صفر تا صد سقف پیش تنیده

تاریخچه سقف پیش تنیده

سقف پیش تنیده در سال ۱۸۸۶ توسط یک مهندس آمریکایی به ثبت رسید.

تقریبا نیم قرن طول کشید تا این فناوری جای خود را درصنعت ساختمان‌سازی بیابد.

پس از پایان جنگ جهانی دوم و رشد صنعت فولاد و فناوری تولید فولاد پرمقاومت، استفاده از پیش تنیدگی رواج یافت.

اولین پل پیش تنیده در سال ۱۹۵۱ در کشور امریکا طراحی و اجرا گردید.

سقف پیش تنیده چیست؟

سقف پیش تنیده یک نوع دال بتنی ساده است که مقاومت کششی بتن در آن با پیش فشردگی توسط کابل تقویت میشود و توانایی تحمل کشش عضو بتنی در آن توسعه پیدا می کند. لذا در سقف پیش تنیده ظرفیت باربری سقف از حالت های مرسوم بسیار بیشتر و دهانه های بزرگتر و کنسول های بلند تر با المان های کوچکتر از معمول در دسترس قرار میگیرد.

مزایای سقف پیش تنیده از دید معماری

انعطاف‌پذیری در پلان‌ها:

در این نوع سقف‌ها امکان اجرای دال تخت با دهانه های خیلی بزرگ بدون تیر وجود دارد و هنگام استفاده از تیرها در کنار دال بتنی محدودیتی از نظر طول دهانه وجود ندارد(بغیر از محدودیت هزینه ی اجرا).

با استفاده از تیر می‌توان دهانه‌های بزرگتر را نیز پوشش داد.

بدین ترتیب امکان حذف ستون‌های اضافه و همچنین آویز تیرها وجود دارد.

از طرفی بدلیل عدم نیاز به تیر و قاب (محدوده مجاز آیین‌نامه‌) نیازی به هم محور بودن ستون‌ها نمی‌باشد.

با استفاده از این سیستم می‌توان پلان‌های منحنی و پیچیده معماری را اجرا نمود.

بدین طریق امکان استفاده بهینه از فضاهای معماری بدون وجود المان‌های مزاحم فراهم می‌گردد.

حذف بعضی از المان‌های معماری:

داشتن سطحی صاف و بدون برآمدگی در زیر و روی سقف و حذف آویز تیرها سبب می‌گردد که دیگر نیازی به اجرای سقف کاذب در زیر سقف و همچنین کف‌سازی جهت مسطح کردن روی سقف نباشد.

این خود به اجرای راحت‌تر شبکه‌های مکانیکی، برقی و آتش‌نشانی کمک کرده و کارایی سیستم روشنایی را بیشتر می‌نماید.

 

تغییرات طرح معماری در آینده:

وجود مدول‌های بزرگ و عدم حضور اعضای مزاحم تیر و ستون در پلان‌ها امکان تغییر عملکرد فضاهای معماری را در کاربری‌های آینده ممکن می‌کند.

اجرای یکپارچه سقف:

از دیگر مزایای این گونه سقف‌ها، امکان اجرای سقف بصورت یکپارچه در طول ۶۰ متر بدون وجود درز می‌باشد.

این امر سبب کاهش تعداد درزها و ایجاد سطح هموار با کیفیت مناسب برای بهره‌برداران می‌گردد.

مزایای سقف پیش تنیده از دید سازه‌ای

کاهش وزن سازه:

در این سیستم بدلیل حذف قسمت کششی بتن ضخامت دال کاهش یافته.

این امر بر کوچک نمودن ابعاد ستون‌ها، دیوارهای برشی وفونداسیون اثر مستقیم می‌گذارد.

به همین دلیل تحمل سازه در برابر زلزله بالا می‌رود.

کاهش ارتفاع کل سازه:

کاهش ضخامت سقف و حذف آویز تیرها سبب کم شدن ارتفاع کل سازه می‌گردد.

به نحوی که بطور متوسط به ازای هر طبقه ۲۰ سانتیمتر یا بیشتر کاهش ارتفاع خواهیم داشت.

با احتساب عدم نیاز به سقف کاذب این عدد حداقل به ۴۰ سانتیمتر می‌رسد.

