تحقیق بتن پیش تنیده و کاربرد آن

توضیحات

 عنوان فارسی: بتن پیش تنیده و کاربرد آن

• مقدمه
• مفهوم پیش تنیدگی
• تاریخچه
• مقایسه بتن پیش تنیده با بتن آرمه
• فواید بتن پیش تنیده
• روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی
• روش های پیش تنیدگی
• مصالح و تجهیزات پیش تنیدگی
• زمینه های فنی و موارد استفاده از سیستم پیش تنیدگی
• مراحل اجرای دال های پس کشیده با روش نچسبیده
• مزایا
• دامنه کاربرد سقف های پس کشیده
• پل های بتنی پیش تنیده با سیستم صندوقه ای پس کشیده
• پل بزرگراه طبقاتی صدر
• منابع

1-1- مقدمه

 گرچه بتن در گذشته مدت‌های مديدی به‌عنوان مصالح ساختمانی به‌کار می‌رفت، اما به‌هيچ‌عنوان مصالح سازه‌ای مناسبی محسوب نشده و قابل رقابت با فولاد، سنگ و چوب نبود؛ چراکه برخلاف مقاومت فشاری بالا، در برابر تنش‌های کششی، بسيار ضعيف عمل می‌کند. به همین علت از بتن صرفاً به‌عنوان مصالح بنایی استفاده می‌شد.

بعدها مهندسين برای غلبه بر اين ضعف، ترکيبی از فولاد مسلح‌کننده و بتن که امکان مقاومت در برابر نيروهای کششی و فشاری را ايجاد می‌نمايد، به‌کار گرفتند. در آغاز، برای مسلح کردن بتن از آرماتور استفاده شد (بتن آرمه). ولی در ادامه، استفاده از تکنولوژی پيش‌تنيدگی، بتن را به يکی از کاراترین مصالح سازه‌ای تبديل نمود. ایده پیش‌تنیدگی در دهه اول قرن نوزدهم میلادی مطرح گردید و تحقیقات مختلفی بین سال‌های 1930 تا 1940 روی آن انجام گرفت. این روش عملاً از سال 1955 تا کنون در زمینه‌های مختلف سازه‌ای مورد استفاده بوده است.

پیش تنیدگی روشی است برای مقاوم سازی بتن یا مواد دیگر که توسط رشته‌های فولادی با مقاومت بالا و یا میلگردها انجام می‌شود.

بتن پيش تنيده، يكي از جديدترين فرم هاي ساختمان است كه وارد مهندسي سازه شده است. در قرن پيش چندين حق امتياز انحصاري براي چند الگوي پيش تنيدگي متفاوت داده شده بود، ولي به علت استفاده از فولاد با مقاومت پايين، اثرات طولاني مدت خزش و انقباض باعث كاهش نيروي پيش تنيدگي مي شد و مزيت كاربرد بتن پيش تنيده را شديداً كاهش مي داد.

کاربرد پیش تنیدگی در سازه‌های پارکینگ ها، ساختمان(آپارتمانها) و در دفاتر کار، دالهای بتنی روی زمین، پلها و ورزشگاه ها، حفاری‌های سنگ و خاک، تانکهای ذخیره آب و مواد شیمیایی و … می‌باشد که در ادامه به مباحث مربوط به پیش تنیدگی پرداخته خواهد شد.

1-2- مفهوم پیش تنیدگی

پيش تنيدگي عبارت است از ايجاد يك تنش ثابت و دائمي در يك عضو بتني به نحو دلخواه و به اندازه لازم ، به طوري كه در اثر اين تنش ، مقداري از تنش هاي ناشي از بارهاي مرده و زنده در اين عضو خنثي شده و در نتيجه مقاومت باربري آن افزايش پيدا مي كند.

در واقع نیروی فشاری مورد نیاز در بتن پیش تنیده توسط کشش در فولاد با مقاومت بالا تولید می شود؛ فولاد می تواند قبل یا بعد از بتن ریزی کشیده شود. چنانچه فولاد قبل از بتن ریزی کشیده شود به آن پیش تنیدگی و چنانچه فولاد بعد از بتن ريزی کشیده شود به آن پس تنیدگی گفته می شود.

بطور کلی عمل خنثی نمودن تنش ها ویا متعادل نمودن بارها را اساس طراحی اعضای پیش تنیده می توان دانست. اگر نیروی فشاری مشخصی رااز دوطرف به یک قطعه یا تیر وارد بیاوریم می توان تنش کششی رادرپائین عضوکاهش داد و یا به کلی آنرا خنثی نمود و تبدیل به تنش فشاری کرد که این اعمال نیرو تعادل بارهای خارجی  می باشند.

در سازه های بتن معمولی، اعضای بتنی ازقبیل تیرو ستون و دال سقف شامل بتن و آرماتور هستند که در این اعضا، بخشی از بتن تحت نیروهای فشاری و بخش دیگر آن به همراه آرماتور ، تحت نیروهای کششی قرارمی گیرند. در ناحیه فشاری، بتن به خوبی نیروها را تحمل می کند اما در ناحیه کششی ، ترک می خورد و عملاً کارایی خود را از دست می دهد و آرماتور به تنهایی نیروهای کششی را تحمل می نمایند در این حالت، بتن تنها نگهدارنده آرماتور است و بدون باربری به وزن سازه می افزاید. در طول اعضای خمشی هم تار تحتانی در کشش قرار می گیرد(روی تکیه گاه ) و هم تار فوقانی(وسط دهانه) در مقاطع پیش تنیده با جابجا کردن موقعیت کابل، مقدار و توزیع تنش فشاری قابل کنترل است.

