بتن پیش تنیده چیست و چه مزایایی دارد؟

یکی از پرکاربرد ترین مصالح ساختمانی بتن پیش تنیده ( Prestressed concrete ) است که تقریبا از 50 سال پیش تا کنون از آن در سطح وسیعی استفاده می­ شود. برای ساخت این بتن از روش پیش ­تنیدگی استفاده می­ شود که در طی آن بتن تقویت می­ شود و ضعف آن در مقابل کشش از بین می­رود.

به صورت معمول اعمال نیروی پیش ­تنیدگی بر روی بتن پیش تنیده به دو شیوه مختلف پیش کشیدن ( pre tension ) و پس کشیدن ( post tension ) صورت می­ گیرد. بدین معنی که عملیات کشش فولاد که به صورت کابل یا مفتول است ، پیش از بتن­ ریزی یا پس از بتن­ ریزی انجام می­ شود.

بر این اساس بتن پیش تنیده را می ­توان به دو نوع پیش تنیده پس کشیده و پیش تنیده پیش کشیده تقسیم کرد. در ادامه به معرفی بتن­ های پیش تنیده ، مزایا و معایب آن می پردازیم. در ادامه با ما همراه باشید.

بتن پیش تنیده و بتن پس تنیده چیست؟

در شیوه پیش ­تنیدگی برای ایجاد فشار بر روی سازه بتنی از دو روش پیش کشیدن ( pre tension ) و پس کشیدن ( post tension ) استفاده می­ شود که باعث ایجاد دو نوع بتن به صورت زیر شده است:

1. بتن پس کشیده یا پس تنیده

در این شیوه کابل­ ها ، که درون غلاف­ های محافظتی قرار دارند ، در قطعه مورد نظر قرار داده می­ شوند ، پس از آن عملیات بتن­ ریزی صورت می­گیرد و بعد از اینکه بتن ، مقاومت فشاری لازم را کسب کرد ، کابل ­ها کشیده می­ شوند.

از این شیوه هم برای تولید قطعات به صورت پیش­ ساخته و هم برای اجرا کردن سازه در محل استفاده می­ شود.

2. بتن پیش تنیده یا پیش کشیده

در این شیوه برخلاف روش پس کشیدن عملیات بتن ­ریزی بعد از کشیده شدن کابل­ ها انجام می ­شود. بدین صورت که در ابتدا فولاد که به صورت کابل یا مفتول است بر روی یک بستر از پیش ساخته قرار داده می­ شود. بعد از آن نیز کابل­ ها در حد فاصل دو انتها ، تا حد جاری شدن کشیده می­ شوند و عملیات بتن ­ریزی اجرا می­ شود. بعد از این که بین فولاد و بتن چسبندگی لازم ایجاد شد و بتن مقاومت لازم را کسب کرد ، کابل ­ها بریده می­ شوند تا نیروی کششی فولاد به صورت فشاری به سازه بتنی انتقال پیدا کند.

از این روش در کارخانه و کارگاه ­های تولید قطعات بتنی برای ساخت این نوع محصولات به صورت پیش ساخته استفاده می ­شوند.

بتن پیش تنیده چه ویژگی هایی دارد؟

پیش ­تنیدگی به شیوه ه­ای اطلاق می ­شود که در طی آن یک تنش اولیه ، ثابت ، دائمی و همیشگی ( Prestress ) به سازه یا عضو بتنی وارد می­ شود. به صورتی که در اثر این تنش اولیه برخی از تنش ­های مرده و زنده در سازه بتنی خنثی می­ شوند. در نتیجه این امر مقاومت باربری بتن پیش تنیده افزایش می ­یابد.

به صورت کلی هدف و ویژگی اصلی پیش ­تنیدگی در یک سازه بتنی ، کاهش دادن تنش­ های کششی و محدود کردن ترک­ های ناشی از لنگر شمخی ، بر اثر وارد شدن بار بر روی سازه بتنی است. زیرا با این حال که بتن در برابر فشار از مقاومت بالایی برخوردار است ، اما در برابر کشش مقاومت چندانی ندارد. به همین دلیل با ایجاد فشار بر روی بتن ، کشش ایجاد شده در سازه بتنی کاهش می ­یابد. در نتیجه مقاومت آن افزایش پیدا می ­کند.

