سقف بتنی پیش تنیده
پیش تنیدگی ايجاد تنش فشاری ثابت و دائمی در يک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم است. به طوری كه در اثر تنش فشاری، مقداری از تنش‌های کششی ناشی از بارهای مرده و زنده در اين عضو خنثی شده است. در نتیجه مقاومت باربری آن افزايش پیدا می‌كند. تنش فشاری دائمی با قرار دادن کامل فولاد در قطعه بتنی، کشیدن و مهار نمودن آن در دو طرف عضو به مقطع بتنی اعمال شود. اعمال نیروهای پیش تنیدگی به دو روش پس کشیده (پس از بتن ریزی) یا پیش کشیده به وسیله جک‌های مخصوص، قبل از بتن ریزی صورت می‌گیرد.
در سیستم سقف بتنی پیش تنیده بجای آرماتورهای معمولی از يک سری كابل (تاندون‌های با مقاومت كششی بالا) استفاده میشود. اين كابل‌ها تحت كشش زيادی قرار گرفته و در دو انتهای تير توسط گره‌های مخصوص تثبيت می‌شوند. بدين ترتيب كابل‌های پيش كشيده پس از رها شدن از كشش، تمايل به جمع شدن و رسيدن به حالت اوليه دارند. بنابراین نيروی فشاری زيادی در قسمت زيرين تار خنثی در بتن ايجاد میشود. به تبع اين نيرو در مقابل نيروی كششی كه به واسطه بارهای ثقلی در بتن ايجاد میشود، قرار می‌گيرد. بنا‌براين كابل‌ها مقداری از نيروهای ناشی از بارهای ثقلی را خنثی می‌نمایند.
مزایای سقف بتنی پیش تنیده
آن چه در سیستم پیش تنیدگی مزیت اصلی به شمار می‌آید. امکان اجرای دهانه‌های زیاد با حداقل تعداد ستون یا بدون آن است. کاربرد این روش بیشتر در سیستم‌های مهار خاک و سنگ، پل سازی، شمع سازی فلزی، مهار سدهای بتنی، پایدار سازی تونل و اجرای سقفهای دال بتنی است.
سقف بتنی پیش تنیده پیش کشیده
در اين سيستم در مرحله اول فولادها تحت كشش قرار می‌گیرند. فولادها در دو انتهای عضو توسط گيره‌های مخصوص كاملاً گير داده می‌شوند. در مرحله دوم عضو مورد نظر بتن ريزی میشود. سپس بتن، عمل آوری شده و به مقاومت كافی می‌رسد. در مرحله سوم فولادهای پيش تنيدگی در دو انتهای تير، بريده و نيروی پيش تنيدگی بصورت يک نيروی فشاری بر عضو اعمال میشود. فولادهای پيش تنيدگی به دو صورت فولاد با مسير مستقيم يا فولاد با مسير شكسته است. اجرای مسير با منحنی پيوسته برای كارهای پيش كشيده تقريباً امكان پذير نيست.
سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده
در اين سيستم در مسير عبور فولادهای پيش تنيدگی، غلافی تو‌خالی در بتن تعبيه میشود. سپس كابل‌ها از درون غلاف‌ها عبور داده میشود. بطوری كه دو سر آن از غلاف بيرون بوده و عمليات بتن ريزی انجام میشود. غالباً قبل از بتن ريزی دو ورق صفحه فشار، جايگذاری میشود. بعد از اينكه بتن به مقاومت مورد نظر رسيد فولادهای پيش تنيدگی توسط جک‌هايی كشيده می‌شوند.
الزامات سیستم سقف پیش تنیده و پس کشیده
- رعایت حداقل رده بتن C30 در این سیستم الزامی است.
- مقاومت گسیختگی تضمین شده انواع فولادهای پیش تنیده بین ۱۲۰۰ تا ۲۲۰۰ نیوتن بر متر مربع است.
- محافظت کابل‌ها در برابر زنگ زدگی بسیار مهم بوده و باید توسط دوغاب سیمان (گروت) پس از کشش آنها محافظت شود.
- استفاده از این سیستم در دهانه‌های بیشتر از ۷ متر است.
- در استفاده از دال‌های تخت، در نظر گرفتن تمهیدات لازم به منظور کنترل برش سوراخ کننده (PUNCH) بسیار حائز اهمیت است.
- در صورت استفاده از سیستم دال‌های تخت و ستون، ارتفاع ساختمان به ۱۰ متر یا حداکثر ۳ طبقه محدود میشود. در غیر این صورت استفاده از دیوار برش بتن آرمه الزامی خواهد بود.
توجه به مساله افت در اعضای پیش تنیده پس کشیده بسیار حائز اهمیت است. محاسبه پیش بینی مقدار آن ناشی از موارد زیر، باید دقیقاً مورد توجه قرار گیرد.
