■ همه چیز در مورد پیش تنیدگی بخش عمران

مقدمه ای بر پیش تنیدگی :
پیش تنیدگی یک روش تسلیح بتن با فولاد با مقاومت بالا می باشد که باعث مقاومت بیشتر اعضای بتنی در مقابل بارهای وارده می شود.
پیش تنیدگی :
عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم ، به طوری که در اثر این تنش ، مقداری از تنش های ناشی از بار مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت بار به آن افزایش پیدا می کند .
هدف اصلی از پیش تنیده کردن یک عضو بتنی ، محدود کردن تنشهای کششی و ترکهای ناشی از لنگر خمشی تحت تاثیر بارهای وارده در آن عضو میباشد .
برای مثال اگر یک تیر فقط تحت تاثیر لنگر خنثی ناشی از بار مرده و زنده ، همیشه در پایین تیر کشش وجود خواهد داشت ، حال اگر نیروی فشاری P را در مرکز سطح مقطع تیر از دو طرف وارد آوریم ، می توان تنش کششی را در پایین تیر کاهش داده ، و یا اینکه به کلی آن را از بین برده و تبدیل به تنش فشاری کرد .

تاریخچه :
اولین کسی که ظاهرأ توانست با ایجاد تنش فشاری در بتن آن را تحت تأثیر لنگر خنثی افزایش دهد ، یک نفر آمریکایی به نام Jackson بود که اختراع خود را در سال 1886 به ثبت رسانید .
در سال 1888 دو هرینگ آلمانی با قرار دادن یک میله فولادی کشیده شده در داخل یک دال بتنی توانست ، اولین دال بتنی پیش تنیده را ایجاد کند . نظر او به این بود که ، چون بتن جسمی است مقاوم در برابر فشار و لیکن مقاومت آن در مقابل کشش کم می باشد ، میتوان با وارد کردن فشار به بتن کشش ایجاد شده در اثر بار مرده وزنده را دال تقلیل ، و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد .

کاربرد پیش تنیدگی :
پیش تنیدگی در احداث ساختمان های اداری و آپارتمانی ، پارکینگ ، S-O-G ، استادیوم های ورزشی ، تکیه گاه های خاک و مهار سنگی و همچنین در پل سازی، ساخت مخازن بتنی و سازه های ویژه نظیر اسکله ها و کاربردهای فراوانی دارد.

کار برد پیش تنیدگی به 440 سال قبل از میلاد بر می گردد زمانی که یو نانی ها کشش و تنشهای خمشی در بدنه کشتی های جنگی خود را با پیش تنیدگی ساختار بدنه به وسیله طناب های کشیده شده کاهش می دادند. یک مثال دیگری که نشان گر سادگی پیش تنیدگی می باشد بشکه های چوبی قدیمی است که کشش ایجاد شده در حلقه های فلزی بطور موثری قطعات چوبی را به یکدیگر می فشارد تا مقاومت و پایداری آنرا افزایش دهد.

یکی از ساده ترین مثالهای پیش تنیدگی تلاش برای بلند کردن یک ردیف کتاب می باشد ابتدا لازم است به ردیف کتابها از دوطرف فشاری اعمال کنیم تا باعث افزایش مقاومت در مقابل لغزش بین کتابها شده به طوری که بلند کردن آنها را ممکن سازد این مثال همچنین نشان گر یکی ا ز اصول متداول در بیشتر کاربرد های پیش تنیدگی است.

هیچکدام از روشهای اولیه پیش تنیدگی در عمل موفق نبود ، زیرا به علت نامرغوب بودن نوع فولاد و بتن مقدار زیادی و گاهی همه تنش پیش تنیدگی به مرور زمان در اثر خزش (Creep) و انقباض بتن (Shrinkage) از بین میرفت . در نتیجه بتن پیش تنیده از نظر اقتصادی نمی توانست با بتن فولادی رقابت نماید.
اولین کسی که در حقیقت توانست از بتن پیش تنیده به صورتی که امروزه آن را می شناسیم استفاده کند ، یک نفر فرانسوی به نام Freyssinet بود . او در سال 1828 توانست با استفاده از فولادهای با مقاومت بالا ، در صد از دست رفتن تنش ناشی از خزش و انقباض به تنش اولیه پیش تنیدگی را کاهش داده و در نتیجه بتن پیش تنیده را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه کند .
کاربرد بتن پیش تنیده معمولأ در عضوهایی است که تحت تأثیر خمش میباشد مانند تیرها ، دال ها ، دیوار های حائل و ستونها . ولی از بتن پیش تنیده در عضو هایی که تحت تأثیر کشش هستند مانند لوله ها ، مخازن آب و غیره به نحو مطلوب می توان استفاده نمود.

پیش کشیدن :

تعداد زیادی از قطعات بتن پیش فشرده، از جمله دال های کف با این روش تولید می‌شوند. کابل‌ها را به صورت آزاد در داخل قالب قرار می‌دهند و با دستگاه مخصوص کشش لازم را وارد می‌کند. بتن‌ریزی را انجام می‌دهند و به کمک لرزاندن، هوای آن را تخلیه می‌کند و شرایط لازم برای انجام خودگیری سریع‌تر را فراهم می‌کنند. طول اضافی کابلها را که در دو انتها ثابت شده‌اند می‌برند و بتن را تحت فشار رها می‌سازند. مانند بتن مسلح پیش ساخته مقطع و محل قرارگیری کابل‌ها براساس بارهای محاسبه شده مشخص و رعایت می‌شود.

پس کشیدن:

در روش پس کشیدن، کابل‌ها را در قالب کار،‌ داخل غلاف‌هایی قرار می‌دهند، بتن‌ریزی را انجام می‌دهند. وقتی به اندازه کافی خود را گرفت دو سر کابل‌ها را به طرف بیرون می‌کشند. این کار به وسیله گره‌های مخصوص که به دو سر سیم‌ها بسته می‌شوند و پس از قطع شدن کشش محکم می‌شوند، انجام می‌گیرد. مزیت پس کشیدن بر پیش کشیدن این است که می‌توان آنها را خمیده کرد تا در مسیر تنش قرار گیرند. به این ترتیب می‌توان بتن را به شکلی ریخت که کمترین حجم ممکن را داشته باشد.

روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی :
نیروی پیش تنیدگی را میتوان به طرق مختلف به یک تیر بتنی وارد کرد . شاید ساده ترین روش فشرده ساختن یک تیر ، به وسیله یک یا دو جک در مقابل دو تکیه گاه می باشد . این روش در بعضی از پروژه های بزرگ بکار می رود .
در بعضی از پروژه ها پس از فشرده ساختن تیر به وسیله جک با قرار دادن Plate بین تیر و تکیه گاه جلوی برگشت تیر را به حالت اولیه گرفته ، سپس جک ها را آزاد می کنند .
اشکال اساسی این روش ها این است که کوچکتربن تغییر شکل و با حرکت تکیه گاه پل ، به نحو قابل ملاحظه ای نیروی پیش تنیدگی را کاهش می دهد . در بیشتر موارد همان نتایج را می توان به طور ساده تر با اتصال دو جک انتهایی به یکدیگر توسط یک کابل ( کابل عبارت است از یک یا چند رشته سیم یا میله پیش تنیدگی که یک گیره مشترک متصل اند . ) به دست آورد .
کابلهایی که دو جک را به هم متصل می کنند را می توان در خارج و یا داخل بتن قرار داد ولی معمولأ این کابل ها را داخل مجراهایی که قبلأ در بتن تعبیه شده است قرار می دهند.
معمولأ یک سر کابل بتن پیش تنیده را به یک طرف تیر گیر داده و نیروی پیش تنیدگی را توسط جک به طرف دیگر وارد می کنند . بعد از وارد کردن نیروهای لازم کابلها را توسط گیره هایی که در داخل و یا خارج بتن کار کذاشته شده به تیر گیر می دهند و سپس جک ها را آزاد می کنند . در این سیستم پیش تنیدگی بر خلاف سیستم قبلی نیروی پیش تنیدگی با حرکت نسبی تکیه گاهها تغییر نکرده و مستقل از آن می باشد .
یک روش دیگر پیش تنیده کردن که در عمل کاربرد وسیعی دارد و معولأ در کارخانه های تولید قطعات پتن پیش تنیده بکار می رود ، این است که ابتدا کابلهایی که قرار است نیروی پیش تنیدگی به تیر وارد کنند را کشیده ، و آنها را به دو تکیه گاه بتنی مقاوم گیر می دهند . سپس در قالبی که بین این دو تکیه گاه وجود دارد بتن ریزی میکنند . پس از چند روز وقتی مقاومت بتن به حد لازم رسید کابلها را از تکیه گاه آزاد می کنند . در این حال نیروی پیش تنیدگی در کابلها به وسیله اصطحکاک و چسبندگی به بتن منتقل می شود . حسن این روش این است که می توان بین دو تکیه گاه چنذین تیر را در یک زمان بتن ریزی کرد و آنها پیش تنیده کرد .
علاوه بر روشهای میکانیکی پیش تنیدگی که در بالا شرح داده شد می توان یک تیر را توسط روشهای شیمیایی یا حرارتی پیش تنده کرد .
روش شیمیایی :
در این روش نیروی پیش تنیدگی در اثر استفاده از سیمانهای منبسط شونده بوجود می آید . این سیمانها بر خلاف سیمانهای معمولی در موقع گرفتن و سخت شدن به جای منقبص شدن منبسط می گردند و چون وجود کابلها در داخل بتن جلوی این انبساط طولی را می گیرد در نتیجه مقداری نیروی فشاری در تیر ایجاد میشود . در میان عضوهای ساختمانی که برای پیش تنیده کردن آنها از روش شمیایی شده می توان لوله ها ، دالهای دو طرفه و پوسته های نازک را نام برد .
روش الکتریکی – حرارتی :
در این روش با وصل کردن جریان برق به کابلها ، طول کابلها افزایش پیدا کرده ، سپس کابلها را توسط گیره هایی در همان حال کشیده به تکیه گاه وصل می کنند . پس از قطع کردن جریان و سرد شدن کابلها ، دور آنها را بتن ریزی می کنند و بعد از اینکه مقاومت بتن به حد لازم رسید کابلهای کشیده شده را از تکیه گاه آزاد می کنند و در نتیجه نیروی کشیده شدن کابلها به بتن منتقل می شود .
روش های پیش تنیدگی :
صرفنظر از طرز وارد کردن پیش تنیدگی به بتن میتوان دو نوع بتن پیش تنیده تشخیص داد :
1- بتن پیش کشیده (Pretentioned) :
بتن پیش تکشیده بتنی است که کابلهای پیش تنیدگی آن قبل از ریختن بتن کشیده شده باشد . در بتن پی کشیده کابلهای داخل بتن به بتن چسبیده اند ، و بعد از اینکه بتن خود را گرفت کابلها را از تکیه گاهای دو طرف آزاد کردهو قسمت اضافی بیرون مانده از بتن را قطع می نمایند . ایتن عمل انتقال نیرو کابل به بتن را به اصطلاح انتقال گویند .
2- بتن پس کشیده :
اگر فولاد پیش تنیدگی را بعد از گرفتن و سفت شدن بتن بکشند بتن را اصطلاحأ بتن پس کشیده می نا مند .نیروهای پیش تنیدگی توسط گیره های انتهایی از کابل به بتن متقل می گردد . فولاد پیش تنیدگی نباید قبل از کشیدن به بتن چسبیده باشد . در غیر این صورت امکان کشیده شدن آن وجود نخواهد داشت .
مقایسه بتن پیش تنیده با بتن آرمه :
1- به علت اینکه فشار وارده از طرف کابلهای پیش تنیده به بتن بسیار زیاد است ، لازم است که مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در یک ساختمان بتن پیش تنیده به مراتب بالاتر از مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در یک ساختمان بتن آرمه باشد .
2- فولاد های نرم که معمولا در ساختمانهای بتن آرمه به کار می رود برای ساختمانهای بتن پیش تنیده مناسب نمی باشد . زیرا امکان کشیدن آن به حدی که بتواند جبران اتلاف تنشهای پیش تنیدگی ، ناشی از انقباض و خزش بتن را بکند ، وجود ندارد .
3- یک ساختمان بتن پیش تنیده کاملأ تحت تأثیر بارهای سرویس ترک نخواهد خورد ، در صورتی که در یک ساختمان بتن آرمه از همان ابتدای بارگذاری ، ترکهایی در زیر تار خنثی به وجود می آید . حتی اگر در اثر بار های پیش از حد پیش بینی شده ساختمان بتن پیش تنیدهترک بخورد ، بعد از اینکه بارها از روی ساختمان برداشته شود ترکها بسته خواهد شد .
فوائد بتن پیش تنیده :
1- یک از مهمترین خواص ساختمانی بتن پیش تنیده نداشتن ترکهای دائمی می باشد . این موضوع باعث دوام بیشتر این ساختمانها نسبت به ساختمانهای بتنی و بتن آرمه می باشد .
2- وزن ساختمانهای بتن پیش تنیده به مراتب از وزن ساختمانهای بتن آرمه معادل کمتر است . زیرا اولأ چون مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود ، میزان بتن لازم کمتر است ، ثانیأ چون فلاد مصرفی دارای مقاومت زیادتری است ، معمولأ وزن فولاد لازم بین یک سوم تا یک پبجم وزن فولاد معمولی می گردد .
3- خیز به طرف پایین تیرهای بتن پیش تنیده تحت اثر بارهای سرویس معمولأ بسیار کم می باشد . زیرا قبل از وارد آوردن بار های سرویس تحت تأثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به طرف بالا در تیر به وجود آمده است ، که از شدت خیز به سمت پایین می کاهد .
4- ساختمانهای پتن پیش تنیده معمولأ برای دهانه های بزرگ و بارهای سنگین اقتصادی تر از ساخنمانهای بتن آرمه می باشد .

از دیدگاه کلی پیش تنیدگی به معنای ایجاد تنش های دائمی مخالف با تنش هایی می باشد که در اثر بارهای خدمت در سازه ایجاد خواهند شد. همانطور که میدانیم بتن در فشار بسیار قوی ولی در کشش ضعیف عمل می نماید بطوریکه یک تنش کششی اندک می تواند باعث ترک خوردگی مقطع بتنی شود. عموما از میلگردهای فولادی در بتن بعنوان آرماتورکششی استفاده می شود تا مقدار ترک خوردگی را محدود نماید. برای روشن تر شدن موضوع یک تیر بتنی را مورد بررسی قرار می دهیم:
در یک تیر بتنی معمولی (غیر پیش تنیده) که تحت بار ثقلی قرار دارد به واسطه خمش ایجاد شده در آن، پائین مقطع (زیر تار خنثی) به کشش افتاده و در بالا فشار ایجاد می گردد. لذا از آنجا که بتن در کشش ضعیف می باشد پس از ترک خوردن بتن در مقابل تنش های کششی، فولاد موجود در زیر تار خنثی به کشش می افتد .این امر ممکن است حتی تحت اثر وزن خود تیر نیز اتفاق بیافتد.
در سیستم پیش تنیده بجای آرماتورهای معمولی از یکسری کابل (تاندون) های با مقاومت کششی بالا استفاده می شود.که این کابل ها تحت کشش زیادی قرار گرفته و در دو انتهای تیر توسط گره های مخصوص تثبیت می گردند. بدین ترتیب کابل های پیش کشیده پس از رها شدن از کشش تمایل به جمع شدن و رسیدن به حالت اولیه داشته و لذا یک نیروی فشاری زیادی در قسمت زیرین تار خنثی در بتن ایجاد میگردد که به تبع این نیرو در مقابل نیروی کششی که بواسطه بارهای ثقلی در بتن ایجاد می گردد قرار می گیرد. بنا براین این کابل ها مقداری از نیروهای ناشی از بارهای ثقلی را خنثی نموده و مقطع قابلیت پذیرش بارهای بیشتری را خواهد داشت.


بر حسب نوع اعمال نیرو پیش تنیدگی دو نوع سیستم پیش تنیده خواهیم داشت : الف) پیش کشیده ب) پس کشیده
الف) سیستم پیش کشیده : در این سیستم در مرحله اول فولادها تحت کشش قرارگرفته ودر دو انتهای عضو توسط گیره های مخصوص کاملا گیر داده می شوند. در مرحله دوم عضو مورد نظر بتن ریزی می شود و سپس بتن عمل آورده می شود و به مقاومت کافی می رسد و در مرحله سوم فولاد های پیش تنیدگی در دو انتهای تیر، بریده شده و نیروی پیش تنیدگی بصورت یک نیروی فشاری بر عضو اعمال میشود. فولاد های پیش تنیدگی به دو صورت فولاد با مسیر مستقیم یا فولاد با مسیر شکسته می باشد. اجرای مسیر با منحنی پیوسته برای کارهای پیش کشیده تقریبا امکان پذیر نیست.
ب) سیستم پس کشیده : در این سیستم در مسیر عبور فولادهای پیش تنیدگی ، غلافی تو خالی در بتن تعبیه می گردد سپس کابل ها از درون غلاف ها عبور داده شده بطوریکه دو سر آن از غلاف بیرون بوده و عملیات بتن ریزی انجام می شود وغالبا قبل از بتن ریزی دو ورق صفحه فشار جایگذاری می شود. بعد از اینکه بتن به مقاومت مورد نظر رسید فولادهای پیش تنیدگی توسط جک هایی که به صفحه فشار تکیه می نمایند کشیده می شوند.

3- مزایا وامتیازات سقف های پس کشیده :
1- کاهش ارتفاع سیستم سقف سازه: وجود دال پس کشیده در سقف ها باعث کوتاه شدن و یا حذف تیرها شده و در نتیجه سبب کاهش ارتفاع طبقه و پیروی آن کاهش کل ارتفاع سازه می گردد.
2- افزایش طول دهانه ها: امکان فضاهای بدون ستون و انعطاف بیشتری در معماری فراهم می کند.
3- کاهش وزن سقف و مصالح مصرفی و سازه سبکتر: ابعاد ستون ها ، دیوارها و فونداسیون در این سیستم کاهش یافته و سازه سبکتری خواهیم داشت.
4- انعطاف پذیری در مسیر عبور تاسیسات : حذف تیرها یا تیرچه ها در سقف های پس کشیده انعطاف پذیری را جهت عبور تاسیسات بیشتر می نماید.
5- قابلیت ساخت بهتر: مصالح مصرفی کمتر، جزئیات ساده تر، نبودن تیرها و در نتیجه قالب بندی وآرماتور بندی آن ها،تراکم کمتر آرماتورها همگی قابلیت ساخت بهتر را ایجاد می کنند.
6- کنترل ترک ها وکاهش تغییر شکل ها : به دلیل اثربالانس کابل ها (تاندون ها) سقف پس کشیده تحت تاثیر وزن خود تغییر شکل نداده وترک خوردگی وتغییر شکل تقریبا به طور اختصاصی بواسطه بار زنده ایجاد می شود.
7- سرعت بالای ساخت : به لحاظ اینکه در دال های پس کشیده معمولا تیرهای میانی حذف و یک دال تخت گسترده داریم لذا یکباره می توان سطوح گسترده ای را قالب بندی ، اجرا و قالب برداری نمود.

4- دامنه کاربرد سقف های پس کشیده :
1- پارکینگ های طبقاتی : از آنجا که در سیستم دال پس کشیده فاصله ستون ها بطور قابل ملاحظه ای(دهانه ها ی12 متری) افزایش می یابد لذا فضای باز و مفیدی را جهت پارک و جابجایی اتومبیل ها ایجاد می نماید. همچنین با توجه به اینکه در اکثر پارکینگ های طبقاتی سقف ها به صورت نمایان (Expose) و بدون سقف کاذب اجرا می گردند قابلیت کاهش نفوذ پذیری و مقاوم شدن بتن در مقابل تهاجم های شیمیای در دال های پس کشیده نیز میتواند عامل مهمی در انتخاب این سیستم برای پارکینگ های طبقاتی باشد.
2- برج ها وساختمان های مرتفع : با توجه به اینکه استفاده از دال های پس کشیده در سازه باعث کاهش ارتفاع طبقه می شود ، لذا در یک ارتفاع ثابت می توان تعداد طبقات بیشتری را ایجاد نمود.
3- ساختمان های تجاری و بیمارستان ها : مزایایی از قبیل فاصله زیاد ستون ها ، سرعت اجرا وکاهش وزن سازه در سیستم دال های پس کشیده باعث می شوند تا این نوع سیستم گزینه مناسبی برای ساختمان های تجاری و بیمارستان ها و... باشد.
4- پل ها : نیاز به اجرای دهانه های بزرگ در پل ها ، جلوگیری از لرزش ، ترک خوردگی و نفوذ پذیری بتن و همچنین سرعت مناسب اجرا در سیستم های پس کشیده از جمله عواملی است که باعث شده این سیستم از مرسوم ترین روشها در ساخت پل ها باشد.
5- انبوه سازی های مسکونی : از آنجا که در این نوع مجتمع ها درهرطبقه چندین واحد مسکونی در نظر گرفته شده و طراحی می گردد لذا فاصله زیاد ستون ها شرایط بسیار مناسبی جهت معماری واحدها مهیا می نماید بطوریکه میتوان در بیشتر موارد هر واحد را بدون قرار گیری ستون در داخل آن طراحی نمود.
5- روشهای اجرای سیستم پس کشیده :
در زمینه اجرای سیستم پس کشیده دو روش جهت ساخت بکار می رود :
1- سیستم چسبیده Bonded 2- سیستم غیر چسبیده Unbonded
1- سیستم چسبیده : با این روش کابل های پس کشیده از میان غلاف های تخت ممتد وکوچک از جنس گالوانیزه عبور می کند که داخل غلاف ها پس از بتن ریزی وکشیده شدن کابل ها با دوغاب پر می شود.
2- سیستم غیر چسبیده : در این سیستم کابل با دوغاب تزریق نمی شود و می تواند آزادانه و مستقل از بتن حرکت کند. اغلب کابل ها در یک غلاف محافظ با گریس پوشانده شده اند . پس از بتن ریزی وکسب مقاومت فشاری مشخص کابل بسادگی و با استفاده از یک جک دستی کوچک کشیده می شود که این عمل عملیات پس کشیدگی را تکمیل میکند.

مزیت های پیش تنیدگی

در افزایش کارایی سازه هاپیش تنیدگی روشی است برای مقاوم سازی بتن یا مواد دیگر که توسط رشته‌های فولادی با مقاومت بالا و یا میلگردها انجام می‌شود و بطور کلی به آن Tendon یا همان فولادهای پس تنیدگی گفته می‌شود.
کاربرد پیش تنیدگی در سازه‌های پارکینگ ها، ساختمان(آپارتمانها) و در دفاتر کار، دالهای بتنی روی زمین، پل ها و ورزشگاه ها، حفاری های سنگ و خاک، تانکهای ذخیره آب و مواد شیمیایی و ... می‌باشد. در بیشتر حالت ها سیستم پیش تنیدگی به عملیات اجرایی ساخت پروژه این امکان را می‌دهد در مواقع غیر ممکن ملزومات معماری طرح رعایت و محدودیت های موجود برطرف گردد.
اگر چه سیستم پیش تنیدگی در مراحل ساخت، سرهم کردن قطعات(مونتاژ)، برپاسازی و نصب در موقعیت به معلومات و دانش تخصصی و فنی نیاز دارد، مفهوم کلی کار به صورت زیر توضیح داده می‌شود :

اگر تعدادی بلوک چوبی که درون آنها سوراخی اجرا شده است و از میان سوراخ نوار لاستیکی عبور داده شود و دو طرف انتهای نوار لاستیکی را نگاه داریم، بلوک ها از قسمت پایین از هم جدا می‌شوند.در این شرایط پیش تنیدگی توسط قرار دادن یک جفت مهره در دو انتهای نوار لاستیکی قابل شرح است بطوری که با پیچاندن مهره‌ها کم کم بلوکها در قسمت پایین به هم نزدیک شده و نهایتا به طور محکم به هم فشار خواهند آورد.
در این حالت اگر از دو قسمت انتهایی مجموعه را بلند کنیم این بار مجموعه بلوک ها از هم جدا نمی‌شود و بطور مستقیم و در کنار هم موقعیت خود را حفظ می‌کنند.این نوار لاستیکی محکم شده در واقع همان Tendon (فولادهای پس تنیدگی) در مقیاس واقعی می‌باشند که توسط وسایل مهاری گوه‌ای شکل در محل انتهایی بسته می‌شوند.

مزایای پیش تنیدگی
برای درک بهتر مزایای پیش تنیدگی دانستن اطلاعاتی از خواص بتن مفید خواهد بود. بتن در برابر فشار بسیار مقاوم است اما در برابر کشش ضعیف است. به عنوان مثال وقتی نیرویی کششی در مقطع آن عمل کند، ترک می‌خورد.
به طور متداول در سازه‌های بتنی وقتی باری شبیه به خودرو در یک پارکینگ بر روی دال بتنی و یا تیرها قرار گیرد، تیر تمایل به انحنا و خم شدن دارد.
این تغییر شکل خمیدگی باعث می‌شود پایین تیر اندکی دچار کشیدگی و ازدیاد طول شود.معمولا همین مقدار اندک کشیدگی برای ایجاد ترک در بتن کافی است.
میل گردهای تقویتی(bars ) فولادی به صورت مدفون در بتن به عنوان تقویت کشش برای محدود کردن عرض ترک قرار داده می‌شود. میلگردها در این حالت وقتی فقط به صورت مدفون در بتن قرار داده می‌شود به صورت نیروهای Pssive عمل می‌کند و تا زمانی که خیز در بتن به مرحله قبل از ایجاد ترک نرسیده است نیرویی را تحمل نمی‌کند.اما Tendon یا همان فولادهای پیش تنیدگی به صورت نیروهای Active در سیستم عمل می‌کنند.
در سیستم پیش تنیدگی فولاد به عنوان عامل مقاوم و موثر عمل می‌کند. به طوری که امکان بوجود آمدن ترک در بتن وجود نخواهد داشت.
سازه‌های پیش تنیده حتی اگر تحت بارگذاری کامل قرار گیرند، می‌توانند طوری طراحی شوند که کمترین خیز و ترک در سازه ایجاد شود.کاربردها تقریبا در تمام انواع سازه‌ها سیستم پیش تنیدگی کاربرد دارد.
در سازه ساختمان ها، پیش تنیدگی اجازه ایجاد دهانه آزاد بیشتر بین تکیه گاه‌ها می‌دهد. ضمنا ضخامت دالهای بتنی نیز کمتر، تعداد تیرها کمتر و لاغرتر و امکان ساخت اعضا سازهای چشمگیر و نمایشی از مزایای آن است. دال نازکتر به معنای استفاده کمتر از بتن می‌باشد به علاوه این که ارتفاع کلی ساختمان برای ارتقای کف تا کف یکسان نیست به ساختمانی که از سیستم پیش تنیدگی استفاده نشده کمتر می‌باشد.بنابراین سیستم پیش تنیدگی باعث می‌شود وزن سازه به طور قابل توجهی نسبت به ساختمان بتنی معمولی با همان تعداد طبقات کاهش یابد.
این موضوع باعث کاهش بار فندانسیون می‌شود و می‌توان مزیت اصلی آن برای نواحی لرزه خیز باشد. در مقایسه با ساختمان با شرایط مشابه یک ساختمان کوتاه به سیستم های مکانیکال کمتر و همچنین هزینه نمای خارجی کمتری احتیاج دارد. لذا صرفه اقتصادی نیز حاصل شده است. محاسن دیگر سیستم پیش تنیدگی این است که تیرها و دالها می‌توانند ممتد اجرا شوند.
به عنوان مثال یک تیر تنها می‌تواند به طور ممتد از یک انتهای ساختمان به انتهای دیگر آن امتداد یابد. از نظر سازهای این حالت بسیار کارآمدتر از این است که یک تیر فقط از یک ستون به ستون بعدی امتداد داشته باشد.پیش تنیدگی سیستم است که برای سازه‌های پارکینگ نیز استفاده می‌شود و علت آن این است که انعطاف پذیری زیادی برای طراحی ستون ها، طول دهانه آزاد و شکل رمپ به طراح می‌دهد. پارکینگ هایی که در آنها از سیستم پیشتنیدگی استفاده شده است هم می‌توانند به عنوان یک سازه مستقل باشند و هم به عنوان یک یا چند طبقه در یک ساختمان مسکونی و یا اداری قرار داشته باشند.
در نواحی که از خاک رس روان یا خاک هایی با ظرفیت باربری پایین می‌باشند، استفاده از دالهای روی زمین و یا فندانسیون های گسترده با سیستم پیش تنیدگی مشکلات ناشی از ترک و نشت های نامتقارن را از بین می‌برد.این روش برای ساخت پل ها با شرایط مختلف هندسی نظیر انحناهای پل ها و پل هایی با ارتفاع اهمیت زیادی دارد.
ضمنا روش پیش تنیدگی امکان ساخت پل ها با دهانه خیلی زیاد را بدون استفاده از تکیه گاه‌های میانی پل بوجود می‌آورد. در ورزشگاه‌ها نیز این سیستم باعث می‌شود دهانه‌های آزاد بزرگتری اجرا شود و در نتیجه امکان اجرای طرح های معماری زیبایی به وجود می‌آورد. این سیستم به عنوان مهاری نفوذ کننده در عمق خاک و سنگ نیز استفاده می‌شوند و به عنوان اعضا کششی برای نگاه داری دیواره‌های جانبی در سازه‌ها مانند دیواره راهها، تونل ها، دیواره حوضچه‌های خشک ساخت و تعمیر کشتی و به عنوان نگهدارنده کف سازه‌هایی که تحت اثر نیروی بالا برندگی قرار دارند( مانند سازه آبگیر) پروژه‌های پتروشیمی و پالایشگاه‌ها استفاده فراوان دارد. ضمن این که برای پایدار سازی شیب زمین ها و ترانشه‌ها نیز قابل استفاده هستند.
نمونه دیگر مصرف این سیستم در صنایع نفت و گاز و پالایشگاه‌ها مربوط به تانک های بتنی ذخیره گاز و میعانات گازی است که در آنها ضریب بالایی جهت اطمینان از عدم وجود ترک در سازه بتنی مطرح است. ضمن این که سازه تانک ذخیره سازی در راستای عمودی و افقی به زمین طوری دوخته می‌شود که ایمنی آن در مقابل هرگونه انفجار تضمین می‌شود.
واژگان فنی فولادهای پیش تنیدگی(Tendon)کامل کننده و قسمت اصلی مهاری ها می‌باشند که به صورت رشته کابل(stand) فولادی با مقاومت بالای کششی (1770 N/mm2 ) با میلگرد هستند و در جاهایی که دارای پوشش هستند و در حالتی دیگر درون لوله محافظ قرار داده می‌شوند که اطراف آن را توسط گروت و یا پوشش محافظ گریس مخصوص جهت جلوگیری از خوردگی فولاد می پوشانند.
در حالت کلی دو نوع اصلی پیش تنیدگی وجود دارد:Unbonded Bonded)grouted) در حالت Unbonded فولاد رشته‌ای یا میله با بتن اطراف چسبندگی ندارد.
بیشتر سیستم های Unbonded به صورت تک رشته‌ای می‌باشند که در دال و تیرهای ساختمان ها، سازنده پارکینگ ها و دالهای روی سطح زمین از این سیستم استفاده می‌شود.یک رشته کابل (Stand) از هفت رشته سیم مفتول تشکیل می‌شود که با نوعی گریس جهت حفاظت خوردگی پوشیده می‌شود و کل مجموعه درون یک روکش پل یاتلین قرار گرفته است.
در قسمت ابتدائی نیز از یک صفحه فولادی سوراخ دار به همراه گوه‌هایی فولادی دو تکه استفاده می‌شود و این گوه‌ها طوری طراحی شده اند که استرند را درون خود محکم نگاه می‌دارد.در سیستم های Bonded دو یا چند استرند از درون یک مجرای محافظ فلزی یا پلاستیکی عبور داده می‌شود در حالی که این مجرا از قبل به صورت مدفون در بتن کار گذاشته می‌شود. استرندها توسط یک جک کششی بزرگ مهار شده و کشیده می‌شوند. سپس مجرای لولهای(Duct) توسط گروت که مادای بر پایه سیمان است پر می‌شود. استفاده از این گروت هم باعث محافظت از خوردگی کابلهای فولادی می‌شود هم این که باعث انتقال نیروی کششی بین استرندها و مجرای لولهای (Duct) شده و گیرداری طول مشخصی از (Lb (Tendon را در محیط اطراف موجب می‌شود.انکرهای خاک و سنگ نیز از نوع سیستم Bonded (گیرداری) هستند اما با قدری تفاوت در مراحل اجرای انکر گذاری به طوری که به وسیله دستگاه حفاری سوراخ مدنظر به همراه یک غلاف لولهای (Casing) جهت جلوگیری از ریزش خاک و سنگ در محل ایجاد می‌شود.این کار ممکن است در دیواره یک تونل و یا دیواره حایل شیت پایلی و توده خاک پشت آن انجام می‌گیرد.
در درون Casing عبور داده شده و سپس عملیات تزریق گروت آغاز می‌شود. بعد از این که گروت به مقاومت مدنظر رسید عملیات کشش Tendon آغاز می‌شود.در حالت پایدار سازی زمینه‌ای شیبدار (ترانشه ها) و یا دیواره تونل ها استفاده از انکر گذاری باعث نگهداری خاک سست و سنگ و پیوستگی آن دو با هم می‌شود، به طوری که وقتی عملیات خاکبرداری داخل آغاز می‌شود، فشار پشت توسط نیروی پیش تنیدگی انکر خنثی می‌شود و دیواره شیت پایل در محل خود استوار می ماند.اعضا ضروری در پیش تنیدگی در سیستم پیش تنیدگی اعضا ضروری متعددی وجود دارد. در ساختار Unbonded پوشش پلاستیکی به عنوان منفصل و جداکننده نیروی مهاری بین استرندهای پیش تنیدگی و بتن اطراف عمل می‌کند. چیزی که به عنوان ناحیه آزاد (LF) مطرح می‌شود.
این پوشش همچنین باعث محافظت از خسارت وارده به استرند با روش های مکانیکی می‌شود.
به عنوان یک مانع عمل می‌کند که از نفوذ رطوبت و مواد شیمیایی به استرند جلوگیری می‌کند.علاوه بر این پوشش، ماده محافظ استرند از نوع گریس مخصوص باعث کاهش اصطکاک بین استرند و پوشش پلاستیکی آن شده و حفاظت خوردگی مضاعفی ایجاد می‌کند. قسمتهای مربوط به مهار کردن و بستن (Anchor Head) قسمت مهم دیگر است خصوصا در سیستم های (Unbonded) بعد از این که بتن عمل آوری شد و به مقاومت لازم رسید گوه‌ها داخل پلیت مخصوص(Wedge Plate) قرار داده می‌شود و استرندها کشیده می‌شوند.
وقتی که جک کششی استرند را آزاد می‌کند، استرند به آرامی جمع می‌شود و گوه‌ها را به درون انکر می‌کشد و این عمل باعث ایجاد قفل شدگی محکم در استرند می‌شود.بنابراین گوه‌ها نیروی موجود در Tendon را حفظ می‌کنند و آن را بتن محیط اصراف منتقل می‌کنند. در محیط های خورنده قسمت مهار کننده (anchorhead) و دم های استرند های بیرون زده معمولا با یک پوشش کلاهک برای حفاظت بیشتر پوشانده می‌شوند.ساخت برای استفاده از مهاری های Unbonded (بی قید) در ساختمان ها و دالها، آنها عموما در محلی پیش ساخته می‌شوند و به محل سایت(به صورت آماده جهت نصب) منتقل می‌شوند.
سپس رشته‌های پیش تنیدگی به شکلی که در نقشه‌های نصب مشخص شده اند در محل قرار داده می‌شوند. در نقشه‌های نصب فاصله آنها از هم، شکل حرکتی آن در طول(ارتفاع هر قسمت آن از سطح قالب) و محل هایی که باید کشیده شوند، نشان داده می‌شود.
سپس بتن ریزی انجام می‌شود و وقتی به مقاومت لازم بین 3000-3500 psi رسید، رشته‌ها کشیده شده و قفل می‌شود.اصولا Tendon شبیه یک نوار لاستیکی تمایل به برگشت به حالت طول اولیه دارد در حالی که توسط قسمت مهارکننده(Anchor head) از انجام آن جلوگیری می‌شود. در واقع رشته‌ها به طور دایمی تحت تنضش قرار دارند که باعث می‌شود نیروی فشاری در بتن ایجاد شود. این نیروی فشاری که از سیستم پیش تنیدگی حاصل می‌شود نیروهای کششی ناشی از بارگذاری را خنثی می‌کند. بنابراین ظرفیت باربری بتن و یا دیواره شیت پایل در سازه‌های دریایی(اسکله ها، حوضچه‌های خشک تعمیر کشتی) به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.از آنجایی که بتن پیش تنیده در محل پروژه به صورت درجا ریخته می‌شود تقریبا هیچ محدودیتی برای شکل دادن وجود ندارد.
نماهای سر در قوسی شکل، آرک ها و طرح های دالهای پیچیده اغلب نمادهایی از سازه‌های بتنی پیش تندگی هستند. پیش تنیدگی تاکنون برای استفاده در تعداد زیادی از پل هایی که به زیبایی طراحی شده، جهت استفاده قرار گرفته است.
اطمینان از کیفیت ساخت مقدار فروش استرندهای پیش تنیدگی تقریبا در ده سال گذشته دو برابر شده از این رو صنعت پیش تنیدگی به سرعت در حال رشد است. در حال حاضر برای اطمینان از کیفیت ساخت، موسسه Tensioning institute آمریکا هر دو عامل کنترل اجرای دوره‌های آموزش نیروهای متخصص و ماهر را اجرا کرده است. با مشخص کردن این که شرایط کارگاه ساخت و متخصصان اجرایی با تایید و تحت گواهی PTI باشند.

نتیجه گیری :
امتیازات:
1- استفاده از دهانه های بلند
2- بهره گیری از سطح تخت و صاف در زیر سقف
3- انعطاف طرح
4- استفاده از دال های نازکتر
5- کنترل تغییر شکل وترک
6- کاهش ارتفاع طبقات
7- سازه سبکتر
8- ساخت سریع
9- صرفه جویی در هزینه های ساخت
10- انعطاف پذیری در آینده