مقدمه

در دنیای مدرن ساخت و ساز، انتخاب مصالح مناسب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. تیرچه‌ها به عنوان یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های سقفی، نقش بسزایی در استحکام و کارایی ساختمان‌ها ایفا می‌کنند. در این راستا، تیرچه پیش تنیده به عنوان یک گزینه نوین، توجه مهندسان و پیمانکاران را به خود جلب کرده است.

این مقاله به بررسی و مقایسه تیرچه پیش تنیده با تیرچه معمولی می‌پردازد. ما به تحلیل جوانب مختلف این دو نوع تیرچه، شامل مزایا، معایب و کاربردها خواهیم پرداخت. هدف ما این است که شما را در انتخاب بهترین گزینه برای پروژه‌های ساختمانی یاری کنیم.

با ما همراه باشید تا به شناخت بهتر این دو نوع تیرچه بپردازیم و تفاوت‌های کلیدی آن‌ها را بررسی کنیم.

تیرچه پیش تنیده

تیرچه به عنوان یک المان سازه‌ای، نقش مهمی در ساخت سقف‌ها ایفا می‌کند و بارهای وارد شده به دیافراگم سقف را به تیرهای اصلی منتقل می‌سازد. این فرآیند به گونه‌ای انجام می‌شود که بار موجود بر روی تیرهای اصلی، ابتدا به ستون‌ها و سپس به شالوده منتقل شده و در نهایت به زمین می‌رسد. انواع تیرچه‌ها شامل تیرچه پیش تنیده، تیرچه خرپایی، تیرچه با قالب سفالی و تیرچه کرومیت می‌باشد.

برای درک بهتر تفاوت تیرچه پیش تنیده با تیرچه‌های معمولی، ابتدا باید مفهوم پیش تنیدگی را بررسی کنیم. با توجه به اینکه بتن به طور طبیعی دارای مقاومت کششی پایینی است، برای تقویت این ویژگی از المان‌های فولادی مانند میلگردها بهره برده می‌شود.

تنش تسلیم میلگردها معمولاً بین 300 تا 500 مگاپاسکال متغیر است، در حالی که برخی از المان‌های فولادی می‌توانند تا 1700 تا 1900 مگاپاسکال تنش تسلیمی داشته باشند. این ویژگی‌ها به ما این امکان را می‌دهد که مقاومت کششی بتن را به طور قابل توجهی افزایش دهیم.

پیش تنیدگی به این صورت انجام می‌شود که قبل از بارگذاری، المان‌های بتنی تحت فشار قرار می‌گیرند تا ناحیه‌ای که در آینده تحت کشش قرار می‌گیرد، از قبل فشرده شود. پس از بارگذاری، نیروی کششی به قسمت تحت فشار وارد می‌شود و این دو نیرو یکدیگر را خنثی می‌کنند.

هدف اصلی از استفاده از تیرچه پیش تنیده این است که بتوانیم دهانه‌های طولانی‌تری را اجرا کنیم. به عبارت دیگر، سقف تیرچه بلوک با تیرچه‌های بتنی معمولی معمولاً برای دهانه‌های 7 تا 8 متر طراحی می‌شود، در حالی که تیرچه پیش تنیده می‌تواند دهانه‌های 10 تا 12 متری را به راحتی پشتیبانی کند.

ساخت تیرچه پیش تنیده

برای تولید تیرچه پیش تنیده، از مفتول‌های سیمی 5 میلی‌متری بهره گرفته می‌شود. به این ترتیب که چند سیم مفتول در کنار هم قرار می‌گیرند تا استرند را تشکیل دهند و از ترکیب این استرندها، کابل تولید می‌شود.

تیرچه پیش تنیده به شکل T طراحی گردیده و در مقایسه با انواع دیگر مانند تیرچه‌های خرپایی، از کارایی و مقاومت بیشتری برخوردار است. در فرآیند ساخت، مفتول‌ها به میزان 65 درصد از مقاومت نهایی کشیده می‌شوند و سپس بتن‌ریزی انجام می‌گیرد. پس از گیرش بتن، سیم‌ها آزاد می‌شوند و در نتیجه، بتن تحت فشار قرار می‌گیرد.

مقاومت فشاری ۲۸ روزه نمونه‌های مکعبی بتن نباید از ۳۵۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع کمتر باشد و همچنین باید دو برابر تنش فشاری قسمت زیرین تیرچه‌ها باشد. این نکته مهم است که برخی قسمت‌ها به جز فشاری که برای پیش تنیدگی تحمل می‌کنند، ممکن است تحت بارگذاری نیز نیروی فشاری را تجربه کنند. بنابراین، برای اطمینان بیشتر، مقاومت فشاری نباید از دو برابر تنش فشاری در قسمت زیرین تیرچه‌ها کمتر باشد.

توجه داشته باشید که اگر میزان کشش سیم‌ها از حد طراحی شده فراتر رود، احتمال پاره شدن آن‌ها وجود دارد. به همین ترتیب، اگر سیم‌ها کمتر کشیده شوند، فشار کافی برای مقابله با نیروی کششی فراهم نخواهد شد.

به طور کلی، تعداد و نحوه چینش سیم‌ها توسط طراح تعیین می‌شود. اما سیم‌ها باید در ناحیه‌ای قرار گیرند که تنش فشاری در بخش تحتانی بیشتر از تنش فشاری در بخش فوقانی باشد.

نکته مهم در تیرچه‌های پیش تنیده این است که آن‌ها آرماتورهای عرضی ندارند، زیرا نیروی پیش تنیدگی در تیرچه، مقاومت برشی بتن را افزایش می‌دهد و نیاز به آرماتورهای عرضی را مرتفع می‌سازد. با این حال، به دلایل افزایش مقاومت برشی و سهولت در حمل و نقل، ممکن است دو آرماتور عرضی در ابتدا و انتهای تیرچه قرار داده شود.

