شناخت کامل سقف پس کشیده - استوارسازان

سقف پس کشیده

سقف پس کشیده چه نوع سقفی است؟

سقف پس کشیده و پیش‌تنیده:

در این روش با استفاده از نیروی به سمت بالا (ایجاد کمان) و پیش‌تنیدگی دال، می‌توان ضخامت‌ها را در دهانه‌های بزرگ کاهش داد و یا کنسول‌های بزرگ به ضخامت کم ایجاد نمود.

ایجاد کمان در سقف پس کشیده - استوارسازان

 

سقف پس کشیده و پیش تنیده - استوارسازان

سقف پس کشیده جدیدترین سقفی است که وارد صنعت ساختمان ایران شده است.

در سقف پیش‌ تنیده با استفاده از کابل و چگونگی قرارگیری آن در دال بتنی سقف، یک نیروی فشاری اولیه قبل از بهره‌برداری از سازه در ناحیه کششی دال بتنی ایجاد می‌کنند تا پس از بهره‌برداری از سازه این ناحیه کششی دچار ترک‌خوردگی نشود و در نتیجه از حداکثر ظرفیت باربری بتن استفاده شود و به تبع آن ابعاد و دو اندازه‌ها کاهش یابد.(مثلاً آویز تیرها حذف شود) از این توضیحات می‌توان فهمید که روش پیش‌تنیدگی مورد استفاده برای این سقف روش پس کشیدگی است.

یکی از مزایای اصلی استفاده از سقف پیش‌تنیده این است که این امکان را فراهم می‌آورد تا سازه با تعداد ستون کمتری نسبت به سایر سقف‌ها اجرا شود این موضوع در بحث معماری ساختمان و همچنین تأمین پارکینگ بسیار تأثیرگذار است.

همین مزیت باعث می‌شود تا برخی از سازندگان ساختمان با وجود هزینه‌ی بالای اجرای سقف پیش‌تنیده باز هم از این سیستم سقف استفاده کنند.

اجزای این سقف منوط به داشتن ابزار و ادوات و دانش فنی لازم است به سادگی امکان‌پذیر نیست.

  • پیش‌تنیدگی چیست؟

گرچه بتن در گذشته مدت‌های مدیدی به عنوان مصالح ساختمانی به کار می‌رفت، اما به هیچ عنوان مصالح سازه‌ای مناسبی محسوب نشده و قابل رقابت با فولاد، سنگ و چوب نبود.

چرا که برخلاف مقاومت فشاری بالا، در برابر تنش‌های کششی بسیار ضعیف عمل می‌کند.

به همین علت از بتن صرفاً به عنوان مصالح بنایی استفاده می‌شد.

تصویر پیش تنیدگی - سقف پس کشیده - استوارسازان

  • ضعف بتن در کشش:

بعدها مهندسین برای غلبه بر این ضعف، ترکیبی از فولاد مسلح کننده و بتن که امکان مقاومت در برابر نیروهای کششی و فشاری را ایجاد می‌نماید، به کار گرفتند.

در آغاز برای مسلح کردن بتن از آرماتور استفاده شد (بتن آرمه)، ولی در ادامه استفاده از تکنولوژی پیش‌تنیدگی، بتن را به یکی از کارآمدترین مصالح سازه‌ای تبدیل نمود.

ایده پیش‌تنیدگی در دهه اول قرن بیستم مطرح گردید و تحقیقات مختلفی بین سال‌های 1930 تا 1940 روی آن انجام گرفت.

این روش عملاً از سال 1955 تا کنون در زمینه‌های مختلف سازه‌ای مورد استفاده بوده است.

  • تئوری پیش‌تنیدگی:

پیش‌تنیده کردن عبارت است از اعمال تنش فشاری دائمی قبل از اعمال بارهای بهره‌برداری به منظور کاهش و یا از بین بردن تنش‌های کششی.

قرار دادن کابل کشیده شده فولادی و مهار کردن آن در دو طرف عضو، باعث ایجاد تنش فشاری دائمی در مقطع بتنی خواهد شد.

در طول اعضای خمشی، هم تار تحتانی در کشش قرار می‌گیرد (وسط دهانه) و هم تار فوقانی (روی تکیه‌گاه).

در مقاطع پیش‌تنیده، با جابه‌جا کردن موقعیت کابل، مقدار و توزيع تنش و فشاری قابل کنترل است.

تصویر تئوری پیش تنیدگی - سقف پس کشیده - استوارسازان

  • پیش‌تننیدگی در تیرهای مفصل:

تصویر 2 پیش تنیدگی در تیر های مفصل - سقف پس کشیده - استوارسازان

تصویر پیش تنیدگی در تیر های مفصل - سقف پس کشیده - استوارسازان

پیش‌تنیدگی در تیرها و دال‌های یکسره

  • روش‌های پیش‌تنیدگی:

اعمال نیروهای پیش‌تنیدگی به دو روش پیش کشیده یا پس کشیده صورت می‌گیرد.

بدین معنی که عملیات کشش کابل‌ها می‌تواند پیش از بتن‌ریزی یا پس از بتن‌ریزی انجام شود.

تصویر پیش تنیدگی در دال ها - سقف پس کشیده - استوارسازان

  • انواع روش‌های پیش‌تنیدگی:

در روش پیش کشیده ابتدا کابل‌ها روی بسترهای پیش‌ساخته در حد فاصل دو انتها کشیده می‌شوند.