در سازه های پیش تنیده اعضای بتنی شامل بتن آرماتور و کابل های پیش تنیدگی می باشند در این اعضا آرماتورها برای جلوگیری از ایجاد ترکهای بزرگ در بتن(که عملا موجب شکست می شوند)  و تامین الزامات حداقل مقرراتی که آیین نامه بتن ایران برای سازه های بتنی  مقرر داشته است استفاده می شوند و معمولاً بعنوان قطعات باربر مورد استفاده قرار نمی گیرند. بتن در این اعضا همچنان نقش باربری فشاری را عهده دار است با این تفاوت که بطور کامل تحت فشار قرار می گیرد و عملا تمام مصالح بتن بدون ایجاد ترک ، نیروهای فشاری را تحمل می کند. دلیل این امر استفاده از کابلهای پیش تنیدگی می باشد که کابلهای پیش تنیدگی وظیفه بوجود آمدن چنین وضعیتی راعهده دار هستند.( در زمان ساخت و قبل از بهره برداری از سازه)

این کابلهای با ایجاد نیروی فشاری اولیه در ناحیه کششی بتن، موجب می شوند  بعد از آنکه بارهای مرده(از قبیل بار وسایل و کاربران) و زنده( از قبیل کف سازی ) در زمان بهره برداری از سازه بر سازه اعمال شدند این ناحیه تحت کشش قرار نگیرد و موجب ترک بتن و از دست رفتن کارایی بتن نشود  به این ترتیب، از حداکثر ظرفیت باربری بتن استفاده می شود و ابعاد و اندازه اعضا کاهش می یابد.

بهینه ترین حالت در انتخاب مقدار نیروی پیش فشردگی حالتی است که درصدی از بارها متعادل شود که منجر به کاهش میزان فولاد مصرفی و  کنترل خیز و ترک در بتن شود.

شکل 1-1: پیش تنیدگی در تیرهای مفصل

شکل1-2: پیش تنیدگی در تیرها و دال های یکسره

تاریخچه :

اولین کسی که ظاهرأ توانست با ایجاد تنش فشاری در بتن آن را تحت تأثیر لنگر خنثی افزایش دهد، یک نفر آمریکایی به نام Jackson بود که اختراع خود را در سال ۱۸۸۶ به ثبت رسانید .

در سال ۱۸۸۸ دو هرینگ آلمانی با قرار دادن یک میله فولادی کشیده شده در داخل یک دال بتنی توانست، اولین دال بتنی پیش تنیده را ایجاد کند .

نظر او به این بود که چون بتن جسمی مقاوم در برابر فشار است و لیکن مقاومت آن در مقابل کشش کم می باشد، میتوان با وارد کردن فشار به بتن کشش ایجاد شده در اثر بار مرده وزنده دال را تقلیل و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد .

هیچکدام از روشهای اولیه پیش تنیدگی در عمل موفق نبود، زیرا به علت نامرغوب بودن نوع فولاد و بتن مقدار زیادی و گاهی همه تنش پیش تنیدگی به مرور زمان در اثر خزش (Creep) و انقباض بتن(Shrinkage) از بین می رفت. در نتیجه بتن پیش تنیده از نظر اقتصادی نمی توانست با بتن فولادی رقابت نماید .

اولین کسی که در حقیقت توانست از بتن پیش تنیده به صورتی که امروزه آن را می شناسیم استفاده کند، یک نفر فرانسوی به نام Freyssinet بود. او در سال ۱۸۲۸ توانست با استفاده از فولادهای با مقاومت بالا، در صد از دست رفتن تنش ناشی از خزش و انقباض به تنش اولیه پیش تنیدگی را کاهش داده و در نتیجه بتن پیش تنیده را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه کند. از اين زمان به بعد بتن پيش تنيده بعنوان يك روش ساخت قابل قبول مورد استفاده واقع شد و امروزه در بسياري از كشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه در دسترس است .

کاربرد بتن پیش تنیده معمولأ در عضوهایی است که تحت تأثیر خمش میباشد مانند تیرها ، دال ها ، دیوار های حائل و ستونها . ولی از بتن پیش تنیده در عضو هایی که تحت تأثیر کشش هستند مانند لوله ها ، مخازن آب و غیره به نحو مطلوب می توان استفاده نمود.

ایده پیش تنیدیگی و یا پیش فشردگی یک سازه امر جدیدی نیست. بشکه های چوبی در قدیم از تخته های خمیده همراه با تسمه فلزی ساخته و حتی در زمان حاضر نیز ساخته می شوند. تسمه فلزی قطری کمتر از قطر بشکه دارد و با فشار به محل خود رانده شده و بدین ترتیب یک بشکه /اب بند حاصل می شود.(شکل 1-3)

چرخ درشکه نیز به طرز مشابه با عبور دادن یک چرخ آهنی گرم شده به دور طوقه[1] چوبی چرخ پیش فشرده شده است. در موقع سرد شدن، چرخ آهنی منقبض خواهد شد و محکم طوقه چوبی چرخ را در بر خواهد گرفت. (شکل 1-4) بنابراین با فشار دادن طوقه و دستکهای چرخ به هم موجب سخت شدگی آنها می شود.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق