سازه های پیش تنیده Pre-Stress Structure

[آلوین]

معرفی سیستم بتنی پیش تنیده

مقاومت بتن در برابر فشار بالاست ولی در مقابل كشش ضعیف است. ایجاد پیش فشردگی در بتن با كابل‌های فولادی باعث مي‌گردد بتن همواره در تنش فشاری باقی بماند و در نتیجه میزان باربری آن افزایش خواهد یافت. چون كابلها در حالت فشرده قرار دارند و نیروی کششی را به نیروی فشاری تبدیل مي‌كنند و هیچ ضعفی در مقطع بتن ایجاد نمي‌كنند و بتن فقط تحت بارهای بسیار زیاد به كشش مي‌افتد و ترك نمي‌خورد.
برای پیش فشرده یا پیش تنیده كردن بتن دو سیستم متفاوت وجود دارد. پیش كشیدن و پس كشیدن.

الف- پیش كشیدن
تعداد زیادی از قطعات بتن پیش فشرده، از جمله دال های كف با این روش تولید مي‌شوند. كابل‌ها را به صورت آزاد در داخل قالب قرار مي‌دهند و با دستگاه مخصوص كشش لازم را وارد مي‌كند. بتن‌ریزی را انجام مي‌دهند و به كمك لرزاندن، هوای آن را تخلیه مي‌كند و شرایط لازم برای انجام خودگیری سریع‌تر را فراهم مي‌كنند. طول اضافی كابلها را كه در دو انتها ثابت شده‌اند مي‌برند و بتن را تحت فشار رها مي‌سازند. مانند بتن مسلح پیش ساخته مقطع و محل قرارگیری كابل‌ها براساس بارهای محاسبه شده مشخص و رعایت مي‌شود.


ب‌- پس كشیدن
در روش پس كشیدن، كابل‌ها را در قالب كار،‌ داخل غلاف‌هایی قرار مي‌دهند، بتن‌ریزی را انجام مي‌دهند. وقتی به اندازه كافی خود را گرفت دو سر كابل‌ها را به طرف بیرون مي‌كشند. این كار به وسیله گره‌های مخصوص كه به دو سر سیم‌ها بسته مي‌شوند و پس از قطع شدن كشش محكم مي‌شوند، انجام مي‌گیرد. مزیت پس كشیدن بر پیش كشیدن این است كه مي‌توان آنها را خمیده كرد تا در مسیر تنش قرار گیرند. به این ترتیب مي‌توان بتن را به شكلی ریخت كه كمترین حجم ممكن را داشته باشد.


منبع:
فروتنی، سام، مصالح و ساختمان، تهران: روزنه، 1383

 

[890]

سازه های پیش تنیده Pre-Stress Structure

سقفهای پیش تنیده


در سال هاي اخير استفاده از سقفهاي پس كشيده در ساختمانها رشد و پيشرفت داشته است. بيشترين كاربرد آن در كشور آمريكا بوده و در كاليفرنيا اين سيستم اولين انتخاب براي سقفهاي بتني است. سقفهاي پس كشيده همچنين در استراليا، هنگ كنگ، سنگاپور و اروپا نيز استفاده ميشود و در انگلستان نيز به سرعت در حال افزايش است.
معرفي سيستم پيش تنيده:
اگر چه سيستمهاي پيش تنيدگي نيازمند دانش و نظرات فني خاصي براي ساخت و نصب كردن مي با شد ولي توضيح دادن مفهوم آن آسان است.در بشكه هاي چوبي قديمي كشش ايجاد شده در حلقه هاي فلزي بطور مؤثري قطعات چوبي را به يكديگر مي فشارد تا مقاومت و پايداري آنرا افزايش دهد
بشكه با حلقه هاي فلزي
از ديدگاه كلي پيش تنيدگي به معناي ايجاد تنش هاي دائمي مخالف با تنش هايي مي باشد كه در اثر بارهاي خدمت در سازه ايجاد خواهند شد. همانطور كه ميدانيم بتن در فشار بسيار قوي ولي در كشش ضعيف عمل مي نمايد بطوريكه يك تنش كششي اندك مي تواند باعث ترك خوردگي مقطع بتني شود. عموما از ميلگردهاي فولادي در بتن بعنوان آرماتوركششي استفاده مي شود تا مقدار ترك خوردگي را محدود نمايد. براي روشن تر شدن موضوع يك تير بتني را مورد بررسي قرار مي دهيم:
در يك تير بتني معمولي (غير پيش تنيده) كه تحت بار ثقلي قرار دارد به واسطه خمش ايجاد شده در آن، پائين مقطع (زير تار خنثي) به كشش افتاده و در بالا فشار ايجاد مي گردد. لذا از آنجا كه بتن در كشش ضعيف مي باشد پس از ترك خوردن بتن در مقابل تنش هاي كششي، فولاد موجود در زير تار خنثي به كشش مي افتد .اين امر ممكن است حتي تحت اثر وزن خود تير نيز اتفاق بيافتد.
در سيستم پيش تنيده بجاي آرماتورهاي معمولي از يكسري كابل (تاندون) هاي با مقاومت كششي بالا استفاده مي شود.كه اين كابل ها تحت كشش زيادي قرار گرفته و در دو انتهاي تير توسط گره هاي مخصوص تثبيت مي گردند. بدين ترتيب كابل هاي پيش كشيده پس از رها شدن از كشش تمايل به جمع شدن و رسيدن به حالت اوليه داشته و لذا يك نيروي فشاري زيادي در قسمت زيرين تار خنثي در بتن ايجاد ميگردد كه به تبع اين نيرو در مقابل نيروي كششي كه بواسطه بارهاي ثقلي در بتن ايجاد مي گردد قرار مي گيرد. بنا براين اين كابل ها مقداري از نيروهاي ناشي از بارهاي ثقلي را خنثي نموده و مقطع قابليت پذيرش بارهاي بيشتري را خواهد داشت.
بر حسب نوع اعمال نيرو پيش تنيدگي دو نوع سيستم پيش تنيده خواهيم داشت : الف) پيش كشيده ب) پس كشيده
الف) سيستم پيش كشيده : در اين سيستم در مرحله اول فولادها تحت كشش قرارگرفته ودر دو انتهاي عضو توسط گيره هاي مخصوص كاملا گير داده مي شوند. در مرحله دوم عضو مورد نظر بتن ريزي مي شود و سپس بتن عمل آورده مي شود و به مقاومت كافي مي رسد و در مرحله سوم فولاد هاي پيش تنيدگي در دو انتهاي تير، بريده شده و نيروي پيش تنيدگي بصورت يك نيروي فشاري بر عضو اعمال ميشود. فولاد هاي پيش تنيدگي به دو صورت فولاد با مسير مستقيم يا فولاد با مسير شكسته مي باشد. اجراي مسير با منحني پيوسته براي كارهاي پيش كشيده تقريبا امكان پذير نيست.
ب) سيستم پس كشيده : در اين سيستم در مسير عبور فولادهاي پيش تنيدگي ، غلافي تو خالي در بتن تعبيه مي گردد سپس كابل ها از درون غلاف ها عبور داده شده بطوريكه دو سر آن از غلاف بيرون بوده و عمليات بتن ريزي انجام مي شود وغالبا قبل از بتن ريزي دو ورق صفحه فشار جايگذاري مي شود. بعد از اينكه بتن به مقاومت مورد نظر رسيد فولادهاي پيش تنيدگي توسط جك هايي كه به صفحه فشار تكيه مي نمايند كشيده مي شوند.
مزايا وامتيازات سقف هاي پس كشيده :
1- كاهش ارتفاع سيستم سقف سازه: وجود دال پس كشيده در سقف ها باعث كوتاه شدن و يا حذف تيرها شده و در نتيجه سبب كاهش ارتفاع طبقه و پيروي آن كاهش كل ارتفاع سازه مي گردد.
2- افزايش طول دهانه ها: امكان فضاهاي بدون ستون و انعطاف بيشتري در معماري فراهم مي كند.
3- كاهش وزن سقف و مصالح مصرفي و سازه سبكتر: ابعاد ستون ها ، ديوارها و فونداسيون در اين سيستم كاهش يافته و سازه سبكتري خواهيم داشت.
4- انعطاف پذيري در مسير عبور تاسيسات : حذف تيرها يا تيرچه ها در سقف هاي پس كشيده انعطاف پذيري را جهت عبور تاسيسات بيشتر مي نمايد.
5- قابليت ساخت بهتر: مصالح مصرفي كمتر، جزئيات ساده تر، نبودن تيرها و در نتيجه قالب بندي وآرماتور بندي آن ها،تراكم كمتر آرماتورها همگي قابليت ساخت بهتر را ايجاد مي كنند.
6- كنترل ترك ها وكاهش تغيير شكل ها : به دليل اثربالانس كابل ها (تاندون ها) سقف پس كشيده تحت تاثير وزن خود تغيير شكل نداده وترك خوردگي وتغيير شكل تقريبا به طور اختصاصي بواسطه بار زنده ايجاد مي شود.
7- سرعت بالاي ساخت : به لحاظ اينكه در دال هاي پس كشيده معمولا تيرهاي مياني حذف و يك دال تخت گسترده داريم لذا يكباره مي توان سطوح گسترده اي را قالب بندي ، اجرا و قالب برداري نمود.
دامنه كاربرد سقف هاي پس كشيده :
1- پاركينگ هاي طبقاتي : از آنجا كه در سيستم دال پس كشيده فاصله ستون ها بطور قابل ملاحظه اي(دهانه ها ي12 متري) افزايش مي يابد لذا فضاي باز و مفيدي را جهت پارك و جابجايي اتومبيل ها ايجاد مي نمايد. همچنين با توجه به اينكه در اكثر پاركينگ هاي طبقاتي سقف ها به صورت نمايان (Expose) و بدون سقف كاذب اجرا مي گردند قابليت كاهش نفوذ پذيري و مقاوم شدن بتن در مقابل تهاجم هاي شيمياي در دال هاي پس كشيده نيز ميتواند عامل مهمي در انتخاب اين سيستم براي پاركينگ هاي طبقاتي باشد.
2- برج ها وساختمان هاي مرتفع : با توجه به اينكه استفاده از دال هاي پس كشيده در سازه باعث كاهش ارتفاع طبقه مي شود ، لذا در يك ارتفاع ثابت مي توان تعداد طبقات بيشتري را ايجاد نمود.
3- ساختمان هاي تجاري و بيمارستان ها : مزايايي از قبيل فاصله زياد ستون ها ، سرعت اجرا وكاهش وزن سازه در سيستم دال هاي پس كشيده باعث مي شوند تا اين نوع سيستم گزينه مناسبي براي ساختمان هاي تجاري و بيمارستان ها و... باشد.
4- پل ها : نياز به اجراي دهانه هاي بزرگ در پل ها ، جلوگيري از لرزش ، ترك خوردگي و نفوذ پذيري بتن و همچنين سرعت مناسب اجرا در سيستم هاي پس كشيده از جمله عواملي است كه باعث شده اين سيستم از مرسوم ترين روشها در ساخت پل ها باشد .
5- انبوه سازي هاي مسكوني : از آنجا كه در اين نوع مجتمع ها درهرطبقه چندين واحد مسكوني در نظر گرفته شده و طراحي مي گردد لذا فاصله زياد ستون ها شرايط بسيار مناسبي جهت معماري واحدها مهيا مي نمايد بطوريكه ميتوان در بيشتر موارد هر واحد را بدون قرار گيري ستون در داخل آن طراحي نمود.
روشهاي اجراي سيستم پس كشيده :
در زمينه اجراي سيستم پس كشيده دو روش جهت ساخت بكار مي رود :
1- سيستم چسبيده Bonded-2 - سيستم غير چسبيده Unbonded
1- سيستم چسبيده : با اين روش كابل هاي پس كشيده از ميان غلاف هاي تخت ممتد وكوچك از جنس گالوانيزه عبور مي كند كه داخل غلاف ها پس از بتن ريزي وكشيده شدن كابل ها با دوغاب پر مي شود.
2- سيستم غير چسبيده : در اين سيستم كابل با دوغاب تزريق نمي شود و مي تواند آزادانه و مستقل از بتن حركت كند. اغلب كابل ها در يك غلاف محافظ با گريس پوشانده شده اند . پس از بتن ريزي وكسب مقاومت فشاري مشخص كابل بسادگي و با استفاده از يك جك دستي كوچك كشيده مي شود كه اين عمل عمليات پس كشيدگي را تكميل ميكند.
نتيجه گيري :
امتيازات:
1- استفاده از دهانه هاي بلند
2- بهره گيري از سطح تخت و صاف در زير سقف
3- انعطاف طرح
4- استفاده از دال هاي نازكتر
5- كنترل تغيير شكل وترك
6- كاهش ارتفاع طبقات
7- سازه سبكتر
8- ساخت سريع
9- صرفه جويي در هزينه هاي ساخت
10- انعطاف پذيري در آينده​

 

[DDDIQ]

سازه های پیش تنیده

سازه های پیش تنیده

مزایای معماری


استفاده از سیستم بتن پیش تنیده در اجرای ساختمان ها باعث سهولت در طراحی پلان و نما ، ایجاد فضای مناسب جهت پارکینگ ها ، شرایط مناسب پارتیشن بندی فضا ، قابلیت بیشتر عبور لوله ها و ادوات تاسیساتی ، امکان تغییرات آینده در طرح معماری می شود و بطور کلی باعث انعطاف در طراحی معماری می گردد .

امکان ایجاد دهانه های بلندتر و تعداد ستون کمتر
حذف آویز تیرها و امکان استفاده از سقفی کاملا مسطح
امکان ایجاد کنسول های بلند تر
امکان ایجاد بازشوهای بزرگتر در سقف
کاهش ارتفاع طبقات و کل ساختمان
قابلیت استفاده در پلان های نامنظم و منحنی
​

مزایای سازه ای
بدلیل استفاده از کابلهای با مقاومت بالای پیش تنیدگی و اعمال نیروی فشاری به بتن قبل از اعمال بارها به سازه ، مزیت های ذیل را در سازه های پیش تنیده خواهیم داشت :

دوام بسیار بالا
کنترل تغییر شکل و کنترل ترک
کاهش نیروی زلزله و مقاومت بیشتر در برابر زلزله
کاهش ارتعاش ناشی از بارهای ضربه ای و دینامیکی
کاهش ضخامت دال ها یا تیر های بتنی
کاهش وزن مرده ساختمان و مصالح مصرفی
باربری بیشتر عضو نسبت به بتن مسلح معمولی
​

مزایای اقتصادی

سازه های بتنی پیش تنیده بدلیل مزایای زیر بسیار ارزانتر هستند :

کاهش قابل ملاحظه در آرماتور و بتن مصرفی
کم شدن هزینه های سفت کاری و نازک کاری، نما و تاسیسات
کاهش ارتفاع طبقات و امکان ایجاد طبقات بیشتر در ارتفاع مجاز و لفاف هرم طراحی
صرفه جویی قابل ملاحضه در زمان ساخت
افزایش طول عمر ساختمان و هزینه های زمان بهره برداری
​

صرفه اقتصادی :

کاهش ضخامت دال و در نتیجه کاهش وزن اسکلت و فنداسیون هزینه مصالح را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد .
کاهش ارتفاع کل ساختمان منجر به صرفه جویی در مخارج نما و تاسیسات عمودی میشود .
دهانه های بزرگ باعث افزایش فضای مفید مسکونی ، تجاری ، اداری و نیز پارکینگ میشود .
کاهش میزان مصالح اسکلت تاثیر مستقیم بر مقدار نیروی انسانی مورد نیاز کارگاه و در نتجه کاهش هزینه های اجرایی دارد .
سرعت بالای اجرا علاوه بر تاثیر گذاری بر مخارج حین ساخت مدت زمان رسیدن پروژه به بهره برداری را به حداقل میرساند .
با توجه به امکان حذف عملیاتهای اجرایی نازک کاری شامل پلاستر و سفیدکاری در زمان و خرید مصالح و دستمزدها بمقدار قابل توجهی صرفه جویی خواهد شد
​

 

[DDDIQ]

دال پیش تنیده به روش پس کشیده

دال پیش تنیده به روش پس کشیده

دال پیش تنیده به روش پس کشیده
پیمان اشتری ماهینی
سمینار سازه های بتن ارمه پیشرفته
​

 

[DDDIQ]

کاتالوگ 48 صفحه ای از شرکت STS که حاوی توضیحات خوبی در مورد سیستم پیش تنیدگی هست

شامل :
تاریخچه
معرفی سیستم پیش تنیدگی

اصول پیش تنیدگی
مقایسه بتن پیش تنیده شده با بتن آرمه
خواص پیش تنیدگی
معیار و روشهای پیش تنیدگی
نمونه از چند سازه
و....
​

ماشین آلات پیش تنیدگی
جزئیات طراحی
انواع دالهای پیش تنیده
طراحی سازه های پیش تنیده
مزایای و الزامات پیش تنیدگی
کاربرد پیش تنیدگی

 

[DDDIQ]

سازه های بتنی

سازه های بتنی

نکاتی در اجرای ساختمان های بتنی
حسین هاشم زاده

 

[DDDIQ]

اسلاید

اسلاید

اسلاید
معرفی سازه های بتنی پیش تنیده و پس تنیده

عباس ولدی
​

 

[claccik39]

سازه بتنی

سازه بتنی


آرماتورهای FRP

چکیده :
سالهاست که در صنعت ساختمان ، از میلگردهای فولادی ، برای تسلیح اعضای سازه های بتنی استفاده می شود . به طور کلی فولاد، کاربری مناسب از خود نشان داده اما در شرایط محیطی مهاجم ، به سبب خوردگی فولاد، زوال سازه سریع و مصیبت وار است . در سالهای اخیر ، استفاده از مصالح جایگزین فولاد ، برای بتن تحت شرایط محیطی مهاجم ، افزایش یافته است . بهره گیری از آرماتورهای FRP ، راه مناسبی در حل این معضل شناخته شده است . زیرا مصالح FRP در محیط های اسیدی ، پایایی و دوام خوبی از خود نشان می دهد .​

این مقاله به رده بندی و تشریح ساختار کاپوزیت های FRP می پردازد . مقاومت مکانیکی از جمله مقاومت کششی ، خمشی و برشی و نیز خصوصیات فیزیکی این مواد مورد مطالعه قرار گرفته ، و با خواص فولاد مقایسه می شود . خصوصیات شیمیایی و مقاومت این مصالح در برابر محیط های قلیایی و اسیدی ، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش ، مقاومت در برابر انجماد و ذوب و مقاومت در برابر درجه حرارتهای بالا و آتش مورد ارزیابی قرار می گیرد .


مقدمه :
بیش از صد سال است که در صنعت ساختمان ، از میلگردهای فولادی ، به عنوان تسلیح اعضای
سازه های بتنی استفاده می شود. به طور کلی فولاد ، کاربری مناسب از خود نشان داده اما در شرایط
محیطی خشن به سبب مساله خوردگی فولاد ، زوال سازه سریع و مصیبت وار است . برای رویارویی با
این مطلب ، تلاش های گسترده ای از قبیل استفاده از میلگردهای با پوشش اپوکسی و حفاظت کاتدی ، صورت گرفته است . در نهایت بهره گیری از آرماتورهای FRP راه مناسبی در حل این معضل شناخته شده زیرا مصالح FRP حتی در محیط های کلروی ، خورده نمی شود.
با توجه به آمار منتشر شده ، استفاده از FRP مقرون به صرفه به نظر می رسد . احیای مجدد زیر ساخت های فرسوده کانادا ، 49 بیلیون دلار سرمایه می خواهد . برای باز ساز ی کلیه سازه های بتن آرمه دچار خورده گی شده در آمریکا ، به بودجه ای معادل 1 تا 3 تریلیون دلار احتیاج است . این هزینه در مورد پل های شاهراه های آمریکا 50 میلیارد دلار بر آورد شده است و در کانادا هزینه بازسازی یا تعمیر پارکینگ ها ، به تنهایی 4 تا 6 میلیارد دلار کانادا تخمین زده شده است . سالانه بین 150 تا 200 دهانه ،
در آمریکا تخریب می گردد. در حالی که اگر در ساخت عرشه بتن مسلح ، شبکه های میلگرد بالایی و پایینی از اپوکسی ( نوعی رزین که در ساخت مصالح FRP کاربرد دارد ) استفاده گردد، انتظار می رود که پل حداقل 50 سال ( در شرایط خشن ) دوام آورد . در ژاپن اکثر مردم به علت وجود کوهستان در مراکز جزایر ، در نزدیکی ساحل زندگی می کنند و لذا سازه های بسیاری از قبیل راه آهن و بزرگراه ها در سواحل احداث شده اند ، و به شدت در معرض خوردگی قرار دارند. به همین سبب در سواحل جنوبی ایران نیز ، چون بندر عباس بسیاری از سازه های بتن مسلح کمتر از 5سال عمر می کنند.
تولید به منظور صرفاً استفاده در شرایط محیطی خشن ، موجب استفاده تجاری از FRP در
کارخانه های تصفیه فاضلاب ، دیوارهای واقع در آب دریا ، لنگرگاه های شناور ، و سازه های زیر آب شده است . به علاوه، خواص خوب عایق در مقابل جریان الکتریسیته ، موجب استفاده از FRP به جای فولاد در سازه های تحت تأثیر میدانهای الکتریکی ـ مغناطیسی ، نظیر پایگاه های راکتوری ، باند فرودگاه ها، بیمارستانها و لابراتوارها شده است .
طراحی سازه های ساده تر و مقاوم تر ، سادگی نصب سیستم های FRP ، مقاومت کششی بسیار بالا و مناسب در سیستم های پیش تنیده و خستگی کمتر مصالح FRP نسبت به فولاد ، از دیگر دلایل عمده بهره گیری از این مصالح می باشد .

بدلیل اینکه میلگردهای FRP دارای یک رفتار غیر شکل پذیر می باشند ، استفاده از میلگردهای FRP باید محدود به سازه هایی شود که مهمترین مشکل آن خوردگی و یا مشکلات الکترو مغناطیسی
می باشد .
رفتار مکانیکی میلگردهای FRP با رفتار میلگردهای فولادی متفاوت می باشد . بنابراین فلسفه طراحی ساختمانهای بتنی با استفاده از میلگردهای FRP دارای تغییراتی نسبت به میلگردهای فولادی
می باشد. میلگردهای فولادی دارای یک رفتار تقریباً ایزو ترو پیک می باشند ولی میلگردهای FRP ناهمسانگرد هستند و دارای خصوصیات برتر ( مقاومت کششی بالا ) فقط در جهت اصلی الیاف می باشند .
این رفتار ناهمسانگرد در مقاومت برشی و چسبندگی میلگردهای FRP به بتن تأثیر می گذارد . به علاوه مصالح FRPدارای رفتار الاستیک خطی می باشند و از خود رفتار جاری شدن ( وارد شدن به مرحله پلاستیک ) مانند فولاد نشان نمی دهند . روش های طراحی باید کمبود شکل پذیری در سازه های مسلح شده با میلگردهای FRPرا در نظر بگیرد .
بنابراین خصوصیات مصالح FRP قبل از مسلح کردن سازه لازم است که ملاحظه گردد تا قابلیت کاربری مناسب برای سازه مد نظر را دارا باشد .
رفتار فشاری:
مقاومت فشاری میلگرد FRP از مقاومت کششی آن پایین تر است . حالت کشش برای میلگرد FRPکه تحت فشار طولی قرار گرفته است می تواند شامل شکست کششی جانبی ، ریز کمانش های الیاف یا شکست برشی شود .
حالت شکست به نوع الیاف ، در صد حجم الیاف ، و نوع رزین بستگی دارد . مقاومت فشاری گزارش شده برای GFRP 55% ، و برای CFRP 76% ، و برای AFRP 20% برابر مقاومت کششی می باشد .
در حالت کلی مقاومت فشاری میلگردهایی با مقاومت های بالای کششی ، بالا می باشد ، بجز در مورد AFRP که الیاف رفتار غیر خطی در فشار در سطح پایین تنش نشان می دهد.
مدول الاستیسیته فشاری میلگردهای FRP معمولاً از مدول الاستیسیته کششی آنها پایین تر می باشد. آزمایشات بر روی یک نمونه متشکل از 55 تا 60 % حجم الیاف شیشه E در یک ماتریس رزین پلی استر ، مدول فشاری را Mpa 34000 تا 48000 گزارش داده اند . بر طبق گزارشات مدول الاستیسیته فشاری برای GFRP تقریباً 80% ، برای CFRP 85 % و برای AFRP 100% مدول الاستیسیته همان مصالح می باشد.
رفتار برشی :
اغلب میلگردهای FRP نسبتاٌ ضعیف در برش درون لایه ا‌ی ، جاییکه لایه های رزین ما بین الیاف قرار می گیرد ، می باشند . بدلیل اینکه معمولاً هیچ لایه الیافی در عرض میلگرد وجود ندارد. مقاومت برشی درون لایه ا‌ی به وسیله ماتریس پلیمری نسبتاً ضعیف حاکم می باشد .
جهت قرارگیری الیاف در راستای غیر اصلی مقاومت برشی را نیز با توجه به زاویه قرار گیری افزایش خواهد داد.
جدول مقایسه خصوصیات مکانیکی میلگردهای FRP و فولاد
AFRP CFRP GFRP Steel
N/A N/A N/A 276 to 517 MPA تنش جاری شدن
1720to 2540Mpa 600 to 3690 Mpa 483 to 1600 Mpa 483 to 690
Mpa مقاومت کششی
41 to 125 Gpa 120 to 580
Gpa 35 to 51
Gpa 200
Gpa مـدول الاستیسیته
N/A N/A N/A 1.4 to 2.5 کرنش‌جاری‌شدن %
1.9 to 4.4 0.5 to 1.7 1.2 to 3.1 6 to 12 کرنش شکست %


جدول مقایسه ضریب انبساط حرارتی میلگردهای FRP با بتن و فولاد
Concrete AFRP CFRP GFRP Steel جهت
7.2 to 10.8 -6 to -2 -9 to 0 6 to 10
aL ضریب انبساط حرارتی طولی 1/C0
7.2 to 10.8 60 to 80 74 to 104 21 to 23
aT‏ ضریب انبساط حرارتی عرضی 1/C
در مورد میلگردهای FRP، این کمبود مقاومت برشی می تواند به وسیله تابیدن یا پیچیدن الیاف جانبی عرضی در برابر الیاف اصلی بهبود یابد . قرارگیری فرعی همچنین می تواند در خلال فرآیند پولتروژن اصلاح گردد.
رفتار چسبندگی
عملکرد چسبندگی میلگرد FRP ، به طراحی فرآیند تولید ، خصوصیات میلگرد و شرایط محیطی بستگی دارد . برای مهار یک میلگرد در بتن ، نیروی چسبندگی می تواند به وسیله عوامل زیر منتقل شود :
- مقاومت فصل مشترک چسب که چسبندگی شیمیایی نامیده می شود .
- مقاومت اصطکاک در فصل مشترک در برابر لغزش .
- درگیری مکانیکی میلگرد و بتن بدلیل نامنظمی سطح .
فرضیه :
محاسبات مقاومت عضو خمشی باید بر اساس فرضیه زیر انجام پذیرد .
کرنش در بتن و میلگردهای FRP متناسب با فاصله از محور خنثی می باشد ( قبل و بعد از بارگذاری سطح مقطع ثابت می ماند)‌
شناخت مصالح FRP
- موارد مصرف:
FRP به صورت های زیر در سازه های بتنی مصرف می شود :
الف) میلگردها (شامل شبکه های 2 بعدی یا 3 بعدی )
ب ) صفحات (صفحه 2 بعدی مسلح شده در 1 راستا)
ج) فیبرها
موارد مصرف این مواد در کارهای عمرانی به شرح زیر است :
الف) مقاطع سازه ا‌ی (پروفیل ها ) در خرپاها و یا سازه های قابی. پانل های دیوار یا طبقات ،
پانل های عرشه پل ها
ب) میله ها ، آرماتورها و شبکه ها در استفاده مجزا و یا به عنوان آرماتورهای داخلی برای اعضای بتنی پیش تنیده.
ج) نوارها (تسمه ها) ، صفحات و پوسته ها برای استفاده مجزا و یا به عنوان آرماتور های خارجی پیش تنیده برای اعضای بتنی، چوبی، بنایی و فلزی .
د) صفحات، پوسته ها و یا مقاطع قالب شده برای استفاده مجزا و یا به صورت مرکب در قالب بندی های درجا و تسلیح خارجی اعضای بتنی
ساختار :
یک میلگرد FRP از فیبرها و ماتریس رزین تشکیل می شود. بار اعمال شده ، بیشتر به فیبرها وارد
می شود ، لذا فیبرها هستند که خصوصیات مکانیکی FRP نظیر مقاومت، مدول های الاستیسیته و …را تشکیل می دهند.
ماتریس رزین 3 وظیفه به عهده دارد:
- انتقال تنش از فیبری به فیبر دیگر .
- نگهداری فیبرها برای عدم جابجایی فیبرها
- محافظت از فیبرها در مقابل شرایط محیطی( و یون های مهاجم)
هنگامی که فیبری بشکند ، تنش تحملی فیبر شکسته ، از طریق سطح تماس (Interface) به ماتریس رزین منتقل می شود و سپس به دیگر فیبرها منتقل می گردد .
ماتریس رزین از فیبرها در مقابل یون های هجوم آورنده محافظت می کند .(عملکردی مشابه عملکرد بتن cover درقبال فولاد) رزین ها در برابر اسیدها و قلیایی ها و دیگر مواد شیمیایی ،مقاومت خوبی دارند در حالی که ممکن است در معرض اشعه ماوراء بنفش و اعمال سائیدگی ، زوال یابند.
گروه بندی انواع FRP
گروه بندی FRP بر اساس نوع فیبر (الیاف) ، رزین پلیمر و آرایش فیبر ها انجام می گیرد . فیبرها و رزین های مجاز برای ساخت FRP به قرار زیر هستند:
- 2 نوع رزین پلیمر ترموست (در مقابل حرارت سخت می شوند)
Epoxy (E) Vinylester( V)
- 2 نوع الیاف
Glass – E or S Glass (G) Carbon (C)
آرایش فیبرها بر حسب سطح تورق الیاف می باشد . بر اساس وضعیت لایه ها ، مصالح FRP به 3 کلاس تقسیم می شوند :
روش تقسیم بندی مصالح FRP به گونه زیر می باشد:
Fiber type _ Polymer resin Type _ Class
e.g ; G72=glass Vinylester Class II
خصوصیات مصالح FRP
خصوصیات فیزیکی و مکانیکی FRP
میلگردهای FRP مصالح غیر ایزو ترو پیک می باشند و عواملی چون نوع و حجم فیبر و رزین، جهت فیبرها، و کنترل کیفی در خلال تولید نقش اساسی در خصوصیات مکانیکی FRP دارند.
خصوصیات مکانیکی انواع فیبرها به قرار زیر است:
u
u
E
2500-1500Mpa
3900 Mpa
2000
2800
NA
765-2350
2700-3500 %1.8-3
NA
%0.5
%1
NA
%2.1
%2-2.7 70Gpa
87Gpa
380
240
NA
37.5-140
120 E-Glass
S-Glass
C(PANI)
C(PAN II)
C(PAN III)
C(Pitch _ Based)
A
بر اساس نتایج آزمایشهای استاندارد بر مبنای ASTM ، مشخصات مکانیکی FRP در مرحله تو لید را می توان از جدول زیر استخراج کرد:


مشخصات مکانیکی FRP در مرحله تولید
GE3/GV3
GE2 /GV2 CEI/CVI GEI/GVI FRP رده بندی مصالح
خصوصیات

مقاومت
200 Mpa
350 Mpa
650 Mpa
650 Mpa
مقاومت کششی طولی
80 Mpa
200 Mpa
30 Mpa
60 Mpa
350 Mpa
30 Mpa
NA
450Mpa
40 Mpa
NA
450 Mpa
40 Mpa
مقامت کششی عرضی
مقاومت فشاری طولی
مقاومت برشی طولی تیرهای کوتاه
سختی
10 Gpa
20 Gpa
80 Gpa
35Gpa
مدول کششی طولی
خصوصیات فیزیکی
%45
%45
%55
%55
در صد حجمی فیبر
95O
50
%2
95O
50
%2
95O
50
%1
95O
50
%1
دمای انتقال شیشه
Barcol سختی
ماکزیمم درصد جذب آب 500
در شرایط محیطی کوتاه مدت ، تغیراتی در جدول فوق حاصل می گردد که در جدول زیر آورده شده است.


تغییرات حاصله در خواص FRP در شرایط محیطی کوتاه مدت
GE3 /GV3 GE2 /GV2 CEI /CVI GEI /GVI FRP رده بندی مصالح
خصوصیات
مقاومت
%85
%85
%95
%90
مقاومت کششی طولی باقیمانده
%85

%85

%85
%85

%85

%85
NA

%95

%95
NA

%90

%90
مقاومت کششی عرضی باقیمانده
مقاومت فشاری طولی باقیمانده
مقاومت‌برشی‌طولی باقیمانده درتیرهای کوتاه
سختی
%95
%95
%95
%95
مدول کششی طولی باقیمانده
خصوصیات فیزیکی
700
700
700
700
دمای انتقال شیشه

ترک ها :
عملکرد تیرهای مسلح باFRP در بسیاری موارد ، مشابه عملکرد تیر های مسلح فولادی می باشد . ترک های حاصل از تنش ، ابتدا در زیر تیر و در وسط دهانه شکل گرفتند . با افزایش تدریجی بار ، ترک ها به صورت تصاعدی عریض تر شدند و در مقطع عرضی ، به بالا گسترش یافتند .
ممانی که باعث گسیختگی این تیر ها شد ، به طور متوسط 34/2 برابر ممان مقطع ترک خورده بود.
نکته : همان طور که انتظار می رفت ، تیرهای مسلح با FRP ، ترک های عریض تر و خیز های بزرگتری نسبت به تیر های مسلح فولادی دارند .
مقایسه برخی خصوصیات فولاد و مصالح FRP
الف)مقاومت کششی :
مصالحFRPدارای مقاومت بالای کششی اند و به غیر از راستای فیبر ها ، اصولاً تسلیم نمی شوند. مقاومت کششی آرماتورهای FRP بین 100 تا 160 Ksi ( Mpa1100to 960) می باشد که بالاتر از میزان Mpa 68/413 برای آرماتورهای فولادی است . در مقایسه میلگرد فولادی با قطر mm 3/11 با میلگرد CFRP با قطر مشابه حدودmm 5/9 ، نتایج نشان می دهند مقاومت کششی نهایی CFRP حداقلMpa1500 ،
یعنی 3 برابر آنچه برای میلگرد فولادی است می باشد. از طرفی مقاومت کششی میلگرد GFRPبا
قطر mm9 ، Mpa 760 اندازه گیری شد.
ب) مدول الاستیسیته :
مدول های الاستیسیته کششی آرماتورهایFRP بین 6 تا 10 milion Psi ( 40 تا 70Gpa) می باشد که کاملاً پایین تر از فولاد است.
مدول الاستیسیته میلگرد CFRP ، حدود 65% فولاد معادل 128Gpa می باشد . مدول الاستیسیته GFRPنیز Gpa 8/40 می باشد که بسیار پایین تر از مورد مشابه در فولاد است. تیر های مسلحFRP به سبب مدول الاستیسیته پایین ، خیزهای بسیار بزرگتری از خود نشان می دهند.
ج) مقاومت چسبندگی :
چسبندگی آرماتورهایFRP با بتن تقریباً 3/2 برای چسبندگی فولاد و بتن می باشد. مقاومت چسبندگیCFRP و میلگرد فولادی تقریباً مشابه برآورد شد .
د) خصوصیات خمشی در بتن:
نتایج تجربی نشان می دهد تیر های مسلح باFRP در بسیاری موارد رفتار خمشی مشابهی با تیرهای مسلح فولادی دارند. البته مقاومت خمشی آرماتورهایFRP آشکارا در دماهای بالاتر از ( 0C 204 ) F 400 کاهش می یابد.
ه) وزن و مقاومت برشی:
وزن حدودی میلگردهای FRP ، حدود 4/1 وزن میلگرد های فولادی است. مقاومت برشی میلگردهای FRP تنها در حدود (Mpa5/58 ) Psi8500 می باشد. موارد زیر را در هنگام استفاده ازFRP به عنوان آرماتور برشی، باید در نظر گرفت:
FRP مدول الاستیسیته پایینی دارد .
FRP مقاومت کششی بالایی دارد در حالی که نقطه تسلیم ندارد.
مقاومت کششی میلگرد FRP خم شده ، کمتر از مقاومت کششی میلگرد صاف است .
FRP مقاومت چسبندگی پایینی دارد.
خصوصیات شیمیایی :
مقاومت قلیایی:
به منظور تخمین میزان کاهش مقاومتGFRP ، (1996) Katsuki دو معادله زیر را در حالتی که مدت غوطه وری کوتاه است، ارائه داده است:
F/F =( )2
LogK = -2.23(1000/T) + 1.57
مقاومت میلگردGFRP پس از غوطه وری – F
مقاومت میلگردGFRP قبل از غوطه وری –Fo
( hr) پس از غوطه وری- t ( N) تمرکز قلیا- K ( hr / cm2) ضریب پخش- C
( K ه ) درجه حرارت محیطی- T ( cm ) شعاع میلگرد- Ro
مقاومت اسیدی :
اگرFRP در بتن مدفون گردد، هیچ ضابطه ا ی برای مقاومت اسیدی لازم نخواهد بود. اما اگر به عنوان تسلیح خارجی ، از قبیل کابلهای خارجی، و صفحات تسلیحی به کار رود ، اسیدها میتوانند تحت عناوین ( بارانهای اسیدی ) و یا ( رودخانه اسیدی ) بهFRP آسیب رسانند .
کاهش مقاومت در تمامی فیبرها در دمای ( C) دیده می شود. فیبرهای کربن و فیبرهای شیشه تا درجه حرارت ( C) زوال چندانی ندارند . در حالی که فیبرهای آرامید ، مخصوصاٌ 49Klever ، کاهش مقاومت در دمای ( C) نیز دیده می شود.
مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش :
هنگامی که FRP به عنوان تسلیح خارجی استفاده می گردد، همانند مقاومت اسیدی ، نباید اثر اشعه ماوراء بنفش را نادیده گرفت .
FRP از فیبر ها و رزین‌ها تشکیل شده و رزین ، به هنگام قرارگیری در معرض تابش خورشید ، به سادگی در برابر اشعه ماوراء بنفش زوال می یابد.
میزان از دست دادن مقاومت هر نوع میلگرد پس از 3 سال در شرایط محیطی به قرار زیر است:
32-30 % CFRP : 19- 1%GFRP : 32-30%AFRP :
معادله زیر از اطلاعات موجود ، برای محاسبه ضخامت لایه زوال یافته به دست آمده است:
= 0.03t (0.26)
(hr) ماوراء قرار گیری در اتاق ماوراء بنفش-mm ) t )عمق لایه رزین زوال یافته=


مقاومت انجماد- ذوب:
به منظور کنترل دوام پذیری FRP در آب وهوای سرد ،‌ آزمایش های ذوب – انجماد انجام گردید. کاهش مقاومت ، تنها در میلگرد GFRP دیده شد ، اما میزان آن تنها 80% پس از 300 سیکل غوطه وری در محفظه آب ( تا ) بود.
مقاومت در برابر حرارت بالا و در برابر آتش :
حرارت بالا ممکن است بر خصوصیات فیبر ها و FRP تواماً تاثیر بگذارد . آزمایش های مقاومت کششی برای میلگردهای FRP در دماهای مختلف ( تا ) انجام شد. نتایج نشان دادند که مقاومت و مدول های الاستیسیته ، هر دو 20% تا 30% با افزایش درجه حرارت از( تا ) کاهش یافتند. نتایج آزمایشات انستیتوی معماری ژاپن در مقاومت FRP و آرماتورهای فولادی مدفون در بتن نشان داد که FRP قابل اشتعال است و در مقایسه با فولاد ، کاهش مقاومت و الاستیسیته بیشتری پس از آتش سوزی دارد . GFRP و CFRP در دماهای بالاتر ( ) از کاهش معادل 25% دارند در حالی کهAFRP در دمای بالاتر از ( ) کاهشی معادل 35% دارند.

مقایسه نهایی تیپهای مختلف FRP از لحاظ ویژگیهای شیمیایی :
مقایسه خصوصیات شیمیایی فیبر ها / انواع FRP
Notes Glass Aramid Carbon
NaOH , , 1000hr
%15 %92 %95 مقاومت قلیایی
HCL , , 120 days
%100 %60-85 %100 مقاومت اسیدی
0.2 MJ / m2/hr , 1000hr %81 %45 %100 مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش

Notes GFRP AFRP CFRP
120 days %29 %98 %100 مقاومت قلیایی
NA NA NA NA مقاومت اسیدی
3 yrs . exposure %90 %69 %77 مقاومت دربرابراشعه ماوراء بنفش
- to + 300cycles
%100 %100 %100 مقاومت در برابر یخبندان- ذوب
- to
%80 %75 %80 مقاومت در برابر دمای بالا

%75 %65 %75 مقاومت در برابر آتش
خلاصه و نتیجه گیری :
1) خوردگی فولاد بر اقتصاد ملی ایران سالانه ملیاردها ریال خسارت وارد می کند . این معضل در سواحل دریای خزر ، سواحل خلیج فارس و زمین های دریاچه ارومیه ، به وفور دیده می شود . از سوی دیگر ، مقابله با خوردگی در تاسیسات داخل آب مربوط به صنعت نفت ( شمع ها، سکو های حفاری و..) بسیار حائز اهمیت می باشد. احیای مجدد زیر ساخت های فرسوده ، با توجه به هزینه قابل توجه ساخت مجدد، اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. بهره گیری از این تکنولوژی جدید موجب دستیابی به سازه های با عمر بیشتر، سبک تر و مقاوم تر در برابر خوردگی می گردد.
2) آزمایشات نشان می دهد ، مصالح FRP دارای مقاومت کششی بالاتری از فولاد است در حالی که حدود 25% وزن فولاد را دارد .
3) کلیه انواع FRP در برابر هجوم اسید ها ، تا دمای 40 درجه سانتیگراد مقاومت خوبی نشان
می دهند .
4) از معایب FRP می توان مدول الاستیسیته پائین ، کاهش آشکار مقاومت خمشی در دماهای بالا و کلاً مقاومت پائین مصالح در مقابل آتش سوزی را ذکر کرد .
5) عملکرد خمشی تیرهای مسلح با FRP و نیز چسبندگی آرماتورها با بتن ، تقریباً مشابه فولاداست .
6) فیبرهای کربن و CFRP برای تسلیحات داخلی و خارجی خصوصیات دوام پذیری خوبی دارند.
7) هنگامی کهCFRP صفحات کربن ، به عنوان تسلیح خارجی به کار رود ، زوال ناشی از اشعه ماوراء بنفش باید در نظر گرفته شود .
8) فیبرهای شیشه و GFRP به غیر از مقاومت اسیدی و مقاومت ذوب ـ انجماد ، از نظر دوام پذیری ضعیف هستند.
9) استفاده از GFRP به عنوان آرماتورهای داخلی توصیه نمی شود. هنگامی که فیبر های شیشه و GFRP به عنوان تسلیح های خارجی استفاده گردند ، مراقبت جهت زوال ناشی از بار خستگی ، مقاومت اسیدی و اشعه ماوراء بنفش ، باید لحاظ گردد.
10) FRP مقاومت پایینی در برابر آتش و حرارت بالا دارد.
11) در مجموع استفاده از FRP با فیبرهای کربن به عنوان تسلیحات داخلی یا خارجی ، در
محیط های خورنده ، مطلوب به نظر می آید . ​

 

[M I N A]

مراحل اجرای دالهای پیش تنیده ( پس کشیده ) باروش نچسبیده

مراحل اجرای دالهای پیش تنیده ( پس کشیده ) باروش نچسبیده

۱- قالب بندی:

در این سیستم قالب بندی سقف مشابه دال بتنی معمولی (بتن آرمه) است. به منظورسهولت درنصب مهارهای انتهایی برای قالبهای کناردال ازمصالح مناسب مانند چوب استفاده می شود.

​

​

۲- آرماتوربندی:

آرماتورهای مورد نیازشامل کلافهای کناری آرماتورهای تقویتی روی ستونها و دیوارها آرماتورهای مربوط به برش پانچ آرماتورهای اطراف بازشوهاو….در این مرحله روی سقف نصب می شوند.حجم آرماتوربندی در این روش در مقایسه با دال بتن آرمه بسیارکمتراست وعملا آرماتوربندی بصورت شبکه فوقانی وتحتانی وجود ندارد.

​

3-نصب کابلهاو مهارهای انتهایی:

با توجه به نقشه های اجرایی کابلها روی قالب قرارمی گیرند ومهارهای انتهایی به لبه قالب متصل می شوند. معمولا کابلها در دو جهت عمود برهم بر روی دال می باشد.درحالت معمولی دریک جهت کابلها بصورت متمرکز روی نوارهای ستونی قرار می گیرند (Banded Tendons)ودرجهتدیگر بافاصله های یکنواخت حدود۵/۱متری توزیع می گرددند (Distributed Tendons )

​

​

4- نصبChairها و تامین پروفیل کابلها:

برای استفاده بهینه ازنیروی پیش تنیدگی موقعیت کابل نسبت به تار خنثی درطول دال تغییر می کند.معمولاروی نقاط تکیه گاهی کابلها به تارفوقانی ودر وسط دهانه به تار تحتانی نزدیک می شوند.به این انحنا اصطلاحا انحنا(Profile)می گویند.جهت تامین پروفیل مناسب Chairهایی دراندازه- های متفاوت با فاصله های مشخصی قرار داده شده وکابل روی آنها قرار می گیرد.

​

​

5-بتن ریزی:

پس ازبستن آرماتورهاوقرارگیری کابلهاروی سقف بتن ریزی انجام می شود در این مرحله باید در مورد ویبره زدن اطراف مهار های انتهایی دقت کافی به خرج داده شود.

​

​

6-عملیات کشش:

بعد ازاینکه بتن به مقاومت فشاری مورد نیاز رسید می توان عملیات کشش کابلها را آغاز نمود.هر کابل از یک طرف یا از هر دوطرف (در صورت نیاز) کشیده می شود.میزان افزایش طول هرکابل با توجه به طول و پروفیل آن محاسبه شده و پس از کشش نیز اندازه گیری می شوند. بدین ترتیب صحت اجرای عملیات کنترل می شود.

​

برگرفته از سایت عمران و راهسازی
​

 

[DDDIQ]

دالهاي پيش تنيده به روش پس كشيده

دالهاي پيش تنيده به روش پس كشيده

سمينار سازه هاي بتن آرمه پيشرفته
دالهاي پيش تنيده به روش پس كشيده
استاد راهنما : جناب آقاي دكتر بهرويان
دانشجو : پيمان اشتري ماهيني
(گرايش سازه )
بهار 1388
​

بخش اول : بتن پيش تنيده

• مقدمه
• روشهاي وارد كردن نيروي پيش تنيدگي
• روشهاي پيش تنيدگي
• مصالح و تجهيزات
• زمينه هاي فني و موارد استفاده از سيستم پيش تنيدگي

بخش دوم : دالهاي پيش تنيده به روش پس كشيده

• مقدمه
• الزامات سقف بتني پيش تنيده به روش پس كشيده
• مزاياي اجراي سازه هاي بتني با سيستم بتن پيش تنيده
• تصاويري از اجراي اين نوع سيستم