بررسی سقف دال پیش تنیده

مقدمه

استفاده از بتن پیش‌تنیده در ایجاد پل‌ها و ساختمان‌ها از حدود 50 سال پیش تا کنون در سطح وسیع متداول شده است. با توجه به عیوب مختلف فولاد (ناپایداری الاستیک نیمرخ‌های فلزی، خوردگی و زنگ‌زدگی، فزونی بهای تولید و …) امروزه اغلب پل‌ها و ساختمان‌های بزرگ از بتن پیش‌تنیده ساخته می‌شوند، اما برخلاف حالت بتن مسلح( غیر پیش‌تنیده )، مصالح مصرفی جهت این سازه­ ها ( پیش‌تنیده ) باید از کیفیت بسیار خوبی برخوردار باشند. در بتن پیش‌تنیده نیز مانند بتن مسلح از بتن که دارای مقاومت بسیار خوب فشاری است و فولاد استفاده می‌شود.

پیش تنیدگی (pre-stressing) عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت دائمی و به‌اندازه لازم در یک عضو بتنی به‌طوری که در اثر این تنش مقداری از تنش‌های ناشی از بار مرده و زنده در این عضو خنثی گردد و در نتیجه ظرفیت باربری عضو پیش‌تنیده افزایش یابد. به‌طورکلی می‌توان عمل خنثی نمودن تنش‌ها و یا متعادل نمودن بارها (LoadBalancing) را اساس طراحی اعضای پیش‌تنیده دانست.

اگر نیروی فشاری مشخصی را از دو طرف به یک قطعه بتنی یا تیر پیش‌تنیده وارد بیاوریم می‌توان تنش کششی را در پائین عضو کاهش داد و یا به‌کلی آن را خنثی نمود و تبدیل به تنش فشاری کرد که این اعمال نیرو تعادل بارهای خارجی هستند.

1. سقف پیش تنیده

بتن‌ها کاربرد زیادی در ساختمان‌سازی دارند و سازندگان با روش پیش تنیدگی یا pre-stressing در آنها سعی دارند مقاومت ساختمان‌ها و سازه‌ها را بیشتر کنند. در بتن‌های پیش‌تنیده فشاری ثابت و دائمی در قسمتی از بتن ایجاد می‌شود تا فشار حاصل از بار در آن ناحیه کمتر شود. این بتن‌ها در اجرای سقف‌های پیش‌تنیده کاربرد دارند و باعث افزایش استحکام سقف سازه می‌شوند.

در سقف‌های پیش‌تنیده غلاف‌های وجود دارد که سازندگان کابل‌هایی فولادی را در آنها قرار می‌دهند تا قدرت تحمل بار بیشتری داشته باشند. در واقع کابل‌ها در بخش آخر بتن‌های این سقف‌ها بسته شده و گره می‌خورند.

در انواع سقف پیش‌تنیده تنشی باثبات دائم وجود دارد که از انواع تنش‌ها جلوگیری می‌کند و باعث افزایش مقاومت سقف در برابر فشارهای مختلف می‌شود.

روش اجرای انواع سقف پیش‌تنیده با هم متفاوت است و سازنده در طراحی هر پروژه باید این موضوع را مدنظر قرار دهد. طراح و مجری سقف باید علاوه بر توجه به این موضوع برای هر پروژه از مصالح و مواد اولیه استاندارد استفاده کند تا سازه قدرت و دوام مناسبی داشته باشد و تخریب نشود.

2. تاریخچه سقف پیش‌تنیده

حدود ۲ قرن پیش یعنی سال ۱۸۸۶ یک مهندس آمریکایی موفق به اجرای سقف پیش‌تنیده شد. هر چند او توانست این روش را اختراع کند، اما ۵۰ سال از برگ تاریخ ورق خورد تا مهندس‌ها و سازندگان بتوانند از سقف‌های پیش‌تنیده در صنعت ساختمان‌سازی استفاده کنند.

پس از جنگ جهانی دوم استفاده از سقف‌های پیش‌تنیده در صنعت ساخت‌و‌ساز بیشتر شد. در واقع برای ساخت بتن مقاوم نیاز به فولاد است و پس از جنگ جهانی دوم تولید فولاد رونق گرفت و بتن‌ها و انواع سقف Prestressed بیشتر از قبل محبوبیت پیدا کردند.