بعد از بتن‌ریزی و کسب مقاومت لازم، با بریدن آنها و نیروی کششی موجود به صورت فشاری به بتن منتقل می‌گردد.

این روش در کارگاه‌ها یا کارخانه‌های تولید قطعات بتنی مورد استفاده است و معمولا ًمحصولات تولید شده به صورت پیش‌ساخته می‌باشند.

انواع روش های پیش تنیدگی - سقف پس کشیده - استوارسازان

  • پیش‌تنیدگی به روش پیش کشیده:

در روش پس کشیده کابل‌ها (که داخل غلاف‌های محافظی هستند) در قطعه موردنظر قرار می‌گیرند.

سپس عملیات بتن‌ریزی انجام شده و پس از این که بتن به مقاومت فشاری مورد نیاز رسید، کشیده و مهار می‌شوند.

از این روش هم در ساخت قطعات پیش‌ساخته استفاده می‌شود و هم امکان اجرای آن به صورت درجا و در محل وجود دارد.

کابل‌ها داخل قطعات پس کشیده به دو صورت چسبیده به غلاف و یا نچسبیده قرار می‌گیرند.

پیش تنیدگی به روش پس کشیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

  • پیش‌تنیدگی به روش پس کشیده:

سیستم چسبیده (Bonded) در این روش چند کابل داخل یک غلاف فلزی قرار می‌گیرند و معمولاً همگی به یک مهار انتهایی ختم می‌شوند.

مجموعه این غلاف‌ها در محل‌های مناسب روی قالب نصب شده و پس از بتن‌ریزی و کسب مقاومت فشاری مورد نیاز، کشیده می‌شوند.

برای ایجاد پیوند بین کابل و بتن، مواد پرکننده (گروت) داخل غلاف‌ها تزریق شده و به این ترتیب چسبندگی بین کابل و غلاف تأمین می‌گردد.

آج‌های روی جداره غلاف نیز طوری طراحی شده‌اند تا درگیری مناسبی با بتن ایجاد کنند.

بدین ترتیب بین کابل و بتن پیوند (Bond) قابل قبولی ایجاد می‌گردد.

روش چسبیده بیشتر در مواردی استفاده می‌شود که نیاز به نیروی زیادی برای پیش‌تنیده کردن اعضا وجود داشته باشد.

موارد زیر از کاربردهای این سیستم است:

  1. پل‌های پیش‌تنیده
  2. تیرهای پیش‌تنیده برای دهانه‌های بزرگ
  3. صفحات انتقال بار (Transfer Plate)
  4. فونداسیون‌های پیش‌تنیده

سیستم نچسبیده (UnBonded) :

در این روش نیروی فشاری از طریق مهارهای انتهایی به بتن منتقل شده و کابل در طول خود پیوندی با بتن ندارد.

برخلاف روش چسبیده، در این سیستم هر کابل داخل یک غلاف پلاستیکی قرار دارد و به طور مستقیم توسط یک مهار نگهداشته می‌شود.

از آنجایی که نیازی به تأمین چسبندگی بین کابل و بتن وجود ندارد، عملیات تزریق گروت در این سیستم حذف می‌شود.

روش نچسبیده بیشتر در مواردی استفاده می‌شود که اجزای بتنی دارای ضخامت کمی هستند و کارگذاری مهارهای انتهایی بزرگتر که برای مهار چند رشته کابل استفاده می‌شوند امکان‌پذیر نباشد.

موارد زیر از کاربردهای این سیستم است:

  • دال‌های ساختمانی
  • دال‌های روی زمین (slab on ground)

کاربرد های سیستم نچسبیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

مزایای سیستم پیش‌تنیده:

  • دهانه بزرگتر:

با استفاده از تکنولوژی پیش‌تنیدگی امکان ایجاد دهانه‌های بزرگتر در سازه وجود دارد.

محدودیت‌هایی که روش‌های دیگر در پوشاندن دهانه‌های بزرگ با آن مواجه هستند در این سیستم کمتر است.

این مزیت قابلیت‌های گسترده‌تری را در اختیار طرح معماری قرار می‌دهد و همچنین امکان استفاده مناسب‌تری از فضا را ایجاد می‌کند.

  • ضخامت دال کمتر:

با توجه به تحت فشار بودن بتن و وجود انحنا در کابل‌ها امکان پوشاندن دهانه با ضخامت کمتر نسبت به دال‌های بتن آرمه معمولی و یا سایر سیستم‌های رایج فراهم می‌گردد.

  • حذف تیرها:

از آنجایی که در این سیستم امکان حذف تیرها و آویزها وجود دارد، می‌توان سطح زیرین تخت را در اختیار طرح معماری قرار داد.

در نتیجه عبور کانال‌های تأسیساتی با سهولت امکان‌پذیر می‌باشد.

به علاوه، تیغه‌بندی و پارتیشن‌بندی نیز بدون محدودیت قابل اجرا است.

  • کنترل ترک و دوام بیشتر:

نیروی پیش‌تنیدگی باعث اعمال فشار دائمی به دال‌های پیش‌تنیده می‌گردد و سقف‌ها همواره تحت فشار خواهند بود.

لذا ترک‌های موجود در این سیستم به حداقل می‌رسد.

