دانلود مقاله بتن پیش تنیده ، كاربرد و اجرای آن در pdf

توضیحات

  مقاله بتن پیش تنیده ، كاربرد و اجرای آن در pdf دارای 17 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله بتن پیش تنیده ، كاربرد و اجرای آن در pdf  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله بتن پیش تنیده ، كاربرد و اجرای آن در pdf،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله بتن پیش تنیده ، كاربرد و اجرای آن در pdf :

بتن پیش تنیده ، كاربرد و اجرای آن

مقدمه
پیش تنیدگی عبارت از ایجاد تنش داخلی در یك جسم است تا تنشی را كه به علت تأثیر نیروهای خارجی به وجود می آید به مقدار مورد نیاز خنثی كند یا به عبارت دیگر پیش تنیدگی به معنای ایجاد تنش های دائمی مخالف با تنش هایی می باشد كه در اثر بارهای خدمت در سازه ایجاد خواهند شد. عمده ترین كاربرد پیش تنیدگی در بتن پیش تنیده است .
بتن ، كه یكی از ارزانترین و عملی ترین مصالح ساختمانی است ، مقاومت خوبی در برابر فشار دارد و تاب كششی كمی از خود نشان می دهد . بنابراین در ناحیه ای از بتن ، كه بعد از بارگذاری تحت كشش قرار می گیرد ، قبلاً ایجاد فشار می كنند . این عمل ، به اصطلاح« پیش تنیدن بتن » نامیده میشود .

بر اساس « آیین نامه ACI 318 – 95 » بتن پیش تنیده عبارت است از بتن سازه ای ( ساختمانی ) كه جهت كاهش تنش های كششی بالقوه حاصل از بارها ، در آن تنش های داخلی ایجاد شده است .
هدف اصلی از پیش تنیده كردن یك عضو بتنی محدود كردن تنشهای كششی و تركهای ناشی از لنگر خمشی تحت تأثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد .
پیش تنیدگی اصلی عمومی است كه در موارد دیگر نیز مورد استفاده قرار می گیرد . یك چرخ دوچرخه یك مثال از پیش تنیدگی را نشان می دهد : لاستیك چرخ دوچرخه بسیار نرم است و سیمهای داخل آن بسیار بلنداند ، به طوری كه تحت نیروی فشار امكان كمانش آنها وجود دارد . ولی هم لاستیك و هم سیمها در مقابل كشش مقاوم اند ، پس لاستیك چرخ را پر از باد می كنند و در سیمها كشش قبلی ایجاد می كند .

تاریخچه
مصریها در 5000 سال پیش ، در ساختن قایقهایشان از خاصیت پیش تنیدگی استفاده می كردند . بدین ترتیب كه ، برای اتصال چوبهای بدنه قایق ، تیغهای آهنی گرم به كار می برند تا بعد از سرد شدن و انقباض آنها قطعات چوبی به هم فشرده شوند.

اولین كسی كه ظاهراً توانست با ایجاد تنش فشاری در بتن مقاومت آنرا تحت تأثیر لنگر خمشی افزایش دهد یك نفر آمریكایی به نام جكسون بود كه اختراع خود را در سال 1886 به ثبت رسانید .دو سال بعد ، در سال 1888 ، دوهرینگ ، مهندس آلمانی ، با قرار دادن یك میله فولادی كشیده شده در داخل یك دال بتنی توانست اولین دال بتنی پیش تنیده را ایجاد كند. در سال 1896 ، مندل مهندس اطریشی اصل پیش تنیدگی را در تیر بتن پیش تنیده از فولاد معمولی با تنش اولیه 120 نیوتن بر میلیمتر مربع استفاده كرد و از افت ناشی از نشست و وارفتگی آگاهی نداشت ، فولاد به زودی كشش اولیه خود را از دست داد و تیر تبدیل به بتن آرمه معمولی شد .

در سال 1939 ، امپرگر ، مهندس اطریشی استفاده از بتن آرمه با پیش تنیدگی جزئی را پیشنهاد كرد ، یعنی قطعه بتنی ، علاوه بر اینكه به وسیله آرماتور كشیده شده پیش تنیده می شود ، دارای آرماتور معمولی ( كه در بتن مورد استفاده قرار می گیرد ) باشد و قطعه در موقع بار سرویس نیز كششی تحمل بكند .
در سال 1948 ، پروفسور آبلس انگلیسی اولین سازه بتن آرمه با پیش تنیدگی جزئی را در لندن بنا كرد .

در سال 1953 ، فدراسیون بین المللی پیش تنیدگی اولین كنگره خود را در لندن تشكیل داد . در چهارمین كنگره فدراسیون ، كه در سال 1962 در رم تشكیل شد ، قدمهای نوینی برای استفاده از بتن آرمه با پیش تنیدگی جزئی برداشته شد و كمیته مختلطی از فدراسیون بین المللی پیش تنیدگی(F.I.P) و كمیته اروپایی بتن (C.E.B) به وجود آمد كه در سال 1970 توصیه نامه ای منتشر كرد كه در آن چهار نوع سازه از بتن آرمه تا پیش تنیده كامل تعیین شده است . این چهار نوع اساساً با مقدار ازدیاد طول نسبی دورترین تار كششی بتن و ترك خوردگی بتن كششی از هم متمایز می شوند .

ـ نوع اول بتن پیش تنیده كامل كه بتن تا بار سرویس نباید تنش كششی تحمل كند .
ـ نوع دوم بتن آرمه با پیش تنیدگی جزئی است . تحت بار سرویس بتن می تواند تنش كششی داشته باشد – بشرطی كه ترك نخورد – و تحت بارهای دائم بتن نبایستی كشیده شود .
ـ نوع سوم بتن آرمه پیش تنیده است . در این نوع ترك خوردن بتن تحت بار سرویس امری عادی است ، ولی عرض تركها از 1/0 تا 3/0 میلیمتر محدود شده اند . محدودیت آنها بر حسب آب و هوایی كه قطعه در آنجا مورد استفاده قرار می گیرد و جنس فولاد به كار رفته است .
ـ نوع چهارم بتن آرمه كلاسیك است .

مقایسه بتن پیش تنیده با بتن آرمه
ـ به علت اینكه فشار وارده از طرف كابلهای پیش تنیده به بتن بسیار زیاد است لازم است كه مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در یك ساختمان بتن پیش تنیده به مراتب بالاتر از مقاومت فشاری بتن مورداستفاده در یك ساختمان بتن آرمه باشد .

ـ فولادهای نرم كه معمولاً در ساختمان های بتن آرمه به كار می رود برای ساختمانهای بتن پیش تنیده مناسب نمی باشد زیرا امكان كشیدن آن به حدی كه بتواند جبران اتلاف تنش های پیش تنیدگی ناشی از انقباض و خزش بتن را بكند وجود ندارد .

ـ بتن پیش تنیده یك جسم همگن و الاستیك می باشد و قبل از ترك خوردن بیشتر خاصیتی شبیه به فولاد را دارد تا یك جسم غیر همگن مانند بتن آرمه .
ـ یك ساختمان بتن پیش تنیده كامل تحت تأثیر بارهای سرویس ترك نخواهد خورد در صورتیكه در یك ساختمان بتن آرمه از همان ابتدای بارگذاری تركهایی در زیر تار خنثی بوجود می آید حتی اگر در اثر بارهای بیش از حد پیش بینی شده ساختمان بتن پیش تنیده ترك بخورد بعد از اینكه بارها از روی ساختمان برداشته شود تركها بسته خواهد شد .
ـ اگر در یك ساختمان بتن پیش تنیده تنش پیش تنیدگی در اثر بار وارده خنثی شود بتن پیش تنیده خاصیتی بسیار شبیه به بتن معمولی پیدا خواهد كرد .
ـ در بتن پیش تنیده لنگر مقاوم به چند برابر افزایش می یابد اثر نیروی برشی 10/1 تا 5/1 تقلیل میابد . خمش یعنی تغییر شكل به 3/1 می رسد .

ـ در بتن پیش تنیده صرفه جوئی در فولاد به میزان 15 تا 20 درصد و در بتن به میزان 30 تا 50 در صد می باشد .

مزایا و معایب بتن پیش تنیده
مزایا :
ـ یكی از مهمترین خواص ساختمانهای بتن پیش تنیده نداشتن تركهای دائمی می باشد . این موضوع باعث دوام بیشتر این نوع ساختمانها نسبت به ساختمانهای بتنی و بتن آرمه می شود . این امر خصوصاً در محیط هایی با گازها و زمین های خورنده و همچنین ساختمانهای دریایی بسیار حائز اهمیت می باشد . برتری بتن پیش تنیده نسبت به بتن آرمه جهت ساختمان تانكهای آب و مخازن به جهت نداشتن ترك واضح است .

ـ وزن ساختمانهای بتن پیش تنیده به مراتب از وزن ساختمانهای بتن آرمه معادل كمتر است زیرا اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود میزان بتن لازم كمتر است ، ثانیاً چون فولاد مصرفی دارای مقاومت زیادتری است معمولاً وزن فولاد لازم بین 5/1 تا 3/1 وزن فولاد معمولی معادل می گردد .
ـ خیز به طرف پایین تیرهای بتن پیش تنیده تحت اثر بارهای سرویس معمولاً بسیار كم می باشد زیرا قبل از وارد آمدن بارهای سرویس تحت تأثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به طرف بالا در تیر به وجود آمده است كه از شدت خیز به طرف پایین می كاهد .

ـ در ساختمانهای بتن پیش تنیده قبل از وارد آمدن بارهای سرویس ساختمان بوسیله نیروی پیش تنیدگی به شدت بارگذاری شده و بتن و فولاد تحت اثر تنشهای زیادی قرار می گیرد و این خود یك نوع امتحان از نظر مطمئن بودن بتن و فولاد می باشد اگر چنانچه در این مرحله ، ساختمان از خود حالت غیر عادی نشان ندهد می توان مطمئن شد كه تحت تأثیر بارهای سرویس نیز عیبی نخواهد كرد .

ـ با تغییر مقداری نیروی پیش تنیدگی می توان سازه را صلب و یا انعطاف پذیر كرد بدون اینكه مقاومت نهایی آن تغییری بكند .
واضح است كه یك سازه انعطاف پذیر بیشتر خاصیت فنری و ارتجاعی داشته و می تواند قبل از اینكه در اثر ضربه گسیخته گردد مقدار قابل توجهی انرژی را جذب كند . به این ترتیب چنین سازه هایی تحت اثر بارهای زلزله و دینامیكی رفتار بهتری نشان می دهند . یك نمونه از چنین سازه هایی شمع های ضربه گیر اسكله ها می باشد ، از طرف دیگر یك سازه بسیار صلب بهتر می تواند لرزش ها و نوسانات بسیار سنگین را تحمل كند .( برای مثال ، فونداسیون موتورهای توربینی )
معایب :

ـ غالباً برای مهار كابل های پیش تنیدگی در دو انتها ، احتیاج به وسایل مخصوصی می باشد.
ـ اجرای بتن پیش تنیده به نظارت و مهارت بیشتری احتیاج دارد كه باعث بالا رفتن هزینه واحد عملیات خواهد شد.
ـ استفاده از اعضای پیش تنیده وقتی مقرون به صرفه است كه امكان تولید سری و انبوه وجود داشته باشد.
ـ در شرایط فعلی ، با توجه به محدودیت های ارزی ، امكان وارد كردن وسایل پیش تنیدگی به سادگی امكان پذیر نیست.

مصالح در بتن پیش تنیده
الف) بتن :
بتن مورد استفاده در بتن پیش تنیده دارای مقاومت بالاتری نسبت به بتن مصرفی در بتن مسلح معمولی می باشد. زیرا در بتن پیش تنیده بتن تحت تأثیر تنش های فشاری بیشتری قرار می گیرد و افزایش سطح مقطع به منظور كم كردن تنش ها باعث افزایش وزن سازه و در نتیجه غیر اقتصادی شدن طرح می شود.
در شرایط عادی از بتن هایی با مقاومت مشخصه در كارهای پیش تنیده استفاده می شود. در كارهای مخصوص مقاومت تا كاربرد دارد.
سیمان مصرفی در بتن پیش تنیده معمولاً از نوع سیمان پرتلند معمولی ( نوع 1 ) است.