این کاهش ارتفاع منجر به کم شدن نیروی زلزله و تغییر مکان سازه در هنگام زلزله می‌گردد.

کاهش تغییر شکل:

بدلیل شکل خاص قرارگیری کابل در دال پس‌کشیده بصورت سهمی معکوس که سبب ایجاد یک نیروی به سمت بالا در خلاف جهت نیروهای ثقلی می‌گردد.

این دال‌ها دارای خیز بسیار کمتری نسبت به دال معمولی هستند.

کنترل بهینه ترک و آب‌بندی مناسب:

بدلیل اعمال تنش‌های فشاری از دو سمت عمود بر هم در دال‌ها، ترک در این نوع دال‌ها کمتر و قابل کنترل‌تر است.

لذا آب، روغن و سایر مواد شیمیایی که عموما در پارکینگ وجود دارد امکان نفوذ بر این دال‌ها را نداشته و همین امر سبب افزایش طول عمر آنها می‌گردد.

مزایای سقف پیش تنیده از دید اقتصادی

افزایش فضای مفید در طبقات:

بدلیل حذف ستون‌های اضافه در پلان و کاهش ابعاد اعضا به سبب کم شدن بارهای ثقلی به فضای مفید طبقات افزوده می‌گردد.

این امر در پارکینگ‌ها سبب اضافه شدن تعداد پارکینگ‌‌ می‌گردد.

افزایش ارتفاع مفیدطبقات:

حذف آویز تیرها و همچنین کاهش ضخامت دال سبب افزایش فضای مفید طبقات می‌گردد.

بدین طریق با حفظ ارتفاع مفید طبقات می‌توان در ارتفاع یکسان تعداد طبقات ساختمان را افزایش داد.

کاهش مصالح مصرفی:

استفاده از سقف‌های PT  سبب کاهش حجم بتن مصرفی در سقف و اعضا می‌گردد.

همچنین استفاده از فولاد با مقاومت بالاتر سبب کاهش میزان آرماتور مصرفی در سقف شده.

این امر اثر بسیاری در کاهش هزینه سازه خواهد داشت.

کاهش زمان اجرا:

کاهش زمان بدلیل اجرای سریع‌تر سقف:

-         با توجه به قالب‌بندی آسان این گونه سقف‌ها بدلیل حذف آویز تیرها و امکان باز کردن قالب‌بندی‌ها در مدت کوتاه.

-         زمان اجرای ساختمان که قسمت بحرانی آنها عملیات سقف می‌باشد به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد.

-    بدلیل توانایی این سقف در قالب برداری سریع ،زمان اجرای این سقف هنگام ساخت اسکلت از سقف های دیگر مرسوم بسیار کوتاهتر می باشد.

کاهش زمان بدلیل کاهش حجم عملیات کاری: 

-         حذف تیرها و کاهش تعداد و ابعاد اعضای سازه‌ای وکاهش ارتفاع ساختمان.

-         کاهش عملیات نازک کاریزمان اجرای ساختمان حدود 25 درصد کاهش می‌یابد.

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

-         کاهش هزینه های اجرا در بخش سفت کاری و نازک کاری

روش‌های پیش تنیدگی

بتن پیش تنیده پیش کشیده:

بتن پیش کشیده بتنی است که کابل‌های پیش تنیدگی آن قبل از ریختن بتن کشیده شده باشند.

در بتن پیش کشیده کابل‌های داخل بتن به بتن چسبیده‌اند و در واقع کابل بدون غلاف داخل بتن جای می‌گیرد.

بعد از اینکه بتن به مقاومت مشخص رسید، کابل‌ها را از تکیه‌گاه‌های دو طرف آزاد می‌شود.

قسمت اضافی بیرون مانده از بتن را قطع می‌نمایند.

یکی از خاصیت‌های مهم بتن پیش کشیده این است که می‌توان چندین عضو یک شکل را در آن واحد بین دو تکیه‌گاه ریخته و پس از گرفتن بتن با قطع کردن کابل‌های مشترک، آنها را از هم جدا کرد.

این کار از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می‌باشد.

زیرا عمل کشیدن کابل‌ها برای تمام عضوها فقط یکبار انجام می‌شود و از گیره های مصرفی ماندگار در سر و ته کابل استفاده نمی شود، همانند تولید قطعات پیش ساخته Hallow-core.

