تیرچه پیش تنیده چیست و معایب آن کدام اند؟

آیا تا به حال در مورد روش پیش تنیدگی شنیده‌اید؟! آیا می‌دانید تیرچه پیش تنیده چیست و چگونه ساخته می‌شود؟! آیا می‌دانستید روش پس تنیدگی وجود ندارد؟! ما در این مقاله در مورد صفر تا صد تیرچه پیش تنیده ، مزایا و معایب آن صحبت می‌کنیم و همچنین برای دید بهتر شما فیلم نحوه ساخت تیرچه پیش تنیده را قرار دادیم. پس تا انتهای این مقاله با ما در آکادمی عمران همراه باشید تا به جواب تمام سوال‌های خود برسید.

تیرچه پیش تنیده چیست 

قبل از خواندن ادامه مطلب، با مشاهده فیلم زیر با مراحل ساخت تیرچه پیش تنیده بیشتر آشنا شوید.این فیلم تنها بخش کوتاهی از آموزش اجرای ساختمان آکادمی عمران است. برای اینکه با تمام ریزه کاری‌های این بخش آشنا شوید توصیه می‌کنیم حتما به این آموزش سر بزنید.

قبل از آن که جواب سوال ” تیرچه پیش تنیده چیست ” را بدهیم، ابتدا با مفهوم پیش تنیدگی و علت استفاده از این روش آشنا شوید.

بتن مقاومت کششی پایینی دارد، برای افزایش مقاومت کششی بتن از المان‌های فولادی استفاده می‌شود. میلگردها معمولا تنش تسلیمی حدودا برابر با 300 تا 500 مگاپاسکال دارند.

اما برخی المان‌های فولادی تنش تسلیمی بین 1750 تا 1900 مگاپاسکال دارند. به همین دلیل می‌توانند مقاومت کششی بیشتری برای بتن فراهم کنند.

هدف از پیش تنیدگی این است که قبل از بارگذاری، المان بتنی را تحت فشار قرار دهند. یعنی قسمتی که قرار بود تحت بارگذاری به کشش بیفتد، ابتدا تحت فشار قرار می‌گیرد.

پس از بارگذاری به قسمتی که تحت فشار است، نیروی کششی وارد شده و این دو نیرو یکدیگر را خنثی می‌کنند.

در کل با اجرای پیش تنیدگی، سازه قبل از بارگذاری نسبت به بار وارده مقاوم می‌شود و مقداری تنش فشاری در آن ایجاد شده تا در برابر تنش‌های کششی که بعدا هنگام بارگذاری ایجاد خواهد شد، مقاوم گردد.

با افزایش مقاومت کششی در المان‌های بتنی، می‌توان از آن‌ها در دهانه‌های بلند استفاده کرد.

برای ساخت تیرچه پیش تنیده از مفتول‌های سیمی 5 میلی‌متری استفاده می‌کنند. چند سیم مفتول در کنار هم، استرند را تشکیل می‌دهند و از تشکیل استرندها کابل ایجاد می‌شود که در سقف و تیر از آن استفاده می‌شود.

در مقاله ” سقف پیش تنیده “ به طور کامل در مورد سقف پیش تنیده و نحوه اجرای آن صحبت می‌کنیم.

برای ایجاد نیروی پیش تنیدگی در بتن تیرچه، ابتدا مفتول‌ها را تا 65 درصد مقاومت نهایی خود می‌کشند. سپس بتن ریزی انجام شده و پس از گیرش بتن، سیم‌ها رها می‌شوند. در این حالت بتن تحت فشار قرار می‌گیرد.

مقطع بتنی این تیرچه‌ها T شکل بوده و مقاومت فشاری ۲۸ روزه نمونه‌های مکعبی بتن نباید از ۳۵۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع و دو برابر تنش فشاری قسمت زیرین تیرچه‌ها کمتر باشد.

زیرا ممکن است بعضی قسمت‌ها علاوه بر فشاری که تحت پیش تنیدگی تحمل می‌کنند، تحت بارگذاری نیز نیروی فشاری به آن‌ها وارد شود. به همین دلیل برای اطمینان بیشتر مقاومت فشاری نباید از دو برابر تنش فشاری قسمت زیرین تیرچه‌ها کمتر باشد.

میزان کشش سیم‌ها اگر از حد طراحی شده، بیشتر باشد، ممکن است سیم‌ها پاره شوند و اگر کمتر کشیده شوند، فشار کافی برای مقابله با نیروی کششی به وجود نخواهد آمد.

سیم‌ها باید در جایی قرار بگیرند که تنش فشاری در قسمت تحتانی بیشتر از تنش فشاری قسمت فوقانی باشد. به طور کلی تعداد و نحوه چینش توسط طراح تعیین می‌شود.

