سقف بتنی پیش تنیده

سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده

سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده یا به انگلیسی Post Tensioned Concrete Roof، یک نوع سیستم اجرای سقف‌های ساختمانی است که در آن از ترکیب بتن و فولاد برای غلبه بر ضعف بتن در برابر کشش استفاده می‌شود. باید توجه داشت که اجرای سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده با روش اجرایی بتن مسلح (بتن آرمه) متفاوت است.

بتن پیش تنیده چیست؟

بتن پیش ‌تنیده که در زبان انگلیسی با عبارت Prestressed concrete شناخته می‎شود یک روش تولید بتن و سازه‌های بتنی است برای برطرف کردن ضعف بتن در برابر کشش.

برای آشنایی بیشتر با خصوصیات بتن می‌توانید مقاله بتن را مطالع نمایید.

پیش تنیده نمودن مقاطع از دیرباز در پل‌ها و اسکله‌ها و … کاربرد داشته و در سال های اخیر استفاده از آن در سقف های دال تخت، با دهانه‌های بلند و خصوصاً در سقف پارکینگ‌های طبقاتی و عموماً اعضایی که تحت اثر خمش می باشند، توسعه یافته است.

از تاندون های پیش ‌تنیده (بطور معمول کابل‌های فولادی کششی)، برای ایجاد بار مقاوم استفاده می‌شود. این بارهای مقاوم، با ایجاد تنش فشاری، سبب به وجود آمدن تعادل با تنش کششی شده که این تنش‌های کششی نیز در هنگام وارد آمدن بار خمشی در یک عضو فشاری بتنی ظاهر می‌شوند.

این فرایند به وسیلهٔ رشته ‌های فولادی انجام شده و نیاز به ابزاری خاص دارد. روش‌های پیش تنیدگی بتن شامل پیش تنیدگی به روش پیش ‌کشیده و پیش تنیدگی به روش پس ‌کشیده انجام می‌شوند.

خصوصیات سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده

در سقف های بتنی پیش تنیده، با بوجود آوردن نیروی اضافی فشاری در بتن، قسمتی از تنش های کششی بتن خنثی شده و در نتیجه سطح مقطع فشاری بتن افزایش می یابد.

پیش تنیدگی به دو روش عمده پیش کشیدن (Pre Tension) و پس کشیدن (Post Tension) انجام می شود. در سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده نیروی پیش تنیدگی در بتن، توسط کشش کابل ها بعد از ریختن بتن و رسیدن بتن به مقاومت لازم، ایجاد می شود.

روش اجرا

این روش بصورت کارگاهی یا کارخانه ای قابل انجام است و با مخفف (PT) شناخته می شود. در اجرای سقف‌های (PT) ابتدا غلاف‌های فلزی جای‌گذاری می‌شوند. سپس، کابل ها درون غلاف ها قرار گرفته و پس از بتن ریزی و رسیدن بتن به مقاومت لازم، (میزانی ذکر شده در مدارک محاسباتی طرح) کشیده می‌شوند.

در مرحله بعد به منظور محافظت کابل ها در برابر خوردگی و زنگ زدگی، گروت یا دوغاب سیمانی مخصوص و یا مواد پلیمری مانند انواع مناسب قیر یا گریس به درون غلاف‌ها تزریق می‌گردد.

مزایا و نکات فنی

در این سقف‌های بتنی پیش تنیده پس کشیده به دلیل افزایش سطح مقطع مناسب فشاری بتن، ضخامت دال کاهش یافته و علاوه بر کاهش وزن امکان اجرای دهانه های بلند فراهم می‌شود.

از سوی دیگر با پیش تنیده نمودن مقطع و کاهش و یا حذف عمق ناحیه کششی بتن، ترک خوردگی و توسعه آن در مقطع بتنی، کاهش و یا حذف شده و در نتیجه دوام مجموعه و مقاومت آن در محیط های خورنده افزایش می یابد.

