تاریخچه سقف پیش تنیده
اختراع و تولید سقف پیش تنیده، توسط یک مهندس آمریکایی در سال ۱۸۸۶ به ثبت رسید و باگذشت حدوداً نیم قرن، در صنعت ساختمان سازی جای خود را باز کرد و همچنین در کشوری همچون استرالیا و قاره اروپا به طور گسترده‌ای استفاده از آن افزایش یافت.
در کشور ایران اخیراً رواج پیدا کرده و در واقع اولین پل پیش تنیده به نام کشور آمریکا ثبت شده است.
سقف پیش تنیده چه نوع سیستم سقفی است؟
در واقع پیش تنیدگی، عمل ایجاد تنش فشاری ثابت و دائمی به اندازه مورد نظر در یک عضو بتنی است. هدف از این کار، خنثی شدن مقداری از تنش‌های کششی ناشی از بارهای مرده و زنده می‌باشد و مقاومت باربری افزایش می‌یابد.
در سیستم سقفی پیش تنیده به جای استفاده از آرماتورهای معمولی، از تاندون‌هایی با مقاومت کششی بالا یا همان کابل‌ها بهره می‌گیرند و با تحت فشار قرار گرفتن این کابل‌ها، هر دو انتهای تیر به‌وسیله گره‌های مخصوص ثابت می‌شوند.
زمانی که این کابل‌ها پس از کشش، رها می‌شوند؛ تمایل به جمع شدن دارند و به حالت اولیه خود برمی‌گردند. در این حالت با ایجاد نیروی فشاری زیادی در زیر تار خنثی در بتن، در مقابل نیروی کششی به‌واسطه بارهای ثقلی در بتن، قرار می‌گیرد. سپس کابل‌ها مقداری از نیروهای ناشی از بارهای ثقلی را خنثی می‌کنند.
جک‌های کالیبره، نیروی کششی کابل‌ها را کنترل می‌کند. روش جدید، استفاده از دال‌ها با ضخامت متفاوت و تاندون‌های مستقیم است ولی در اکثر موارد دال‌هایی با ضخامت یکنواخت و تاندون‌های منحنی کاربرد دارند.
وزن، مصالح و طراحی و اجرای این سقف باید به‌گونه‌ای باشد که یک پیش تنیدگی کاملی به دست آید و از کل مقطع در فشار بهره برد.
توجه داشته باشید که مقدار افت در اعضای پیش تنیده پس کشیده چقدر است و میزان افت بر اساس موارد زیر بررسی شود:
- نیروی پس کشیدگی به جهت اصطکاک بین کابل و غلاف
- افت به دلیل لغزش مهار انتهایی و فرو رفتن گوه گیرداری در ابتدا و انتهای کابل
- افت به جهت شل شدگی فولاد
میلگردهای پیش تنیده امکان سبب تخریب سقف می‌شود و پر خطر بوده و همچنین نیاز به روش و عوامل اجرایی خاصی دارد. انواع فولادهای پیش تنیدگی باید بین 1200 تا 2200 نیوتن بر میلی‌مترمربع باشد.
عناصر اصلی تشکیل‌دهنده سقف پیش تنیده
- کابل‌ها
- غلاف‌های گالوانیزه
- قطعات شیپوری
- صفحه گوه
- گوه‌ها
روش‌های اجرای پیش تنیدگی
1- پیش تنیده پیش کشیده: در این روش، باید موقعیت کابل مشخص شود و به‌وسیله جک هیدرولیکی کشیده می‌شوند. پس از بریدن طول اضافی کابل‌ها، صفحات مهاری بسته شده و سپس بتن‌ریزی اجرا می‌شود. به‌وسیله تراکم بتن و ویبراتور بتن به مقاومت مطلوبی خواهد رسید.
2- پیش تنیده پس کشیده: کشیدن فولاد بعد از گرفتن و سفت شدن بتن، بتن پس کشیده می‌نامند. پیش تنیده پس کشیده به دو روش چسبیده و آزاد صورت می‌گیرد.
در روش چسبیده، با قرار گرفتن کابل‌ها داخل یک غلاف فلزی، بتن‌ریزی انجام می‌شود. وقتی که مقاومت فشاری بتن حدود ۷۰ درصد شد، کابل‌ها کشیده می‌شوند. در سقف‌های پیش تنیده پس کشیده، امکان اجرای سقف با دهانه‌هایی تا 30 متر به دلیل جلوگیری از ترک و اعمال تنش در داخل سقف، وجود دارد.
فولادی که پیش تنیدگی شده، قبل از کشیدن نباید به بتن چسبیده باشد، چرا که امکان کشیدن آن وجود ندارد. نیروی پیش تنیدگی، از طریق گیره‌های دو انتهای سازه از کابل به بتن منتقل می‌شود.
در روش آزاد، با انتقال نیروی فشاری فقط از طریق مهارهای انتهایی به بتن، مرحله تزریق گروت حذف و غلاف‌ها به دلیل حفاظت کابل‌های بدون روکش از خوردگی با گریس پر می‌شوند. در حالی که کابل‌های روکش‌دار نیازی به غلاف گذاری ندارند.
روش آزاد در مورد سقف‌های ضخامت کم یا نیروی کششی پایین صورت می‌گیرد.
در این روش، امکان تعویض کابل‌های آسیب‌دیده وجود دارد و می‌توان نیروی پس تنیدگی را باگذشت زمان به‌خاطر شل شدن، افزایش داد.
مزایای سقف پیش تنیده
- سهولت در طراحی و اجرای پلان و نما
- کابل‌ها دارای مقاومت بالای پیش تنیدگی هستند.
- نیروی فشاری وارده به بتن، سبب کنترل شکل‌ها و کاهش وزن مرده و تیرهای بتنی می‌شود.
- امکان ایجاد دهانه‌هایی با ارتفاع زیاد و کاهش تعداد ستون‌ها
- ایجاد فضای مناسب جهت پارکینگ‌ها
- قابلیت عبور لوله‌های تأسیساتی و مناسب پارتیشن بندی فضا
- کاهش قابل توجهی در مصرف بتن و آرماتور
- انعطاف‌پذیری در پلان‌ها
- استفاده از تیرها، سبب ایجاد دهانه‌های بزرگ و ستون‌های اضافی و آویز تیرها را حذف می‌کند.
- حذف برخی المان‌های معماری و استفاده بهینه از فضا
- عدم نیاز به سقف کاذب به دلیل داشتن سطحی صاف و بدون برآمدگی در زیر و روی سقف
- اجرای راحت‌تر شبکه‌های مکانیکی، برقی و آتش‌نشانی و افزایش روشنایی سیستم
- اجرای سقف به‌صورت یکپارچه و کاهش تعداد درزها و ایجاد سطحی هموار
- کاهش وزن کل سازه به دلیل حذف قسمت کششی بتن
- مقاوم در برابر زلزله
- کاهش ارتفاع کل سازه به دلیل اینکه ضخامت سقف کم شده و تیر آویزها حذف می‌شوند.
- دارای خیز کمتر نسبت به دال معمولی
- کنترل بهینه ترک و آب‌بندی مناسب
معایب سیستم سقفی پیش تنیده
- امکان تخریب سقف به دلیل وجود کابل‌های کشیده شده و نیاز به گروه تیم تخصصی آموزش دیده جهت اجرا
- افت کابل‌ها
- کاهش اصطکاک بین کابل و غلاف
- لغزش مهار انتهایی و فرورفتن گوه گیرداری در ابتدا و انتهای کابل
- کهولت کرنش و شل شدگی فولاد
- جمع شدگی بتن، خزش، انقباض و آب رفتگی بتن به مرور زمان
عوامل رشد سریع سیستم پس کشیدگی
- سرعت بالای اجرا
- مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و زلزله
- سهولت ایجاد بیشترین خروج از مرکزیت در تاندون‌ها
- افت نیروهای پیش تنیدگی ناشی از اصطحکاک
کاربرد سقف‌های پس کشیده
- پارکینگ‌های طبقاتی
- برج‌ها و ساختمان‌های مرتفع
- دهانه‌های بزرگ در پل‌ها
- ساختمان‌های تجاری و بیمارستان‌ها
- انبوه‌سازی مسکونی
نکات اجرایی سقف پیش تنیده
استفاده از کابل ارزان و بی کیفیت، شل شدگی و در نتیجه سبب از بین رفتن نیروی کششی در طول زمان و همچنین افزایش خیز سقف خواهد شد. چرا که کابل‌ها، یکی از حساس‌ترین عضو تشکیل‌دهنده سقف‌های پیش تنیده هستند.
توصیه می‌شود قبل از استفاده از کابل‌ها، مقاومت نهایی و میزان وادادگی آنها بررسی شود و همچنین گواهی فنی معتبر از پیمانکار درخواست کنید تا کنترل ابعاد و وزن واحد طول به‌درستی انجام بگیرد.
توجه کنید هنگام حمل‌ونقل کابل‌ها، مشکلاتی از جمله زدگی، پارگی و زنگ زدگی ایجاد نشود و یا در هنگام نگهداری سالم بمانند.
از دپوی کابل‌ها در محیط‌های مرطوب با قرار دادن روی بستر خاکی به علت زنگ زدگی و همچنین از برخورد ابزار تیز جلوگیری شود و آسیبی به کابل‌ها وارد نشود.
یکی از عوامل پارگی کابل‌ها، عدم کفایت و کار آزمودگی اجرا کننده در نحوه بلوکه کردن گوه در جای خود می‌باشد. پس به این نکته در اجرای کابل‌ها دقت کنید.
مقدار کشش کابل‌ها توسط مهندس چک شود. این بررسی بعد از اتمام بتن‌ریزی و عملیات کشش صورت بگیرد. اگر همه موارد بررسی کامل و صحیح بود، قسمت اضافه کابل‌ها برش داده شود.
جهت اندازه‌گیری دقیق ازدیاد طول کابل‌ها، بلافاصله از کنار گوه کابل علامت‌گذاری نشود و در صورت برگشت کابل دیگر، علامت قابل خواندن نیست. به همین دلیل از یک فاصله اندازه ثابت استفاده می‌شود.
برای جلوگیری از خوردگی، باید ابتدا سر بیرون زده کابل را با اسپری زینک و با درپوش پلاستیکی پوشاند.
سر بیرون زده کابل‌ها از گوه بعد از برش، باید بین mm 02-31 باشد.
پس از پوشش کپ برای گیرایی بیشتر، باید به رطوبت پاشی داخل پاکت پرداخت و سپس با پر کردن ملات درون آن پاکت، سطح بیرون آن تسطیح و تنظیف گردد.