کاهش ترک، باعث افزایش مقطع مؤثر می‌شود.

در حالی که در اعضای بتن آرمه معمولی به واسطه ترک‌خوردگی، مقطع مؤثر بتن تحت بارهای بهره‌برداری کاهش می‌یابد.

به علاوه، کاهش ترک، مانع نفوذ مواد خورنده به بتن شده و خوردگی فولاد کمتر می‌شود.

به عبارت دیگر دوام سازه افزایش می‌یابد.

  • افزایش سرعت اجرا:

با توجه به حذف تیرهای میانی و آرماتوربندی دال‌ها، زمان اجرای یک سقف پیش‌تنیده بسیار کمتر از یک دال بتنی معمولی خواهد بود.

عدم وجود تیرها، سرعت اجرای قالب‌بندی را نیز افزایش می‌دهد و از طرف دیگر بعد از اجرای عملیات کشش، سقف بدون وجود قالب و شمع‌بندی، خود ایستا خواهد بود و می‌توان قالب‌ها را در مدت زمان کوتاه‌تری باز کرد.

به صورت عمومی، زمان اجرای یک دال پیش‌تنیده حدود 30٪ سریع‌تر می‌باشد.

  • ارتفاع کمتر کف تا کف و کاهش ارتفاع كل ساختمان:

با توجه به کاهش ضخامت دال و حذف آویز تیرها، می‌توان ارتفاع کف تا کف طبقات را کاهش داد.

این امر باعث کاهش ارتفاع ساختمان و کاهش مصالح مصرفی در ستون، دیوار تیغه‌بندی و… می‌گردد.

همچنین در ارتفاع ثابت می‌توان از تعداد طبقات بیشتری استفاده کرد.

این امر به خصوص در ساختمان‌های بلندمرتبه که با توجه به قوانین موجود محدودیت ارتفاع دارند، حائز اهمیت است.

  • امکان ستون‌گذاری نامنظم:

برخلاف سازه‌های بتنی معمولی که ستون‌گذاری معمولاً از آکس‌بندی منظم پیروی می‌کند، در این سیستم امکان ستون‌گذاری به صورت نامنظم وجود دارد که در طرح‌های معماری حائز اهمیت است.

  • امکان ایجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم در سقف:

با توجه به انعطاف‌پذیری کابل‌ها، امکان ایجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم روی سقف وجود دارد.

در این سیستم نیاز به تعبیه تیر اطراف بازشوها نمی‌باشد.

  • کاهش وزن ساختمان:

با توجه به کاهش ضخامت دال و حذف تیرها، وزن کلی ساختمان نیز کاهش می‌یابد.

این امر باعث کم شدن ابعاد و اندازه سایر اجزای سازه‌ای خواهد شد.

  • بهبود عملکرد لرزه‌ای:

سیستم دال بتنی نسبت به سایر سیستم‌های پوشش سقف دیافراگم یکپارچه‌تری تشکیل می‌دهد که باعث بهبود عملکرد لرزه‌ای ساختمان می‌گردد.

به علاوه، تحقیقات مختلف در این زمینه نشان می‌دهد دال‌های پس کشیده با روش نچسبیده نسبت به دال‌های بتن آرمه عملکرد مناسب‌تری هنگام وقوع زلزله داشته‌اند.

  • کاهش هزینه‌ها:

کاهش ضخامت دال، کاهش تعداد ستون‌ها، حذف تیرها و … باعث صرفه‌جویی قابل توجهی در بتن و فولاد مصرفی خواهد شد.

به علاوه، کاهش عملیات قالب‌بندی و آرماتوربندی نیز باعث کاهش هزینه‌های اجرایی می‌گردد.

سرعت اجرای بیشتر نیز کاهش هزینه تجهیزات و نیروی انسانی را در پی خواهد داشت.

روی هم رفته ساختمان‌هایی که در آنها از این سیستم استفاده می‌شود حدود 10 تا 20 درصد نسبت به ساختمان‌های بتن آرمه ارزانتر خواهند بود.

روش‌های وارد کردن نیروی پیش‌تنیدگی:

1- روش مکانیکی:

شاید ساده‌ترین روش فشرده ساختن یک تیر به وسیله يک یا دو جک در مقابل دو تکیه‌گاه می‌باشد.

این روش در بعضی از پروژه‌های بزرگ به کار می‌رود و در بعضی از پروژه‌ها پس از فشرده ساختن تیر به وسیله جک با قرار دادن پلیت بین تیر و تکیه‌گاه جلوی برگشت تیر را به حالت اولیه گرفته، سپس جک‌ها را آزاد می‌کنند.

اشکال اساسی این روش‌ها این است که کوچکترین تغییر شکل و یا حرکت تکیه‌گاه به نحو قابل ملاحظه‌ای نیروی پیش‌تنیدگی را کاهش می‌دهد.

2- روش شیمیایی:

در این روش نیروی پیش‌تنیدگی در اثر استفاده از سیمان‌های منبسط شونده به وجود می‎‌آید.

این سیمان‌ها برخلاف سیمان‌های معمولی در موقع گرفتن و سخت شدن به جای منقبض شدن منبسط می‌گردند و چون وجود کابل‌ها در داخل بتن جلوی این انبساط طول را می‌گیرد در نتیجه مقداری نیروی فشاری در تیر ایجاد می‌شود.

