در طول یک قرن اخیر، صنعت راه و ساختمان یکی از پیشتاز ترین صنایع موجود در دنیا در عرصه ی علم و تکنولوژی بوده است. مهندسان این حوزه با بهره گیری از نبوغ خود در طول این صد ساله، تحولات شگرف و چشم نوازی در زمینه ی عمران و شهرسازی در سراسر جهان ایجاد کرده اند که باعث شده چهره ی دنیا نسبت به گذشته ی آن تغییرات قابل تاملی داشته باشد. سرعت در عرصه ی ساختمان سازی و بنای سازه های غول پیکر و آسمانخراشها به گونه ای است که برای کشورهای صنعتی دنیا، رشد عجیب شهرنشینی و مدرنیته را به ارمغان آورده است.
در حقیقت آنچه که باعث فراهم آمدن این رشد چشمگیر و تحول شهرنشینی در جهان شده است تغییر و تحولی است که در عرصه ی تولید مصالح ساختمانی رخ داده است. مهندسان راه و ساختمان بطور شبانه روزی در آزمایشگاه های پژوهشی مصالح ساختمانی در حال بررسی روی انواع ابزار آلات و موادی هستند که بشود بوسیله ی آنها در کوتاه ترین زمان ممکن به بهترین نتیجه و کیفیت در زمینه ی ساخت سازه ها رسید. در این بین، پیش تنیدگی، یکی از شگفت آورترین صنایع ساختمانی است که از عمر آن بیش از پنجاه سال گذشته و امتحان خود را به خوبی در ساخت سازه هایی چون پلها و پارکینگهای طبقاتی پس داده است.
پیش تنیدگی چیست؟
پیش تنیدگی صنعتی نسبتاً مدرن در عرصه ی ساخت بهینه ی بتن و تیرچه های سقفی است که با بالا بردن مقاومت بتن همراه است. در پیش تنیدگی، سیمها یا همان وایرهای فولادی، کابلها یا طنابها را بصورت طولی در قالبهای خالی کارگذاشته، سپس آنها را کشیده و متصل می کنند. وایرهای فولادی تقویت شده، بازهم تحت فشار و کشیدگی روی یک قالب ثابت قرار می گیرند و پس از آن، قالب در اطراف وایرهای کشیده شده نصب و بتن در آن ریخته می شود. دستگاهی هم که در این میان کار بتن ریزی را به اجرا در می آورد، اکسترودر نام دارد.
از بتن پیش تنیده در طیف گسترده ای از ساختمانها و سازه های عمرانی استفاده می شود. نمونه هایی از عملکرد بهبود یافته ی بتن پیش تنیده را می توان در ایجاد دهانه های طولانی تر، کاهش ضخامت سازه ها و صرفه جویی در کاربرد مصالح در مقایسه با بتن آرمه ی ساده دید.
در واقع باید گفت که پیش تنیدگی یک تکنیک پیش ساخته ی متداول در جهان امروز است که طی آن عنصر بتنی حاصل، از راه دور از محل نهایی سازه تولید می شود و پس از عمل آوری به محل ساخت و برپایی سازه انتقال می یابد. این تکنیک، نیازمند اتصالات قوی و پایدار در نقاط انتهایی و ابتدایی تیرچه هاست که در طول آن لازم است وایرهای فولادی به دقت مورد کشیدگی قرار بگیرند.
آرماتور چیست؟
یکی از ابزار آلات بکار رفته در تیرچه پیش تنیده، آرماتور نام دارد. در واقع میلگرد یا مقاطع فولادی استفاده شده در تیرچه پیش تنیده را که از فولاد ساخته شده باشند آرماتور می گویند که در بخشهای گوناگون ساختمان با بکار گرفتن آن نوعی استحکام ایجاد می کنند. تنها به این علت که بتن در قسمتهایی که تحت کشش و فشار قرار می گیرد مقاومت کم و شکنندگی زیادی از خود نشان میدهد از میلگردها بکار می برند. در حقیقت باید گفت میلگرد بعنوان تقویت کننده ی بتن در آن قرار می گیرد تا بتواند میزان مقاومت بتن را در برابر فشارها و کشش های ایجاد شونده بالا ببرد. این به دلیل ان است که ماحصل سخت شدن بتن، چسبندگی بیشتر بین و آرماتور را در پی دارد. در واقع، تغییر شکل میلگرد و بتن را باید بر اثر این چسبندگی دانست. نکته ی مهم که باید در ساخت تیرچه پیش تنیده مد نظر داشت این است که ضریب انبساط حرارتی در بتن و آرماتور تا حدی یکسان است.
وجود یک پوشش بتنی روی میلگردها در حقیقت مثل یک حفاظ در مقابل حوادثی چون آتش سوزی یا حتی خوردگی عمل می کند.
تغییر حالتهایی که در طول ساخت و ساز ممکن است برای میلگرد پیش بیاید را در دو حالت خمش یا برش تعریف کرده اند. در حالت برش، لایه های موازی داخل یک جسم با حفظ فاصله، نسبت بهم دارای مقداری جابجایی می شوند که این جابجایی به دنبال وارد شدن یک نیروی برشی حاصل می شود.
میلگرد یا آرماتور برشی
در ساخت سازه های بتنی بکار بردن آرماتور برشی خیلی مهم است. این کاربرد به دلیل ضعفی است که بتن در مقابل برش از خود نشان می دهد. راهکار مهندسی کارشناسان در مقابل نیروهای برشی، جهت بالاتر بردن مقاومت و استحکام بنا، کاربرد آرماتور یا همان میلگرد است. این کاربرد، در مهار ترکهای ایجاد شده که بخصوص در طول دهانه ممکن است بیشتر هم بشوند ، نقش بسزایی دارد.
گاهی نیروهای برشی که به سطح مصالح بتنی مثل تیرچه ها وارد میشوند خیلی بیشتر از میزان مقاومت برشی بتن است که بر اثر همین نیروها ممکن است یک برشهایی هم بوجود بیاید و تیرچه قطع شود. آرماتور برشی دقیقا همین جاها مورد استفاده قرار می گیرد. بعنوان نمونه در زمان وقوع زلزله ، سمت و سوی ترکها عوض میشود که برای این مواقع آرماتور برشی بصورت عمود طراحی شده و اجرا میشود. خوب است بدانید مهندسان برای مهار آرماتورهای طولی و ایجاد مانع بر سر راه کمان شدگی آنها از آرماتور برشی استفاده میکنند.
در کنار همه ی مطالب ذکر شده خوب است بدانید که آرماتور برشی مضاعف این قابلیت را دارد که میتواند در زمان وقوع اتفاقات غیر قابل پیش بینی مثل زلزله یا وقوع تکانهای شدید، مقاومت برشی تیرچه پیش تنیده را بیشتر کرده و از سازه در مقابل وارد آمدن فشار خمشی محافظت نماید. بعلاوه، اتصال پاشنه با بتن سقف را باید از دیگر اثرات استفاده از آرماتور برشی مضاعف در تیرچه ی پیش تنیده شمرد.
