بتن ها در فرایند ساخت سازه نقش کلیدی دارند. از ساخت پل گرفته تا سدها، منازل مسکونی، ساختمان های اداری و… . با گذر زمان همواره تلاش شده تا استحکام و قدرت بتن ها افزایش یابد، تا جایی که در مقابل تنش و فشارهای مختلف مقاومت بالایی داشته باشد. در سقف پیش تنیده نیز این موضوع مورد توجه قرار گرفته و از اصل پیش تنیدگی جهت افزایش تحمل فشار و بار استفاده شده است که در ادامه به طور کامل به این موضوع پرداخته ایم.  

 سقف پیش تنیده چیست؟

برای اولین بار یک مهندس آمریکایی نحوه پیاده سازی سقف پیش تنیده را در سال ۱۸۸۶ ثبت کرد. بعد از آن حدود پنجاه سال زمان برد تا این روش در صنعت ساختمان سازی قابل اجرا و رایج شود. روشی که در آن از فولاد جهت افزایش مقاومت و استحکام بتن ها استفاده شده است. 

بعد از جنگ جهانی دوم و همراه با توسعه صنعت فولاد، استفاده از روش پیش تنیدگی نسبت به قبل رواج بیشتری پیدا کرد. در طول این مطلب آموزشی به سقف پیش تنیده (Prestressed) پرداخته ایم و مواردی مثل آشنایی کلی، مزایا و معایب، نحوه اجرا و نکات مهم را به صورت کامل مورد بررسی قرار داده ایم، لطفا با ما همراه باشید.  

آشنایی با سقف پیش ت

سقف پیش تنیده چیست و چه ویژگی هایی دارد؟ بررسی مزایا و معایب

نیده 

برای افزایش استحکام و تحمل بار سازه های مختلف مثل منازل مسکونی، پل ها و… از بتن استفاده میشود اما در کنار این موضوع، روش پیش تنیدگی در چندین سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این روش قسمتی از بتن در معرض یک فشار دائمی و ثابت قرار میگیرد. برای اینکه “ظرفیت مقاومت در برابر فشار“ در عضو پیش تنیده افزایش یابد، طراحان و مهندسان بخشی از فشارهایی که در اثر بار در این عضو ایجاد شده را کاهش میدهند.  

سقف پیش تنیده چطور پیاده سازی میشود؟ در این روش مجری در طراحی های خود از کابل های فولاد پیش تنیدگی قرار گرفته در غلاف استفاده میکند و از این طریق قدرت تحمل بار سقف را افزایش میدهد. اگر به سازه ها توجه کنید، متوجه خواهید شد که در بتن های معمولی آرماتور یا میلگرد قرار گرفته است. در روش پیش تنیدگی زمانی که در انتها کابل‌ها رها میشوند، شروع به جمع شدن میکنن یا اینکه و یا اینکه تمایل دارند به حالت رها شدگی اولیه خود بازگردند.  

پیش تنیدگی در حالت کلی به این معنی است که یک تنش ثابت و دائمی ایجاد کنیم و از این طریق از ایجاد تنش های مرده یا زنده جلوگیری کنیم. روش طراحی و اجرای پیش تنیدگی سقف در هر پروژه متفاوت است و مجری موظف است به این نکته توجه داشته باشد. ممکن است تصور شود که استفاده از مصالح اولیه بی کیفیت، بدون مواد اولیه قابل قبول و فاقد استانداردهای لازم باعث کاهش هزینه پروژه خواهد شد در حالی که این کار نه تنها استحکام سقف را تحت تاثیر قرار میدهد، بلکه میتواند سبب تخریب سازه شود و خسارات سنگین و غیرقابل جبرانی را به همراه داشته باشد.  

اهمیت سازه ای پیش تنیدگی سقف  

سقف های پیش تنیده که کم کم استفاده از آن رایج شده و از انواع سقف ساختمان محسوب می شود روی سازه و ویژگی های آن اثر مستقیم دارند، در ادامه، این اثرات بررسی شده است.  

• وزن کمتر سازه: از آنجایی که در روش پیش تنیدگی قسمت کششی بتن حذف شده است، ضخامت دال کمتر خواهد بود. به همین خاطر میتوان ابعاد ستون ها را کمتر در نظر گرفت که این روی فونداسیون ها و دیوارهای برشی نیز اثرگذار است. در نهایت سازه در مقابل زلزله مقاومت و استحکام بیشتری خواهد داشت.  
• ارتفاع کمتر سازه: از آنجایی که آویز تیرها حذف شده و ضخامت سقف نیز کمتر میشود، ارتفاع کلی سازه کاهش خواهد یافت. به طور کلی ارتفاع هر طبقه ۲۰ سانتی متر کاهش می یابد و اگر عدم نیاز به سقف کاذب را نیز حساب کنیم، کاهش ارتفاع به ازای هر طبقه به ۴۰ سانتی متر نیز خواهد رسید. هرچه ارتفاع ساختمان کمتر شود، اثر زلزله روی ساختمان هم کمتر میشود.  
•  
• کاهش تغییر شکل: از آنجایی که کابل به شکلی خاص در دال پس کشیده به صورت سهمی معکوس قرار میگیرد، نیرویی خلاف جهت نیروهای ثقلی در جهت بالا شکل گرفته و در نتیجه دال ها نسبت به دال های معمولی خیز کمتری را تجربه خواهند کرد.  
• کنترل بیشتر روی ترک خوردگی ها: تنش ها به صورت عمود بر هم در دو سمت دال اعمال میشوند و به همین خاطر احتمال ترک خوردگی کاهش یافته و میتوان آب بندی را نیز به شکل بهتری انجام داد. پارکینگ ها مثال خوبی برای این مورد هستند که در آنها روغن، آب و دیگر مواد شیمیایی موجود امکان نفوذ به دال را نخواهد داشت و در نتیجه شاهد طول عمر سقف خواهیم بود.  

اهمیت اقتصادی سقف پیش تنیده  

در بخش قبل اهمیت و اثر پیش تنیدگی سقف روی سازه را شناختیم. اما باید بدانید که یکی از دلایل بهره گیری از سقف پیش تنیده و تیرچه پیش تنیده این است که هزینه های پروژه را کاهش میدهد و صرفه جویی مالی را در مقایسه با سقف های رایج مثل تیرچه بلوک به همراه خواهد داشت. شاید این نکته کمی عجیب باشد، اما در این بخش به صورت کامل در مورد آن توضیح داده ایم.  

فضای مفید بیشتر در هر طبقه: پیش تنیدگی باعث کاهش ابعاد عضوها در هر طبقه میشود، ساختمان را از ستون های اضافه بی نیاز میکند و بارهای ثقلی را کاهش میدهد. در نتیجه سازه فضای مفید بیشتری خواهد داشت. مثلا پیاده سازی سقف پیش تنیده در پارکینگ ها باعث افزایش فضای پارکینگ خواهد شد.  

افزایش تعداد طبقات: اگر ارتفاع دو سازه را یکسان در نظر بگیریم، ساختمانی که در آن تیرها حذف شده اند و ضخامت دال بتنی نیز کاهش یافته است، فضای مفید بیشتری خواهد داشت. به این ترتیب ارتفاع مفید ساختمان نیز حفظ شده و امکان افزایش تعداد طبقه ها در سازه وجود دارد.  

استفاده از مصالح کمتر: با بهره گیری از سقف های پیش تنیده میزان مصرف بتن در سقف و اعضای ساختمان کاهش خواهد یافت. استفاده از فولاد دارای مقاومت بالا باعث میشود از آرماتور کمتر در سقف ساختمان استفاده شود. به این ترتیب در فرایند ساخت سازه کاهش هزینه را تجربه خواهید کرد.   

افزایش سرعت کار: از آنجایی که در سقف پیش تنیده آویز تیرها حذف میشوند و میتوان قالب بندی ها را زودتر باز کرد، قالب سازی به شکل ساده تر انجام خواهد شد. یکی از زمانبرترین و پیچیده ترین بخش های ساخت سازه، قسمت سقف است که با استفاده از سیستم پیش تنیده، سرعت انجام کار بیشتر میشود.  

همچنین ابعاد و تعداد عضوهای ساختمان کاهش می یابد، ارتفاع ساختمان کمتر میشود و فرایند نازک کاری باعث کاهش ۲۵ درصدی زمان ساخت سازه خواهد شد.  

به طور کلی، اگر در ساخت سقف سازه از روش پیش تنیده استفاده کنیم، میتوانیم فاصله بین ستون ها را افزایش دهیم، فضای بازتر و آزادتری را ایجاد کنیم، از نفوذ مواد شیمیایی و مایعات به بتن جلوگیری کنیم و سازه ای با عمر مفید بالا ایجاد کنیم. در سازه های مرتفع مثل برج ها، اصل پیش تنیدگی کمک میکند تعداد طبقات را افزایش دهیم و علاوه بر آن سازه با سرعت بالاتر اجرا خواهد شد.  

همچنین کاهش وزن سازه و افزایش استحکام آن نقش جدی در ضد زلزله بودن سازه دارد. کاربرد پیش تنیدگی محدود به سقف سازه نیست اما از آنجایی که این مطلب محدود به سقف پیش تنیده است، تنها از این جنبه به بررسی پیش تنیدگی پرداخته ایم.  

نحوه اجرای سقف‌های پیش تنیده 

پیش تنیدگی سقف را به دو روش پس کشیدن و پیش کشیدن انجام میدهند. روش پس کشیدن نیز به دو شکل چسبیده و غیر چسبیده اجرا میشود و تفاوت آنها در زمان کشیدن کابل هاست.  

روش پس کشیدن: پس از بتن ریزی، کابل ها کشیده میشوند.   

روش پیش کشیدن: قبل از بتن ریزی، عملیات کشیدن کابل صورت میگیرد.  

پیش تنیدگی پس کشیده  

در روش پیش تنیدگی پس کشیده در عضو بتنی سقف، ابتدا بتن ریخته میشود و پس از اینکه به یک مقاومت مشخص رسید، کشش لازم در کابل ها ایجاد میشود. این روش بیشتر مناسب ساختمان های اداری و موارد مشابه است.  

در این روش کابل ها به دو غیر چسبیده به غلاف (Unbonded) یا چسبیده به غلاف (Bonded) استفاده میشوند و تفاوت این به تزریق گروت مربوط است.  

در روش چسبیده دسته ای از کابل (بین ۲ تا ۵ کابل) داخل غلاف فلزی قرار گرفته و به کمک یک مهار نگه‌داشته میشوند. در نهایت بتن ریخته میشود و پس از رسیدن به مقاومت مورد نظر، کابل ها را میکشیم. برای اینکه پیوند بین کابل و بتن حفظ شود، داخل غلاف نیز پر از گروت میشود.  

برخلاف روش چسبیده، در پیش تنیدگی پس کشیده غیر چسبیده کابل ها به صورت مستقل و آزاد میتوانند حرکت داشته باشند. این روش مناسب سازه هایی است که در آن اجزای بتنی ضخامت پایینی دارند.  

پیش تنیدگی پیش کشیده  

در پیش تنیدگی پس کشیده ابتدا کابل ها کشیده میشوند. به این صورت که کابل ها روی یک بسته آماده قرار می گیرند و پس از کشیده شدن کابل ها،  بتن ریخته میشود. پس از اینکه مقاومت بتن به یک حد مشخص رسید، بخش انتهایی کابل از دو سمت تیز بریده میشود.  

در این روش پس از اینکه کابل ها بریده می شوند، یک نیروی فشاری در اثر پیش تنیدگی کابل به عضو اعمال خواهد شد.  

مراحل پیاده سازی سقف پیش تنیده 

برای اجرای سقف پیش تنیده لازم است مراحل زیر طی شود:  

قالب‌بندی: سقف های پیش تنیده درست مثل دال های بتن آرمه قالب بندی میشوند و با استفاده از قالب های فلزی، چوبی یا پلای وود میتوان آن را اجرا کرد.  

آرماتوربندی: بعد از اینکه قالب بندی اجرا شد، لازم است آرماتوربندی انجام شود. این شامل آرماتورهای مورد نیاز جهت برش دادن پانچ های کنار بازشوها، آرماتورهای تقویتی، کلاف‌های کناری و… است.  

قرارگیری کابل و مهارها: با در نظر گرفتن نقشه های اجرایی، معمولا کابل‌ها روی قالب و به صورت عمود بر هم قرار میگیرند. بعد از قرارگیری کابل ها، لازم است مهارهای انتهایی به لبه‌ی قالب وصل شود زمان اجرای سقف بسته به طول دهانه، فاصله کابل ها و تعداد آن تعیین میشود. علاوه بر آن برای اینکه نیروی پیش تنیدگی به شکل مناسب و بهینه استفاده شود، کابل ها را روی خرک‌هایی با سایز متفاوت قرار گرفته میدهیم.  

خرک ها باید به گونه ای پیاده سازی شوند که در نقاط تکیه گاهی کابل ها به تار فوقانی نزدیک باشند و در وسط دهانه، نزدیک به تار تحتانی باشند.  

بتن ریزی: پس از اینکه کابل و مهارها نصب شدند، لازم است بتن ریزی انجام شود. بتن ریزی اغلب به شکل متوالی و در یک جهت صورت میگیرد. همچنین زمان بتن ریزی توجه داشته باشید که درز سرد شکل نگیرد.   

ایجاد کشش: زمانی که بتن ریخته شده به مقاومت فشاری لازم رسید، باید در کابل ها کشش ایجاد شود. بسته به طول کابل و الزامات پروژه کابل ها به صورت یک یا دو طرفه کشیده خواهند شد. برای اینکه از ایجاد شدن کشش مناسب اطمینان حاصل شود، قبل از شروع کار کابل ها با رنگ علامت گذاری میشوند و زمانی که کشش کابل به پایان رسید، مقدار فاصله افزایش یافته اندازه گیری میشود. در نهایت باید اندازه کابل را با نقشه های اجرای تطبیق دهید.  

نکات مهم زمان اجرای سقف‌های پیش تنیده 

زمانی که تصمیم دارید از دال های تخت استفاده کنید، برای اینکه با برش پانچ مواجه نشوید لازم است به برخی نکات توجه داشته باشید. زمانی که در حال اجرای سقف های پیش تنیده هستید، نباید پوشش بتنی کابل ها را کمتر از ۲۵ میلی متر در نظر بگیرید.  

تنها زمانی که بتن به مقاومت کافی رسیده باشد، مجاز هستید نیروی کششی را به کابل ها اعمال کنید. همچنین نیرویی که به کابل ها اعمال می شود را باید توسط جک های کالیبره شده به صورت دقیق مدیریت کنید.  

لازم است در پایین ترین و بالاترین نقطه کابل (پیش تنیده) از اسپیسر استفاده کنید. در صورتی که در سقف های پیش تنیده از اسپیسرهای فلزی استفاده کرده باشید، لازم است با استفاده از رنگ اپوکسی یک لایه محافظ جهت جلوگیری از خوردگی ایجاد کنید.   

برای اینکه از زنگ زدگی فولادها جلوگیری شود، لازم است از مواد قیری، گریس یا گروت استفاده شود. مقاومت گسیختگی تضمینی فولادهای پیش تنیده باید بین ۱۲۰۰ تا ۲۲۰۰ (نیوتون بر مترمربع) باشد.  

معمولا اجرای پیش تنیدگی سقف با روش پس کشیدگی را به صورت دال تخت است. آیین نامه ۲۸۰۰ ارتفاع ساختمان در این حالت را به ده متر یا سه طبقه محدود کرده است. همچنین در سازه‌ها لازم است دیوارهای برشی بتن آرمه اجرا شود.  

برای اینکه کابل ها حین سوراخ کاری های احتمالی در آینده با آسیب مواجه نشوند، لازم است محل نصب کابل ها روی سقف با علامت مشخص شود. از دیگر مواردی که حین اجرای سقف رعایت آن الزامی است، توجه به حداقل رده بتن C30 است.  

زمانی که در حال انجام فرایند کشش کابل ها هستید، جهت جلوگیری از هرگونه خطر احتمالی نباید افراد در انتهای جک یا لبه پرتگاه قرار داشته باشند. اجرای پیش تنیدگی باید به شکلی باشد که دستیابی به هدف های مورد نظر به طور کامل حاصل شود و از این طریق پروژه در بهینه ترین حالت ممکن از نظر هزینه، وزن، مصالح و… اجرا شود.

جمع بندی  

از اینکه تا انتهای این مقاله با ما همراه بودید از شما متشکریم، در این مقاله سعی کردیم یک دید جامع از سقف پیش تنیده را ارائه کنیم و به جنبه های مختلف آن بپردازیم. همانطور که اشاره شد اجرای پیش تنیدگی بسته به نوع پروژه میتواند متفاوت باشد و اگر این موضوع را نادیده بگیرید یا به مجری غیر حرفه ای مراجعه کرده باشید، این احتمال وجود دارد که با مشکل مواجه شوید. امیدواریم این مقاله برای شما مفید باشد.  

سوالات متداول  

اجرای سقف با روش پیش تنیده به طور خلاصه چه مراحلی دارد؟ 

ابتدا سقف قالب بندی میشود، سپس آرماتوربندی انجام میشود، ادوات پیش تنیدگی نصب می شوند، بتن ریزی صورت گرفته و در نهایت کشش کابل ها انجام میشود.  

قیمت نهایی اجرای سقف پیش تنیده چقدر است؟ 

هزینه نهایی ایجاد سقف به روش پیش تنیده به مواردی مثل هزینه طراحی، قیمت مصالح، روش اجرا، متراژ، قالب بندی و… بستگی دارد. به همین خاطر قیمت پروژه توسط مجری ارزیابی و ارائه میشود.  

سقف هایی که با روش پیش تنیدگی ایجاد شده اند، حداکثر چه دهانه ای دارند؟  

اگر سقف با روش پیش تنیدگی پس کشیده اجرا شده باشد، برای اینکه از هرگونه ترک و ایجاد تنش سقف جلوگیری شود، بدون ستون گذاری حداکثر دهانه باید ۳۰ متر باشد.  

آیا اجرای سقف های پیش تنیده را به هر کسی میتوان سپرد؟  

اجرای سقف با استفاده از اصل پیش تنیدگی نیازمند مهارت، تخصص و تجربه بالا بوده و مجری باید توانایی علمی و فنی بالایی داشته باشد. اگر از این موضوع به سادگی رد شوید، این احتمال وجود دارد که سازه شما پایدار مورد نظر را نداشته باشد.  

اجرای سقف به روش پیش تنیدگی چه معایبی دارد؟  

در این مقاله به طور مفصل به مزایا و اهمیت این سقف ها پرداخته شد اما هزینه بالاتر اجرا را میتوان یکی از معایب اجرای پیش تنیدگی دانست. همچنین برای پیاده سازی سقف لازم است یک تیم حرفه ای و متخصص را انتخاب کنید که روی روند اجرای کار نظارت و دقت بالایی داشته باشد.