در این سیستم با دلیل کاهش ضخامت سقف، علاوه بر کنترل تنش های خمشی و برشی و تغییر شکل‌ها، کنترل برش پانچ در محل اتصال دال به ستون نیز حائز اهمیت می‌باشد.

در اجرای سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده به منظور دست یافتن به یک طرح بهینه از لحاظ مقدار مصالح، وزن و هزینه، از بتن و فولادهای مقاومت بالا استفاده می‌شود. نکته حائز اهمیت در اجرای این سقف‌های پیش تنیده پس کشیده این است که رده بتن مورد استفاده برای اجرا باید حداقل C30 باشد.

در زمان اجرا، کنترل کیفیت موادی نظیر، محل و نحوه جایگذاری کابل ها، میزان نیروی پس کشیدگی در کابل ها، سن و مقاومت بتن در زمان پس کشیدگی، کفایت تزریق گروت در غلاق ها بسیار حائز اهمیت می باشد.

تخریب این سیستم سقف به دلیل وجود میلگردهای پیش تنیده بسیار پر خطر بوده و باید با روش های خاص توسط تیم فنی آموزش دیده، صورت گیرد.

از نکات حائز اهمیت در اعضای پیش تنیده پس کشیده، مسئله افت و وادادگی کابل ها به دلایلی نظیر، کاهش اصطکاک بین کابل و غلاف، لغزش مهار انتهایی و فرو رفتن گوه گیرداری در ابتدا و انتهای کابل، کهولت کرنش (Relaxation) و شل شدگی فولاد، جمع شدگی بتن یا خزش و انقباض یا آب رفتگی بتن به مرور زمان می باشد که لازم است به دقت محاسبه شده و مورد توجه قرار گیرد.

از دیگر مواردی که در اعضای پیش تنیده باید به آن توجه نمود دقت عملی است که باید در هنگام تخریب به عمل آید.

تخریب این سیستم سقف به دلیل وجود میلگردهای پیش تنیده بسیار پر خطر بوده و باید با روش های خاص توسط تیم فنی آموزش دیده ، صورت گیرد.

این سیستم در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، مورد ارزیابی قرار گرفته و کاربرد آن ، در حیطه الزامات ارائه شده ، مجاز می باشد.

تفاوت بتن پیش تنیده و بتن مسلح

تفاوت این دو نوع بتن در روش اجرای آنها است درحالیکه مواد اولیه مورد استفاده در هردو بتن و فولاد هستند. در بتن‌های مسلح معمولی، از میلگردهای فولادی در داخل بتن استفاده می‌شود؛ به عبارت دیگر بتن روی میلگردها را می‌پوشاند و آنها را در بر می‌گیرد.

اما در روش اجرای بتن پیش تنیده ابتدا غلاف‌های فلزی جای‌گذاری می‌شوند و سپس، کابل‌ها درون این غلاف‌ها قرار گرفته و پس از انجام عملیات بتن ریزی و رسیدن بتن به مقاومت لازم(خشک شدن بتن – میزانی ذکر شده در مدارک محاسباتی طرح) کشیده می‌شوند تا سطح بوجود آمده به استحکام مناسب برسد.

