نشریه شماره   179   دوهفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

مزایای پیش تنیدگی بتن (قسمت دوم)

ن، مصالحي با دوام، مقاوم در برابر آتش سوزي، اقتصادي و قوي و شكل پذير در فشار است. مع ذالك همين ماده ساختماني در كشش ضعيف و ترد است. مهندسين برای غلبه بر اين ضعف ترکيبی از فولاد مسلح کننده و بتن که امکان مقاومت در برابر نيروهای کششی و فشاری را ايجاد می نمايد به کار گرفتند . در آغاز برای مسلح کردن بتن از آرماتور استفاده شد ( بتن آرمه ) و در ادامه استفاده از تکنولوژی پيش تنيدگی ، بتن را به يکی از کاربردی ترين مصالح سازه ای تبديل نمود .  در نشریه شماره 175  در خصوص پیش تنیدگی در بتن، مقايسه رفتار تيرهاي بتن آرمه و پيش تنيده، و رعایت نکات ضروری توضیحاتی ارائه گردید و در این شماره به بررسی مزایای پیش تنیدگی در ساختمان می پردازیم:
1-مزاياي معماري :
استفاده از سيستم بتن پیش‌تنیده در اجراي ساختمان‌ها باعث سهولت در طراحي پلان و نما، ايجاد فضاي مناسب جهت پارکینگ‌ها،شرايط مناسب پارتیشن‌بندی فضا، قابليت بيشتر عبور لوله‌ها و ادوات تأسیساتی ، امكان ايجاد دهانه هاي بلندتر و تعداد ستون كمتر و امكان ايجاد كنسول هاي بلندتر می‌شود .
دهانه بزرگ تر و کنسول های بلندتر: با استفاده از تکنولوژی پيش تنيدگی امکان ايجاد دهانه‌های بزرگ‌تر و کنسول های بلندتر در سازه وجود دارد . محدودیت‌هایی که ساير روش‌ها در پوشاندن دهانه‌های بزرگ با آن مواجه هستند در اين سيستم منتفی است . اين مزيت قابليت های گسترده‌ای را در اختيار طرح معماری قرار داده ، همچنين امکان استفاده مناسب تری از فضا را ايجاد می‌کند .
حذف تيرها: ازآنجايی که در اين سيستم امکان حذف تیرها و آویزها وجود دارد ، می‌توان سطح زيرين تخت را در اختيار طرح معماری قرار داد . در نتيجه عبور کانال های تأسیساتی با سهولت امکان‌پذیر می‌باشد . به‌علاوه پارتیشن‌بندی نيز بدون محدوديت قابل اجراست .
2- مزاياي سازه‌ای :
به دليل استفاده از كابل هاي با مقاومت بالاي پيش تنيدگي و اعمال نيروي فشاري به بتن قبل از اعمال بارها به سازه مزیت‌هایی نظير كنترل تغيير شکل‌ها ، كاهش ضخامت دال‌ها يا تيرهاي بتني ، كاهش وزن مرده ساختمان و مصالح مصرفي را شاهد هستيم.
 کنترل تغيير شکل: در اعضای بتن آرمه معمولی تغيير شکل با افزايش ابعاد مقطع کنترل می‌گردد درحالی‌که در سيستم پیش‌تنیده با افزايش کابل‌ها و نيروی پيش تنيدگی امکان کنترل خيز وسط دهانه وجود دارد . خيز به طرف پايين تيرهاي بتن پیش‌تنیده تحت اثر بارهاي سرويس معمولاً بسيار كم می‌باشد زيرا قبل از وارد آوردن بار هاي سرويس تحت تأثير نيروهاي پيش تنيدگي مقداري خيز به‌طرف بالا در تير به وجود آمده است كه از شدت خيز به سمت پايين می‌کاهد.
ضخامت دال کمتر: با توجه به تحت‌فشار بودن بتن و وجود انحنا در کابل‌ها ، امکان پوشاندن دهانه با ضخامت کمتر نسبت به دال های بتن آرمه معمولی يا ساير سيستم های رايج فراهم می‌گردد .
ارتفاع کف تا کف کمتر: با توجه به کاهش ضخامت دال و حذف آويز تيرها می‌توان ارتفاع کف تا کف طبقات را کاهش داد . اين امر باعث کاهش ارتفاع ساختمان و کاهش مصالح مصرفی در ستون ، ديوار ، تيغه بندی ، نما و ... می‌گردد .
کاهش ارتفاع کل ساختمان : از آنجايی که ضخامت دال‌ها در اين سيستم کاهش می‌یابد و امکان حذف تيرها نيز وجود دارد ، می‌توان ارتفاع سازه را کاهش داد . بدين معنی که در ارتفاع ثابت می‌توان از تعداد طبقات بيشتری استفاده کرد . اين امر بخصوص در ساختمان های بلندمرتبه که با توجه به قوانين موجود محدوديت ارتفاع دارند ، حائز اهميت است.
 کاهش وزن ساختمان: وزن ساختمان هاي بتن پیش‌تنیده به‌مراتب از وزن ساختمان هاي بتن آرمه معادل كمتر است زيرا:  اولأ مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می‌شود و ميزان بتن لازم كمتر است. در واقع کاهش ضخامت دال ، حذف تيرها و کاهش ارتفاع کل ساختمان موجب کاهش وزن کلی ساختمان می‌گردد . اين امر باعث کم شدن ابعاد و اندازه ساير اجزای سازه‌ای خواهد شد. ثانيأ فولاد مصرفي داراي مقاومت زيادتري است معمولاً وزن فولاد لازم بين يك سوم  تا يك پنجم وزن فولاد معمولي می‌گردد.
کنترل ترک و دوام بيشتر: يکي از مهم‌ترین خواص ساختمان‌هاي بتن پیش‌تنیده نداشتن ترک هاي دائمي مي‌باشد. اين موضوع باعث تداوم بيشتر اين امر خصوصاً در محیط‌هایی با گاز و زمين هاي مشکل‌ساز و همچنین ساختمان هاي دريايي بسيار حائز اهميت مي‌باشد. برتري بتن پیش‌تنیده نسبت به بتن آرمه جهت نداشتن ترک واضح است.اين موضوع باعث دوام بيشتر اين ساختمان‌ها نسبت به ساختمان هاي بتني و بتن آرمه مي بشود. نيروی پيش تنيدگی باعث اعمال فشار دائمی به دال می‌گردد و دال‌ها همواره تحت‌فشار خواهند بود . لذا ترک های موجود در این سيستم به حداقل می‌رسد . کاهش ترک‌ها باعث افزايش مقطع موثر بتن خواهد شد درحالی‌که در اعضای بتن آرمه معمولی به‌واسطه ترک خوردگی ، مقطع موثر بتن تحت بارهای بهره‌برداری کاهش می‌یابد . بعلاوه کاهش ترک مانع نفوذ مواد خورنده به بتن شده و خوردگی فولاد کمتر می‌شود . به‌عبارت‌دیگر دوام سازه افزايش می‌یابد و عدم وجود ترك در منابع سازه‌های آبي اهميت ویژه‌ای دارد.
بهبود عملکرد لرزه‌ای: سيستم های دال بتنی نسبت به ساير سيستم های پوشش سقف ديافراگم یکپارچه‌تری تشکيل می‌دهند که باعث بهبود عملکرد لرزه‌ای ساختمان می‌گردد . به‌علاوه تحقيقات مختلف در اين زمينه نشان می‌دهد دال های پس کشيده با روش نچسبيده نسبت به دال های بتن آرمه عملکرد مناسب تری هنگام وقوع زلزله داشته‌اند . در ساختمان‌هایی بتن پیش‌تنیده قبل از وارد آمدن بارهاي سرويس ساختمان به‌وسیله نيروي پيش تنيدگي به شدت بارگذاري شده و بتن و فولاد تحت اثر تنش هاي زيادي قرار می‌گیرد و اين خود يک نوع امتحان از نظر مطمئن بودن بتن و فولاد مي‌باشد.
 چنانچه در این مرحله, ساختمان از خود حالت غیرعادی نشان ندهد می‌توان مطمئن شد که تحت تأثیر بارهاي سرويس نيز عيبي نخواهد کرد.با تغييرات مقداري نيروي پيش تنيدگي می‌توان سازه را صلب و يا انعطاف‌پذیر کرد بدون اينکه مقاومت نهايي آن تغييري پيدا بکند.واضح است که يک سازه انعطاف‌پذیر بيشتر خاصيت فنري و ارتجاعي داشته و می‌تواند قبل از اينکه در اثر ضربه گسيخته گردد مقدار قابل‌توجهی انرژي را جذب کند. به اين ترتيب چنين سازه‌هایی تحت تأثیر بارهاي زلزله و ديناميکي رفتار بهتری نشان می‌دهند. يک نمونه از چنين سازه‌هایی شمع هاي ضربه‌گیر اسکله‌ها مي‌باشدازطرف ديگر يک سازه بسيار صلب بهتر می‌تواند لرزش‌ها و نوسانات بسیار سنگین را تحمل کند(براي مثال , فونداسيون موتورهاي توربيني)در دهه‌های اخير مهندسان و معماران برای دستيابی به مقاومت و پايداری سازه و همچنين الزامات طراحی از بتن پیش‌ساخته استفاده می‌کنند.
امکان ايجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم در سقف: با توجه به انعطاف‌پذیری کابل‌ها ، امکان ايجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم روی سقف وجود دارد در اين سيستم نياز به تعبيه تير اطراف بازشوها نمی‌باشد .
امکان ستون گذاری نامنظم: بر خلاف سازه‌های بتنی معمولی که ستون گذاری معمولاً از آکس بندی منظم پيروی می‌کند ، در اين سيستم امکان ستون گذاری به‌صورت نامنظم وجود دارد که در طرح های معماری حائز اهميت است .
افزايش سرعت اجرا: با توجه به حذف تيرهای ميانی و آرماتور بندی دال‌ها ، زمان اجرای دال پیش‌تنیده بسيار کمتر از دال بتنی معمولی خواهد بود . از طرف ديگر بعد از اجرای عمليات کشش ، سقف بدون وجود قالب و شمع بندی ، خود ايستا خواهد بود و می‌توان قالب‌ها را در مدت زمان کوتاه‌تری باز کرد . به طور کلی زمان اجرای يک دال پيش تنیده حدود 30% کمتر از دال بتن آرمه معمولی است
3- مزاياي اقتصادي :
سازه‌های بتني پیش‌تنیده به دليل مزايايي ازجمله كاهش قابل‌ملاحظه در آرماتور و بتن مصرفي ، كاهش ارتفاع طبقات و كل ساختمان، صرفه‌جویی قابل‌ملاحظه در زمان ساخت ارزان تر بوده و مورد توجه قرار گرفته‌اند . ساختمان هاي بتن پیش‌تنیده معمولاً براي دهانه‌های بزرگ و بارهاي سنگين اقتصادي تر از ساختمان هاي بتن آرمه می‌باشد.
 بايد به اين نكته توجه داشت كه تكنولوژي لازم براي بتن پیش‌تنیده ممكن است در بسياري از كشورهاي در حال توسعه موجود نباشد و به لحاظ لزوم ورود تجهيزات و گاهی اوقات پرسنل فنی ممکن است طراحی با بتن پيش تنيده، غیراقتصادی باشد.
کاهش هزینه‌ها: کاهش ضخامت دال ، کاهش تعداد ستون‌ها ، حذف تيرها و ... باعث صرفه‌جویی قابل‌توجهی در بتن و فولاد مصرفی خواهد شد . به علاوه کاهش عمليات قالب‌بندی و آرماتور بندی نيز باعث کاهش هزینه‌های اجرايی می‌گردد . سرعت اجرای بيشتر نيز کاهش هزينه تجهيزات و نيروی انسانی را در پی خواهد داشت . روی هم رفته ساختمان‌هایی که در آنها از سيستم دال پس کشيده استفاده می‌شود حدود 10 تا 20 درصد نسبت به ساختمانی بتن آرمه ارزان‌تر خواهد بود .
                                                                                                                                                                         ارائه‌دهنده مقاله:  صنایع فلزی-خوانسار
آگهی در صفحه 17