بتن پیش تنیده مناسب نمی باشد زیرا امکان کشیدن آن به حدی که بتواند جبران اتلاف تنش های پیش تنیدگی ناشی از انقباض و خزش بتن را بکند وجود ندارد .
ـ بتن پیش تنیده یک جسم همگن و الاستیک می باشد و قبل از ترک خوردن بیشتر خاصیتی شبیه به فولاد را دارد تا یک جسم غیر همگن مانند بتن آرمه .
ـ یک ساختمان بتن پیش تنیدة کامل تحت تأثیر بارهای سرویس ترک نخواهد خورد در صورتیکه در یک ساختمان بتن آرمه از همان ابتدای بارگذاری ترکهایی در زیر تار خنثی بوجود می آید حتی اگر در اثر بارهای بیش از حد پیش بینی شده ساختمان بتن پیش تنیده ترک بخورد بعد از اینکه بارها از روی ساختمان برداشته شود ترکها بسته خواهد شد .
ـ اگر در یک ساختمان بتن پیش تنیده تنش پیش تنیدگی در اثر بار وارده خنثی شود بتن پیش تنیده خاصیتی بسیار شبیه به بتن معمولی پیدا خواهد کرد .
ـ در بتن پیش تنیده لنگر مقاوم به چند برابر افزایش می یابد اثر نیروی برشی 10/1 تا 5/1 تقلیل میابد . خمش یعنی تغییر شکل به 3/1 می رسد .
ـ در بتن پیش تنیده صرفه جوئی در فولاد به میزان 15 تا 20 درصد و در بتن به میزان 30 تا 50 در صد می باشد .

مزایا و معایب بتن پیش تنیده
مزایا :
ـ یکی از مهمترین خواص ساختمانهای بتن پیش تنیده نداشتن ترکهای دائمی می باشد . این موضوع باعث دوام بیشتر این نوع ساختمانها نسبت به ساختمانهای بتنی و بتن آرمه می شود . این امر خصوصاً در محیط هایی با گازها و زمین های خورنده و همچنین ساختمانهای دریایی بسیار حائز اهمیت می باشد . برتری بتن پیش تنیده نسبت به بتن آرمه جهت ساختمان تانکهای آب و مخازن به جهت نداشتن ترک واضح است .
ـ وزن ساختمانهای بتن پیش تنیده به مراتب از وزن ساختمانهای بتن آرمة معادل کمتر است زیرا اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود میزان بتن لازم کمتر است ، ثانیاً چون فولاد مصرفی دارای مقاومت زیادتری است معمولاً وزن فولاد لازم بین 5/1 تا 3/1 وزن فولاد معمولی معادل می گردد .
ـ خیز به طرف پایین تیرهای بتن پیش تنیده تحت اثر بارهای سرویس معمولاً بسیار کم می باشد زیرا قبل از وارد آمدن بارهای سرویس تحت تأثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به طرف بالا در تیر به وجود آمده است که از شدت خیز به طرف پایین می کاهد .
ـ در ساختمانهای بتن پیش تنیده قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ساختمان بوسیلة نیروی پیش تنیدگی به شدت بارگذاری شده و بتن و فولاد تحت اثر تنشهای زیادی قرار می گیرد و این خود یک نوع امتحان از نظر مطمئن بودن بتن و فولاد می باشد اگر چنانچه در این مرحله ، ساختمان از خود حالت غیر عادی نشان ندهد می توان مطمئن شد که تحت تأثیر بارهای سرویس نیز عیبی نخواهد کرد .
ـ با تغییر مقداری نیروی پیش تنیدگی می توان سازه را صلب و یا انعطاف پذیر کرد بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییری بکند .
واضح است که یک سازه انعطاف پذیر بیشتر خاصیت فنری و ارتجاعی داشته و می تواند قبل از اینکه در اثر ضربه گسیخته گردد مقدار قابل توجهی انرژی را جذب کند . به این ترتیب چنین سازه هایی تحت اثر بارهای زلزله و دینامیکی رفتار بهتری نشان می دهند . یک نمونه از چنین سازه هایی شمع های ضربه گیر اسکله ها می باشد ، از طرف دیگر یک سازه بسیار صلب بهتر می تواند لرزش ها و نوسانات بسیار سنگین را تحمل کند .( برای مثال ، فونداسیون موتورهای توربینی )
معایب :
ـ غالباً برای مهار کابل های پیش تنیدگی در دو انتها ، احتیاج به وسایل مخصوصی می باشد.
ـ اجرای بتن پیش تنیده به نظارت و مهارت بیشتری احتیاج دارد که باعث بالا رفتن هزینة واحد عملیات خواهد شد.
ـ استفاده از اعضای پیش تنیده وقتی مقرون به صرفه است که امکان تولید سری و انبوه وجود داشته باشد.
ـ در شرایط فعلی ، با توجه به محدودیت های ارزی ، امکان وارد کردن وسایل پیش تنیدگی به سادگی امکان پذیر نیست.