مزایای بتن پیش تنیده چیست؟

این نوع بتن از مزایای متعددی در برابر دیگر بتن­ ها برخوردار است که از جمله آن ­ها می ­توان به موارد زیر اشاره کرد:

• انعطاف پذیری

قابلیت انعطاف ­پذیری را می­ توان از اولین مزیت بتن پیش تنیده دانست. بدین صورت که می ­توان با تغییر دادن مقداری از نیروی پیش­ تندیگی سازه بتنی را انعطاف پذیر کرد.

• نبود ترک ­های بتنی و خیز

از مهم ترین مزایای سازه­ های بتن پیش تنیده می­ توان به نبود ترک­ های دائمی در آن اشاره کرد که باعث افزایش یافتن دوام و ماندگاری این سازه ­های بتنی می­ شود.

• کاهش وزن سازه بتنی

از آنجایی که در هنگام استفاده از بتن ، مقاومت تمام سطح مقطع به صورت کامل استفاده می ­شود ، میزان مصرف بتن کاهش می­ یابد. علاوه بر این فولاد هایی که در این نوع بتن استفاده می­ شوند از مقاومت بسیار بالایی برخوردار هستند که نیاز به استفاده از فولاد را کم­تر می­ کند. در نتیجه وزن سازه کاهش می­ یابد.

معایب بتن پیش تنیده

 استفاده از این نوع بتن مانند هر محصول دیگری ، در کنار مزایای خود دارای معایبی نیز است که از جمله آن­ ها می ­توان به دو مورد زیر اشاره کرد:

• احتمال تخریب سیستم سقف

تخریب و خراب شدن این نوع سیستم سقف می­ تواند بسیار خطرناک باشد. زیرا برای ساخت بتن پیش تنیده از میله­ گرد­های بسیار زیادی استفاده می­ شود. به همین دلیل تخریب آن­ ها باید به وسیله تیم فنی آموزش دیده انجام شود.

• احتمال افت و وا دادگی کابل­ ها

از دیگر معایب بتن پیش تنیده پس کشیده می­ توان به مشکل افت و وا دادگی کابل­ ها به دلایل مختلفی چون کاهش اصطکاک بین کابل و غلاف ، کهولت کرنش (relaxation) و شل ­شدگی فولاد ، لغزش مهار انتهایی و فرو رفتن  در ابتدا و انتهای کابل ، جمع شدگی بتن یا خزش و انقباض و آب ­رفتگی بتن به مرور زمان اشاره کرد.

• هزینه بر بودن

برای ساخت این نوع بتن به مواد و مصالح متعدد ، دانش فنی بالا و نیروی متخصص احتیاج است و به صورت معمول برای جا­به جایی قطعات آن ­ها باید از جرثقیل استفاده کرد. به همین دلیل مراحل ساخت و تولید و اجرا بتن پیش تنیده می ­تواند کمی سخت ، دشوار و هزینه بر است.

کاربرد بتن پیش تنیده

 از میان انواع بتن در معماری ، این نوع بتن ها بیشتر برای ساخت پل ، کف طبقات ، تیرها ، سقف­ ها ، منابع آب و بزرگراه ­ها استفاده می­ شوند و به صورت کلی از آن­ ها برای ساخت دیوار و ستون استفاده نمی­ شوند. اما در برخی موارد به عنوان یک شیوه اقتصادی برای ساخت سازه هایی که تحت تاثیر شمخ هستند نظیر دیوارهای حائل یا باربر ، دال ­ها ، ستون­ ها و تیرها از بتن پیش تنیده استفاده می­ شود. علاوه بر این در دهانه ­های اجرایی تقریبا 6 متر می­ توان از بتن­ های مسلح معمولی استفاده کرد که کارایی قابل قبولی دارند و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه هستند. اما زمانی که دهانه اجرایی از 9 متر بیشتر و بزرگ­ تر باشد ، باید از بتن پیش تنیده استفاده کرد تا از نظر اقتصادی با پروژه سازگاری مناسب­­ تری داشته باشد.