ویژگی ها و کاربردهای قابل توجه بتن پیش تنیده

بتن پیش تنیده نوعی بتن است که به صورت استراتژیک با نیروهای فشاری برای بهبود استحکام و عملکرد سازه آن بارگذاری شده است. بتن پیش تنیده یکی از مبتکرانه ترین مصالح ساختمانی در سال های اخیر است و تحولی در تکنولوژی مدرن ساختمان و طراحی ایجاد کرده است.

تکنیک های مربوط به ایجاد بتن پیش تنیده شامل استفاده از تاندون های فولادی با مقاومت بالا است که در داخل بتن کشیده می شوند. این روش ظرفیت باربری بتن را افزایش می دهد و مقاومت آن را در برابر ترک خوردگی و انحراف بهبود می بخشد و آن را به یک راه حل همه کاره و محبوب در ساخت و طراحی مدرن تبدیل می کند.

بتن پیش تنیده چیست؟

ایجاد بتن پیش تنیده شامل فشرده سازی آن، یا "پیش تنیدگی" آن در حین تولید است تا در هنگام قرار گرفتن در جای خود با نیروهای خارجی بهتر مقابله کند. فشرده سازی بتن با تاندون های فولادی که سازندگان در داخل یا در مجاورت بتن قرار می دهند تا عملکرد آن را بهبود بخشند، اتفاق می افتد. تولید کنندگان از دو نوع اصلی تاندون فولادی استفاده می کنند: تاندون های پیش تنیده و تاندون های پس کشنده.

با تاندون های پیش تنیده، رشته ها یا سیم های فولادی که به عنوان تاندون استفاده می شوند، قبل از ریخته گری بتن تحت فشار قرار می گیرند. سازندگان تاندون ها را بین لنگرها کشیده و سپس به آنها کشش می دهند. هنگامی که به تاندون ها نیرو وارد می کنند، بتن را در اطراف آنها می ریزند. همانطور که بتن خشک می شود، به تاندون ها می چسبد. بتن پیش تنیده برای عناصر بتنی پیش ساخته مانند تیرها، دیوارها و دال ها رایج است.

تاندون های پس کشنده پس از سخت شدن بتن تحت فشار قرار می گیرند. پس از خشک شدن بتن، تاندون ها در مجرای داخل بتن اضافه می شوند و با جک های هیدرولیک کشش می یابند. تاندون ها برای حفظ تنش لنگر می زنند. تاندون های پس کشنده بیشتر برای سازه های بتنی ریخته گری شده در محل رایج هستند و انعطاف پذیری طراحی بیشتری را ارائه می دهند.

نوآوری در بتن پیش تنیده

تکنیک های اولیه برای تقویت بتن با فولاد در اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20 رخ داد. برخی از اولین طرح های پیش تنیده از طریق کار مهندس عمران فرانسوی Eugene Freysinnet که کارهای زیادی برای پیشبرد ایده های پیش تنیده بتن انجام داد، انجام شد. مهندس بلژیکی، گوستاو ماگنل و مهندس آلمانی، یوگن مورش، بعدها به طور مستقل مفهوم بتن پیش تنیده را در دهه 1930 معرفی و توسعه دادند.

مؤسسه بتن پیش تنیده در سال 1954 در ایالات متحده تأسیس شد. این سازمان نقش مهمی در پیشرفت دانش و تکنیک در صنعت بتن پیش تنیده ایفا کرد. امروزه سازمان های مشابه در سراسر جهان در کانادا، انگلستان، استرالیا، آفریقای جنوبی و اروپا وجود دارند.

در طول سال ها، پیشرفت های مهم در مواد و تولید، نوآوری های جدیدی را در فناوری بتن پیش تنیده ایجاد کرده است. توسعه تاندون های فولادی با استحکام بالا و سیستم های لنگر بهبود یافته استحکام بتن پیش تنیده را افزایش داده است. طراحی به کمک کامپیوتر و فناوری پیشرفته همچنین دقت و بهینه سازی سازه های پیش تنیده را بهبود بخشیده است.

موارد استفاده از بتن پیش تنیده

کاربردهای متعدد و گسترده ای برای بتن پیش تنیده به دلیل مزایای آن وجود دارد.

پل ها

بتن پیش تنیده به دلیل توانایی آن در طی مسافت های طولانی و استحکام بسیار زیادش در ساخت پل محبوب است. پل های پیش تنیده می توانند مسافت های طولانی را طی کنند و در عین حال یکپارچگی سازه را حفظ کرده و تعداد پایه های پشتیبانی مورد نیاز را به حداقل برسانند.

ساختمان ها

معماران از بتن پیش تنیده به طور گسترده در طراحی ساختمان های بلند استفاده می کنند، به ویژه در عناصری مانند دال کف، ستون ها و تیرها. افزایش بار حمل بتن پیش تنیده به این معنی است که دهانه های طولانی تری را می دهد و نیاز به پشتیبانی میانی را کاهش می دهد که همچنین نشان دهنده صرفه جویی قابل توجهی در هزینه است. برای ساختمان های مسکونی و تجاری محبوب است.

تاسیسات هسته ای و انفجاری

مهندسان به استحکام بتن پیش تنیده در سازه های مهار فشار بالا مانند نیروگاه های هسته ای و سازه های مخازن انفجار پتروشیمی اعتماد کرده اند. برای این کاربردها، سازندگان قطعات پیش تنیده تخصصی را ایجاد می کنند تا مقاومت آنها در برابر ترک خوردگی و نشت افزایش یابد.

سازه های پارکینگ و روسازی

پارکینگ ها و روسازی ها تحت فشار بار ثابتی هستند، بنابراین مهندسان به طور مرتب از بتن پیش تنیده برای به حداقل رساندن ترک خوردگی و اطمینان از عملکرد طولانی مدت استفاده می کنند. این مقاومت در برابر ترک به سازندگان اجازه می دهد تا دال های بزرگتری را نسبت به بتن مسلح معمولی بریزند. این اجازه می دهد تا فاصله مفصل گسترده تر برای کاهش هزینه های اتصال و نگهداری مشترک ایجاد شود.

سازه های مرتبط با آب

آب فشار و اصطکاک بسیار زیادی وارد می کند، بنابراین کاربردهای آب برای بتن پیش تنیده ایده آل است. بتن پیش تنیده برای استفاده در سدها و سازه های فراساحلی مانند سکوهای نفتی، مزارع بادی و زیرساخت های فراساحلی رایج است. در این کاربردها ضروری است که محافظت در برابر خوردگی برای هر تاندون فولادی در معرض دید اعمال شود تا از دوام طولانی مدت اطمینان حاصل شود.

استادیوم ها و امکانات ورزشی

دهانه طولانی و ظرفیت بالای بتن پیش تنیده به این معنی است که برای ورزشگاه ها، استادیوم ها و سایر امکانات ورزشی ایده آل است. از آنجایی که بتن پیش تنیده به پشتیبانی زیادی نیاز ندارد، معماران می‌توانند فضای بازتری را برای دید بدون مانع و طرح‌بندی باز برای چیدمان صندلی‌های انعطاف‌پذیر ایجاد کنند.

کیفیت بتن پیش تنیده

بتن پیش تنیده دارای ویژگی های ارزشمند بسیاری است که آن را به یک مصالح ساختمانی ایده آل برای طرح های خاص تبدیل می کند، اما معایبی نیز وجود دارد که سازندگان باید هنگام تصمیم گیری در مورد مصالح ساختمانی بهینه برای استفاده در نظر بگیرند.

استحکام – قدرت

بتن پیش تنیده در مقایسه با سایر انواع بتن مسلح استحکام بیشتری دارد. پیش تنیدگی نیروهای فشرده را معرفی می کند که با نیروهای خارجی مقابله می کند و امکان ساخت با دهانه های طولانی تر و ظرفیت بار بالاتر را فراهم می کند.

دوام بهبود یافته

پیش تنیدگی این نوع بتن به کاهش ترک خوردگی، کمانش و تغییر شکل ناشی از بارهای سنگین کمک می کند. این به معنای افزایش دوام و مقاومت در برابر عوامل خارجی است که یکپارچگی ساختار آن از جمله انقباض، خزش و خستگی را خراب می کند. بتن پیش تنیده در صورت نگهداری صحیح، طول عمر بیشتری نسبت به بتن های دیگر دارد.

کارایی ساختاری

مقاومت بتن پیش تنیده به این معنی است که سازندگان می توانند کمتر از این ماده برای انجام کارهای مشابه بتن های دیگر استفاده کنند. استحکام بتن پیش تنیده همچنین امکان پشتیبانی سازه ای کمتری را فراهم می کند. این کیفیت باعث صرفه جویی در زمان و هزینه سازندگان می شود و به معماران اجازه می دهد تا در طراحی های خود انعطاف بیشتری داشته باشند.

تطبیق پذیری طراحی

معماران و سازندگان از بتن پیش تنیده در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می کنند. به اندازه کافی همه کاره است تا طراحان از آن در ساخت پل ها، ساختمان ها، سازه های پارکینگ، کاربردهای مرتبط با آب و تاسیسات صنعتی استفاده کنند. بسیاری از سبک های طراحی را در خود جای می دهد و امکان طراحی های خلاقانه و نوآورانه را فراهم می کند.

پایداری

تولید بتن به طور غیرمستقیم با تجمع گازهای گلخانه ای مرتبط است زیرا تولید کلینکر در سیمان انرژی بر است، اما در بین همه انواع بتن، بتن پیش تنیده یکی از پایدارترین آنهاست. سازندگان می توانند کمتر از این ماده استفاده کنند و دوام آن به این معنی است که آنها مجبور نیستند این سازه ها را به همان اندازه که با بتن معمولی بازسازی می کنند، بازسازی کنند.

مقاوم در برابر آتش

به طور کلی، بتن یک ماده مقاوم در برابر آتش است، اما تاندون های فولادی در بتن پیش تنیده در صورتی که بتن از آنها محافظت نکند، می توانند مستعد آتش سوزی باشند. آتش‌سوزی یا حتی دمای بالا می‌تواند پیش‌تنش را در تاندون‌ها تضعیف کند و استحکام آنها را به خطر بیندازد. پوشش ها یا محفظه های مقاوم در برابر آتش می توانند به بهبود عملکرد مقاومت در برابر آتش کمک کنند.

طراحی و ساخت مجتمع

طرح هایی که از بتن پیش تنیده استفاده می کنند نسبت به سایر طرح های بتنی پیچیده تر هستند. این نوع بتن نیاز به دانش تخصصی برای طراحی و ساخت دارد تا از قرارگیری تاندون، کشش و مهار مناسب اطمینان حاصل شود.

حفاظت از تاندون

کلید دوام و استحکام بتن پیش تنیده تاندون های فولادی است. شرکت‌های بتن در راه‌هایی که از تاندون‌های فولادی محافظت می‌کنند، از جمله تزریق تاندون، پوشش تاندون، کپسوله‌سازی دولایه و حفاظت از لنگر، پیشرفت‌های مداومی انجام می‌دهند.

اصلاح طراحی محدود

طرح های بتن پیش تنیده پیچیده هستند. هنگامی که تاندون‌ها کشیده و محکم شدند، گزینه کمی برای تغییر وجود دارد. هر گونه اصلاح باید از نظر ساختاری توسط مهندسان آموزش دیده و سازندگان بسیار ماهر تجزیه و تحلیل و انجام شود.

اگر از صفحه ما خوشتان آمد لطفا با دوستان خود به اشتراک بگذارید & فیس بوک