- افت نیروی پس کشیدگی به جهت اصطکاک بین کابل و غلاف
- افت به دلیل لغزش مهار انتهایی و فرور فتن گوه گیرداری
- افت به جهت شل شدگی فولاد – کهولت کرنش
- جمع شدگی بتن و انقباض آن
مزايا و امتیازات سقفهای بتنی پس کشیده
کاهش ارتفاع سیستم سقف سازه
وجود دال پس كشیده در سقف‌ها باعث كوتاه شدن یا حذف تیرها میشود. در نتیجه سبب كاهش ارتفاع طبقه و پیروی آن كاهش كل ارتفاع سازه میشود.
افزایش طول دهانه‌ها
امكان فضاهای بدون ستون و انعطاف بیشتری در معماری فراهم می‌كند.
کاهش وزن سقف و مصالح مصرفی و سازه سبكتر
ابعاد ستون‌ها، دیوارها و فونداسیون در این سیستم كاهش یافته و سازه سبكتری خواهیم داشت.
انعطاف پذیری در مسیر عبور تاسیسات
حذف تیرها یا تیرچه‌ها در سقفهای پس كشیده انعطاف پذیری را جهت عبور تاسیسات بیشتر می‌نماید.
قابلیت ساخت بهتر
مصالح مصرفی كمتر، جزئیات ساده‌تر، نبودن تیرها و در نتیجه قالب بندی و آرماتور بندی آنها، تراكم كمتر آرماتورها همگی قابلیت ساخت بهتر را ایجاد می‌كنند.
کنترل ترک‌ها و کاهش تغییر شكل‌ها
به دلیل اثر با‌لانس كابل‌ها (تاندون‌ها) سقف پس كشیده تحت تاثیر وزن خود تغییر شكل نمی‌دهد. ترك خوردگی و تغییر شكل تقریباً به طور اختصاصی بواسطه بار زنده ایجاد میشود.
سرعت بالای ساخت
در دال‌های پس كشیده معمو‌‌لاً تیرهای میانی حذف و یك دال تخت گسترده وجود دارد. لذا یكباره می‌توان سطوح گسترده‌ای را قالب بندی، اجرا و قالب برداری نمود.
دهانه بزرگتر و کنسول‌های بلندتر
با استفاده از تكنولوژی پیش تنیدگی امكان ایجاد دهانه‌های بزرگتر و كنسول‌های بلندتر در سازه وجود دارد. محدودیت‌هایی كه سایر روش‌ها در پوشاندن دهانه‌های بزرگ با آن مواجه هستند در این سیستم منتفی است. این مزیت قابلیت‌های گسترده‌ای را در اختیار طرح معماری قرار داده، همچنین امكان استفاده مناسبتری از فضا را ایجاد می‌كند.
ضخامت دال کمتر
با توجه به تحت فشار بودن بتن و وجود انحنا در كابل‌ها، امكان پوشاندن دهانه با ضخامت كمتر نسبت به دال‌های بتن آرمه معمولی و یا سایر سیستم‌های رایج فراهم میشود.
حذف تیرها
از آنجایی كه در این سیستم امكان حذف تیرها و آویز‌ها وجود دارد، می‌توان سطح زیرین تخت را در اختیار طرح معماری قرار داد. در نتیجه عبور كانال‌های تاسیساتی با سهولت امكان پذیر است. به علاوه پارتیشن بندی نیز بدون محدودیت قابل اجراست.
ارتفاع کف تا کف کمتر
با توجه به كاهش ضخامت دال و حذف آویز تیرها می‌توان ارتفاع كف تا كف طبقات را كاهش داد. این امر باعث كاهش ارتفاع ساختمان و كاهش مصالح مصرفی در ستون، دیوار، تیغه بندی، نما و … میشود.
کنترل ترک و دوام بیشتر
نیروی پیش تنیدگی باعث اعمال فشار دائمی به دال میشود و دال‌ها همواره تحت فشار خواهند بود. لذا ترك‌های موجود در این سیستم به حداقل می‌رسد. كاهش ترك‌ها باعث افزایش مقطع موثر بتن خواهد شد در حالی كه در اعضای بتن آرمه معمولی به واسطه ترک خوردگی، مقطع موثر بتن تحت بارهای بهره برداری كاهش می‌یابد. به علاوه كاهش ترک مانع نفوذ مواد خورنده به بتن شده و خوردگی فولاد كمتر میشود. به عبارت دیگر دوام سازه افزایش می‌یابد.
کنترل تغییر شكل
در اعضای بتن آرمه معمولی تغییر شكل با افزایش ابعاد مقطع كنترل میشود در حالی كه در سیستم پیش تنیده با افزایش كابل‌ها و نیروی پیش تنیدگی امكان كنترل خیز وسط دهانه وجود دارد.
