مصالح و تجهیزات پیش تنیدگی

مصالح پیش تنیدگی در دو قالب اصلی فولاد پیش تنیدگی و مهار انتهایی تقسیم بندی می شود. برای کشش کابلها نیز از جک و پمپهای کشش استفاده می شود. در ادامه به معرفی مصالح و تجهیزات پیش تنیدگی پرداخته شده است.

فولاد پیش تنیدگی

جهت اعمال نیروی پیش تنیدگی به بتن از کابل (Strand) ، سیم (Wire) یا میلگرد (Bar) پیش تنیدگی استفاده می شود کهبصورت تک رشته ای یا در گروهی در قطعات پیش تنیده قرار داده می شوند. برای اصلاح مشخصات فولاد و تهیه فولاد پیش تنیده عملیات مختلفی روی آنها انجام می شود. این عملیات به شرح زیر است:

  • سرد کشیدگی (Cold Drawn):  در این عملیات فولاد پیش تنیدگی برای چند روز تحت کشش مستمر قرار می گیرد و از این طریق چیدمان کریستالی دچار تغییر شده و مقاومت آن افزایش می یابد.
  • تنش زدایی (Stress Relieving): تنش زدایی از طریق افزایش دما تا حدود 350 درجه سانتیگراد و کاهش آرام دما صورت می گیرد. در این عملیات محدوده ارتجاعی فولاد پیش تنیدگی افزایش یافته اما فاصلهتغییرشکل پلاستیک پس از جاری شدن کاهش می یابد.
  • کاهش وادادگی (Low Relaxation): این عملیات با گرم کردن فولاد تا مرز 350درجه سانتیگراد حین کشش آنها صورت می گیرد. این عملیات با کاهش تغییر شکل پلاستیک پس از جاری شدن، منحنی تنش – کرنش فولاد را اصلاح می کند. بعلاوه وادادگی فولاد به شدت کاهش می یابد.

منحنی تنش کرنش فولاد پیش تنیدگی

کابل

در حال حاضر مرسوم ترین شکل برای استفاده از فولاد پیش تنیدگی، کابلهای پیش تنیدگی هفت رشته ای است. این کابلها مطابق استاندارد آمریکاییASTM A416 در دو رده 250 و 270 استفاده می شوند. مقاومت نهایی کابلهای رده 250 برابر 17250و رده 270 برابر 1860 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد. کابلهای پیش تنیدگی در دو دسته تنش زدایی (Stress Relieved) شده و با وادادگی کم (Low Relaxation or Lowlax)تولید می شوند. کابلهای با وادادگی کم پس از کشش و در دراز مدن افت کمتری دارند. در حال حاضر این کابلها بصورت معمول در کارها استفاده می شوند و کابلهای تنش زدایی شده صرفاً در موارد خاص کاربرد دارند.
مطابق استاندارد آمریکایی کابلهای رده 250 در شش سایز 35/6، 94/7، 53/9، 11/11، 70/12 و 24/15 و کابلهای رده 270 در چهار سایز 53/9، 11/11، 70/12 و 24/15 تولید می شوند. بصورت معمول یک دسته کابل می تواند از تا 50 رشته کابل داشته باشد. کابلهای پیش تنیدگی با جکهای هیدرولیکی کشیده شده و توسط گوه های فولادی در مهارهای انتهایی، گرفته می شوند.

کابل پیش تنیدگی

استاندارد ASTM A 416

استاندارد BS 5896

سیم

مطابق استاندارد آمریکایی ASTM A421 سیمهای پیش تنیدگی در رده های 235، 240 و 250 با مقاومت نهایی 1620، 1655 و 1725 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در دو نوع BA و WAتولید می شوند. در نوع اول برای نگهداری سیمها از مهارهای انتهایی دکمه ای و در نوع دوم از مهارهای انتهایی به همراه گوه استفاده می شود. سیمها نیز مشابه کابل در دو دسته تنش زدایی شده و با وادادگی کم تحت عملیات اصلاحی قرار می گیرند. سیمهای پیش تنیدگی عموماً در قطرهای 88/4، 98/4، 35/6 و 01/7 میلیمتری تولید می شوند و بسته به کاربرد، بصورت تکی و یا چند رشته ای از آنها استفاده می شود.

میلگرد

میلگردهای پیش تنیدگی مطابق استاندارد آمریکایی ASTM A722 در رده 150 با مقاومت نهایی 1035 کیلوگرم در هر سانتیمتر مربع تولید می شوند. این میلگردها در دو نوع تیپ I و تیپ II بصورت ساده و آجدار موجود هستند. میلگردهای تیپ I در شش سایز 19، 22، 25، 29، 32 و 35 میلیمتری استفاده می شوند. میلگردهای تیپ II نیز در سایزهای 15، 20، 26، 32، 36، 40 و 65 میلیمتری با شکل آجهای مختلف مورد استفاده هستند. میلگردهای پیش تنیدگی نیز مشابه کابلها و سیمهای پیش تنیدگی بوسیله جکهای هیدرولیکی کشیده شده و به صفحات مهاری انتهایی و مهره مهار می شوند.

جک و پمپ

در سیستم های پس کشیده و پیش کشیده برای کشش فولاد پیش تنیده از جک و پمپ استفاده می شود. در قطعات پس کشیده جک ها به روی بتن سخت شده قرار می گیرند تا با استفاده از عکس العمل ایجاد شده فولاد را تحت کشش قرار دهند. در سیستم های پیش کشیده جک ها روی قالب یا دیواره دور قالب قرار گرفته و به آنها تکیه می کنند. به علت سادگی در نحوه ی استفاده، جک های هیدرولیکی کاربرد بیشتری نسبت به جک های دستی یا جک های برقی دارند. معمولاً از جک های دستی زمانی استفاده می شود که مقدار کمی نیروی پیش تنیدگی مورد نیاز است.
جک ها معمولاً از یک یا دو پیستون تشکیل شده که به یک پمپ هیدرولیکی و شیر کنترل کننده متصل شده اند. بازوها دارای ظرفیت های متفاوتی در محدوده 3 الی 1000 تن هستند.

جک و پمپ

مهار انتهایی

مهار شدن فولاد پیش تنیدگی داخل قطعه بتنی معمولاً به یکی از زوشهای زیر صورت می گیرد:

  • مهار کردن با تکیه بر عملکرد گوه و اتصال اصطکاکی آن به کابل
  • پرچ کردن انکوریج به انتهای کابل(مهارهای دکمه ای)
  • پیازی کردن یا افشان کردن کابل داخل بتنی (بدون نیاز مهار انتهایی)

سیستم های مهار انتهایی زیادی بر اساس روش اول و دوم یا بر مبنای عملکرد گوه ای یا مهارهای دکمه ای گسترش پیدا کرده اند.در مورد مزایای هر کدام از این سیستم ها نسبت به همدیگر، بیش از توجه به اصول حاکم بر عملکرد آنها باید به شکل کاربردی آنها توجه نمود.روش سوم علی رغم عدم استفاده از مهار انتهایی و مزایای قابل توجه در قیاس با سایر روشها،کاربرد زیادی پیدا نکرده است.در میان سه نوع مهاری اشاره شده،مهارهایی که بر عملکرد گوه ای استوار هستند توسعه بیشتری پیدا کرده اند.در این نوع مهار انتهایی، قطعه مخروطی شکلی وجود دارد که کابل یا کابل ها از داخل آن عبور کرده و در انتها به صفحه ای متکی بر مخروط ختم می شوند. کابل ها روی این صفحه توسط گوه هایی مهار می شوند که شکل مخروطی و شیار داخلی آنها باعث نگه داشتن کابلها می شود. قطعه مخروطی شکل مهار انتهایی داخل قطعه ی بتنی مدفون می شود. معمولاً موقعیت قرارگیری مهار انتهایی لبه قطعه ی بتنی یا در صورت نیاز کمی عقب تر خواهد بود.این مکانیزم سبب انتقال نیروی پیش تنیدگی به قطعه ی بتنی خواهد شد.

انکوریج

 

گوه

 

پاکت فرمر