این نوع تیرچه‌ها آرماتورهای عرضی ندارد زیرا نیروی پیش تنیدگی در تیرچه موجب افزایش مقاومت برشی بتن شده و نیاز به آرماتورهای عرضی نیست.

اما گاهی برای افزایش مقاومت برشی و همچنین سهولت در حمل و نقل، در ابتدا و انتهای آن دو آرماتور عرضی قرار می‌دهند.

انواع تیرچه های پیش تنیده

تیرچه‌های پیش تنیده در متراژهای مختلفی تولید می‌شوند و انواع به خصوصی ندارند اما نیروی پیش تنیدگی به دو صورت زیر اعمال می‌شود:

پیش تنیده پیش کشیده: در این حالت قبل از بتن ریزی، ابتدا مفتول‌ها را در موقعیت خود قرار داده و به وسیله جک‌های هیدرولیکی تحت کشش قرار می‌دهند.

سپس بتن ریزی انجام می‌شود. زمانی که بتن به مقاومت مطلوب خودش رسید، سیم‌ها را رها می‌کنند. این امر باعث می‌شود که بتن تحت فشار قرار گیرد.

پیش تنیده پس کشیده: در این روش سیم‌ها در جای خود قرار داده می‌شوند و سپس بتن ریزی انجام می‌شود. زمانی که بتن به حداقل 70 درصد از مقاومت خودش رسید، سیم‌ها کشیده می‌شوند. در روش پیش تنیده پس کشیده از غلاف استفاده شده و پس از کشش داخل غلاف گروت تزریق می‌شود تا فولاد و بتن یکپارچه عمل کنند.

بدیهی است برای اجرای تیرچه بتنی پیش ساخته از روش پیش تنیده پیش کشیده استفاده می‌شود.

تیرچه بتنی پیش تنیده

همانطور که می‌دانیم سقف تیرچه بلوک برای دهانه‌های ماکزیمم 7 تا 8 متر مناسب است. برای دهانه‌های بیش از این مقدار باید از تیرچه‌های بتنی پیش تنیده استفاده کرد. برای آشنایی بیشتر با انواع سقف بتنی روی لینک آبی رنگ کلیک کنید. 

سطح مقطع تیرچه بتنی پیش تنیده به این شکل است که دو طرف آن به حالت سپری ساخته می‌شود تا بلوک‌ها به راحتی در قسمت پاشنه قرار بگیرند.

ارتفاع این تیرچه‌ها در حدی است که مقاومت لازم در هنگام حمل، جایگذاری و تحمل بارها در هنگام اجرا را داشته باشند.

تیرچه‌های پیش تنیده در طول‌‌های 8 تا 12 متر تولید می‌شوند.

عرض پاشنه این تیرچه‌ها 10 سانتی‌متر و ضخامت آن 4 سانتی‌متر است. عرض قسمتی که بلوک‌ها روی آن قرار می‌گیرند حدود 2 سانتی‌متر است.

معمولا برای درگیری بیشتر بتن پوششی سقف و بتن این تیرچه‌ها، سطح بالایی آن را مضرس می‌کنند.

پوشش بتنی اطراف سیم‌ها باید حداقل 2 سانتی‌متر باشد و فاصله بین دو سیم طوری طراحی شود که بزرگ‌ترین اندازه سنگدانه از بین آن‌ها رد شود.

جهت عملکرد یکپارچه تیر و تیرچه‌ها، باید آن‌ها در تیر مهار شوند.

تیرچه‌ها با فاصله‌های معین از هر طرف در تیرها مهار می‌شوند. طول مهاری لازم از هر طرف باید به اندازه 15 سانتی‌متر باشد.

پس از جایگذاری تیرچه‌ها، بلوک‌های یونولیتی یا سفالی بین تیرچه‌ها قرار داده می‌شوند. پس از تکمیل آرماتوربندی و اجرای آرماتورهای حرارتی، بتن ریزی سقف آغاز می‌شود.

بقیه نکات اجرایی سقف تیرچه بلوک پیش تنیده مانند سقف تیرچه بلوک با تیرچه‌های پیش ساخته خرپایی است که در مقاله ” سقف تیرچه بلوک “ در مورد آن صحبت می‌کنیم.

اجرای تیرچه پیش تنیده

در انتهای این مقاله بهتر است که جبه دو سوال مهم پاسخ دهیم.

1) آیا آرماتور ممان منفی در سقف تیرچه بلوک پیش تنیده اجرا می‌ شود؟

طراحی سقف تیرچه بلوک پیش تنیده، کنترل مقاومت خمشی آن و تعیین تعداد مفتول‌ها در تیرچه با فرض دو سر تکیه‌گاه مفصلی انجام می‌شود.

