مقاله تحلیلی: محدودیت‌های بتن مسلح فاقد پیش تنیدگی

بارهای مرده، تغییر شکل و اثرات مستقل بار مانند تغییرات دما و انقباض، باعث ایجاد نیروهای کششی در تیرهای RC می‌شود. از آنجا که مقاومت کششی بتن کم است از فولاد در بتن برای تحمل نیروهای کششی داخلی تعبیه می‌شود. بتن پیش تنیده فرم پیشرفته‌ای از بتن مسلح است.

بارهای خارجی = کشش در تار پایینی = ترک خوردگی

شاه‌تیر بتن مسلح پیش تنیده جعبه‌ای از محل ساخت تا محل اجرا (کارگاه) انتقال یافته است.

برای طراحی در کارهای عملی، فرض می‌شود که تیرهای بتن‌آرمه در طول بارهای سرویس دچار ترک خوردگی می‌شوند. لنگر خمشی در بتن از طریق وارد شدن نیروی فشاری در بالا و در منطقه ترک خوردگی و نیروی کششی در میلگردهای فلزی ایجاد می‌شود. این فولاد خمشی نمی‌تواند از ترک خوردگی بتن در اطراف منطقه تنش جلوگیری کند هر چند که استحکام خمشی مورد نیاز به دست می‌آید.

عرض ترک، متناسب با کرنش در سطح ترک خوردگی است که خود وابسته به کرنش فولاد می‌باشد. لذا تنش در فولاد برای کنترل و جلوگیری از ترک خوردگی بیش از حد در شرایط خدمات دهی باید محدود شود.

کرنش زیاد فولاد در اثر انحنای بزرگ که خود ناشی از تغییر شکل زیاد عضو است، ایجاد می‌شود. مزیت استفاده از فولاد و یا بتن با مقاومت بالاتر را نمی‌توان به طور کامل توجیه کرد. افزایش ظرفیت کرنشی را نمی‌توان توسط فولاد با مقاومت بالاتر در معیارهای سرویس ارضا کرد.

برای بتن پیش تنیده، فولاد می‌تواند به دلیل تحمل کشش ایجاد شده در اثر کرنش‌های بزرگ الاستیک مناسب باشد. این مستلزم استفاده از فولاد با مقاومت بالا برای بتن پیش تنیده است.

پنج مزیت بتن پیش تنیده

کاهش یا کنترل ترک خوردگی

فرآیند پیش تنیدگی شامل استفاده از یک پیش تنش فشاری اولیه در یک سازه برای به حداقل رساندن و یا از بین بردن نیروهای کششی داخلی جهت کنترل یا از بین بردن ترک خوردگی می‌باشد.

اعضای سخت‌تر (سفت‌تر)

نیروی پیش تنیدگی منتقل شده و توسط میلگردهای فولادی کشیده شده بنام تاندون‌ها که در بتن جایگذاری شده‌اند، تحمل می‌شود. این عمل سبب کاهش یا حذف ترک خواهد شد بنابراین یک قطعه بتنی پیش تنیده بسیار سخت‌تر از نمونه بتنی معمولی ترک خورده است.

کنترل تغییر شکل‌ها

پیش تنیدگی باعث اعمال نیروهای داخلی در جهت مخالف نیروهای خارجی خواهد شد و به طور قابل ملاحظه‌ای تغییر شکل را در عضو کاهش می‌دهد یا سبب حذف ترک خوردگی می‌گردد.

ساختار کارآمد و مؤثر

خدمات رسانی اعضا با کاهش ترک خوردگی و تغییر شکل بهبود می‌یابد، در نتیجه استفاده از فولاد و بتن با استحکام بالا مقرون به صرفه و کارآمد می‌باشد.

اعضای سبک و بلند

در مقایسه با اعضای بتن مسلح معمولی، پیش تنیدگی منجر به اعضای سبک‌تر، دهانه‌های بلندتر و افزایش صرفه اقتصادی می‌شود. استفاده از پیش تنیدگی سبب دستیابی به مقاومت بالا به نسبت عمق می‌گردد.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.