3- روش الکتریکی – حرارتی:

در این روش با وصل کردن جریان برق به کابل‌ها باعث ازدیاد طول کابل‌ها شده، سپس کابل‌ها را توسط گیره‌هایی در همان حال کشیده به تکیه‌گاه وصل می‌کنند.

پس از قطع کردن جریان و سرد شدن کابل‌ها، دور آنها را بتن‌ریزی می‌کنند و بعد از اینکه مقاومت بتن به حد لازم رسید کابل‌های کشیده شده را از تکیه‌گاه آزاد می‌کنند.

در نتیجه نیروی کشیده شدن کابل‌ها به بتن منتقل می‌گردد، روش پیش‌تنیدگی حرارتی به طور وسیعی برای ساختن دال‌ها تیرها، خرپاها و ستون‌های چراغ برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تصویر دال پس کشیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

دال پیش تنیده و پس کشیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

دال پیش تنیده و پس کشیده 2 - سقف پس کشیده - استوارسازان

دال‌های پیش‌تنیده پس کشیده (post tension slab)

دال‌ های پیش‌ تنیده سقف پس کشیده - استوارسازان

مراحل اجرا سقف پس کشیده:

1- قالب‌بندی سقف پس کشیده:

قالب‌بندی سقف مشابه دال بتنی معمولی (بتن آرمه)، انجام می‌شود.

قالب‌ها می‌توانند از جنس چوب، فلز یا پلای وود (plywood) باشند.

از آنجایی که عموماً دال‌های ساختمانی در این روش به صورت تخت در نظر گرفته می‌شود، لذا سرعت عمليات قالب‌بندی نسبت به سایر سیستم‌های بتنی افزایش می‌یابد.

قالب‌ بندی سقف پس کشیده - استوارسازان

2- آرماتوربندی سقف پس کشیده:

حجم آرماتوربندی دال‌های پیش‌تنیده در مقایسه با دال بتن آرمه بسیار کمتر است.

آرماتور مورد نیاز شامل کلاف‌های کناری، آرماتورهای تقویتی روی ستون‌ها و دیوارها، آرماتورهای مربوط به برش پانچ، اطراف بازشوها و… در این مرحله روی سقف نصب می‌شوند.

عملاً آرماتوربندی به صورت شبکه فوقانی و تحتانی در این روش وجود ندارد.

آرماتور بندی سقف پس کشیده - استوارسازان

3- نصب کابل‌ها و مهارهای انتهایی در سقف پس کشیده:

با توجه به نقشه‌های اجرایی کابل‌ها روی قالب قرار گرفته و مهارهای انتهایی به لبه قالب متصل می‌شوند.

معمولاً کابل‌ها در دو جهت عمود برهم روی سقف قرار می‌گیرند.

تعداد و فاصله کابل‌ها تابع طول دهانه و بارگذاری می‌باشند.

در حالت معمول در یک جهت، کابل‌ها به صورت متمرکز روی نوارهای ستونی قرار می‌گیرند (Banded Tendons) و در جهت دیگر با فاصله‌های یکنواخت حدود 1.50 متری توزیع می‌گردند.(Distributed tendos)

4- نصب Chair و تأمین پروفیل کابل‌ها در سقف پس کشیده:

همانطور که در ابتدا اشاره شد، برای استفاده بهینه از پیش‌تنیدگی، موقعیت کابل نسبت به تارخنثی مقطع در طول مسیر تغییر می‌کند.

معمولاً روی نقطه تکیه‌گاهی کابل‌ها به تار فوقانی و در وسط دهانه به تار تحتانی نزدیک می‌شوند.

به این انحنا در اصطلاح پروفیل (profile) می‌گویند.

جهت تأمین این پروفیل، chair ها را در اندازه‌های متفاوت با فاصله‌های مشخص قرار می‌دهند و کابل روی آنها قرار می‌گیرد.

به این ترتیب پروفیل موردنظر تأمین می‌گردد.

5- بتن‌ریزی سقف پس کشیده:

بعد از بستن آرماتورها و قرارگیری کابل‌ها روی سقف، بتن‌ریزی انجام می‌شود.

در این مرحله باید در مورد ویبره زدن اطراف مهارهای انتهایی دقت لازم صورت گیرد.

بتن ریزی سقف پس کشیده - استوارسازان

6- عملیات کشش در سقف پس کشیده:

بعد از اینکه بتن به مقاومت فشاری موردنیاز رسید، می‌توان عملیات کشش کابل‌ها را آغاز نمود.

هر کابل از یک طرف یا هر طرف کشیده می‌شود.

میزان افزایش طول هر کابل با توجه به طول و پروفیل آن محاسبه شده و پس از کشش نیز اندازه‌گیری می‌شود.

بدین ترتیب صحت اجرای عملیات کنترل می‌گردد.

عملیات کشش در سقف پس کشیده - استوارسازان

  • مصالح و تجهیزات پیش‌تنیدگی:

مصالح پیش‌تنیدگی در دو قالب اصلی فولاد پیش‌تنیدگی و مهار انتهایی تقسیم‌بندی می‌شود.

برای کشش کابل‌ها نیز از جک و پمپ‌های کشش استفاده می‌شود.

در ادامه به معرفی مصالح و تجهیزات پیش‌تنیدگی پرداخته شده است.

