مصالح و تجهیزات پس کشیدگی-قست اول
مصالح و تجهیزات پس کشیدگی
ساختمان های پس کشیده PT به وسیله مصالح مشابهی که برای ساختمان های بتن مسلح متعارف RC استفاده می شود، همراه با تاندون های پس کشیدگی، و ابزار هایی مربوط به جاگذاری، تنیدگی و عملیات تکمیلی تاندون ها ساخته می شوند. تصاویر 1 تا 3 نمونه های متداول از پس کشیدگی را در سازه های ساختمانی را نشان می دهد.
شکل1-دال پس کشیده مجهز به تاندون های گروت ریزی شده
شکل2-دال پس کشیده مجهز به تاندون های نچسبیده، آماده برای بتن ریزی
شکل3- اجرای استرندهای چندگانه برای ساخت مرکز خرید، دوبی
مصالح و تجهیزات
1-فولاد پیش تنیده، عموما متشکل از استرند های 7 رشته ای، پوشیده شده توسط لوله و یا غلاف.
2-ابزار مهاربندی(انکوریج یا گیره)، قالب(صفحه)مهار؛ و یک ابزار برای انتهای مرده(dead end) در صورتی که تاندون تنها در یک سر خود کشیده شود.
3-آرماتور های تکیه گاهی تاندون ها یا خرک ها به دلیل پرفیل طراحی شده تاندون ها در اجرا.
4-پاکت های جلویی برای فراهم کردن شکاف در لبه ها یا سطح عضو بتنی برای دماغه جک های تنیدگی.
5-جک تنیدگی
6-میکسر گروت و پمپ(برای سیستم های چسبنده ).
دو نمونه از تاندون های پس کشیدگی وجود دارد: سیستم های غیر چسبنده و سیستم های چسبنده(گروت ریزی شده). در صورتی که تاندون ها از نوع غیر چسبنده باشند، فولادی های پیش تنیدگی توسط گریس های ضد خوردگی پوشانده شده و در پوشش های پلاستیکی تعبیه می شوند. گریس باعث کاهش اصطکاک هنگام تنیدگی می شود، و در ترکیب با پوشش پلاستیکی محافظت پایداری را برای فولاد فراهم می سازد.
در صورتی که تاندون از نوع چسبنده باشد، استرند ها در درون غلاف هایی قرار می گیرد که پس از اعمال تنیدگی گروت سیمانی با فشار در درون این غلاف ها تزریق می شود. این گروت، فولاد پیش تنیدگی را به بتن پیرامونی چسبانده و همچنین از فولاد در برابر خوردگیمحافظت می کند. این دو نوع سیستم تاندون، هر کدام در طراحی، ساخت و پاسخ به بار های اعمالی کاملا متفاوت هستند. اگر چه که هر دو آن ها می توانند برای اغنا ضوابط آیین نامه و یا نیازمندی های بهره برداری و ایمنی طراحی و اجرا شوند.
شکل 4 بیانگر مولفه های سیستم پس کشیده غیر چسبنده می باشد.
شکل4-مولفه های سیستم پس کشیده غیر چسبنده
شک 5 یک شکل شماتیک از تاندون های غیر چسبنده است که از میان یک مفصل ساخت عبور کرده است. این شکل نشان دهنده مهار(گیره یا انکوریج) انتهای مرده dead end، مهار مربوط به تنیدگی میانی، مهار مربوط به تنیدگی در لبه دال stressing end می باشد. تنیدگی میانی همچنین می تواند توسط بسط های ویژه نیز انجام شود.
شکل5-مونتاژ سیستم پس کشیده غیر چسبنده همراه با استرند منفرد
مهار میانی این اجازه را می دهد که پس از آن که بتن قسمت اول دال به مقاومت کافی مورد نظر رسید، تاندون ها در محل اتصال اجرایی تنیده شوند. تاندون های طویل به دلیل اجتناب از اتلاف بیش از حد پیش تنیدگی به دلیل وجود اصطکاک در حین تنیدگی ، معمولا در مهار های میانی تنیده می شوند. تاندون هایی با طولی بیشتر از یک حد مشخص می بایست از هر دو انتهای خود تنیده شوند مگر این که در یک مهار میانی نیز تنیده شوند. هنگامی که تاندون ها در هر دو انتهای خود تنیده می شوند، هر انتها دارای گیره مربوط به انتهای تنیدگی می باشد.(همچنین از آن به عنوان مهار(گیره) انتهای زنده live end یا مهار انتهای فعال active end نیز اطلاق می شود.)
شکل 6 نشان دهنده یک دال ساخته شده از تاندون های چسبنده را نشان می دهد. دو ابزاری که به شکل یک جعبه در وسط تصویر دیده می شود، قاب تنیدگی نام دارد و بلوک هایی رابرای دسترسی به استرند ها به دلیل تنیدگی را فراهم می آورد. تاندون هایی که انتهای آن ها در این بلوک ها قرار گرفته است، تاندون های با طول جزیی(نسبی یا ناقص) نام دارند که تمام مسیر را تا انتهای دال طی نکرده اند. شکل 2.7.4 نشان دهنده مثال هایی از ابزار های مهار متداول که در ساخت و ساز استفاده می شود می باشد.
شکل6- اجرا سیستم گروت ریزی شده
شکل7- نمونه هایی از انتهای مرده و زنده از یک غلاف مسطح سیستم گروت ریزی شده
فولاد پیش تنیدگی
تقریبا تمامی فولادهای پیش تنیدگی که در حال حاضر در اجرای ساختمان های به کار می رود به شکل یک استرند 7 رشته ای می باشند(شکل 8). استرند ها در قطر های اسمی متفاوت و درجات مقاومت متفاوت در دسترس هستند. دو نمونه از قطرهای متداول استرند ها شامل 12.7 میلی متری(0.5 in) و 15.2 میلی متری(0.6 in) می باشند. استرند نیم اینچی توسط اکثر مجریان این سقف ترجیح داده می شود؛ این استرند سبک تر بوده و از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار است و بنابراین امکان جاگذاری راحت تری را فراهم می کند. همچنین برای دال های با ضخامت کمتر گزینه ای اقتصادی تری محسوب می شوند(ضخامت دال بین 100 تا 130 میلی متر) که فاصله حداقل بین تاندون ها که در آیین نامه ACI 318 تصریح شده است، حاکم بر طراحی می باشد.
شکل8- مقطعی از تاندون و استرند 7 رشته ای
اگرچه که استرند به قطر 15.2 میلی متری کمتر استفاده می شود، اما توسط برخی از مجریان به دلیل کارامدی بیشتر ترجیح داده می شود؛ به این دلیل که استرند های کمتری مورد نیاز است، هزینه اجرا کمتر می شود. استرند های کوچکتر از 12.7 میلی متر معولا تنها برای تعمیر تاندون های غیر چسبنده استفاده می شوند؛ به صورتی که گاهی اوقات ممکن است تا بتوان به جای آن که تاندون را جایگزین کرد، استرند آسیب دیده را از غلاف بیرون آورده و استرندی با قطر کمتر را جایگزین کرد. اندازه و ویژگی های استرند های متداول در جدول 1 آورده شده است. استرند های پیش تنیدگی می بایست می بایست با
" ASTM A 416/416M "آستاندارد ضوابط استرند های 7 رشته ای برای بتن های پیش تنیده" مطابقت داشته باشند.
جدول1- مشخصات مصالح استرند های پیش تنیدگی متداول
برای آن که صلاحیت استفاده آن ها تایید شود، استرند ها می بایست آزمایشات مقاومت استاتیکی تعیین شده، کشیدگی و خستگیرا تایید کنند. این استاندارد اجازه به کارگیری استرند های با مقاومت نهایی تضمین شده 1720 Mpa و 1860 MPa را می دهد. استرند نوع اول زمانی متداول بود اما در حال حاضر اکثریت استرند های استفاده شده برای پس کشیدگی از نوع 1860 MPa می باشند. استرند های با مقاومت بیشتر نیز وجود دارند اما به مقدار قابل توجهی از استرند با مقاومت 1860 MPa گران تر هستند و بنابراین اغلب استفاده نمی شوند.
با گذشت زمان، یک استرند تنیده شده به مقدار اندکی سست می شود؛ این مسئله باعث افت کشش در استرند ها می شود. و بنابراین پیش فشردگی القا شده به بتن در مجاورت تاندون ها را کاهش می دهد. در حین عملیات ساخت استرند به گونه ای عمل می شود تا بتوان مقدار سست شدگی را کاهش داد. اتلاف تنش در دراز مدت در یک استرند جاگذاری شده تقریبا برابر با 4% می باشد.
ویژگی های مکانیگی استرند در گواهی نورد استرند ها ثبت می شود. برای مقاصد طراحی روابط تنش-کرنش و مدول الاستیسیته توسط استاندارد کانادایی CPCI داده شده است و مقادیری که در آمریکا استفاده می شود در شکل 9 مشخص است.
شکل9-نمودار تنش کرنش متداول برای استرند های پیش تنیدگی 7 رشته ای
مصالح و تجهیزات پس کشیدگی-قسمت دوم
در این قسمت به معرفی انواع و توضیح تجهیزات پیش تنیدگی همچون تاندون ها، گیره ها، استرندها و جک های تنیدگی پرداخته می شود.
تاندون ها
غلاف های تاندون و داکت ها
شکل 1 نشان دهنده مقطع عرضی تاندون های متداول و گروت زده شده می باشد. پوشش استفاده شده برای تاندون غیر چسبنده برای فراهم سازی پوششی ضد آب مورد نیاز می باشد. این پوشش عموما بر روی استرند ها کشیده می شود؛ این روش اقتصادی ترین روش برای تهیه غشایی ضد آب است. اکثر پوشش ها دارای 1.3 میلی متر ضخامت و از ماده پلی اتیلنبا چگالی بالا (HDPE) می باشد.
شکل1-مقاطع عرضی از تاندون های متداول پیش تنیدگی
غلاف های تاندون های گروت زده شده می توانند از جنس فولاد و یا پلاستیک باشند. غلاف های فولادی می توانند عموما از ورق های فولادی گالوانیزه با ضخامت 0.3 تا 0.6 میلی متر ساخته شده باشند و غلاف های با اندازه های بزرگ تر نیازمند ورق های با ضخامت بیشتر هستند. غلاف هایی که برای کاربرد ها معمول سقف استفاده می شوند معمولا به صورت مسطح بوده و دارای اندازه ای برای نگاه داری 2 و یا 5 استرند می باشند که مطابق با قسمت b شکل 1 به صورت پهلو به پهلو در کنار یکدیگر قرار می گیرند. غلاف های فولادی مسطح معمولا دارای طولی به اندازه 6 متر هستند؛ غلاف های دایروی فولادی که در تیر ها و کاربرد هایی همچون دال های انتقال(transfer plate) استفاده می شود دارای طول بیشتری بوده و از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار هستند.
غلاف های پلاستیکی(شکل 2) جدید تر بوده و هنگامی که دوام چالش اصلی ساخت محسوب می شود، کاربرد دارند.
شکل2-نمونه ای از غلاف های پلاستیکی دال های پس کشیده
ابزار های مهاری(گیره یا انکوریج)
حداقل یکی از انتهای تاندون ها می بایست در لبه و یا رویه بتن برای فراهم کردن دسترسی مورد نیاز برای تنیدگی به کار رود. انتهای دیگر تاندون می تواند انتهای مرده( انتهای ثابت-dead end) ویا می تواند انتهای تنیدگی دوم باشد. شکل 3 ،مولفه های اصلی ابزار مهاری که معمولا برای سیستم های غیر چسبنده استفاده می شود، را شامل ورق مهاری و مجموعه گوه ها را نشان می دهد.
شکل3-مولفه های ابزار گیره استرند منفرد 13 میلی متری(0.5 اینچی) سیستم غیرچسبنده
اگرچه که از پیکره یکسانی از مهار ها برای دو انتهای مرده و زنده(تنیدگی) استفاده می شود، مهار انتهای مرده معمولا در محل کارگاه ساخت تاندون به استرند ها متصل می شود؛ مهار انتهای زنده(تنیدگی) تا زمان تنیدگی به تاندون متصل نمی شود.
مهار ها معمولا از چدن ساخته می شوند. استفاده از آهن شکل پذیر به عنوان مشخصات مکانیکی حداقل برای مهار ها محسوب می شود. اگرچه که در قیاس با فولاد ترد هستند اما در مقایسه با سایر آهن های ریخته شده به طور قابل ملاحظه ای دارای مقاومت بیشتری هستند.
پیکره استاندارد گوه ها از دو قسمت مخروطی شکل کوتاه تشکیل شده که توسط دستگاهی با شیار های حلقوی در سطح درونی، شیار زده شده است. سپس بر روی آن عملیات حرارتی انجام شده تا بر روی آن یک لایه سطحی سخت تشکیل شود. این مسئله به دندانه ها اجازه می دهد تا استرند ها را به صورت کارامدتری بگیرند، اما سطوح خارجی به کفایت نرم باشند تا گوه ها بتوانند با حفره های درون مهار ها سازگاری داشته باشند.
ابزار های مهاری که بناست تا از آن ها در شرایط محیطی نامساعد استفاده شود، نیاز است که از آن ها در برابر خوردگی محافظت شود. پیکره مهارها معمولا در قالب بندی محفظه های پلاستیکی قرار داده می شود و به گونه ای طراحی می شوند تا در برابر نفوذ آب از فولاد پیش تنیدگی محافظت کنند. اتصالات بین مولفه های سیستم قالب بندی شده می بایست هنگامی که در معرض فشار هیدرواستاتیک برابر با 9 kPa قرار می گیرند ضد آب باقی بمانند. این مولفه ها نیازمند آن هستند تا اتصالات قفل شونده مطمئنی داشته باشند؛ سیستم هایی که دارای اتصالات اصطکاکی بین مولفه ها هستند، مجار نمی باشند.
شکل های4 a و b نشان دهنده ابزار های مهاری استاندارد برای شرایط محیطی مساعد هستند. شکل های 4 c و d نشان دهنده مهار های قالب بندی شده برای شرایط محیطی نا مساعد می باشند.
شکل4-نمونه هایی از ابزار های گیره سیستم غیر چسبنده در یک محیط با شرایط محیطی lمساعد (بدون خطر خوردگی) و نا مساعد(دارای خطر خوردگی)
سازه ها در صورتی در طبقه بندی قرارگیری در شرایط نامساعد قرار می گیرند که در معرض مواد شیمیایی ضد یخ، آب دریا و یا هوا اشباع شده از نمک قرار بگیرند.
صفحه ها(ورق) مهاری برای تاندون های دال گروت زده شده معمولا از چدن شکل پذیر به وجود می آید. این صفحه ها وابسته به تعداد استرندهای تاندون ها دارای شکل و اندازه متفاوت هستند. گوه ها مشابه با گوه های تاندون های غیر چسبنده هستند. هر استرند در تاندون های دال گروت زده شده به صورت منفرد تنیده شده و مهار می شود.
شکل های 5 و 6 نشان دهنده نمونه هایی از ابزار مهاری متداول برای تاندون های چسبنده استفاده شده در دال ها هستند.
شکل5-نمونه ای از ابزار گیره برای تاندون چسبنده با غلاف مسطح
شکل6-نمونه هایی از ابزار های گیره برای تاندون های چسبنده مورد استفاده در دال های پس کشیده
استرند های منفرد و متعدد
اجرای استرند منفرد آن است که، هر استرند به صورت مجزا تنیده شده و مستقر می شود. اجرای استرند متعدد یا چندگانه به گونه است که تمامی استرند های تاندون به صورت همزمان تنیده شده و در کنار یکدیگر مستقر شده اند. تاندون های استرند های چندگانه عمدتا در ساخت پل ها استفاده می شوند. استفاده از تاندون های با استرند های متعدد در سازه های ساختمانی محدود به شرایط ویژه همچون صفحه های انتقال(transfer plate)، تیر های انتقال(transfer beams)،نوار های دال(slab bands) که در آن ها باردارای مقادیر بیش از حد معمول ساختمان های مسکونی و تجاری دارند، می باشد.
شکل 7 تاندون های منفرد و متعدد را مقایسه می کند؛ شکل 8 نشان دهنده نمونه ای کاربرد تاندون های متعدد در یک سازه ساختمانی است؛ تاندون نشان داده شده در قسمت b تصویر 1 با وجود این که که بیش از یک تاندون را در خود جای داده است سیستم با تاندون منفرد محسوب می شود، به این دلیل که هر یک از استرند ها به صورت منفرد کشیده شده و مهار می شود.
شکل7- نمونه هایی از تاندون های با استرند منفرد و چندگانه
شکل8- نمونه ای از کاربرد استرند چندگانه پس کشیدگی در سازه ساختمانی
تجهیزات تنیدگی
مولفه های اساسی برای تجهیزات تنیدگی عبارتند از:
رم(جک نیز نامیده می شود) برای اعمال نیروی جک.
پمپ فشار هیدرولیکی.
جدول کالیبراسیون(پیمایش یا درجه بندی) که فشار قرائت شده از گیج(پیمانه، معیار)را به نیروی اعمالی به تاندون های تبدیل می کند.
تجهیزات تنیدگی استرند منفرد
شکل 9 نشان دهنده یک جک تنیدگی استرند منفرد است. جک های تنیدگی منفرد سبک بوده و می توانند توسط یک نفر حمل شوند. عملیات تنیدگی یک فرایند خودکار است؛ هنگامی که جک استرند را نگاه می دارد؛ کاربر دستگاه می تواند به اندازه ای که به طور کافی ایمن است، دور تر بایستد هنگامی که تاندون ها تنیده شده و گوه ها مستقر می شوند.
شکل9- تجهیزات تنیدگی استرند منفرد
اکثر جک ها دارای قابلیت نیروی استقرار هیدرولیکی هستند؛ هنگامی که پمپ برای عملیات جمع شدن سویچ می شود، پیستون استقرار در دماغه جک به سمت جلو امتداد می یابد تا زمانی که یک فشار از پیش تعیین شده حاصل شود. این فرایند باعث استقرار گوه ها شده و مقدار کشیده شدن آن ها را به سمت داخل، هنگام خلاص شدن جک، کاهش می دهد.
پس از خلاصی تجهیزات تنیدگی، کشیدگی استرند ها اندازه گیری می شود. این فرایند یک مقیاس محافظت در برابر انهدام بتن و جابه جا شدن جک حین عملیات تنیدگی فراهم می سازد.
منبع:
«دپارتمان سازه سامانه کارگشا»
طراحی و اجرای ساختمان های پس کشیده-بیژن اعلامی
————————————————————————————————————————————–
برای بهره مندی از خدمات محاسبات طراحی سازه در خواست خود را در لینک های مربوطه، در قسمت عنوان سوال-سازه ثبت نموده و فایل های مورد نیاز را بارگذاری کنید.
3-سبک سازی و بهینه سازی محاسبات طراحی
3-طراحی سقف کامپوزیت عرشه فولادی و کامپوزیت سنتی
