مقاله تحلیلی: تیرهای برق پیش‌ تنیده- طراحی و ساخت

در دهه‌های اخیر استفاده از تیرهای برق ساخته‌شده از بتن پیش‌تنیده رایج شده است. این تیرها را می‌توان جایگزین تیرهای برق قدیمی که از چوب، فولاد و یا بتن مسلح ساخته می‌شدند، دانست. تیرهای برق پیش‌تنیده اولیه در سال 1993 توسط یک مهندس فرانسوی به نام فریسینت طراحی شدند.

شکل‌های مختلف تیرهای برق پیش‌تنیده

مقاطع مختلفی از تیرهای برق پیش‌تنیده موجود است اما برای همه انواع تیرهای برق، پایه باید دارای بیشترین سطح مقطع عرضی باشد زیرا بیشترین لنگر مقاوم در این ناحیه موردنیاز است.

تیرهای برق با مقطع دایره‌ای یا مستطیلی برای طول‌های کوتاه تا 40 فوت مناسب هستند. این تیرها روند نصب و جایگذاری کابل‌های پیش‌تنیده را در عمق موردنظر تسهیل می‌کنند و همچنین جابه‌جایی این تیرها ساده‌تر است.

 تیرهای برق ویرندیل نیز برای طول‌های کوتاه‌تر مورداستفاده قرار می‌گیرند و برای ساخت آن‌ها از المان‌های نازک استفاده می‌شود. سطح زیاد و نمایان این تیرها سبب آسیب‌پذیری آن‌ها در مقابل خوردگی می‌شود.

تیرهای مدور برای طول‌های بلندتر مناسب‌ هستند. تیرهای برق مدور توخالی وزن کمتری دارند و در تمامی جهات از مقاومت یکسانی برخوردار هستند.

مخروط شدگی باید یکنواخت باشد و در رنج 0.15 تا 0.18 اینج در هر فوت قرار بگیرد. با استفاده از این روش تیرهای برق شش‌ضلعی، هشت‌ضلعی و مثلثی نیز قابل ساخت هستند.

ملاحظات طراحی تیرهای برق پیش‌تنیده

تیرهای برق پیش‌تنیده به‌عنوان اعضایی با پیش‌تنیدگی یکنواخت تولید می‌شوند زیرا در جهات مخالف لنگر خمشی یکسانی را تحمل می‌کنند که این امر در مورد سایر سازه‌های پیش‌تنیده صادق نیست. بزرگی پیش‌تنیدگی موردنیاز، نصف میزان خمش در یک‌جهت است.

تیرهای بتنی پیش‌تنیده در کارخانه ساخته‌شده سپس به محل پروژه منتقل می‌گردند؛ بنابراین تنش‌های ناشی از حمل، جابه‌جایی و نصب باید هنگام طراحی تیرهای برق مد‌نظر قرار گیرد.

تیرهای برق به‌عنوان سازهای کنسولی/ طره‌ای طراحی می‌شوند و اثر بارهای محوری و خمشی باید به‌طور هم‌زمان در آن‌ها لحاظ شود. در مقایسه با بارهای محوری و نیروهای برشی، لنگر خمشی در تیرهای برق پیش‌تنیده غالب است. این تیرها عضوهای ارتجاعی هستند.

روش‌های ساخت تیرهای برق بتنی پیش‌تنیده

به‌طورکلی سه روش برای تولید تیرهای برق پیش‌تنیده بتنی مورداستفاده قرار می‌گیرند. این روش‌ها عبارت‌اند از:

• روش ساخت گریز از مرکز
• روش خط بلند
• روش منسل

1- روش ساخت گریز از مرکز

روش ساخت گریز از مرکز با عنوان روش ساخت چرخشی نیز شناخته می‌شود. از این روش برای ساخت تیرهای برق توخالی و مخروطی استفاده می‌شود. در این روش، بخشی از قالب‌های فولادی با بتن پر می‌شود و در دستگاه چرخش قرار می‌گیرند.

بتن موجود در قالب‌ها به‌واسطه نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش چنددقیقه‌ای، متراکم و مقاوم می‌شود. هنگام چرخش، بتن آب موجود در خود را پس می‌زند و این آب اضافی از طریق فضای خالی ایجادشده در مرکز تیر خارج می‌شود.