محل قرارگیری مفتول‌ها طوری تعیین می‌شود که پس از بارگذاری که تحت کشش قرار می‌گیرند، نیروی فشاری پیش تنیدگی را خنثی کنند.

در سقف تیرچه بلوک زمانی که بتن ریزی تیر و تیرچه انجام می‌شود، اتصال این دو، تا حدودی گیردار می‌شود و در بالای تیر لنگر منفی به وجود می‌آید. برای مقابله با این لنگر منفی از آرماتور ممان منفی استفاده می‌شود.

پس وجود آرماتور ممان منفی در محل تکیه‌گاه باعث ایجاد ظرفیت خمشی منفی می‌شود که مجموع آن با نیروی فشاری پیش تنیدگی ممکن است باعث خرد شدن بتن شود.

همچنین وجود آرماتور ممان منفی در محل تکیه‌گاه، ممکن است لنگر پیچشی ناخواسته‌ای ایجاد کند. به همین دلیل از آرماتور ممان منفی در سقف تیرچه بلوک پیش تنیده استفاده نمی‌شود.

برای مطالعه بیشتر در مورد آرماتور ممان منفی به مقاله ” میلگرد ممان منفی “ سر بزنید.

2) آیا آرماتور ادکا در سقف تیرچه بلوک پیش تنیده اجرا می‌ شود؟

در سقف تیرچه بلوک برای افزایش مقاومت برشی مقطع و اتصال مناسب تیرچه به تیر، از آرماتور ادکا استفاده می‌شود.

با ایجاد نیروی فشاری در اثر پیش تنیدگی، مقاومت برشی مقطع نیز افزایش می‌یابد و معمولا خود به تنهایی مقاومت لازم را در برابر نیروهای برشی دارد.

اگر مجموع مقاومت برشی بتن تیرچه پیش تنیده و بتن پوششی سقف در برابر نیروهای برشی، کافی نباشد از آرماتور ادکا باید استفاده شود.

به طور کلی توصیه می‌شود در سقف‌هایی با دهانه‌های بلند و سربار زیاد در هر دو سر تیرچه، آرماتور ادکا قرار داده شود.

برای اینکه در مورد آرماتور ادکا بیشتر بدانید به مقاله ” ادکا “ مراجعه کنید.

مزایا و معایب تیرچه پیش تنیده

مزایای تیرچه پیش تنیده

استفاده از این تیرچه‌ها به دو دلیل از نظر اقتصادی به صرفه است:

1) به دلیل اینکه جان تیرچه‌ها از قبل بتن ریزی شده است، میزان مصرف بتن سقف کاهش می‌یابد.

2) این تیرچه‌ها در تعداد انبوده تولید می‌شود، این امر موجب کاهش قیمت آن نسب به بقیه تیرچه‌ها به ازای عملکرد بهتری که دارد، شده است.

به دلیل کاهش مصرف بتن، سرعت بتن ریزی در این سقف نیز بیشتر است.

مقاومت بسیار بالاتری نسبت به بقیه تیرچه‌های فلزی و بتنی دارد.

همانطور که گفتیم در این تیرچه‌ها از سیم استفاده می‌شود که این امر موجب کاهش وزن آن می‌گردد. با کاهش وزن تیرچه، از وزن سقف کم شده و در نتیجه عملکرد بهتری در برابر زلزله خواهد داشت.

از نظر معماری وجود دهانه‌های بلند مطلوب‌تر است. تیرچه‌های بتنی پیش تنیده امکان اجرا تا دهانه 12 متر (با سربار مسکونی) را دارد.

چون سیم‌ها درون بتن تیرچه‌ها قرار می‌گیرند خطرات زنگ‌زدگی و فرسودگی سیم‌ها وجود ندارد.

مقاومت این تیرچه‌ها در برابر بارهای مرده و زنده بیشتر است که این امر موجب افزایش عمر مفید ساختمان می‌شود.

معایب تیرچه پیش تنیده

برای دهانه‌های بلندتر از 12 متر به صرفه نبوده و باید از دیگر انواع سیستم سقف استفاده کرد. مانند دال‌های مجوف (یوبوت، سقف کوبیاکس ، سقف بابل دک و غیره) و دال مشبک ( اجرای سقف وافل )

نمی‌توان از کیفیت ساخت آن و نحوه صحیح اعمال نیروی پیش تنیدگی مطمئن بود.

برای اندازه‌های مختلف باید سفارش داده شود و مانند دیگر تیرچه‌ها امکان برش آن وجود ندارد. به همین دلیل در قسمت‌هایی که پخی وجود دارد اجرای آن زحمت زیادی دارد.

چون در طول‌های بلند تولید می‌شود، حمل و جابه‌جایی آن مشکل است.