سیمان مصرفی نباید به هیچ وجه كلر داشته باشد ، زیرا كلر ماده زنگ زننده بسیار خطرناكی برای فولاد كابلهاست . از سیمانی كه مقاومت اولیه آن زیاد باشد( نوع 3 ) در موارد الزامی استفاده می كنند . سیمان نوع 3 به سزعت خود را میگیرد . وقتی كه ناچاریم پیش تنیدگی را در سن پایینتری انجام دهیم ، از این نوع سیمان استفاده می كنیم .
ب) فولاد :
فولادهای پیش تنیدگی به سه صورت مفتول ، رشته یا كابل و میلگردهای آلیاژدارتولید می شوند. مشخصه مهم فولادهای پیش تنیدگی در مقایسه با میلگردهای معمولی ، نقطه گسیختگی بسیار بالای آنها می باشد.
در شكل (1ـالف) نمودار تنش ـ كرنش فولادهای پیش تنیدگی با میلگرد های معمولی مورد مقایسه قرار گرفته است.اصولاً نقطه جاری شدن مشخصی برای میلگردهای پیش تنیدگی وجود ندارد و در مفتول ها و كابل ها ، تنش نظیر كرنش 1 درصد و در میلگردهای آلیاژدار ، تنش نظیر كرنش 7/0 درصد به عنوان تنش جاری شدن ( تنش تسلیم ) مورد استفاده قرار می گیرد . ( شكل (1ـب)).

مفتول ها : مفتول در كارهای پس كشیده و پیش كشیده مورد استفاده قرار می گیرند . مفتول از نورد گرم فولاد بلیت بصورت میلگرد و سپس كشیدن سرد میلگرد كه با كاهش قطر آن همراه است ، ساخته می شوند. در آمریكا مفتول ها طبق ASTM-A421 تولید و استاندارد می شوند. ( جدول 1 )
كابل ها : كابل ها از تابیده شدن تعدادی مفتول در دور یكدیگر ساخته می شوند كه در زبان فارسی به آن مفتول بافته شده نیز گفته می شود. معمول ترین نوع ، كابل 7 مفتوله می باشد كه قطر اسمی آن در حدود 3 برابر قطر مفتول تشكیل دهنده آن است.كابل 7 مفتوله از تابیده شدن 6 مفتول حول مفتول میانی ساخته شده و طبق ASTM-A416 استاندارد می شود. (جدول 2 )

میلگردهای آلیاژدار : با اضافه كردن آلیاژهای مخصوص در هنگام تولید فولاد و سپس اصلاح سرد میلگرد تولیدشده ، میلگردهایی با مقاومت بالا برای كارهای پیش تنیده تولید می شود. در آمریكا میلگردهای آلیاژدار طبق ASTM-A722 استاندارد می شوند. ( جدول 3 )

خوردگی فولاد پیش تنیده
خوردگی فولادی كه تحت تنش كششی زیاد قرار دارد با خوردگی یا زنگ زدگی معمولی فولاد متفاوت است . زنگ زدگی معمولی در اثر اكسیده شدن فولاد حاصل می شود كه به طور تدریجی سطح مقطع مقاوم را كاهش می دهد ، در نتیجه تنش افزایش می یابد تا به مقدار تنش گسیختگی می رسد . این عمل به تدریج صورت می گیرد و قابل پیش بینی است .

بر عكس « خوردگی تحت كشش » پدیده ای ناگهانی است و گسیختگی شكننده در پی دارد . مقطع گسیخته شده تقریباً مسطح بوده و یك هلال خاكستری رنگ در مقطع دیده می شود . اگر تنش كششی فولاد كمتر از 4/0 تنش نهایی باشد ، خوردگی تحت كشش پیش نمی آید . در بتن پیش تنیده تنش فولاد بزرگتر از 4/0 تنش نهایی است .
برای جلوگیری از خوردگی فولاد پیش تنیده باید آن را بخوبی محافظت كرد . در قطعات چسبنده ، كابل باید بخوبی در داخل بتن قرار گرفته و اطرافش ملات ماسه و سیمان ( كه محیط قلیایی است ) تزریق شده باشد و در قطعات غیر چسبنده ، از كابل گالوانیزه مخصوص استفاده نمود .

روشهای پیش تنیدگی
پیش تنیدن بتن بوسیله فولاد به دو طریق اساسی «‌ پیش كشیدگی » و « پس كشیدگی » صورت می گیرد . فرق اساسی بین دو رویه فوق مربوط به شرایطی است كه بتن در لحظه كشیدن فولاد دارد . در روش « پیش كشیدگی » پیش از آنكه بتن ریزی بكنند ، فولاد را تحت كشش قرار می دهند و در روش « پس كشیدگی » پس از اینكه بتن خود را گرفت و به اندازه كافی مقاوم شد فولاد را می كشند .

برای دریافت اینجا کلیک کنید