الزامات اجرایی سقف های بتنی پیش تنیده پس کشیده

1. نظر به اینکه سیستم سقف های بتنی پیش تنیده پس کشیده عمدتاً به صورت دال تخت کاربرد دارد، لذا براساس توصیه بند۲-۳-۸-۵ آئین نامه ۲۸۰۰ ایران، در زمان استفاده از سیستم دال های تخت و ستون، ارتفاع ساختمان به ۱۰ متر یا حداکثر ۳ طبقه محدود می شود. در غیر اینصورت استفاده از دیوارهای برشی بتن آرمه الزامی خواهد بود.
2. استفاده از سیستم سقف های بتنی پیش تنیده پس کشیده با توجه به بند ۱ فوق در کلیه پهنه های لرزه خیزی ایران بلامانع است.
3. ضوابط طراحی و اجرای سیستم سقف های بتنی پیش تنیده پس کشیده باید براساس آئین نامه ACI 318 و آئین نامه طرح و محاسبه قطعات بتن پیش تنیده موضوع نشریه شماره۲۵۰ سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور که بخش الحاقی آیین نامه بتن ایران (آیا) می باشد، انجام شود.
4. رعایت حداقل رده بتن مصرفی معادل C30 در این سیستم الزامی است.
5. مقاومت گسیختگی تضمین شده، انواع فولادهای پیش تنیدگی به شرح زیر باید بین ۱۲۰۰ تا ۲۲۰۰ نیوتن بر میلی متر مربع باشد:
6. سیم بدون پوشش تنش زدایی شده
7. رشته هفت سیم بدون پوشش تنش زدایی شده یا رشته هایی از آن
8. میله فولادی پر مقاومت بدون پوشش
9. محافظت فولادهای پیش تنیدگی در برابر زنگ زدگی بسیار حائز اهمیت بوده و باید کابل ها توسط دوغاب سیمان که بعد از کشیدن کابل ها به داخل غلاف ها تزریق می شود و یا مواد قیری یا گریس که روی آن می مالند از زنگ زدگی محافظت شوند.
10. برای رسیدن به یک طرح بهینه از لحاظ مقدار مصالح، وزن و هزینه، باید طراحی و اجرای دال به گونه ای انجام شود که پیش تنیدگی کامل حاصل گردد و بتوان از کل مقطع در فشار بهره جست.
11. کنترل نیروی کشش کابل ها باید توسط جک های کالیبره شده دقیق انجام شود.
12. اجزای این سیستم باید توسط تیم متخصص آموزش دیده انجام شود و در زمان اجرا نیازمند کنترل کیفیت دقیق می باشد.
13. تخریب این سیستم سقف به دلیل وجود میلگردهای پیش تنیده بسیار پرخطر بوده و باید با روش های خاص توسط تیم فنی آموزش دیده، صورت گیرد.
14. توجه به مسئله افت در اعضای پیش تنیده پس کشیده بسیار حائز اهمیت بوده و محاسبه و پیش بینی مقدار افت ناشی از موارد زیر باید دقیقاً مورد توجه قرار گیرد:
15. افت نیروی پس کشیدگی به جهت اصطکاک بین کابل و غلاف
16. افت به دلیل لغزش مهار انتهایی و فرو رفتن گوه گیرداری در ابتدا و انتهای کابل
17. افت به جهت شل شدگی فولاد-کهولت کرنش(Relaxation)
18. جمع شدگی بن یا خزش(Creep)
19. انقباض یا آب رفتگی بتن که به علت خروج آب از بتن به مرور زمان می باشد.(Shrinkage)
20. افت ناشی از تغییرشکل نسبی الاستیک بتن
21. استفاده از سیستم سقف دال های تخت پیش تنیده پس کشیده، در دهانه های بلندتر از ۷ متر توجیه اقتصادی دارد.
22. در استفاده از دال های تخت پیش تنیده پس کشیده به لحاظ بزرگ بودن دهانه ها و وجود نیروهای ثقلی قابل ملاحظه، در نظر گرفتن تمهیدات لازم به منظور کنترل برش سوراخ کننده (Punch) بسیار حائز اهمیت می باشد.
23. رعایت الزامات مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان، جهت صرفه جویی در مصرف انرژی الزامی است.
24. رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان در خصوص حفاظت ساختمان ها در برابر حریق و همچنین الزامات نشریه شماره ۴۴۴ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت جداره ها در مقابل حریق با در نظر گرفتن تعداد طبقات، ابعاد ساختمان، کاربری و وظیفه عملکردی عنصر ساختمانی ضروری است .
25. صدابندی هوابرد و کوبه ای سقف بین طبقات می بایست مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان تأمین شود.