  • فولاد پیش‌تنیدگی:

جهت اعمال نیروی پیش‌تنیدگی به بتن از کابل (Strand)، سیم (Wire) یا میلگرد (Bar) پیش‌تنیدگی استفاده می‌شود که به صورت تک رشته‌ای یا در گروهی در قطعات پیش‌تنیده قرار داده می‌شوند.

برای اصلاح مشخصات فولاد و تهیه فولاد پیش‌تنیده عملیات مختلفی روی آنها انجام می‌شود.

این عملیات به شرح زیر است:

  • سردکشیدگی (Cold Drawn):

در این عملیات فولاد پیش‌تنیدگی برای چند روز تحت کشش مستمر قرار می گیرد و از این طریق چیدمان کریستالی دچار تغییر شده و مقاومت آن افزایش می‌یابد.

  • تنش‌زدایی (Stress Relieving):

تنش‌زدایی از طریق افزایش دما تا حدود 350 درجه سانتیگراد و کاهش آرام دما صورت می‌گیرد.

در این عملیات محدوده ارتجاعی فولاد پیش‌تنیدگی افزایش یافته اما فاصله تغییر شکل پلاستیک پس از جاری شدن کاهش می‌یابد.

  • کاهش وادادگی (Low Relaxation):

این عملیات با گرم کردن فولاد تا مرز 350 درجه سانتیگراد حين کشش آنها صورت می‌گیرد.

این عملیات با کاهش تغییر شکل پلاستیک پس از جاری شدن، منحنی تنش – کرنش فولاد را اصلاح می‌کند.

به علاوه وادادگی فولاد به شدت کاهش می‌یابد.

منحنی تنش کرنش فولاد پیش تنیدگی - سقف پس کشیده - استوارسازان

منحنی تنش کرنش فولاد پیش‌تنیدگی

اگر نیروهای پیش‌تنیدگی در جهات y و x را به ترتيب py و px (واحد عرض) بنامیم و خروج از مرکزیت در وسط دهانه به ترتیب ey و ex باشند، آنگاه به دلیل اینکه نیروهای قائم مربوط به تاندون‌ها در هر جهت در نقاط مختلف دال باهم جمع می‌شوند بار گسترده یکنواخت کل رو به بالا که بر دال وارد می‌شود از رابطه زیر به دست می‌آید:

 

سقف پس کشیده - استوارسازان

تصویر نیروهای وارد در پیش تنیدگی - سقف پس کشیده - استوارسازان

به دلیل اینکه بین تاندون‌ها باید یک فاصله حداقل وجود داشته باشد، توزیع تنش در داخل دال کاملاً یکنواخت نخواهد بود، ولی در عمل می‌توان آن را یکنواخت در نظر گرفت.

مدل متداول این دال، دال تخت می‌باشد که تکیه‌گاه‌های آن ستون بوده و دارای تیرهای میانی نیز نمی‌باشد.

توزیع لنگر خمشی در دال تخت - سقف پس کشیده - استوارسازانتوزیع لنگر خمشی در دال تخت تحت بارهای وارده      توزیع لنگر ناشی از پیش‌تنیدگی در دال تخت

  • کابل:

در حال حاضر مرسوم‌ترین شکل برای استفاده از فولاد پیش‌تنیدگی، کابل‌های پیش‌تنیدگی هفت رشته‌ای است.

این کابل‌ها مطابق استاندارد آمریکایی ASTM A416 در دو رده 250 و 270 استفاده می‌شوند.

مقاومت نهایی کابل‌های رده 250 برابر 17250 و رده 270 برابر 1860 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می‌باشد.

کابل‌های پیش‌تنیدگی در دو دسته تنش‌زدایی (Stress Relieved) شده و با وادادگی کم (Low Relaxation or Lowlax) تولید می‌شوند.

کابل‌های با وادادگی کم پس از کشش و در دراز مدت افت کمتری دارند.

در حال حاضر این کابل‌ها به صورت معمول در کارها استفاده می‌شوند و کابل‌های تنش‌زدایی شده صرفاً در موارد خاص کاربرد دارند.

مطابق استاندارد آمریکایی کابل‌های رده 250 در شش سایز 6.35 – 7.94 – 9.53 – 11.11 – 12.70 – 24.15 و کابل‌های رده 270 در چهار سایز 9.53 – 11.11 – 12.70 – 15.24 تولید می‌شوند.

به صورت معمول یک دسته کابل می‌تواند تا 50 رشته کابل داشته باشد.

کابل‌های پیش‌تنیدگی با جک‌های هیدرولیکی کشیده شده و توسط گوه‌های فولادی در مهارهای انتهایی، گرفته می‌شوند.

کابل پیش تنیدگی در سقف پس کشیده - استوارسازان

کابل پیش‌تنیدگی

  • سیم:

مطابق استاندارد آمریکایی ASTM A421 سیم‌های پیش‌تنیدگی در رده‌های 235، 240 و 250 با مقاومت نهایی 1620، 1655 و 1725 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در دو نوع BA و WA تولید می‌شوند.

در نوع اول برای نگهداری سیم‌ها از مهارهای انتهایی دکمه‌ای و در نوع دوم از مهارهای انتهایی به همراه گوه استفاده می‌شود.