درنهایت قالب در معرض بخار قرار می‌گیرد تا زمانی که به مقاومت psi 3500 برسد. بعدازآن کابل پیش تنیدگی آزاد می‌شود و اجازه می‌دهیم بتن به مدت 28 روز در معرض هوا قرار بگیرد.

2- روش خط بلند

روش خط بلند، رایج‌ترین روش مورداستفاده برای ساخت تیرهای برق بتنی پیش‌تنیده توپر است. در این روش، قالب‌ها در فاصله دو انتهای بستر بتن‌ریزی قرار می‌گیرند. طول این قالب‌ها تا 400 فوت می‌رسد.

قالب‌ها دارای یک سری جداکننده در انتها هستند و حفره‌های موردنیاز برای کشیدن کابل‌های پیش‌تنیدگی در آن‌ها تعبیه‌شده است. این کابل‌ها در دو انتها تحت پیش تنیدگی قرار می‌گیرند. این عملیات هم‌زمان برای چند تیر صورت می‌گیرد.

حال قالب‌ها با بتنی که قبلاً ویبره شده است، پر می‌شوند. با استفاده از این روش، شکل‌های مختلفی از تیرهای برق مانند دایره‌ای، مستطیلی، I شکل، Y شکل و ... قابل ساخت خواهد بود. این روش در هر مکانی قابل‌اجراست.

3- روش مِنسِل 

تولید تیرهای برق پیش‌تنیده به روش منسل نسبت به سایر روش‌های گفته‌شده، روش مکانیزه‌تری محسوب می‌شود. در این روش تیرهای برق در یک خط تولید که قالب‌های سبک افقی دارد، ساخته می‌شوند.

بتن در این قالب‌ها ریخته می‌شود. بتن موجود در قالب‌ها با ویبره شدن به مقاومت و استحکام بیشتر می‌رسد. زمانی که بتن شروع به سخت شدن می‌کند، قسمت مرکزی شروع به چرخیدن می‌کند. زمانی که بتن کاملاً سخت شد، قسمت مرکزی خارج می‌شود. این تیرهای برق تا دمای 73 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت حرارت داده می‌شوند و سپس تا دمای اتاق سرد می‌گردند.

مزایای تیرهای برق بتنی پیش‌ساخته

تیرهای برق بتنی پیش‌ساخته نسبت به تیرهای برق معمولی دارای مزایایی هستند که ازجمله‌ آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• وزن کمتر و سادگی حمل و جابه‌جایی
• نصب تیرهای برق بتنی پیش‌تنیده در چاله‌های حفرشده ساده و راحت است.
• این تیرها نفوذپذیری کمتری دارند و در مقابل خوردگی کابل پیش‌تنیدگی به‌خصوص در مناطق با آب‌وهوای گرم، مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهند.
• مقاومت مناسب در مقابل فرسایش
• مقاومت در مقابل آتش و کاربرد آن‌ها در مراتع و علف‌زارها که امکان آتش‌سوزی وجود دارد.
• مقاومت خوب در برابر یخ‌زدگی و آب شدن یخ که در مناطق با آب‌وهوای سرد، زیاد رخ می‌دهد.
• این تیرها سختی بیشتری دارند و بیشتر از تیرهای برق بتن مسلح معمولی قدرت باربری دارند.
• این تیرها را می‌توان در اشکال مختلفی با سطحی بسیار تمیز و شکیل تولید کرد که نقش مؤثری در زیبایی ظاهری دارد.
• این تیرها به دلیل پایداری به نگه‌داری کمتری احتیاج پیدا می‌کنند.

کاربردهای تیرهای برق بتنی پیش‌تنیده

به سبب مقاومت و پایداری بالایی که تیرهای برق بتنی پیش‌تنیده دارند، در سراسر جهان به‌وفور مورداستفاده قرار می‌گیرند. این تیرها را می‌توان برای موارد زیر به کار برد:

• تیرهای چراغ برق
• تیرهای برق خطوط راه‌آهن و تیرهای پشتیبان ارسال سیگنال
• تیرهای تلفن
• تیرهای نگه‌دارنده پرچم
• دکل‌های آنتن و ...

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.