بهبود عملكرد لرزه‌ای کاهش ارتفاع کل ساختمان
سیستم‌های دال بتنی نسبت به سایر سیستم‌های پوشش سقف دیافراگم یكپارچه‌تری تشكیل می‌دهند. این نوع سیستم باعث بهبود عملكرد لرزه‌ای ساختمان میشود. به علاوه تحقیقات مختلف در این زمینه نشان می‌دهد دال‌های پس كشیده با روش نچسبیده نسبت به دال‌های بتن آرمه عملكرد مناسبتری هنگام وقوع زلزله داشته‌اند.
کاهش ارتفاع کل ساختمان
از آنجایی كه ضخامت دال‌ها در این سیستم كاهش می‌یابد و امكان حذف تیرها نیز وجود دارد، می‌توان ارتفاع سازه را كاهش داد. بدین معنی كه در ارتفاع ثابت می‌توان از تعداد طبقات بیشتری استفاده كرد. این امر بخصوص در ساختمان‌های بلند مرتبه كه با توجه به قوانین موجود محدودیت ارتفاع دارند، حائز اهمیت است.
امكان ایجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم در سقف
با توجه به انعطاف پذیری كابل‌ها، امكان ایجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم روی سقف وجود دارد. در این سیستم نیاز به تعبیه تیر اطراف بازشوها نیست.
امكان ستون گذاری نامنظم
بر خالف سازه‌های بتنی معمولی كه ستون گذاری معمو‌لا از آكس بندی منظم پیروی می‌كند. در این سیستم امكان ستون گذاری بصورت نامنظم وجود دارد كه در طرح‌های معماری حائز اهمیت است.
افزایش سرعت اجرا
با توجه به حذف تیرهای میانی و آرماتور بندی دال‌ها، زمان اجرای دال پیش تنیده بسیار كمتر از دال بتنی معمولی خواهد بود. از طرف دیگر بعد از اجرای عملیات كشش، سقف بدون وجود قالب و شمع بندی، خود ایستا خواهد بود. می‌توان قالب‌ها را در مدت زمان كوتاهتری باز كرد. بصورت عمومی زمان اجرای یك دال پیش تنیده حدود ۳ %كمتر از دال بتن آرمه معمولی است.
کاهش هزینه‌ها
كاهش ضخامت دال، كاهش تعداد ستون‌ها، حذف تیرها و … باعث صرفه جویی قابل توجهی در بتن و فولاد مصرفی خواهد شد. به علاوه كاهش عملیات قالب بندی و آرماتور بندی نیز باعث كاهش هزینه‌های اجرایی میشود. سرعت اجرای بیشتر نیز كاهش هزینه تجهیزات و نیروی انسانی را در پی خواهد داشت. روی هم رفته ساختمان‌هایی كه در آنها از سیستم دال پس كشیده استفاده میشود حدود ۳ درصد نسبت به ساختمانی بتن آرمه ارزانتر خواهد بود.
روش‌های اجرای سیستم پس کشیده
در زمينه اجرای سيستم پس كشيده دو روش جهت ساخت بكار می‌رود.
سيستم چسبيده
با اين روش كابل‌های پس كشيده از ميان غلاف‌های تخت ممتد و كوچك از جنس گالوانيزه عبور می‌كنند. داخل غلاف‌ها پس از بتن ريزی و كشيده شدن كابل‌ها با دوغاب پر میشود.
سيستم غير چسبيده
در اين سيستم كابل با دوغاب، تزريق نمی‌شود. می‌تواند آزادانه و مستقل از بتن حركت كند. اغلب كابل‌ها در يك غلاف محافظ با گريس پوشانده شده‌اند. پس از بتن ريزی و كسب مقاومت فشاری مشخص، كابل بسادگی و با استفاده از يك جک دستی كوچک كشيده میشود. اين عمل عمليات پس كشيدگی را تكميل می‌كند.
دامنه کاربرد سقفهای پس کشیده
- پارکینگ‌های طبقاتی
- برج‌ها وساختمان‌های مرتفع
- ساختمان‌های تجاری و بیمارستان‌ها
- پل‌ها
- انبوه‌سازی‌های مسكونی
ویژگی سقف پیش تنیده پس کشیده
- امکان ایجاد دهانه‌های بزرگ و وجود ستون‌های کمتر در سازه (انعطاف پذیر بیشتر در طراحی)
- کاهش ضخامت سقف و در نهایت کاهش ارتفاع کل ساختمان یا ازدیاد طبقات
- امکان ایجاد بازشوهای بزرگ در سقف
- مقاومت سازه‌ای بالاتر به دلیل پیش تنیدگی دال و در نتیجه ایمنی بالاتر سقف در زلزله
- کاهش ارتعاش ناشی از بارهای ضربه‌ای و دینامیکی
- امکان ستون گذاری نامنظم
- امکان حذف تیرها و اجرای کنسول‌های بلندتر
- از نظر اقتصادی گران ولی در دهانه‌های بزرگ و ارتفاع بالای ساختمان توجیه پذیر است.