سیم‌ها نیز مشابه کابل در دو دسته تنش‌زدایی شده و با وادادگی کم تحت عملیات اصلاحی قرار می‌گیرند.

سیم‌های پیش‌تنیدگی عموماً در قطرهای 4.88 – 4.98 – 6.35 – 7.01 میلیمتری تولید می‌شوند و بسته به کاربرد، به صورت تکی و یا چند رشته‌ای از آنها استفاده می‌شود.

  • میلگرد:

میلگردهای پیش‌تنیدگی مطابق استاندارد آمریکایی ASTM A722 در رده 150 با مقاومت نهایی 1035 کیلوگرم در هر سانتیمتر مربع تولید می‌شوند.

این میلگردها در دو نوع تیپ I و تیپ II به صورت ساده و آجدار موجود هستند.

میلگردهای تیپ I در شش سایز 19، 22، 25، 29، 32 و 35 میلیمتری استفاده می‌شوند.

میلگردهای تیپ II نیز در سایزهای 15، 20، 26، 32، 36، 40 و 65 میلیمتری با شكل آج‌های مختلف مورد استفاده هستند.

میلگردهای پیش‌تنیدگی نیز مشابه کابل‌ها و سیم‌های پیش‌تنیدگی به وسیله جک‌های هیدرولیکی کشیده شده و به صفحات مهاری انتهایی و مهره مهار می‌شوند.

  • جک و پمپ:

در سیستم‌های پس کشیده و پیش کشیده برای کشش فولاد پیش‌تنیده از جک و پمپ استفاده می‌شود.

در قطعات پس کشیده جک‌ها به روی بتن سخت شده قرار می‌گیرند تا با استفاده از عکس‌العمل ایجاد شده فولاد را تحت کشش قرار دهند.

در سیستم‌های پیش‌کشیده جک‌ها روی قالب یا دیواره دور قالب قرار گرفته و به آنها تکیه می‎‌کنند.

به علت سادگی در نحوه‌ی استفاده، جک‌های هیدرولیکی کاربرد بیشتری نسبت به جک‌های دستی یا جک‌های برقی دارند.

معمولاً از جک‌های دستی زمانی استفاده می‌شود که مقدار کمی نیروی پیش‌تنیدگی موردنیاز است.

جک‌ها معمولاً از یک یا دو پیستون تشکیل شده که به یک پمپ هیدرولیکی و شیر کنترل کننده متصل شده‌اند.

بازوها دارای ظرفیت‌های متفاوتی در محدوده 3 الی 1000 تن هستند.

جک و پمپ - سقف پس کشیده - استوارسازان

جک و پمپ

مهار انتهایی:

مهار شدن فولاد پیش‌تنیدگی داخل قطعه بتنی معمولاً به یکی از روش‌های زیر صورت می‌گیرد:

  • مهار کردن با تکیه بر عملکرد گوه و اتصال اصطکاکی آن به کابلی
  • پرچ کردن انکوریج به انتهای کابل (مهارهای دکمه‌ای)
  • پیازی کردن یا افشان کردن کابل داخل بتنی (بدون نیاز مهار انتهایی)

سیستم‌های مهار انتهایی زیادی براساس روش اول و دوم یا بر مبنای عملکرد گوه‌ای یا مهارهای دکمه‌ای گسترش پیدا کرده‌اند.

در مورد مزایای هر کدام از این سیستم‌ها نسبت به همدیگر، بیش از توجه به اصول حاکم بر عملکرد آنها باید به شکل کاربردی آنها توجه نمود.

روش سوم على‌رغم عدم استفاده از مهار انتهایی و مزایای قابل توجه در قیاس با سایر روش‌ها، کاربرد زیادی پیدا نکرده است.

در میان سه نوع مهاری اشاره شده، مهارهایی که بر عملکرد گوه‌ای استوار هستند توسعه بیشتری پیدا کرده‌اند.

در این نوع مهار انتهایی، قطعه مخروطی شکلی وجود دارد که کابل یا کابل‌ها از داخل آن عبور کرده و در انتها به صفحه‌ای متکی بر مخروط ختم می‌شوند.

کابل‌ها روی این صفحه توسط گوه‌هایی مهار می‌شوند که شکل مخروطی و شیار داخلی آنها باعث نگه داشتن کابل‌ها می‌شود.

قطعه مخروطی شکل مهار انتهایی داخل قطعه‌ی بتنی مدفون می‌شود.

معمولاً موقعیت قرارگیری مهار انتهایی لبه قطعه‌ی بتنی یا در صورت نیاز کمی عقب‌تر خواهد بوداین مکانیزم سبب انتقال نیروی پیش‌تنیدگی به قطعه‌ی بتنی خواهد شد.

انکوریج - سقف پس کشیده - استوارسازان

انکوریج

گوه - سقف پس کشیده - استوارسازان

گوه

پاکت فرمر - سقف پس کشیده - استوارسازان

پاکت فرمر

روش‌های پیش‌تنیدگی:

1- بتن پیش‌تنیده پیش کشیده (Pre – tensioned concrete)

بتن پیش‌کشیده، بتنی است که کابل‌های پیش‌تنیدگی آن قبل از ریختن بتن کشیده شده باشند.

در بتن پیش‌کشیده کابل‌های داخل بتن به بتن چسبیده‌اند و در واقع کابل بدون غلاف داخل بتن جای می‌گیرد و بعد از اینکه بتن به مقاومت مشخصه رسید، کابل‌ها را از تکیه‌گاه‌های دو طرف آزاد کرده و قسمت اضافی بیرون مانده از بتن را قطع می‌نمایند.

تمام نیروی پیش‌تنیدگی به طور کامل در طولی از کابل به بتن منتقل می‌شود که این طول انتقال، بستگی به نوع سطح فولاد، شکل مقطع و قطر آن دارد.

همچنین مقاومت بتن نیز در آن مؤثر می‌باشد همانند تولید شمع‌ها و تیرهای پیش‌ساخته.

بتن پس کشیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

برای جلوگیری از وارد شدن ضربه به بتن در موقع انتقال نیروی پیش‌تنیدگی، باید این نیرو به طور آرام و تدریجی به بتن منتقل شود.

همچنین قطعه بتنی باید بتواند به راحتی در روی بستر خود بلغزد تا جلوی به وجود آمدن نیروهای داخلی در اثر اصطکاک گرفته شود.

یکی از خاصیت‌های مهم بتن پیش‌کشیده این است که می‌توان چندین عضو یک شکل را در آن واحد بین دو تکیه‌گاه ریخته و پس از گرفتن بتن با قطع کردن کابل‌های مشترک، آنها را از هم جدا کرد.

این کار از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می‌باشد، زیرا عمل کشیدن کابل‌ها برای تمام عضوها فقط یکبار انجام می‌شود همانند تولید قطعات پیش‌ساخته Hallow – core که مراحل تولید به شکل زیر می‌باشد.

تصویر 2 بتن پیس تنیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

تصویر بتن پیس تنیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

2- بتن پیش تنیده پس کشیده (Post – tensioned concrete)

اگر فولاد پیش‌تنیدگی را بعد از گرفتن و سفت شدن بتن بکشند، بتن را اصطلاحاً بتن پس کشیده می‌نامند.

نیروی پیش‌تنیدگی توسط گیره‌های (anchorages) دو انتهای سازه از کابل به بتن منتقل می‌گردد.

فولاد پیش‌تنیدگی نباید قبل از کشیدن به بتن چسبیده باشد، در غیر این صورت امکان کشیدن آن وجود نخواهد داشت.

فولادهای پیش‌تنیدگی را باید در داخل غلاف‌ها یا مجراهایی که در داخل بتن یا خارج از آن تعبیه شده است، قرار داد.

کابل‌های پیش‌تنیدگی را می‌توان قبل و یا بعد از بتن‌ریزی در داخل غلاف‌ها کار گذاشت.

کابل‌ها به صورت یکی یکی به وسیله دستگاه کابل ردکن (strand pusher) و یا به طور دسته‌ای به وسیله نیروی انسانی در داخل غلاف کار گذاشته می‌شود.

انواع بتن سقف پس کشیده و پیش کشیده:

1) با روش چسبنده (Bonded)

بعد از پایان عملیات کشش کابل‌ها، برای جلوگیری از زنگ زدن کابل‌ها، دوغاب سیمان به داخل غلاف‌ها تزریق می‌شود تا فاصله بین کابل و غلاف را پر کند.

در این حالت چون کابل توسط دوغاب به غلاف و در نتیجه به بتن می‌چسبد، اصطلاحاً این روش را چسبنده (Bonded) می‌نامند.

پل صندوقه‌ای به وسیله دستگاه شاریو - سقف پس کشیده - استوارسازان

پل صندوقه‌ای به وسیله دستگاه شاریو

پل صندوقه‌ای درجا ریز - سقف پس کشیده - استوارسازان

پل صندوقه‌ای درجا ریز

تیر پس کشیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

تیر پس کشیده

سقف ساختمان پس کشیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

ساختمان سقف پس کشیده

گروت تزریق شده داخل گیره - سقف پس کشیده - استوارسازان

گروت تزریق شده داخل گیره

شرح تصویری وسایل پیش تنیدیگ - سقف پس کشیده - استوارسازان

شرح تصویری وسایل پیش‌تنیدگی:

به منظور آشنایی بهتر و درک صحیح از سیستم پس کشیده یکسری تصاویر از وسایل پیش‌تنیدگی در این قسمت نشان داده شده است.

کابل‌های پیش‌تنیدگی غلاف فلز یا دوات پس کشیدگی.

استرونگ هلد - سقف پس کشیده - استوارسازان

سقف پیش تنیده - سقف پس کشیده - استوارسازان

کابل پیش تنیدگی - سقف پس کشیده - استوارسازان

سقف پس کشیده - استوارسازان

کابل های پیش تنیدگی و پس کشیدگی - سقف پس کشیده - استوارسازان

2) با روش غیرچسبنده (Unbonded)

گاهی اوقات به دلایل خاصی از جمله ایجاد انعطاف‌پذیری بیشتر سازه جهت مقاومت بهتر در مقابل زمین‌لرزه، ممکن است دوغاب به داخل غلاف تزریق نکنند.

در چنین حالاتی چون هیچ نوع چسبندگی بین کابل و غلاف وجود ندارد، این روش را غیرچسبنده (unbonded) می‌نامند.

در چنین مواقعی برای جلوگیری از زنگ زدن کابل، داخل غلاف و دور کابل را پر از گریس می‌کنند.

