تیرچه پیش تنیده چیست؟

ساخت تیرچه پیش تنیده

همانطور که گفته شد، ساخت تیرچه پیش تنیده، مراحل خاص ساخت قبل از اجرا دارد. بدین صورت که در تیرچه های پیش تنیده از سیم ها و مفتول هایی استفاده می شود که مقاومت آنها بالای ۱۷۵۰ تا ۱۹۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع است. بتن مصرفی در این نوع تیرچه ها نیز از نوع C35 است. قبل از مرحله ی بتن ریزی تیرچه، مفتول ها را با جک هایی خاص، تحت کشش معین و مشخص قرار می دهند. بعد از وارد کردن کشش، بتن ریخته می شود. سپس بتن که به مقاومت و گیرش لازم رسید، مفتول ها را آزاد می کنند. با این کار در بتن تیرچه، نوعی تنش فشاری بوجود می آید.

وارد کردن این کشش به مفتول های فولادی چند دلیل دارد که از جمله آنها می توان به این اشاره کرد، که مفتول ها در گرما دچار افزایش طول خواهند شد، اگر در حالت کشش قرار نمی گرفتند با تغییرات دمایی در مدت کوتاهی به فروپاشی تیرچه های پیش تنیده منجر می شدند، از طرفی این کشش به این مسئله کمک می کند از طرف دیگر یا ایجاد یک فشار در جهت داخلی سازه، به گیرش و جوین شدن بهتر بتن و فولاد کمک می کند. برای امکان باز و کارهایی که سطح کار بالایی دارند، استفاده از این نوع تیرچه بسیار متداول است. مکان های صنعتی، نیمه صنعتی، سازه های بزرگ مانند فرودگاهها، سوله ها و کارخانه ها و … . البته امروزه در موارد کوچکتر نیز از انواع این تیرچه ها استفاده می شود.

نکات مهم در ساخت تیرچه های پیش تنیده

برای ایجاد این پیش‌تنیدگی، از چند عدد سیم فولادی در داخل بتن استفاده می‌شود. قطر این سیم‌ها ۵ میلیمتر بوده و مقاومت حدودی آن‌ها بین ۱۷۵۰۰ تا ۱۹۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. تعداد سیم‌های مورد استفاده در مقطع تیرچه به طول تیرچه و بارگذاری سقف بستگی دارد و در محاسبات مهندسین سازه مشخص می‌شود.

کشش در این میله‌های فولادی قبل از بتن‌ریزی به این صورت است که سیم‌ها تا ۶۵ درصد از مقاومت نهایی خود توسط جک‌های هیدرولیکی کشیده می‌شوند. پس از بتن‌ریزی و رسیدن بتن به مقاومت کافی، سیم‌ها به آرامی رها می‌شوند. این باعث می‌شود که تیرچه‌های پیش‌تنیده تحت تنش فشاری قرار گیرند و تمام مقاطع سازه تیرچه‌ها تحت فشار باقی می‌مانند.

در نهایت، توصیه می‌شود قطع کردن سیم‌ها را با دستگاه جوش یا هوابرش انجام ندهید. بلکه از دستگاه‌های مکانیکی برای قطع کردن سیم‌ها استفاده کنید.

بعدها خواهید دید که تیرچه پیش تنیده به سمت بالها خیز پیدا می کند. این خیز بعد از اینکه بتن ریزی سقف انجام شد، برطرف می شود، و حالت نهایی تیرچه، صاف و هموار خواهد بود.

نکات ایمنی تیرچه بتنی پیش تنیده و سقف تیرچه بلوک

این نکته را فراموش نکنید که اجرای سقف تیرچه بلوک مطابق با مسائل فنی و اصول استاندارد باعث افزایش ضریب ایمنی خواهد شد. به همین خاطر در این بخش به مواردی پرداخته ایم که جهت افزایش ایمنی اجرای سقف باید مورد توجه قرار بگیرد.

این نکات ایمنی شامل موارد زیر است:

• قبل از هرچیز لازم است تیرچه ها را طبق یک فاصله معین روی تیرهای اصلی قرار دهید.
• فضای بین تیرچه ها توسط بلوک های سیمانی، یونولیتی یا سفالی پر میشود و بعد از آن میلگردهای حرارتی اجرا میشوند.
• نشیمنگاه تیرچه های بتنی پیش تنیده روی تیر اصلی، براساس آیین نامه باید حداقل ۱۰ سانتی متر و از هر دو طرف باشد.
• تیرچه های پیش تنیده مثل مفصل عمل میکنند و به همین خاطر نیاز به استفاده از میلگردهای ممان منفی وجود ندارد.
• همچنین زمان اجرای تیرچه بتنی پیش تنیده در اغلب موارد نیاز به استفاده از جک وجود ندارد، چون این تیرچه ها خیر منفی رو بالا دارند.
• تیرچه پیش تنیده به علت داشتن خیز منفی رو به بالا نیاز کمتری به استفاده از جک نسبت تیرچه های معمولی دارد، به همین دلیل در هزینه اجرایی صرفه جویی می شود.
• پایه جک ها لازم است کاملا مقاوم باشد تا زمان ریختن بتن سقف، تیرهای اصلی و تیرچه ها دچار آسیب نشوند.

• پس از اینکه سقف بتن ریزی شد، لازم است به مدت ده روز جک ها زیر تیرچه ها قرار داشته باشند و در این مدت زمان اقدامات ضروری جهت اجرای سقف صورت بگیرد و بتن مستحکم شود

• زمان اجرای تیرچه های معمولی یا فندوله، باید برای ۲ متر تیرچه، جک ها را ۲ میلی متر بالاتر ببرید چون پس از بتن ریزی کردن سقف احتمال ایجاد خیز وجود دارد. در صورتی که از تیرچه پیش تنیده استفاده کرده باشید، به خاطر وجود پیش تنیدگی خیز ایجاد نشده و نیاز نیست این کار صورت گیرد.
• زمان حمل و نقل و دپو تیرچه باید حساسیت بالایی به خرج دهید. اگر تیرچه به صورت اشتباه روی هم قرار گرفته باشد تنش های موجود در تیرچه ممکن است باعث ایجاد ترک خوردگی و تضعیف آنها زمان اجرای سقف گردد.
• زمان اجرای تیرچه پیش تنیده توجه داشته باشید که دو سر تیرچه بین ۱۰ سانتی متر تا ۱۵ سانتی متر داخل اسکلت بتنی مدفون شده باشد. در اجرای سقف اسکلت فلزی بلوکی که در انتها و ابتدای تیرچه قرار گرفته نباید به تیر اصلی چسبیده باشد و فاصله ۲۰ سانتی متری ضروری است. قالب تحتانی جلوی ریخته شدن بتن از این فضای خالی را خواهد گرفت.
• زمان بتن ریزی به ضخامت حداقلی آن توجه داشته باشید، این ضخامت باید حداقل ۵ سانتی متر باشد. برای اطمینان از این موضوع میتوان چند نیم آجر را در بخش های مختلف سقف گذاشت و مالی کشی را انجام داد. بتن باید همسطح و لبالب تکه های آجر باشد.
• برای جلوگیری از ترک خوردگی سقف میتوانید از میلگرد در راستای تیرچه ها استفاده کنید. به این ترتیب میتوانید میلگردهای حرارتی را تقویت کنید و احتمال ترک خوردگی بتن پس از خشک شدن آن را کاهش دهید.
• بتن ریزی سقف را لازم است به شکل یکپارچه انجام دهید.
• قبل از اینکه بتن ریزی را آغاز کنید، لازم است مواد موجود در سقف شامل هرگونه ماسه، تکه های یونولیت و… را پاکسازی کنید. این نکته به ویژه در نقاط تماس بتن و تیرچه ها اهمیت دارد.

افزایش کیفیت سقف با تیرچه پیش تنیده

نکته های مهمی در مورد تیرچه های پیش تنیده وجود دارد که بهتر است با این ویژگی ها و مکانیسم ها آشنایی داشته باشید. مزیت هایی در مورد ساخت سقف با تیرچه های پیش تنیده وجود دارد که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد:

• سطح مقطع تیرچه پیش تنیده به صورت سپری ساخته می شود تا بتوان یونولیت ها و بلوک های سیمانی را در دو طرف آن قرار داد.
• حداقل های عرض و ارتفاع برای تیرچه بدین صورت است: حداقل ۴ سانتی متر ارتفاع پاشنه و حداقل ۱۰ سانتی متر برای عرض قسمت تحتانی و حداقل ۴ سانتی متر برای محل قرار گرفتن بلوک ها.
• ارتفاع تیرچه پیش تنیده باید به گونه ای باشد که ایستایی و مقاومت لازم برای تحمل بارهای وارده را داشته باشد. این ارتفاع معمولا میان ۱۳ و ۱۷ سانتی متر متغیر است.
• شاید دقت کرده باشید، سطح بالایی تیرچه را به صورت زبر و برجسته بتن ریزی می کنند. این کار برای این است که پیوستگی کافی و درگیر شدن لازم میان بتن پوشش بوجود بیاید.
• برای نمونه هایی که مقاومت فشاری هفت روزه و ۲۸ روزه چک می شوند، نباید مقاومت ۲۸ روزه تیرچه پیش تنیده کمتر از ۳۵۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد. این مقدار باید از دو برابر تنش فشاری قسمت زیرین تیرچه نیز بیشتر باشد.
• اندازه پوشش بتنی بر روی اطراف سیم های فولادی باید حداقل ۲ سانتی متر باشد. فاصله ی هر دو سیم مجاور در تیرچه پیش تنیده باید به حدی باشد که بزرگترین دانه سنگی بتواند از میان آنها رد شود.
• همانطور که می دانید محل جانمایی سیم ها مهم است. این محل باید در جایی باشد که تنش فشاری در قسمت زیرین تیرچه، بیشتر از تنش در قسمت های بالایی آن باشد. در واقع با بارگذاری بر روی تیرچه، قسمت های پاییت تحت کشش خواهند بود و سیم های فولادی بهتر است در منطقه ی کشش باشند چرا که فولاد مقاومت بسیار بالایی در برابر کشش دارد.

میلگردهای عرضی

میلگردهای عرضی یا زیگزاگی در تیرچه های پیش تنیده قدیمی بکار نمی رفتند. اما با تغییرات در آیین نامه ها و بروز شدن تکنولوژی این مسئله اجباری شده است. می‌بایست برای تقویت مقاومت برشی دو انتهای تیرچه و یا ایجاد یک محل مناسب برای بستن میلگردهای ممان منفی و حرارتی و همچنین ایجاد پیوستگی بیشتر با بتن پوشش روی سقف استفاده شود. در کنار این ایجاد گیره های لازم برای حمل و نقل تیرچه ها با بالابر یا نیروی انسانی نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

مزایای استفاده و بکار بردن تیرچه پیش تنیده

تیرچه های پیش تنیده در بدو تولد خود مزایای خاصی داشتند که تا به امروزه استفاده از آنها را مقرون به صرفه کرده است. از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. از آنجایی که در تیرچه‌های پیش‌تنیده از فولاد کمتری در عضو سازه‌ای استفاده می‌شود، باعث کاهش قیمت‌ تیرچه پیش تنیده و هزینه‌ها به میزان ۵۰ درصد می‌شود. در مقایسه با تیرچه‌های سفالی و یا بتنی، تیرچه‌های پیش‌تنیده ۵۰ درصد ارزان‌تر هستند. به علاوه، در بسیاری از جوامع که با کمبود فولاد روبرو هستند، مانند برخی از کشورهای اروپایی و آمریکایی، تیرچه‌های پیش‌تنیده به عنوان جایگزین مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ زیرا هم مقاومت خوبی دارند و هم هزینه‌های ساخت و ساز را کاهش می‌دهند.
2. مصرف بتن در مرحله ساخت و بتن‌ریزی سقف با استفاده از تیرچه‌های پیش‌تنیده به میزان ۴۰ درصد کاهش می‌یابد، زیرا تیرهای پیش‌تنیده در کارخانه بتن‌ریزی شده‌اند. این کاهش در مصرف بتن در مقایسه با تیرچه‌های کرومیت و سفالی، در مرحله بتن‌ریزی رخ می‌دهد.
3. با توجه به ارتفاع ۱۳ یا ۱۷ سانتیمتری تیرچه‌های پیش‌تنیده، می‌توان از بلوک‌های کوچکتری در ساخت و نصب سقف استفاده کرد. این موضوع باعث کاهش قیمت بلوک‌های مورد استفاده می‌شود. در مقایسه با تیرچه‌های سفالی و کرومیت، استفاده از تیرچه‌های پیش‌تنیده بسیار مقرون به صرفه‌تر خواهد بود.

4. در نتیجه موارد فوق، وزن نهایی سازه کاهش می‌یابد. ضخامت و مصرف مواد سنگین در سقف کمتر می‌شود، بنابراین وزن سقف کاهش می‌یابد و این در زمان طراحی و محاسبات فولاد تاثیرگذار است.

5. از تیرچه‌های پیش‌تنیده می‌توان در سازه‌های بتنی و فولادی استفاده کرد و هیچ محدودیتی وجود ندارد.

6. یکی از ویژگی‌های مهم این نوع تیرچه، کاهش قابل توجه زمان اجرای سقف است. با هماهنگی مناسب، می‌توان زمان انتقال، تخلیه و نصب تیرچه‌ها را هماهنگ کرد و در کوتاه‌ترین زمان ممکن سقف طبقات را اجرا کرد. پس از نصب تیرچه‌ها، می‌توان مراحل بلوک‌گذاری و نصب آرماتورهای افت و حرارت یا کلاف‌های عرضی را نیز انجام داد.
7. در سقف‌های پیش‌تنیده، نیازی به استفاده از جک در زیر ساختمان وجود ندارد. در دهانه‌های کوچک، استفاده از جک لازم نیست و در دهانه‌های بزرگتر نیز تعداد جک‌ها کاهش می‌یابد. این امر سبب افزایش سرعت اجرای کار می‌شود.

دیگر مزایای تیرچه های پیش تنیده

در کنار سرعت و هزینه های پایین اجرا، سبب می شود که هزینه های طولانی مدت نگهداری نیز کاهش یابد. بعلاوه نیازی نیست که هزینه هایی را صرف داربست و سازه های اضافی کمکی کنید.

سرعت ساخت این تیرچه ها در کارخانه های تولیدی نیز زیاد است. شما هر تعداد و برای هر زمانی که بخواهید را می توانید از کارخانه های تخصصی ساخت و تولید تیرچه پیش تنیده سفارش دهید.

مقاومت در برابر زلزله در این تیرچه ها

البته که این یک عضو سازه ای مقاوم در برابر زلزله نیست اما در جهت حرکات زمین، حرکت هایی از خود نشان می دهد و طوری نیست که در برابر آن مقاومت و مخالف نشان دهد.

معایب تیرچه بتنی پیش تنیده

پروسه ساخت تیرچه

فرایند تولید یکی از موارد اثرگذار روی کیفیت انواع تیرچه بوده و از آنجایی که تیرچه های پیش تنیده از حساسیت بالایی برخوردار هستند، لازم است براساس نکاتی که در آیین نامه بتن آمده و مقرراتی که برای ساخت آن در نظر گرفته شده تولید شوند. البته که حساس بودن این تیرچه ها به خودی خود ایرادی ندارد اما پروسه ساخت تیرچه را محدود خواهد کرد.

فولادهایی که در این تیرچه ها به کار میرود، باید از مقاومت کششی بالاتر بین ۲٫۵ تا ۳٫۵ برابر فولاد متوسط برخوردار باشد. علاوه بر آن نوع تارهای کششی و تعداد آنها نیز باید براساس نقشه سازه در نظر گرفته شود. به همین خاطر میتوان گفت که فرایند ساخت تیرچه ها با استفاده از روش پیش تنیدگی بسیار حساس است.

ساخت این تیرچه ها نیازمند نیروی کار متخصص و باتجربه است و به همین خاطر تهیه تیرچه از شرکت و کارخانه های قابل اعتماد و با سابقه طولانی ضرورت دارد. عیار سیمان استفاده شده در بتن، نسبت دانه‌بندی‌ها و میلگردها بر اساس آیین نامه‌های داخل کشور صورت میگیرد و حتی اشتباهات جزئی نیز آسیب زا خواهد بود.

نگهداری و حمل و نقل

تیرچه‌های پیش‌تنیده دارای حداقل وزن ۲۸ کیلوگرم هستند و به دلیل وزن بالاتری که نسبت به سایر تیرچه‌ها دارند، استفاده از جرثقیل برای جابجایی آنها ضروری است. ابعاد و ارتفاع این تیرچه‌ها به گونه‌ای در نظر گرفته شده است که در زمان نصب سقف بر روی ساختمان، بتوان با استفاده از نیروی انسانی آنها را جابه‌جا کرد.

با توجه به اینکه بتن‌ریزی تیرچه‌های پیش‌تنیده به صورت اتوماتیک در کارخانه انجام می‌شود، وزن سازه‌هایی که از این تیرچه‌ها استفاده می‌کنند نسبت به سازه‌های دیگر کمتر خواهد بود. تیرچه‌های کرومیت و خرپایی در محل بتن‌ریزی قرار می‌گیرند و مقدار بتن استفاده شده نیز بیشتر خواهد بود.

علاوه بر حمل و نقل، نگهداری از تیرچه‌های پیش‌تنیده نیز شرایط خاصی را می‌طلبد و در صورت رخ دادن خطا، احتمال شکستگی و خم شدن آنها وجود دارد که این مشکل اغلب در تیرچه‌های بلند مشاهده می‌شود. به همین دلیل، زمان دپوی تیرچه‌های بلند در فواصل مشخص در پل‌های عمودی قرار می‌گیرد.

علاوه بر حمل و نقل، نگهداری از تیرچه پیش تنیده نیز دارای شرایط خاص است و در صورتی که اشتباه رخ دهد، احتمال شکستگی تیرچه ها خم شدن آن وجود دارد که این مشکل اغلب در تیرچه های بلند دیده میشود. به همین خاطر زمان دپوی تیرچه های بلند، در فاصله های مشخص پل های عمودی قرار میگیرد.

نحوه دپو کردن تیرچه پیش تنیده

برای انبار کردن تیرچه‌های پیش‌تنیده، نیاز به توجه ویژه از سوی مهندسین و افراد متخصص است. اغلب تیرچه‌ها قابل حمل و انتقال با استفاده از نیسان یا خاور هستند و می‌توان آنها را به صورت فله در انبار قرار داد. اما در مورد تیرچه‌های پیش‌تنیده، این روش قابل اجرا نیست.

استفاده از نیسان یا خاور برای حمل و نقل تیرچه‌های پیش‌تنیده امکان‌پذیر نیست و باید از تریلی و ماشین‌های سنگین برای این کار استفاده شود. همچنین، هنگام جابجایی تیرچه‌های پیش‌تنیده باید دقت ویژه‌ای به عمل آید، مشابه بارگیری در کارخانه.

تیرچه‌های پیش‌تنیده به صورت موازی و متقابل در یک راستا قرار می‌گیرند و هنگام انبار کردن از چوب‌های چهارتراشی استفاده می‌شود. این انجام می‌شود تا نیرو به صورت عمودی و در یک جهت به زمین منتقل شود و از این طریق از آسیب دیدن تیرچه‌ها جلوگیری شود. در تصویر زیر نمونه‌ای از صحیح قرارگیری تیرچه‌های پیش‌تنیده آورده شده است.

[تصویر قرارگیری تیرچه‌های پیش‌تنیده]

بی توجهی به این نکات قطعا باعث بروز مشکل خواهد شد.

در کدام پروژه ها از تیرچه پیش تنیده استفاده می شود؟

به طور گسترده از این نوع تیرچه در انواع کاربری ها از جمله مسکونی و انواع دیگر ساختمانها استفاده می شود. مثلا در ساخت مسکن های انبوه ، مجتمع مسکونی ها ، خانه های شهری و اقامتگاه های خصوصی به کار می رود. همچنین، به طور عمده از تیرچه پیش تنیده در ساختمان های تجاری، آپارتمانها، ساختمانهای مرتفع و آسمان خراش ها استفاده می شود. در کنار اینها، در مدارس دولتی و خصوصی، ساختمان شهرداری، بیمارستان، کلیساها و سایر ساختمانهای نهادی نیز قابل استفاده است. در کنار اینها، همچنین برای انبارهای سبک و سنگین، کارخانه ها، پارکینگ ماشین، استادیوم و سالن های بدنسازی، عرصه کابین خلبان، پارک تفریحی و غیره نیز به کار می رود.

دو نکته مهم

• در هنگام ساخت تیرچه پیش تنیده حداقل ۷۲ ساعت پس از بتن ریزی می توان تیرچه ها را جابه جا کرد. اگر روش های خاصی برای تسریع پروسه ی گیرش بتن به کار رفته که می توان این زمان را مقداری کاهش داد. اما بتن باید به مقاومت لازم فشاری خود رسیده باشد.
• سیم فولادی را با هیچ ماده ی شیمیایی و غیرشیمیایی نباید آغشته کرد. باید حداکثر چسبندگی بین بتن و فولاد بوجود بیاید. زنگ زدگی فولاد تا حدی قابل قبول است که اصلا باعث کاهش سطح تماس فولاد و بتن نشود.

اینها مواردی هستند که باید حتما در پروسه ی تولید تیرچه فولادی به آنها دقت داشته باشید.

تحقیقات جدید در زمینه تیرچه های پیش تنیده

امروزه تحقیقات زیادی برای افزایش کارایی، بهبود و اضافه کردن مزایای تیرچه‌های پیش‌تنیده انجام می‌شود. یکی از این تحقیقات در مورد استفاده مجدد از تکه‌های آجر شکسته در تیرچه‌های پیش‌تنیده صورت گرفته است. در این تحقیق، کارخانه‌ای تیرچه‌های ساخته شده را با تیرچه‌های مدل آزمایشی مقایسه کرده‌اند. نتیجه این تحقیق نشان می‌دهد که می‌توان تا ۳۵ درصد از تکه‌های آجر و خرده‌ریزهای پسماند را در داخل ملات تیرچه استفاده کرد و حتی این مقدار می‌تواند تا ۷۰ درصد نیز افزایش یابد. با این حال، برای انجام این کار، نیاز به اصلاحات خاصی در تیرچه و مقطع سازه‌ای وجود دارد.

این نشان می‌دهد که پایداری و مسائل زیست‌محیطی در زمینه سازه‌ها نیز مورد توجه قرار گرفته و تحقیقات زیادی در این زمینه صورت می‌گیرد.

“Holding Tircheh Pish Tana” ایران، تنها شرکت با اصول دانش‌بنیان در زمینه تولید قطعات پیش‌تنیده بتنی است و همواره در واحد تحقیق و توسعه این شرکت، نوآوری و تلاش برای ارتقای کیفیت در حال انجام است. از جمله دستاوردهای واحد تحقیق و توسعه این شرکت، همکاری و ارائه مقالات علمی بین‌المللی با جناب آقایان دکتر تدین، دکتر آهنیان و اساتید دانشگاه صنعتی شریف است. تا اینجا موارد مهمی در مورد ساخت تیرچه‌های پیش‌تنیده، نکات مهم در طول فرایند ساخت، ابعاد استاندارد، مزایا و آینده این عضو سازه‌ای برای شما توضیح داده شد. برای کسب اطلاعات بیشتر با ما همراه باشید.

مهندس احمدی و دکتر تدین در همایش آشنایی با تیرچه پیش تنیده در بندر عباس که توسط این شرکت برگزار شد.