3. اجزای تشکیل‌دهنده سقف پیش‌تنیده

سقف Prestressed از اجزای مختلفی تشکیل می‌شود که در ادامه آنها را لیست می‌کنیم:

• کابل‌ها: کابل‌ها در انواع مختلف ۱ یا ۵۰ رشته و با روکش یا بدون روکش تولید می‌شوند. سازنده‌ها به طور معمول از کابل‌های ۷ رشته‌ای در سیستم‌های پیش‌تنیده استفاده می‌کنند.
• گوه‌‎ها: گوه‌ها باعث افزایش نیروی کششی کابل‌ها می‌شوند و مخروطی شکل هستند. گوه‌ها به‌صورت ۲ یا ۳ تکه تولید شده و نمی‌گذارند که کابل‌ها به حالت اولیه‌شان برگردند.
• صفحه‌های مهاری: صفحه‌های مهاری به‌صورت مستطیلی یا گرد تولید می‌شوند و انواع مختلف ۱ تا ۳۲ سوراخه دارند.
• قطعات شیپوری: قطعات شیپوری به‌عنوان تکیه‌گاه جک در زمان کشش کاربرد دارند.
• غلاف‌های گالوانیزه: غلاف‌های گالوانیزه از خوردگی استرندها جلوگیری کرده و باعث محافظت از آنها می‌شوند.

4. انواع سقف پیش‌تنیده

سقف‌های پیش‌تنیده انواع مختلفی دارند که باید با آنها آشنا باشید. حالا در ادامه انواع این سقف‌ها را معرفی می‌کنیم و توضیح می‌دهیم:

• پیش کشیده

در سقف‌های پیش‌تنیده پیش کشیده سازنده ابتدا موقعیت کابل‌ها را تشخیص می‌دهد و بعد آنها را به‌وسیله جک هیدرولیکی می‌کشد. او همچنین طول اضافه کابل‌ها را بریده و آنها را به‌وسیله صفحه‌های مهاری می‌بندد.

• پس‌کشیده

سقف‌های پیش‌تنیده پس‌کشیده به دو شکل مختلف اجرا می‌شوند که توضیحشان می‌دهیم:

1. روش چسبنده: در روش چسبنده کابل‌ها از وسط قالب‌های گالوانیزه عبور می‌کنند. معمولاً بعد از فرایند بتن‌ریزی فاصله و بخش‌هایی خالی بین بتن ایجاد می‌شود که سازنده‌ها به‌وسیله دوغاب بخش‌های باقی‌مانده را پر خواهند کرد.
2. روش غیرچسبنده: در روش غیرچسبنده کاملاً بر خلاف روش چسبنده اول بتن‌ریزی انجام می‌شود و سپس سازنده عملیات کابل‌کشی را انجام می‌دهد. در این روش اول باید مقاومت فشاری بتن بررسی شود تا بتوان کابل‌کشی را انجام داد. همچنین در روش غیرچسبنده دیگر نیازی به استفاده از دوغاب برای پر کردن فضاهای خالی نیست.

5. سقف پیش‌تنیده درجا

در این سقف‌ها، سازنده ابتدا سقف را قالب‌بندی می‌کند و عملیات شمع‌گذاری را انجام می‌دهد. بعد از طی‌کردن مراحل طراحی شبکه مش تحتانی، کابل‌کشی را به‌صورت طولی و عرضی و به‌صورت سینوسی شروع خواهد کرد.

سازنده‌ها در سقف‌های پیش‌تنیده درجا فقط در بخش پایینی دال‌ها و با میزان خیلی کمی از فولاد مش‌بندی را انجام می‌دهند. همچنین آنها برای تنظیم‌کردن موقعیت کابل‌ها از اسپیسرها استفاده می‌کنند.

در روش درجا عملیات آرماتورگذاری تقویتی نیز به‌وسیله آرماتورهای فنری یا خاموت‌ها نیز انجام می‌شود. مجری سقف همچنین شیپوری‌ها و صفحه‌های مهاری را هم در جای خود نصب می‌کند و بتن‌ریزی را انجام می‌دهد.

بعد از اینکه سازنده مطمئن شد که بتن به مقاومت کافی رسیده، قالب‌ها را بازکرده و فوم‌های محافظ شیپوری‌ها را می‌سوزاند.

6. کاربرد سقف پیش‌تنیده

سقف‌های Prestressed کاربردهای متنوعی در صنعت ساختمان‌سازی دارند که در ادامه به معرفی مهم‌ترین کاربردهای آن می‌پردازیم:

• پارکینگ‌های طبقاتی
• مراکز تجاری
• پل‌ها
• سدها
• سازه‌های کابلی معلق
• سینما‌ها و آمفی‌تئاترها
• مراکز رفاهی
• سازه‌های صنعتی

7. مراحل اجرای سقف پیش‌تنیده

سقف‌های پیش‌تنیده طی مراحلی خاص اجرا می‌شوند که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم:

1.7. قالب‌بندی

سازنده‌ها در مرحله قالب‌بندی از مصالحی مشابه بتن‌های معمولی استفاده می‌کنند. همچنین به‌منظور مهارکردن آنها در بخش کناره‌ها باید از چوب استفاده کرد.

2.7. آرماتوربندی

در این مرحله سازنده ابتدا از آرماتورهای تقویتی استفاده می‌کند و سپس با قراردادن کابل‌ها روی قالب‌ها به شکل متمرکز و مهار کردنشان در بخش انتهایی مرحله آرماتوربندی را هم به پایان می‌رساند.

3.8. بتن‌ریزی

سازنده با عملیات بتن‌ریزی باعث محکم‌ترشان کناره‌های مهار انتهایی می‌شود. او در این مرحله با کشش کابل‌ها، سقف‌های پیش‌تنیده را در پروژه موردنظر اجرا می‌کند. البته او برای این کار باید استاندارد بودن پروژه از نظر فنی را به‌صورت کامل بررسی کند.

8. مزیت‌های سقف پیش‌تنیده

مزیت‌های اجرای سقف‌های Prestressed در صنعت ساختمان‌سازی را می‌توان از جنبه‌های مختلف بررسی کرد:

• کم‌شدن ضخامت سقف

بتن‌های پیش‌تنیده در مراحل تولید تحت‌فشار قرار گرفته و مقطع آنها نسبت به بتن‌های غیر پیش‌تنیده بیشتر است؛ بنابراین ضخامت سقف‌های پیش‌تنیده تقریباً ۳۰ درصد کمتر می‌شود.

• کم‌شدن وزن سازه

درصورتی‌که ضخامت سقف کمتر شود، وزن سازه هم کمتر خواهد شد. با کم شدن وزن ساختمان در صورت وقوع زلزله آسیب زیادی به سازه نمی‌رسد.

• اجرای یکپارچه سقف

سازنده‌ها با سقف‌های Prestressed می‌توانند سقف‌ها را بدون هیچگونه درزی و به‌طور کاملا یکپارچه در طول ۶۰ متر اجرا کنند. با این ویژگی در سازه سطوح هموار به‌وجود می‌آید و درزها کمتر می‌شوند.

• افزایش دوام سازه

در این سقف‌ها ضخامت دال بتنی به دلیل حذف قسمت کششی بتن کم می‌شود و این موضوع روی فونداسیون ساختمان تأثیر می‌گذارد؛ بنابراین مقاومت ساختمان در برابر زلزله بیشتر خواهد شد.

• کم‌شدن ارتفاع سازه

سقف‌های پیش‌تنیده موجب کم‌شدن ضخامت سقف و حذف آویز تیرها می‌شوند، بنابراین باعث کم‌شدن ارتفاع سازه نیز خواهند شد.

اگر سازنده‌ها از این سقف‌ها در پروژه‌های خود استفاده کنند، ارتفاع سازه در هر طبقه ۲۰ سانتی‌متر کمتر می‌شود. درصورتی‌که به سقف کاذب نیز نیازی نباشد، ارتفاع سازه در هر طبقه حتی تا ۴۰ سانتی‌متر هم کمتر خواهد شد.

اگر ارتفاع سازه‌ها کم شود، مقاومتشان در برابر زلزله بیشتر می‌شود.

• کنترل ترک‌ها و آب‌بندی

در انواع سقف پیش‌تنیده به دلیل وجود تنش‌های فشاری در دو جهت عمود بر هم امکان ایجاد ترک نیز کاهش پیدا می‌کند؛ بنابراین عوامل آسیب‌زا مثل آب یا روغن نمی‌توانند وارد ترک‌ها شده و روی استحکام سازه تأثیر منفی بگذارند.

• افزایش فضای طبقه‌ها

در این روش ستون‌های اضافه در پلان‌ها حذف و ابعاد بخش‌های مختلف ساختمان کوچک‌تر می‌شوند، بنابراین فضای طبقه‌ها بیشتر خواهد شد.

• کم‌کردن مصالح مصرفی

سازنده‌ها با استفاده از بتن‌های Prestressed باعث کم‌شدن حجم بتن مصرفی در پروژه می‌شوند. در این بتن‌ها از فولاد نیز استفاده می‌کنند، بنابراین نیاز به آرماتور تا حد زیادی کم خواهد شد.

• کاهش زمان اجرای پروژه

در سقف‌های پیش‌تنیده در مدت‌زمان بسیاری کوتاه می‌توان قالب‌بندی‌ها را باز کرد. همچنین در این روش آویز تیرها حذف شده و قالب‌بندی راحت‌‎تر می‌شود.

• کم‌شدن هزینه‌ها

در این روش از بتن‌ها استفاده بهینه‌تری می‌شود، بنابراین حجم مصالح مصرفی کمتر شده و نیاز به‌صرف هزینه‌های زیادی برای خرید مصالح نیست. سقف‌های پیش‌تنیده باعث کم‌شدن سطوح قالب‌بندی می‌شوند و تأثیر مستقیمی روی زمان اجرای پروژه دارند، بنابراین در صورت استفاده از آنها نیاز به‌صرف هزینه‌های زیاد نیست.

• انعطاف‌پذیری پلان‌ها

به‌وسیله انواع سقف پیش‌تنیده امکان اجرای پلان‌های منحنی و پیچیده نیز وجود دارد. با این ویژگی، سازنده‌ها می‌توانند المان‌های اضافه را حذف کرده و استفاده بهتر و بهینه‌تری از فضای طبقه‌ها داشته باشند.

9. نکات مهم درباره سقف پیش‌تنیده

چند نکته مهم و اصولی درباره انواع سقف پیش‌تنیده وجود دارد که باید به آنها توجه کنید:

• به‌هیچ‌عنوان برای این سقف‌ها از کابل‌های بی‌کیفیت استفاده نکنید، چون باعث ازبین‌رفتن نیروی کششی بتن شده و خیز سقف را نیز بیشتر می‌کنند.
• برای اجرای این سقف‌ها از پیمانکار گواهی فنی معتبر بخواهید.
• به‌منظور جلوگیری از آسیب کابل‌ها از دپوی آنها در محیط‌های مرطوب جلوگیری کرده و نگذارید که اجسام تیز با آنها برخورد داشته باشند.
• زمانی که تصمیم دارید از دال‌های تخت استفاده کنید، برای اینکه با برش پانچ مواجه نشوید لازم است به برخی نکات توجه داشته باشید. زمانی که در حال اجرای سقف‌های پیش‌تنیده هستید، نباید پوشش بتنی کابل‌ها را کمتر از ۲۵ میلی‌متر در نظر بگیرید.  
• تنها زمانی که بتن به مقاومت کافی رسیده باشد، مجاز هستید نیروی کششی را به کابل‌ها اعمال کنید. همچنین نیرویی که به کابل‌ها اعمال می‌شود را باید توسط جک‌های کالیبره شده به‌صورت دقیق مدیریت کنید.  
• لازم است در پایین‌ترین و بالاترین نقطه کابل (پیش‌تنیده) از اسپیسر استفاده کنید. درصورتی‌که در سقف‌های پیش‌تنیده از اسپیسرهای فلزی استفاده کرده باشید، لازم است با استفاده از رنگ اپوکسی یک‌لایه محافظ جهت جلوگیری از خوردگی ایجاد کنید.   
• برای اینکه از زنگ‌زدگی فولادها جلوگیری شود، لازم است از مواد قیری، گریس یا گروت استفاده شود. مقاومت گسیختگی تضمینی فولادهای پیش‌تنیده باید بین ۱۲۰۰ تا ۲۲۰۰ (نیوتون بر مترمربع) باشد.  
• معمولاً اجرای پیش تنیدگی سقف با روش پس‌کشیدگی را به‌صورت دال تخت است. آیین‌نامه ۲۸۰۰ ارتفاع ساختمان در این حالت را به ده متر یا سه‌طبقه محدود کرده است. همچنین در سازه‌ها لازم است دیوارهای برشی بتن‌آرمه اجرا شود.  
• برای اینکه کابل‌ها حین سوراخ‌کاری‌های احتمالی در آینده با آسیب مواجه نشوند، لازم است محل نصب کابل‌ها 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 کابل‌ها 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 هدف‌های موردنظر به طور کامل حاصل شود و از این طریق پروژه در بهینه‌ترین حالت ممکن از نظر هزینه، وزن، مصالح و… اجرا شود.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

در این مطلب به طور کامل درباره سقف پیش‌تنیده و ویژگی‌ها و کاربردهای آن صحبت کردیم. باتوجه‌به مزیت‌هایی که این سقف‌ها دارند، می‌توان آنها را جایگزین مناسبی برای سقف‌های غیر پیش‌تنیده دانست. البته شما باید در نصب و اجرای آن‌ها از شرکت‌ها و تکنسین‌های حرفه‌ای و معتبر کمک بگیرید تا مشکلی در آینده به وجود نیاید.

جهت آشنایی کامل با “سقف دال پیش تنیده” به پکیج “جزوات کاربردی” در بخش گنجینه فایل وب‌سایت مراجعه فرمایید