بعضی از کارخانه‌های کابل‌سازی، کابل‌هایی تولید می‌کنند که در داخل لوله‌های پلاستیک پر از گریس قرار دارد.

این نوع کابل‌های فاقد چسبندگی را می‌توان مستقیماً در داخل بتن کار گذاشت و بعد از کسب مقاومت از بتن، کابل‌ها را کشید که گریس مانع از چسبیدن کابل به غلاف پلاستیکی و در نتیجه به بتن می‌شود.

در روش غیرچسبنده اگر به دلایلی کابل از داخل گیره‌ها در برود و یا از هر نقطه پاره شود، نیروی پیش‌تنیدگی در آن مقطع از بین می‌رود.

اصولاً مقاومت نهایی بتن پس کشیده چسبنده خیلی بیشتر از مقاومت نهایی بتن پس کشیده غیرچسبنده مشابه می‌باشد.

مزایا و امتیازات سقف‌ پس کشیده:

1- کاهش ارتفاع سیستم سقف سازه:

وجود دال پس کشیده در سقف‌ها باعث کوتاه شدن و یا حذف تیرها شده و در نتیجه سبب کاهش ارتفاع طبقه و پیروی آن کاهش کل ارتفاع سازه می‌گردد.

2- افزایش طول دهانه‌ها:

امکان فضاهای بدون ستون و انعطاف بیشتری در معماری فراهم می‌کند.

3- کاهش وزن سقف و مصالح مصرفی و سازه سبکتر:

ابعاد ستون‌ها، دیوارها و فونداسیون در این سیستم کاهش یافته و سازه سبکتری خواهیم داشت.

4انعطاف‌پذیری در مسیر عبور تأسیسات:

حذف تیرها یا تیرچه‌ها در سقف‌های پس کشیده انعطاف‌پذیری را جهت عبور تأسیسات بیشتر می‌نماید.

5- قابلیت ساخت بهتر:

مصالح مصرفی کمتر، جزئیات ساده‌تر، نبودن تیرها و در نتیجه قالب‌بندی و آرماتوربندی آنها، تراکم کمتر آرماتورها همگی قابلیت ساخت بهتر را ایجاد می‌کنند.

6- کنترل ترک‌ها و کاهش تغییر شکل‌ها:

به دلیل اثر بالانس کابل‌ها (تاندون‌ها) سقف پس کشیده تحت‌تأثیر وزن خود تغییر شکل نداده و ترک‌خوردگی و تغییر شکل تقریباً به طور اختصاصی به واسطه بار زنده ایجاد می‌شود.

7- سرعت بالای ساخت در سقف پس کشیده:

به لحاظ اینکه در دال‌های پس کشیده معمولاً تیرهای میانی حذف و یک دال تخت گسترده داریم لذا یکباره می‌توان سطوح گسترده‌ای را قالب‌بندی، اجرا و قالب‌برداری نمود.

دامنه کاربرد سقف پس کشیده:

1- پارکینگ‌های طبقاتی:

از آنجا که در سیستم دال پس کشیده فاصله ستون‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای (دهانه‌های 12 متری) افزایش می‌یابد لذا فضای باز و مفیدی را جهت پارک و جابه‌جایی اتومبیل‌ها ایجاد می‌نماید.

همچنین با توجه به اینکه در اکثر پارکینگ‌های طبقاتی سقف‌ها به صورت نمایان (Expose) و بدون سقف کاذب اجرا می‌گردند قابلیت کاهش نفوذپذیری و مقاوم شدن بتن در مقابل تهاجم‌های شیمیای در دال‌‌های پس کشیده نیز می‌تواند عامل مهمی در انتخاب این سیستم برای پارکینگ‌های طبقاتی باشد.

2- برج‌ها و ساختمان‌های مرتفع:

با توجه به اینکه استفاده از دال‌های پس کشیده در سازه باعث کاهش ارتفاع طبقه می‌شود، لذا در یک ارتفاع ثابت می‌توان تعداد طبقات بیشتری را ایجاد نمود.

3- ساختمان‌های تجاری و بیمارستان‌ها:

مزایایی از قبیل فاصله زیاد ستون‌ها، سرعت اجرا و کاهش وزن سازه در سیستم دال‌های پس کشیده باعث می‌شوند تا این نوع سیستم گزینه مناسبی برای ساختمان‌های تجاری و بیمارستان‌ها و … باشد.

4- پل‌ها:

نیاز به اجرای دهانه‌های بزرگ در پل‌ها، جلوگیری از لرزش، ترک‌خوردگی و نفوذپذیری بتن و همچنین سرعت مناسب اجرا در سیستم‌های پس کشیده از جمله عواملی است که باعث شده این سیستم از مرسوم‌ترین روش‌ها در ساخت پل‌ها باشد.

5- انبوه‌سازی‌های مسکونی:

از آنجا که در این نوع مجتمع‌ها در هر طبقه چندین واحد مسکونی در نظر گرفته شده و طراحی می‌گردد لذا فاصله زیاد ستون‌ها شرایط بسیار مناسبی جهت معماری واحدها مهیا می‌نماید به طوریکه می‌توان در بیشتر موارد هر واحد را بدون قرارگیری ستون در داخل آن طراحی نمود.

گردآورنده: گروه آموزشی استوارسازان با نظارت علمی مهندس سیدعلی منتظری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *