هر مهندس عمران باید پاسخ به این سوال را بداند، زیرا این مساله مهم ترین مساله برای مهندس عمران است.
بتن پیش رونده یکی از مهمترین بخش های ساخت و ساز است و شما باید آن را داشته باشید. بگذارید جزئیات آن را درک کنیم.
یک ساختار بتنی پیشین، از ساختار بتن مسلح معمولی به دلیل کاربرد بار اولیه در ساختار قبل از استفاده از آن متفاوت است. بار اولیه یا پیشگیرانه برای اعمال ساختار برای مقابله با تنشهای ناشی از دوره خدمات آن اعمال می شود. پیش بند بندی سازه ها در اواخر قرن نوزدهم معرفی شد. مفهوم پیش بند بندی قبل از کاربرد در بتن وجود داشت.
دو نمونه از پیش بند بندی قبل از توسعه بتن پیش ساخته شده ارائه شده است
نیروی اتصالات باند های فلزی بر روی بشکه های چوبی باند های فلزی موجب ایجاد حالت فشرده سازی اولیه هلی کوپتر می شوند تا از تنش های حلقوی ناشی از پر شدن مایع در بشکه ها جلوگیری شود
قبل از کشیدن دنده ها در یک چرخ دوچرخه. پیش تنیده ای که در یک چرخ دوچرخه صحبت می شود تا حد زیادی اعمال می شود که همیشه در تناقض باقی می ماند
برای بتن، تنش های داخلی بوجود می آیند (معمولا با استفاده از فولاد کششی) به دلایل زیر است. استحکام کششی بتن تنها در حدود 8 تا 14 درصد از مقاومت فشاری آن است. ترک ها در مراحل اولیه بارگذاری در اعضای خمشی، مانند تیرها و اسلب، تمایل دارند. برای جلوگیری از چنین ترک هایی، نیروی فشاری می تواند به طور مناسب در جهت عمود استفاده شود. استحکام بالا قابلیت خمش، برش و پیچشی اعضای خمشی را افزایش می دهد. در لوله ها و مخازن ذخیره سازی مایع، تنش کششی قلاب را می توان با پیش بند بندی دایره ای مقابله کرد.
طرح زیر کاربرد پیش بندر را توضیح می دهد.
قبل از بتن ریزی، میلههای فولادی ملایم را بکشید و بکشید
شکل - پیش پرشی از پرتو های بتونی با میله های فولادی ملایم
میله های فولادی خفیف کشیده شده و بتنی در اطراف آنها ریخته می شود. پس از سخت شدن بتن، تنش در میله ها آزاد می شود. میله ها سعی می کنند که طول اصلی خود را دوباره بدست آورند، اما این بوسیله بتن اطراف که فولاد با آن پیوند دارد جلوگیری می شود. بنابراین، بتن در حال حاضر به طور موثر در حالت پیش فشرده سازی است. این است که قادر به مقابله با استرس کششی، مانند ناشی از بار نشان داده شده در طرح زیر است.
اما تلاش های اولیه برای پیش بند بندی به طور کامل موفق نبودند. مشاهده شد که اثر پیش بند بندی با زمان کاهش می یابد. ظرفیت مقاومت در برابر اعضا محدود شد. در اثر بارهای پایدار، اعضای آن شکست خوردند. این به خاطر دلیل زیر بود. بتن با زمان کاهش می یابد. علاوه بر این تحت بار پایدار، فشار در بتن با افزایش زمان افزایش می یابد. این به عنوان کشش خزش شناخته شده است. کاهش طول ناشی از خزش و انقباض نیز برای فولاد جاسازی شده قابل استفاده است و باعث کاهش قابل توجهی در کشش کششی می شود.
قالب های فولاد پیش بند بندی
سیم - سیم پیشساخته واحد واحد ساخته شده از فولاد است.
رشته ها - دو، سه یا هفت سیم برای ایجاد یک رشته پیش استرس زخمی شده اند.
Tendon- یک گروه از رشته ها یا سیم ها برای تشکیل یک تاندون پیش تدریجی زخمی شده اند.
کابل- گروهی از تاندون ها، یک کابل پیش بند بندی را تشکیل می دهند.
میله - تاندون می تواند از یک نوار فولادی ساخته شود. قطر یک نوار بسیار بزرگتر از سیم است.
طبیعت رابط بتنی-فولادی
Tundon Bonded - هنگامی که یک پیوند کافی بین تاندون پیش تشدید شده و بتن وجود دارد، آن تاندون پیوندی نامیده می شود. تاندون های پیش تاندون شده و پس از تنش زدائی، تاندون های باند هستند.
Tendon Unbonded - هنگامی که هیچ تاندون بین تاندون پیش بندي و بتن وجود ندارد، این تاندون نامشخص است. هنگامی که بعد از تنش زدن به گرد و غبار اعمال نمی شود، تاندون یک تاندون بدون سر و صدا است. مراحل بارگیری تجزیه و تحلیل اعضای اولیه پیش از مواجه می تواند در مراحل مختلف بارگیری متفاوت باشد.
مراحل بارگیری به شرح زیر است.
1) اولیه: می توان آن را به دو مرحله تقسیم کرد.
الف) در طول کشش فولاد
ب) در انتقال پیش بندگی به بتن.
2) متوسط: این شامل بار در حمل و نقل اعضای پیشین است.
3) نهایی: می توان آن را به دو مرحله تقسیم کرد.
الف) در خدمت، در حین عملیات
ب) در نهایت، در حوادث شدید
مزایای پیش بند بندی
پیش تقویت بتن دارای مزایای متعدد در مقایسه با بتن مسلح سنتی (RC) بدون پیش بند بندی است. یک عضو بتن کاملا پیشبینی شده معمولا در طول عمر فشرده سازی تحت فشار قرار می گیرد. این چندین نقص بتن را تصحیح می کند. متن زیر به طور گسترده ای به مزایای یک عضو بتنی پیشین با یک عضو معادل RC اشاره می کند. برای هر اثر، مزایا ذکر شده است.
این بخش تحت بارهای خدماتی غیرقابل تحمل است.
کاهش خوردگی فولاد افزایش دوام.
بخش کامل استفاده شده است
لحظه ای بالاتر از اینرسی (سختی بالاتر)
کمبود تغییرات (بهبود قابلیت کار).
افزایش ظرفیت برشی.
مناسب برای استفاده در مخازن تحت فشار، سازه های نگهدارنده مایع. بهبود عملکرد (انعطاف پذیری) تحت بارگذاری پویا و خستگی.
نسبت های بالا به عمق طول های بزرگ تر ممکن است با پیش بند بندی (پل ها، ساختمان ها با فضاهای بزرگ بدون ستون) ارزش های معمول نسبت عمق عمق در اسلب در زیر داده شده است.
صفحات غیر پیش ساخته 28: 1 صفحات پیش ساخته شده 45: 1 برای طول یکسان، عمق کمتر در مقایسه با عضو RC.
کاهش وزن خود.
درخواست تجدید نظر زیبایی بیشتر به دلیل بخش های باریک
مقرون به صرفه تر بخش.
مناسب برای ساخت و ساز پیش ساخته
مزایای ساخت و ساز پیش ساخته به شرح زیر است.
ساخت سریع
کنترل کیفیت بهتر
تعمیر و نگهداری کاهش می یابد مناسب برای ساخت و ساز چندگانه استفاده چندگانه از قالب.
کاهش قالب.
دسترسی به اشکال استاندارد.
بعد از کشیدن
سیستم های پیش بند بندی در طول سال ها توسعه یافته اند و شرکت های مختلف محصولات خود را ثبت کرده اند. اطلاعات دقیق سیستم ها در کاتالوگ محصولات و بروشور های منتشر شده توسط شرکت ها ارائه شده است. دستورالعمل کلی پیش بند بندی در بخش 12 IS 1343: 1980 وجود دارد. اطلاعاتی که در این بخش ارائه شده است، مقدماتی و با تاکید بر مفاهیم اساسی سیستم است. سیستم های پیش بند بندی و دستگاه ها برای دو نوع پیش بند بندی، پیش کشش و پس از کشش توصیف شده است. این بخش پس از کشش را پوشش می دهد. سیستم های قبل از کشش و دستگاه ها، قبل از کشش را پوشش می دهد. پس از سخت شدن بتن، بعد از کشش، تنش به تاندون اعمال می شود. مراحل پس از کشش بعدا شرح داده می شود.
مراحل پس از کشیدن
در سیستم های پس از کشیدن، مجرای برای تاندون ها (یا رشته ها) همراه با تقویت قبل از ریخته گری بتن قرار می گیرد. تاندون ها پس از ریخته گری بتن در کانال ها قرار می گیرند. این کانال باعث جلوگیری از تماس بین بتن و تاندون ها در طول عمل کشش می شود. بر خلاف قبل از کشش، تاندون ها با واکنش علیه بتن سخت مقاوم می شوند. اگر مجاری ها با گرد و غبار پر شده باشند، پس از آن به عنوان کشش اتصال باند شناخته می شود. مایع یک خمیر سیمان خالص یا یک ملات شن و سیمان حاوی مخلوط مناسب است .
همانطور که از نامش بر می آید، به عنوان نام مستعمل، پس از کشش بدون سر و صدا، مجراها هرگز از بین نمی روند و تاندون تنها با انقباض های انتهایی در تنش قرار می گیرد. طرح زیر نشان می دهد که یک نماینده طرح بندی شده از یک عضو پس از تنش کشف شده است. مشخصات کانال بستگی به شرایط پشتیبانی دارد. برای یک عضو به سادگی پشتیبانی می کند، کانال دارای مشخصات بینایی بین انتها است. برای یک عضو پیوسته، کانال مجددا در محدوده و مخزن بیش از پشتیبانی قرار می گیرد.
مراحل مختلف عملیات پس از کشیدن به شرح زیر خلاصه می شود.
ریخته گری بتن.
قرار دادن تاندون ها.
قرار دادن بلوک لنگرگاه و جک. اعمال تنش به تاندون.
صندلی گوه
برش تاندون ها
بتن مسلح (RC) یک ماده کامپوزیتی است که در آن مقاومت و کششی نسبتا کم مقاومت بتن با بکارگیری تقویت شده با استحکام کششی یا انعطاف پذیری بالاتر است. تقویت معمولا، اگرچه لزوما، میله های تقویت کننده فولاد (میلگرد) است و معمولا در بتن قبل از مجموعه بتن به صورت منفرد قرار می گیرد. طرح های تقویت کننده به طور کلی برای مقاومت در برابر استرس های کششی در مناطق خاص بتن که ممکن است باعث ترک خوردگی غیرقابل قبول و یا شکست ساختاری شود طراحی شده است. بتن مسلح مدرن می تواند مواد تقویتی متنوعی را از فولاد، پلیمرها یا مواد کامپوزیتی متناوب همراه با میلگرد یا خاردار داشته باشد. بتن مسلح همچنین می تواند به طور دائمی (در تنش) تاکید شود تا رفتار ساختار نهایی تحت بارهای کاری بهبود یابد. در ایالات متحده، رایج ترین روش های انجام این کار به عنوان کشش اولیه و پس از کشیدن شناخته می شود.
برای ساخت و ساز قوی، قابل انعطاف و بادوام، تقویت باید حداقل ویژگی های زیر را داشته باشد:
قدرت نسبی بالا
تحمل بالای کشش کششی.
پیوند خوب با بتن، صرف نظر از pH، رطوبت و عوامل مشابه.
سازگاری گرمایی، باعث ایجاد تنش غیر قابل قبول در پاسخ به تغییر دما نمی شود.
طول عمر در محیط بتن، صرف نظر از خوردگی و یا استرس پایدار.
استفاده در ساخت و ساز
شیارهای سقف Sagrada Familia در ساخت و ساز (2009)
· بسیاری از انواع مختلف سازه ها و اجزای سازه را می توان با استفاده از بتن مسلح از جمله اسلب ها، دیوارها، پرتوها، ستون ها، بنیادها، فریم ها و بیشتر ساخته شده است.
بتن مسلح را می توان به عنوان بتن پیش ساخته یا بتن ریخته گری طبقه بندی کرد.
طراحی و اجرای سیستم کارآمد ترین بخش کلیدی برای ایجاد سازه های ساختمانی مطلوب است. تغییرات کوچک در طراحی یک سیستم طبقه می تواند تاثیر قابل توجهی بر هزینه های مواد، برنامه ساخت و ساز، قدرت نهایی، هزینه های عملیاتی، میزان اشغال و استفاده نهایی از ساختمان داشته باشد.
بدون تقویت ساخت سازه های مدرن با مواد بتنی امکان پذیر نخواهد بود.
ویژگی های کلیدی
سه ویژگی فیزیکی بتن مسلح خواص خاص خود را ارائه می دهند:
ضریب انبساط حرارتی بتن شبیه فولاد است و از بین بردن تنش های داخلی بزرگ به علت تفاوت در گسترش یا انقباض حرارتی است.
هنگامی که رطوبت سیمان در بتن سخت می شود، این مطابق با جزئیات سطح فولاد است، به طوری که هر گونه استرس می تواند به طور موثر بین مواد مختلف انتقال یابد. معمولا میله های فولادی، باریک و یا موجدار برای بهبود باند یا انسجام بین بتن و فولاد هستند.
محیط شیمایی قلیایی که توسط ذخایر قلیایی (KOH، NaOH) و Portlandite (هیدروکسید کلسیم) موجود در خمیر سیمان سخت شده فراهم می شود، یک فیلم Passivating بر روی سطح فولاد ایجاد می کند و آن را نسبت به خوردگی مقاوم تر می کند. در شرایط خنثی یا اسیدی باشید. هنگامی که خمیر سیمان در معرض هوا قرار می گیرد و آب شهری با CO2 جوی واکنش نشان می دهد، پرتلندیت و هیدرات سیلیکات کلسیم (CSH) رب سیمان سخت شده به طور فزاینده گازدار می شوند و pH بالا به تدریج از 13.5 تا 12.5 به 8.5 کاهش می یابد، pH آب در تعادل با کلسیت (کربنات کلسیم) و فولاد دیگر غیر فعال می شود.
به عنوان یک قاعده کلی، تنها به منظور ایده ای در اندازه های مختلف، فولاد در pH بالاتر از ~ 11 محافظت می شود، اما شروع به خوردن زیر ~ 10 بسته به ویژگی های فولاد و شرایط فیزیکی و شیمیایی محلی زمانی که بتون گازدار می شود. کربناتاسیون بتن همراه جذب کلرید یکی از دلایل اصلی شکست شکستن میله های تقویت کننده بتن می باشد.
سطح مقطع نسبی فولادی مورد نیاز برای بتن مسلح معمولا بسیار کوچک است و برای برخی از ستونها از 1٪ برای بیشتر تخته ها و تخته ها تا 6٪ متفاوت است. میله های تقویت کننده معمولا به صورت مقطع عرضی و در قطر متفاوت هستند. سازه های بتن مسلح گاهی اوقات مقرراتی نظیر هسته های توخالی تهویه ای برای کنترل رطوبت و رطوبت خود دارند.
توزیع بتن (به رغم تقویت) ویژگی های قدرت در طول مقطع عناصر بتنی عمودی بتن نامتقارن است
تقویت و اصطلاحات پرتوهای
دو پرتو متقاطع به قطعه پارکینگ گاراژ که شامل فولاد تقویت کننده و سیم کشی، جعبه های اتصال و سایر اجزای الکتریکی مورد نیاز برای نصب نورپردازی سرپوشیده برای سطح گاراژ در زیر آن می باشد.
یک پرتو در زیر خم شدن خم می شود، که منجر به یک انحنای کوچک می شود. در چهره بیرونی (چسب کششی) انحنای بتن استرس کششی را تحریک می کند، در حالی که در درون چهره (چهره فشاری) استرس استرس فشاری را تجربه می کند.
پرتو تک تقویت شده یکی است که در آن عنصر بتن فقط در نزدیکی چهره کششی تقویت می شود و تقویت کننده، به نام فولاد تنش، برای مقاومت در برابر تنش طراحی شده است.
پرتو دوبل تقویت شده یکی است که علاوه بر تقویت کششی، عنصر بتنی نیز در نزدیکی چهره فشاری تقویت شده است تا به فشرده سازی مقاومت بتن کمک کند. تقویت دوم فولاد فشرده سازی نامیده می شود. وقتی که منطقه فشرده سازی بتن برای مقاومت در برابر لحظه فشاری (لحظه مثبت) مقاومت ناپذیر است، اگر معمار ابعاد بخش را محدود کند، تقویت اضافی باید ارائه شود.
پرتو زیر با تقویت شده است که در آن ظرفیت کشش تقویت کششی کوچکتر از ظرفیت فشرده سازی ترکیبی بتن و فولاد فشرده سازی (تحت تقویت در صورت کششی) است. هنگامی که عنصر بتن مسلح در معرض افزایش زمان خمش قرار می گیرد، فولاد تنش در حالی که بتن به شکست نهایی خود برسد، تولید می شود. همانطور که فولاد تنش تولید و گسترش می یابد، یک بتن "زیر تقویت شده" نیز به صورت مجسمه ای تولید می شود و تغییر شکل و هشدار قبل از شکست نهایی خود را نشان می دهد. در این مورد، استرس عملکرد فولاد بر طراحی طراحی شده است.
پرتو تقویت شده بیش از حد است که ظرفیت کشش فولاد تنش بیشتر از ظرفیت تراکم ترکیب بتن و فولاد فشرده سازی (بیش از حد تقویت شده در صورت کششی) است. بنابراین پرتو "بیش از بتن مسلح" با خرد کردن بتن فشرده منطقه و قبل از آنکه فولاد منطقه تنش تولید می کند، شکست نمی خورد، که پیش از شکست به هیچ وجه به دلیل نقص لحظه ای ارائه نمی شود.
پرتو تقویت شده متعادل است که در آن هر دو منطقه فشرده و کششی به همان بار تحمیل شده بر روی پرتو می رسند و بتن خرد می شود و فولاد کششی در همان زمان تولید خواهد شد. این معیار طراحی، با این حال به عنوان یک بتن مسلح بیش از حد خطرناک است، زیرا شکست ناگهانی است زیرا بتن در همان زمان از تولید فولاد کششی فرو می ریزد، که هشدار بسیار کمی از ناراحتی در عدم تنش ایجاد می کند.
عناصر حمل موقت بتن مسلح به طور معمول باید به زیر تقویت شود تا کاربران ساختار هشدار دهنده سقوط پیش بینی شده را دریافت کنند.
استحکام مشخصه استحکام یک ماده است که کمتر از 5٪ از نمونه، مقاومت کمتری را نشان می دهد.
استحکام طراحی یا مقاومت اسمی، قدرت مواد است، از جمله یک عامل ایمنی مواد. ارزش فاکتور ایمنی به طور کلی در طراحی تنش مجاز از 0.75 تا 0.85 متغیر است.
حالت محدود نهایی نقطه شکست تئوریک با یک احتمال خاص است. این در بارهای تراکم شده و مقاومت مقاومتی مشخص شده است.