بتن پیش تنیده پس کشیده:

اگر فولاد پیش تنیدگی را بعد از گرفتن و سفت شدن بتن بکشند، بتن را اصطلاحاً بتن پس کشیده می‌نامند.

که به اشتباه به پس تنیده معروف است.

نیروی پیش تنیدگی توسط گیره‌های دو انتهای سازه (Anchorage) از کابل به بتن منتقل می‌گردد.

فولاد پیش تنیدگی نباید قبل از کشیدن به بتن چسبیده باشد، در غیر این صورت امکان کشیدن آن وجود نخواهد داشت.

فولادهای پیش تنیدگی را باید در داخل غلاف‌ها یا مجراهایی که در داخل بتن تعبیه شده است، قرار بگیرد.

انواع بتن پیش تنیده پس کشیده

روش چسبیده(Bonded)

بعد از پایان عملیات کشش کابل‌ها، برای جلوگیری از زنگ زدن کابل‌ها، دوغاب سیمان به داخل غلاف‌ها تزریق می‌شود تا فاصله بین کابل و غلاف را پر کند.

در این حالت چون کابل توسط دوغاب به غلاف و در نتیجه به بتن می‌چسبد، اصطلاحاً این روش را چسبنده (Bonded) می‌نامند.

 

روش غیر چسبیده(Unbonded)

گاهی اوقات به دلائل خاصی از جمله ایجاد انعطاف پذیری بیشتر سازه جهت مقاومت بهتر در مقابل زلزله، ممکن است دوغاب به داخل غلاف تزریق نکنند.

در چنین حالتی چون هیچ نوع چسبندگی بین کابل و غلاف وجود ندارد، این روش را غیر چسبنده (unbonded) می‌نامند.

در چنین مواقعی برای جلوگیری از زنگ زدن کابل، داخل غلاف و دور کابل را پر از گریس می‌کنند.

بیش از سه دهه است که کابل‌هایی تولید می‌شود که در داخل لوله‌های پلی اتیلنی پر از گریس قرار دارد.

این نوع کابل‌های فاقد چسبندگی را می‌توان مستقیماً در داخل بتن بدون نیاز به غلاف کار گذاشت و بعد از کسب مقاومت بتن، کابل‌ها را کشید.

مقایسه سیستم‌های باندد و آنباندد

باندد:

-         مانع گسترش ترک می‌شود.

-         مقاومت خمشی بالاتری فراهم می‌کند.

-         بعد از گروت‌ریزی به انکورج بستگی ندارد.

-         برش سقف آسانتر است.

آنباندد:

-         معمولاً ارزانتر است.

-         نیاز به گروت‌ریزی ندارد.

-         سرعت اجرای بالاتری دارد.

-         کابل گذاری را آسان می‌کند.

-         تلفات اصطکاکی را کاهش می‌دهد.

-         بازوی لنگر بزرگتری فراهم می‌کند.

-         انعطاف پذیری بهتری در برابر زلزله دارد.

-         در صورت سر خوردن کابل نیروی پیش تنیدگی در مقطع از بین می‌رود.

کاربردهای مختلف پیش تنیدگی

پیش تنیدگی در پل‌ها:

نياز به اجرای دهانه‌های بزرگ در پل‌ها‌، جلوگيری از لرزش‌، ترك خوردگی و نفوذپذيری بتن و همچنين سرعت مناسب اجرا در سيستم‌های پس كشيده ازجمله عواملی است كه باعث شده اين سيستم از مرسوم‌ترين روش‌ها در ساخت پل‌ها باشد.

با توجه به اینکه یکی از بزرگتربن مزایای استفاده از تکنیک پیش تنیدگی افزایش فاصله ستون‌ها می‌باشد.

این موضوع یکی از مهم‌ترین پارامترها در طراحی پل می‌باشد.

فناوری پیش تنیدگی در طرح و ساخت پل‌ها کاملا شناخته شده می‌باشد به گونه‌ای که حدود 70 درصد پل‌های بتنی به صورت پیش تنیده طراحی و اجرا می‌شوند.

دال در درجا:

در این روش کل سطح عرشه قالب‌بندی شده و عملیات آرماتوربندی و نصب تاندون‌ها تقریبا به موازات یکدیگر انجام می‌شود.

در این مرحله می‌بایست پروفیل کابل ها و نصب گیره‌های انتهایی با دقت کافی اجرا شود.

سپس بتن‌ریزی انجام می‌شود و پس از رسیدن بتن به مقاومت تعیین شده از سوی دستگاه مشاور و نظارت، کشش تاندون‌ها انجام می‌گردد.

 

دامنه کاربرد سقف‌های پس کشیده:

-پارکینگ‌های طبقاتي‌: از آنجا كه در سيستم دال پس كشيده فاصله ستون‌ها بطور قابل ملاحظه‌ای افزايش می‌يابد لذا فضای باز و مفيدی را جهت پارك و جابجايی اتومبيل‌ها ايجاد می‌نمايد.

همچنين با توجه به اينكه در اكثر پاركينگ‌های طبقاتی سقف‌ها به صورت نمايان(Expose) و بدون سقف كاذب اجرا می‌گردند.

قابليت كاهش نفوذپذيری و مقاوم شدن بتن در مقابل تهاجم‌های شيميایی در دال‌هایپس كشيده نيز می‌تواند عامل مهمی در انتخاب اين سيستم برای پاركينگ‌های طبقاتی باشد.

-برج‌ها و ساختمان‌های مرتفع: با توجه به اينكه استفاده از دال‌های پس كشيده در سازه باعث كاهش ارتفاع طبقه می‌شود.

لذا در يك ارتفاع ثابت می‌توان تعداد طبقات بيشتری را ايجاد نمود.

-ساختمان‌های تجاری و بیمارستان‌ها: مزايایی از قبيل فاصله زياد ستون‌ها، سرعت اجرا و كاهش وزن سازه در سيستم دال‌های پس كشيده باعث می‌شوند تا اين نوع سيستم گزينه مناسبی برای ساختمان‌های تجاری و بيمارستان‌ها و… باشد.

-انبوه‌سازی‌های مسكونی: از آنجا كه در اين نوع مجتمع‌ها در هر طبقه چندين واحد مسكونی در نظر گرفته شده و طراحی می‌گردد.

لذا فاصله زياد ستون‌ها شرايط بسيار مناسبی جهت معماری واحدها مهيا می‌نمايد بطوری كه می‌توان در بيشتر موارد هر واحد را بدون قرارگيری ستون در داخل آن طراحی نمود.

عوامل موثر در کیفیت پروژه های دارای سقف پیش تنیده

-طراحی توسط طراحان متخصص

-مصالح با کیفیت و استاندارد

-اجرا توسط تیم فنی و مهندسی

-سيكل اجرايی كوتاه‌تر و سرعت در عمليات

استفاده از مصالح با مقاومت بالاتر (استرندها) باعث كاهش مصالح مصرفی، قالب‌بندی ساده‌تر، حذف تعداد زيادي از عناصر قائم نظير ستون‌ها و حذف المان‌های افقی نظير تيرها باعث كمتر شدننيروی انسانی مورد نياز جهت اجرای پروژه خواهد كه انجام عمليات ساخت را در زمان كوتاه‌تری امكان‌پذير می‌سازد.

ضمن آنكه انجام عمليات كشش در استرندها را می‌توان تا حصول درصدی ازمقاومت بتن صورت جزئی يا كلی انجام داد و از زمان درگير بودن قالب‌ها كاست.

اين موارد باعث خواهد شد تا سيكل اجرای هر طبقه 10 تا 20 درصد كاهش يابد كه مطلوب نظر كارفرمايان و پيمانكاران می‌‌باشد.

بعد از اتمام بتن‌ریزی و عملیات کشش، میزان کشش کابل‌ها توسط مهندس عالی چک می‌گردد و در صورت قابل قبول بودن، قسمت اضافه کابل‌ها برش داده می‌شود.

برای اندازه‌گیری دقیق ازدیاد طول کابل‌ها (Elongation) بلافاصله از کنار گوه کابل علامت‌گذاری نمی‌شود.

چرا که در صورت برگشت کابل دیگر علامت قابل خواندن نیست.

بدین منظور از یک فاصله اندازه ثابت استفاده می‌گردد.

ازدیاد طول کابل‌های اندازه‌گیری شده می‌تواند با مقادیر از پیش محاسبه شده تا 7% اختلاف داشته باشد.

در صورت اختلاف بیش از این تیم طراح و اجرا مورد را بررسی می‌کنند.