مصالح در بتن پیش تنیده
الف) بتن :
بتن مورد استفاده در بتن پیش تنیده دارای مقاومت بالاتری نسبت به بتن مصرفی در بتن مسلح معمولی می باشد. زیرا در بتن پیش تنیده بتن تحت تأثیر تنش های فشاری بیشتری قرار می گیرد و افزایش سطح مقطع به منظور کم کردن تنش ها باعث افزایش وزن سازه و در نتیجه غیر اقتصادی شدن طرح می شود.
در شرایط عادی از بتن هایی با مقاومت مشخصة در کارهای پیش تنیده استفاده می شود. در کارهای مخصوص مقاومت تا کاربرد دارد.
سیمان مصرفی در بتن پیش تنیده معمولاً از نوع سیمان پرتلند معمولی ( نوع 1 ) است.
سیمان مصرفی نباید به هیچ وجه کلر داشته باشد ، زیرا کلر مادة زنگ زنندة بسیار خطرناکی برای فولاد کابلهاست . از سیمانی که مقاومت اولیة آن زیاد باشد( نوع 3 ) در موارد الزامی استفاده می کنند . سیمان نوع 3 به سزعت خود را میگیرد . وقتی که ناچاریم پیش تنیدگی را در سن پایینتری انجام دهیم ، از این نوع سیمان استفاده می کنیم .
ب) فولاد :
فولادهای پیش تنیدگی به سه صورت مفتول ، رشته یا کابل و میلگردهای آلیاژدارتولید می شوند. مشخصة مهم فولادهای پیش تنیدگی در مقایسه با میلگردهای معمولی ، نقطة گسیختگی بسیار بالای آنها می باشد.
در شکل (1ـالف) نمودار تنش ـ کرنش فولادهای پیش تنیدگی با میلگرد های معمولی مورد مقایسه قرار گرفته است.اصولاً نقطة جاری شدن مشخصی برای میلگردهای پیش تنیدگی وجود ندارد و در مفتول ها و کابل ها ، تنش نظیر کرنش 1 درصد و در میلگردهای آلیاژدار ، تنش نظیر کرنش 7/0 درصد به عنوان تنش جاری شدن ( تنش تسلیم ) مورد استفاده قرار می گیرد . ( شکل (1ـب)).
مفتول ها : مفتول در کارهای پس کشیده و پیش کشیده مورد استفاده قرار می گیرند . مفتول از نورد گرم فولاد بلیت بصورت میلگرد و سپس کشیدن سرد میلگرد که با کاهش قطر آن همراه است ، ساخته می شوند. در آمریکا مفتول ها طبق ASTM-A421 تولید و استاندارد می شوند. ( جدول 1 )
کابل ها : کابل ها از تابیده شدن تعدادی مفتول در دور یکدیگر ساخته می شوند که در زبان فارسی به آن مفتول بافته شده نیز گفته می شود. معمول ترین نوع ، کابل 7 مفتوله می باشد که قطر اسمی آن در حدود 3 برابر قطر مفتول تشکیل دهندة آن است.کابل 7 مفتوله از تابیده شدن 6 مفتول حول مفتول میانی ساخته شده و طبق ASTM-A416 استاندارد می شود. (جدول 2 )
میلگردهای آلیاژدار : با اضافه کردن آلیاژهای مخصوص در هنگام تولید فولاد و سپس اصلاح سرد میلگرد تولیدشده ، میلگردهایی با مقاومت بالا برای کارهای پیش تنیده تولید می شود. در آمریکا میلگردهای آلیاژدار طبق ASTM-A722 استاندارد می شوند. ( جدول 3 )

خوردگی فولاد پیش تنیده
خوردگی فولادی که تحت تنش کششی زیاد قرار دارد با خوردگی یا زنگ زدگی معمولی فولاد متفاوت است . زنگ زدگی معمولی در اثر اکسیده شدن فولاد حاصل می شود که به طور تدریجی سطح مقطع مقاوم را کاهش می دهد ، در نتیجه تنش افزایش می یابد تا به مقدار تنش گسیختگی می رسد . این عمل به تدریج صورت می گیرد و قابل پیش بینی است . بر عکس « خوردگی تحت کشش » پدیده ای ناگهانی است و گسیختگی شکننده در پی دارد . مقطع گسیخته شده تقریباً مسطح بوده و یک هلال خاکستری رنگ در مقطع دیده می شود . اگر تنش کششی فولاد کمتر از 4/0 تنش نهایی باشد ، خوردگی تحت کشش پیش نمی آید . در بتن پیش تنیده تنش فولاد بزرگتر از 4/0 تنش نهایی است .
برای جلوگیری از خوردگی فولاد پیش تنیده باید آن را بخوبی محافظت کرد . در قطعات چسبنده ، کابل باید بخوبی در داخل بتن قرار گرفته و اطرافش ملات ماسه و سیمان ( که محیط قلیایی است ) تزریق شده باشد و در قطعات غیر چسبنده ، از کابل گالوانیزة مخصوص استفاده نمود .

روشهای پیش تنیدگی
پیش تنیدن بتن بوسیلة فولاد به دو طریق اساسی «‌ پیش کشیدگی » و « پس کشیدگی » صورت می گیرد . فرق اساسی بین دو رویة فوق مربوط به شرایطی است که بتن در لحظة کشیدن فولاد دارد . در روش « پیش کشیدگی » پیش از آنکه بتن ریزی بکنند ، فولاد را تحت کشش قرار می دهند و در روش « پس کشیدگی » پس از اینکه بتن خود را گرفت و به اندازة کافی مقاوم شد فولاد را می کشند .

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  13  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید