شاید بتوان یکی از مقاومترین مصالح ساختمانی را بتن دانست. بتن (Béton) را یک ماده کامپوزیتی می دانند که ترکیبی از سیمان، آب و شن و ماسه است. این ماده به دلیل ارزان بودن مواد اولیه آن، یکی از پرکاربردترین مواد ساختمانی است. همچنین مقاومت بالای بتن آن را به ماده اصلی در ساخت بناهای بزرگ و سنگین تبدیل کرده است. این ماده به خوبی می تواند حجم بالایی از فشار را تحمل کند اما متاسفانه بتن در برابر کشش، شکننده است.

به عنوان مثال یک پارکینگ طبقاتی را در نظر بگیرید که با بتن ساخته شده باشد. وجود ماشین ها در این سازه که با تیرهای بتنی بنا شده است موجب خمیدگی خفیف و در نهایت ترک خوردگی در تیرها می شود. همین امر متخصصان را بر آن داشت تا با اصلاح بتن، مقاومت این ماده را در برابر کشش افزایش دهند و برای این منظور بتن آرمه تولید شد. اما گذشت زمان و تحقیقات گسترده در این زمینه به ظهور مفهومی به نام پیش تنیدگی انجامید.

پیش تنیدگی چیست

ایده ی ایجاد این مفهوم در سال 1886 و در امریکا متولد شد و با پیشرفت صنعت فولاد روز به روز رشد کرد و به مرحله اجرا رسید. پیش تنیدگی را می توان یکی از بهترین روش های اصلاح ضعف بتن دانست. این روش به زبان ساده ایجاد نیروی داخلی است که در مقابل نیروهای خارجی به صورت یک قطب مخالف عمل کرده آنها را تا حد امکان خنثی می کند و از فرو پاشی تدریجی بنا جلوگیری می کند. یکی از مهمترین کابردهای این مفهوم در مقاوم سازی بتن است که موجب شکل گیری بتن پیش تنیده شد.

در این روش از ترکیب فولاد با مقاومت بالا با بتن، برای افزایش قدرت بتن در مقابل نیروهای کششی استفاده می شود. به این صورت که کابل های فولادی داخل عضو بتنی قرار می گیرند و دو سر آنها در دو سر عضو مهار می شود. کشیدگی این کابل از دو طرف نیروی فشاری در عضو ایجاد می کند که می تواند نیروهای خارجی مخالف را بی اثر کند.

پیش تنیدگی به دو شیوه ی پس کشیده و پیش کشیده انجام می شود. به این معنی که کابل های فولادی به کار رفته، می توانند قبل از عملیات ریختن بتنو رسیدن آن به مقاومت فشاری مورد نظر و یا پس از آن تحت نیروی کشش قرار گیرند.

تیرچه پیش تنیده چیست؟

یکی از مهم ترین کابردهای بتن پیش تنیده در تولید تیرچه های پیش تنیده است که امروزه جای انواع تیرچه هایی که سالیان سال شناخته شده بودند و در صنعت ساخت و ساز کاربرد داشتند، گرفته است. تیرچه پیش تنیده نوعی تیرچه است که از جنس بتن ساخته شده و با کمک وایرها تحت تاثیر تنش های فشاری و کششی قرار گرفته است.

ویژگی های تیرچه پیش تنیده

این محصول هم مانند سایر مواد ساختمانی دارای استاندارهای خاصی برای تولید و مصرف است که می توان آنها را بر اساس مواردی چون:

• ویژگی های مکانیکی اجزاء کششی
• خصوصیات شکل هندسی مقطع
• و مشخصات بتن، دسته بندی کرد.

از ویژگی های تیرچه پیش تنیده که بر اساس آیین نامه ها و استانداردهای تصویب شده ی جهانی، تولیدکنندگان باید به آن پایبند باشند، بر اساس نوع کاربرد تیرچه ها متفاوت است. اما می توان به برخی موارد عمومی آن در اینجا اشاره کرد:

• استفاده از بتن رده C35
• پوشش حداقل 2 سانتی بر روی کابل های فولادی از هر طرف تیرچه
• حداقل فاصله میان وایرها به اندازه عبور سنگدانه های شن و ماسه
• تعیین محل قرار گیری تیرچه پیش تنیده با توجه به مسیرهای بارگذاری
• طول و ارتفاع تیرچه ها
• شرایط محیطی محل استفاده از تیرچه
• و ...

مزایای تیرچه پیش تنیده

با اینکه مدت زمان زیادی از پیدایش تیرچه های پیش تنیده نمی گذرد اما روز به روز به میزان استفاده از آنها توسط مهندسین و متخصصان افزوده می شود. می توان سه دلیل عمده را برای این اقبال عمومی در نظر گرفت از مزایای تیرچه پیش تنیده عبارتند از:

سرعت بالای اجرا

با رشد روز افزون صنعت ساخت و ساز، نیاز به استفاده از مصالحی که علاوه بر مقاومت، سرعت اجرای بالایی داشته باشند، موجب شد که معماران استفاده از تیرچه پیش تنیده را به سایر تیرچه ها ترجیح دهند. کاربرد این تیرچه ها زمان مورد نیاز برای اتمام یک سازه را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. همچنین در سازه های کوچک عدم استفاده از جک در زیر تیرچه ها و در سازه های بزرگ، استفاده کمتر از آنها موجب بالا رفتن سرعت کار شده است. از طرفی به علت وجود خیز منفی در تیرچه پیش تنیده، دیگر نیازی به تراز کردن و یا لول کردن سقف ها نیست.

کاهش هزینه های ساخت

به جرات می توان گفت استفاده از این نوع تیرچه در ساخت و ساز، بیش از 50 درصد هزینه های معمول را کاهش می دهد. یکی از مهمترین دلایل این امر مصرف کمتر فولاد در سازه هاییست که از تیرچه پیش تنیده در آنها استفاده می شود. همچنین تولید این تیرچه ها در کارخانجات به صورت انبوه انجام می شود و قیمت تمام شده ی آن را پایین تر می آورد. از طرفی در کارخانه های تولیدی، جان این تیرچه ها با بتن پر می شود و میزان بتن ریزی را در محل پروژه کاهش می دهد.

اگر از این تیرچه ها برای ساخت اسکلت های بتنی استفاده شود، نیاز به تیرچه را در ساختمان کمتر می کند. زیرا در این شرایط تیرچه های پیش تنیده فقط 15 سانتی متر از هر طرف داخل تیر قرار می گیرند حال آنکه این مقدار در سایر تیرچه ها 25 سانتی متر است.

افزایش عمر ساختمان

یکی از عوامل موثر در عمر ساختمان ها، آب و هوای جغرافیایی محلی است. استفاده از تیرچه ها در هر شرایط آب و هوایی می تواند به افزایش طول عمر ساختمان منجر شود. استفاده از این تیرچه ها به دلیل کاهش خطر ترک خوردگی، نیاز به تعمیرات و بازسازی مداوم را کاهش می دهد. همچنین کاربرد تیرچه پیش تنیده برای ساخت سقف ها، موجب وزن کمتر آنها می شود و احتمال خطر ریزش و ترک خوردگی را حتی در مناطق زلزله خیز کاهش می دهد.