برای مقابله با خوردگی، سر بیرون زده کابل با درپوش پلاستیکی پوشانده می‌شود.

پس از پوشاندن حفره ی کشش توسط کپ ها، درون آن را با ملات پر می‌گردد و در آخر، سطح بیرون آن تسطیح و تنظیف می‌گردد.

ملاحظات در تزریق گروت

برای تهیه دوغاب مناسب نسبت سیمان به آب طبق آیین نامه ACI باید دو به یک باشد.

در ساختن گروت می‌بایست از سیمان پرتلندی که حداکثر 0/05 % کلراید داشته و چند هفته‌ای بیشتر از تولیدش نگذشته باشد استفاده گردد تا باعث خوردگی استرند‌ها نشود.

سیمان کهنه کربونیزه شده در برابرافزودنی‌ها منفعل است.

میزان سولفات کلسیم سیمان هم نباید آنقدر کم باشد که باعث سفتیگروتگردد و نه آنقدر زیاد که در ترکیب با آب باعث ایجاد حرارت بالا گردد.

آب مورد استفاده بهتر است آب خوردنی باشد چرا که ذرات کربنات، کلراید، سولفات و سولفیدش باید بین 100 تا 500 میلی‌گرم در لیتر باشد.

افزودنی‌های گروت نباید شامل کلراید یا نیترات کلسیم باشد چرا که باعث خوردگی استرند می‌گردند.

سرعت تزریق باید 12-10 m/min باشد.

حداقل فشار پمپ تزریق باید 1 Mpa باشد.

بین خروجی پمپ و ورودی غلاف باید یک گیج با دامنه نمایش 2 Mpa نصب شود.

وقتی فشار تزریق به 10 بار رسید باید تزریق از نازل بعدی صورت گیرد و نازل اول بسته شود.

حداقل دو گالن گروت باید از خروجی انتهایی بیرون بزند تا بتوان از پر شدن غلاف اطمینان حاصل کرد.

تزریق گروت باید در دمای 40-5 درجه سلسیوس انجام گیرد و از تغییر دمای گروت در طول لوله تزریق جلوگیری بعمل آید.

مقاومت 28 روزه گروت تزریق شده باید بین 25 تا 35 مگا پاسکال باشد.

ملاحظات در برش سقف پیش تنیده

سقف‌ پیش تنیده بعد از اتمام با رعایت ملاحظات زیر قابل برش می‌باشند.

بهتر است برش‌های سقف از قبل در نقشه‌های معماری دیده شود.

در غیر اینصورت در سقف‌هایی که بعد از اتمام عملیات بتن‌ریزی برش سقف محتمل است، بهتر است تصویر تاندون‌ها بر روی قالب رنگ‌آمیزی شود یا از اسپیسر‌های رنگی برای پروفایل دادن به تاندون استفاده گردد.

بعد از بتن‌ریزی موقعیت تاندون‌ها مشخص باشد.

بهتر است سعی شود فضای بین تاندون‌ها برش داده شود.

برش در فضای بین تاندون‌ها می‌تواند تا قطر 2m انجام گردد.

به شرط اینکه حداقل فاصله محل برش تا ساپورت (مثل دیوار) یا تیر حداقل 6 برابر ضخامت سقف باشد.

هرچه محل برش از محل تنش دورتر باشد قطر این برش می‌تواند به 5m نزدیک گردد.

در صورتی که موقعیت برش درست بر روی کابل‌ها واقع شود.

در اینصورت در روش چسبنده بهتر است سر کابل‌ها دوباره گیره با روکش اپوکسی نصب شود.

در روش غیر چسبنده الزاماً از محل برش 60 سانتیمتر در هر ضلع عقب‌تر نشسته و شناژ دور بسته شود.

لبه‌های قالب‌بندی شده و مهار‌ها سر کابل‌ها نصب می‌شود.

در نهایت پس از بتن‌ریزی کابل‌ها مجدداً مورد کشش قرار گیرند.

در صورت برش یک تا دو تاندون در محل‌های کم تنش سقف ایراد زیادی وارد نیست.

ولی در صورت بیشتر بودن آن، فایل طراحی سقف می‌بایست دوباره چک گردد.

و در صورت نیاز کابل‌های پیرامونی مورد کشش بیشتری واقع گردد.