روش های کشش کابل و اثر دما روی کابل پیش تنیده-سازه های پیش تنیده و بتن اکسپوز تکین دژ
روش های کشش کابل ها
در روش پیش تنیدگی، کابل ها در یک انتهای بستر مهار می شوند و در انتهای دیگر به وسایل کشش بسته می شوند. هم برای کشیدن گروه کابل های پیش تنیدگی و هم برای کشیدن کابل منفرد پیش تنیدگی از جکهای هیدرولیک مخصوص با بازوی بلند متحرک استفاده می شوند.
در عمل به تاندون ها (کابل ها) یک نیروی کوچک اولیه اعمال می شود. این نیروی اولیه به وسیله کشیدن کابل ها به مقدار کم اعمال می گردد. مقدار این نیرو، حداقل نیرویی است که شل بودن کابل ها را برطرف و تنش را یکسان می سازد. مقدار نیروی مورد نیاز به طول بستر، اندازه کابل ها و مسیر کابل ها بستگی دارد. مقدار نیروی استفاده شده بین ۵ تا ۲۰ درصد نیروی پیش تنیدگی نهایی است نیروی اولیه را می توان به وسیله جک پیش تنیدگی یا هر وسیله دیگری که امکان اعمال نیروی مورد نظر را دارد به کابل ها وارد کرد. بعد از اعمال نیروی اولیه، نقاط مبنا برای اندازه گیری کرنش علامت زده می شود افزایش طول باید با رواداریی در حدود چند میلی متر اندازه گیری شود.
برای کشیدن گروه کابل کابل ها پس از عبور از سوراخهای موجود در صفحه سرکه آرایش هندسی مشخصی دارند، وارد گیره های جک می شوند. با اعمال نیروی هیدرولیک، کابل ها کشیده می شوند. هنگامی که کشش به مقدار مناسب رسید (به وسیله فشار جک و اندازه گیری افزایش طول منحنی می شود) کابل توسط گیره و گوه مهار شده و جک ها برای بستر بعدی کنار گذاشته میشوند وفی تعداد زیادی از کابل ها تنیده میشوند ممکن است بیشتر از یک جک استفاده شود.
اسیدی کابل متعدد اجازه استفاده از جک های کوچکتر و سبکتر را فراهم می سازد. ممکن است از جک * کش استفاده شود. در این حالت کابل از بین سوراخ مرکزی جک عبور می کند و در نتیجه در انتهای جک مهار می شود.
تأثیر دما: معمولا اختلاف دما بین فولاد و بتن در زمان کشیدن، تأثیر مهمی بر روی تغییر تنش در تاندون دارند. اگر فولاد در درجه حرارت پایین کشیده شود و سپس بتن گرم به درون آن ریخته شود. فولاد منبسط می شود که در نتیجه کشش در کابل کاهش می یابد. البته اگر تغییر دما معکوس حالت قبل شود.. نتایج مربوطه نیز برعکس حالت قبل می شوند. تغییر طول کل ناشی از تغییرات دما در فولاد با رابطه زیر بیان می شود:
که در آن:
= تغییر طول فولاد در اثر تغییر دما (11تا12)
= ضریب انبساط خطی مساوی
= تغییر دما
= طول کابل تحت تأثیر تغییر دما
به جز مواردی که تغییر دمای زیادی وجود داشته باشد، معمولا میتوان از اثر تغییر دما صرف نظر کرد
اختلاف ها و اتلاف ها: بین محاسبات و افزایش طول اندازه گیری شده می توان اختلاف های کوچک را انتظار داشت. در صورت شناخت و آگاهی از منبع اختلاف، می توان آنها را ارزیابی نمود. یک منبع اختلاف، وقوع لغزش در محل گیره ها است. این موضوع در محاسبات به آسانی قابل تشخیص و اعمال هستند. در آغاز هر کار پیش تنیدگی، جا به جایی و تغییر شکل نقاط تکیه گاهی اعمال نیرو باید ارزیابی شوند، معمولا از این اثر می توان صرف نظر کرد، اما اگر اختلاف آشکار دیگری وجود داشته باشد باید کنترل شوند.
در حین کشش کابل های پیش تنیدگی تک، کابل تمایل به پیچیدن دارد که در نتیجه باعث چرخش بازوی جک می شود. یک دور چرخش برای ۳۰ متر طول کابل مجاز است. گاهی اوقات ممکن سد مفتولی در حین تنیدگی گسیخته شود. اگر تعداد این مفتول ها کمتر از ۲ درصد مساحت کل مفتول ها باشند، تنیدگی قابل قبول است.
محاسبات پیش تنیدگی
طراح باید تعداد، اندازه، آرایش تاندون ها، تنش اعمالی به کابل را محاسبه و نتایج را به صورت مقادیر فشار هیدرولیک جک و یا ازدیاد طول کابل برای استفاده در کارگاه ارایه نماید. محاسبات زیر چگونگی محاسبه نیروی کششی گروه کابل را که به طور همزمان کشیده میشوند، نشان میدهد. اگر کابل به صورت تک استفاده شود، معادلات به دست آمده با n=1و j=1 معتبر هستند. پارامترهای مورد استفاده به شرح زیر میباشند:
کابل های غیرمستقیم
معادلاتی که در بالا ارایه شدند برای بستر با کابل های مستقیم کاربرد دارند. بسیاری از اعضای پیش تنیده دارای کابل ها با مسیر منحنی یا شکسته می باشند. در مسیر منحنی، کابل به صورت متقارن نسبت به وسط دهانه و در نزدیکی تار پایین در وسط دهانه تعبیه می شوند. سپس در انتهای تیر این کابل به نزدیک تار بالا کشیده میشود. هدف از استفاده از مسیر منحنی، ایجاد توزیع بهتر تنش در عضو پیش تنیده و کاهش برون محوری نیروی پیش تنیدگی در انتهای عضو می باشد. محاسبات نیرو و ازدیاد طول به دست آمده در بالا، برای کابل های مستقیم می باشد. گاهی اوقات تنیده کردن یک کابل منحنی، فقط از یک انتها به دلیل اصطکاک در وسایل نگهدارنده کابل در بالا و پایین چندین نقطه از بستر، امکان پذیر نمی باشد. در این حالت، نیروی کل در یک انتها به کابل وارد می شود و سپس ازدیاد طول ثبت می شود جک به انتهای دیگر منتقل می گردد و نیروی كل نیز در این انتها اعمال میشود و بعد از آن ازدیاد طول ثبت می شود. مجموع دو ازدیاد طول باید مساوی ازدیاد طول کل با ۵ درصد خطا باشد. دو روش معمول برای تنیده کردن کابل های منحنی وجود دارد که هر دو روش نتایج رضایتبخش و قابل قبولی را ارایه می دهند در روش اول، کابل ها با مسیر منحنی یا شکسته نصب می شوند و از دو انتها به روشی که در پاراگراف فوق ذکر شد کشیده می شوند. در روش دوم، همه تاندون ها به صورت مستقیم از داخل قالب ها عبور داده شده و سپس با مقدار نیرویی که قبلا مشخص شده است کشیده میشوند. در انتها با اعمال نیروی عرضی در نقاط مشخص، کابل در موقعیت نهایی قرار گرفته و به کمک مهارهایی در جای خود تثبیت می گردند. با از بین بردن پیوستگی بین تاندون ها در انتهای می توان اثری شبیه به کابل های منحنی به دست آورد. طول فاصله قسمت ناپیوسته به وسیله طراح مشخص می گردد. به وسیله قرار دادن تاندون در داخل یک غلاف کاغذی با پلاستیکی یا به وسیله پوشاندن کابل با یک ماده ضد چسبندگی می توان از ایجاد چسبندگی جلوگیری کرد.
تنیدگی
هنگامی که بتن برای انتقال تنش از فولاد به مقاومت مشخصه کافی به بتن رسید، در عملیات پیش کشیده کابل ها آزاد، و در عملیات پس کشیده کابل ها کشیده میشوند. این عمل می تواند با آزاد کردن جک های استفاده شده برای کشیدن گروه کابل های مستقیم انجام شود. برای کابل منفرد با کابل های منحنی روش های دیگری مورد نیاز است. یکی از روشهای بریدن کابل ها به صورت مجزا و به وسیله برش هوا میباشد که به صورت پی در پی یا با استفاده از الگویی که برای هر نوع قطعه و بستر پیش تنیدگی مشخص می شود انجام می گیرد.
هماهنگی بین عمل آوری، آزاد کردن کشش کابل های باز کردن قالب ها و آزاد کردن نگهدارنده های کابل برای کنترل ترک خوردگی در عضو مهم می باشد. قالب ها باید تا حد امکان در دوره عمل آوری شل شوند. در صورتی که بتن گرم باشد، باز کردن زود هنگام قالبها قبل از تنیدگی، می تواند باعث تسریع در خنک شدن و در نتیجه ترک گردد.
پیش تنیدگی در زمان مناسب و قبل از وقوع ترکهای ناشی از جمع شدگی، می تواند از وقوع چنین ترکهایی جلوگیری کند.
ازاد کردن گروه کابل
در گروه کابل کل نیروی پیش تنیدگی به طور یک جا به وسیله جک ایجاد میشود. لیکن آزادسازی کابل ها یک به یک و تدریجی است. هنگامی که تنش در عضو پیش تنیده آزاد می شود، عضو بر روی بستر تا حدی خواهد لغزید که مقدار آن بستگی به طول تاندون آزاد بین دو قطعه و همچنین طول تاندون آزاد عضو و بلوک فشاری انتهایی بستر دارد. به همین دلیل نباید مانعی دربرابر حرکت اعضا به جز اصطکاک بستر وجود داشته باشد.
آزاد کردن کابل منفرد
با استفاده از ترتیبی که تنش ها را به طور متقارن نسبت به محور عضو نگه میدارد، کابل ها به وسیله برش هوا (با اکسیژن کم) تا نقطه خمیری شدن و از دست دادن مقاومت مربوطه گرم می شوند. با این روش به تدریج کابل ها با فاصله چند ثانیه برای هر کابل جدا می شوند. اگر گرم کردن در هردو انتهای بستر به طور همزمان انجام گردد بهترین نتیجه به دست می آید.
کابل های منحنی
برای اعضای سنگین (وزن عضو حداقل ۲ برابر نیروی مهار کابل در نقطه تغییر شیب باشد) ابندا وسایل نگهدارنده کابل در محل تغییر شیب آزاد می شوند، سپس کابل ها آزاد می گردند. هم کابل های مستقیم و هم کابل های منحنی را می توان با روش آزادسازی گروه کابل با کابل منفرد تنیده نمود
در حالتی که اعضا سبک وزن هستند (وزن آنها کمتر از ۲ برابر نیروی نگهدارنده است)، ابتدا تاندون های شیبدار با گرم کردن در نقاط بر کنش (در حد فاصل دو قطعه) آزاد می شوند و بعد از آن نوبت به آزاد کردن نگهدارنده ها می رسد. کابل های مستقیم را می توان از روش گروه کابل یا کابل منفرد آزاد نمود. اگر به نحوی بر روی عضو اضافه وزن اعمال شده و با قیود کافی تأمین شود، اعضای سبک را می توان مشابه اعضای سنگین تنیده کرد.
کلیات
در تولید اعضای پس کشیده باید دقت خاصی به خرج داده شود. اغلب غلافها دارای مسیر منحنی با شیبداری میباشند و در نتیجه مستعد ایجاد اصطکاک بین بدنه غلاف و مفتول هستند. به همین دلیل کنترل فشار جک و ازدیاد طول در هر دو انتها اهمیت ویژه ای دارد. آیین نامه ساختمانی ACI اتلاف های اصطکاکی در فولاد پیش تنیدگی را در حین عملیات تنیدگی براساس آزمایشات انجام شده و با استفاده از ضرایب اصطکاک خطی و انحنایی معرفی می نماید. مقادیر ضرایب برای غلاف های یا مجراهای لازم برای عبور مفتول ها و کابل ها را میتوان به وسیله لوله های پلاستیکی انعطاف پذیر، یا شیلنگهایی که از درون بتن بیرون کشیده میشوند، ایجاد کرد. مجراها با لوله ها باید به طور مطمئنی به قفس آرماتور در فواصلی حداکثر برابر با 10/1 طول عضو (با حداکثر فاصله ۳ متر) بسته شود. برای ساختن غلافهای مستقیم در طول شمع های دایره ای توخالی که در حین اجراء به یکدیگر متصل می شوند، میله های فولادی پوشانده شده با روکش پلاستیکی، در داخل قالب تعبیه می شوند. خارج کردن میله ها باعث شل شدن لوله پلاستیکی می شود که در نتیجه می توان آن را خارج نمود. غالبا در کارهای پس کشیدگی به صورت متداول از مفتول های منفرد استفاده میشود. مفتول ها با کابل ردکن از داخل غلافها عبور داده شده و در انتها به وسیله جک کشیده شده و توسط گیره و گوه مهار میشوند. در نوع دیگر، طول مفتول به طور دقیق اندازه گیری می شوند و به صورت گروه درون غلاف فلزی انعطاف پذیر قرار داده میشوند و سپس بتن ریخته می شود. پس از اینکه بتن به مقاومت مورد نیاز رسید، با استفاده از یک جک خاص که به صفحه سوراخدار میچسبد مفتول ها کشیده شده و سپس مهار میشوند و دست آخر درون غلاف تزریق می گردند.