همچنین باید به این نکته توجه کنید که سقف پیش تنیده با تیرچه پیش تنیده متفاوت است.

تولید تیرچه پیش تنیده

شاید برای شما سوال پیش بیاید که تیرچه پیش تنیده چگونه تولید می‌شود؟ برای تولید این نوع تیرچه، روش‌های متنوعی وجود دارد. تیرچه پیش تنیده معمولاً در کارخانه تولید می‌شود و به همین دلیل دارای کیفیت ساخت بالاتری است.

کاربرد تیرچه پیش تنیده

تیرچه پیش تنیده به طور گسترده‌ای در ساختمان‌های مسکونی، پاساژها، مجتمع‌های تجاری، ورزشگاه‌ها، مدارس، بیمارستان‌ها و هر مکان دیگری که نیاز به اجرای سیستم سقف تیرچه و بلوک دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تیرچه‌ها به ویژه در پروژه‌هایی که نیاز به دهانه‌های بزرگتر از 8 تا 12 متر دارند، بسیار کارآمد هستند.

به طور کلی، تیرچه‌های پیش تنیده از مصالح ساختمانی رایج در صنعت ساخت و ساز به شمار می‌آیند. آماده‌سازی این تیرچه‌ها می‌تواند با روش‌های مختلفی انجام شود. یکی از متداول‌ترین روش‌ها که به افزایش مقاومت تیرچه‌ها کمک می‌کند، استفاده از حرارت و بخار زیاد است.

در ادامه، قصد داریم به بررسی تفاوت‌های تیرچه پیش تنیده با تیرچه‌های معمولی بپردازیم.

تفاوت تیرچه پیش تنیده با سایر تیرچه‌ها

ابتدا باید اشاره کرد که تیرچه‌های پیش تنیده به طور کلی نسبت به نوع معمولی خود مقاوم‌تر هستند. این افزایش مقاومت ناشی از وجود فولاد با مقاومت بالا (استرندها) در این تیرچه‌ها می‌باشد. از سوی دیگر، تنش ایجاد شده در تیرچه‌های پیش تنیده ثابت و غیرقابل تغییر است، که این موضوع باعث کاهش مشکلاتی مانند ترک خوردگی می‌شود.

حال به بررسی تفاوت‌های تیرچه پیش تنیده با تیرچه‌های معمولی در پارامترهای مهم می‌پردازیم:

1. استحکام: تیرچه‌های پیش تنیده به دلیل ساختار خاص خود از نظر استحکام در سطح بالایی قرار دارند و برای استفاده در ساختمان‌های مناطق زلزله‌خیز بسیار مناسب هستند.
2. حجم و وزن کم: این تیرچه‌ها نسبت به نمونه‌های دیگر حجم و وزن کمتری دارند که به کاهش فشار وارده و در نتیجه کم شدن وزن سازه کمک می‌کند؛ این ویژگی ایمنی در برابر زلزله را افزایش می‌دهد.
3. قیمت: قیمت تیرچه پیش تنیده نسبت به کیفیت و کارایی که ارائه می‌دهد، متناسب است. یکی از دلایل صرفه‌جویی اقتصادی این نوع المان برای سازندگان، نیاز به استفاده از تعداد کمتری تیرچه است.
4. شکل ظاهری: تیرچه پیش تنیده برخلاف سایر انواع آن دارای سطح بتنی است. به عبارت دیگر، قسمت جان تیرچه از پیش بتن‌ریزی شده است. در حالی که در تیرچه‌های معمولی، جان تیرچه همراه با 5 سانتی‌متر ضخامت دال رویه بتن‌ریزی می‌شود.
5. مقاومت: از نظر مقاومت، تیرچه‌های پیش تنیده با اختلاف جزئی در جایگاه بالاتری نسبت به سایر تیرچه‌ها قرار دارند. این موضوع به دلیل استفاده از استرند به جای میلگرد درون بتن است که در نهایت عمر مفید سازه را افزایش می‌دهد.
6. مصالح مصرفی در تولید: میزان بتن مصرفی در تیرچه‌های پیش تنیده کمتر از سایر انواع آن است. همچنین به دلیل مقاومت بالاتر استرندها نسبت به میلگرد، مقدار کمتری استرند مورد نیاز است.
7. سرعت در اجرای ساختمان: در اجرای سقف تیرچه پیش تنیده، تنها کافی است تیرچه‌ها را روی سقف قرار دهیم و بتن‌ریزی جان تیرچه حذف می‌شود، که در نتیجه روند ساخت و ساز را تسریع می‌کند.
8. ایجاد تنوع در طراحی: به دلیل ویژگی‌ها و ساختار تیرچه پیش تنیده، استفاده از آن در دهانه‌های 8 تا 12 متری به طراحان آزادی عمل بیشتری می‌دهد.
9. رعایت استانداردهای بیشتر: تیرچه‌های پیش تنیده به نسبت سایر انواع این المان تحت آزمایش‌های بیشتری قرار می‌گیرند و تولیدکنندگان ملزم به رعایت استانداردهای بیشتری هستند. این موضوع باعث افزایش کیفیت تیرچه‌های پیش تنیده می‌شود.

به طور کلی، هیچ یک از تیرچه‌های دیگر به اندازه تیرچه پیش تنیده مورد بررسی قرار نمی‌گیرند. به عبارتی، می‌توان گفت کنترل کیفیت مستمر تیرچه پیش تنیده باعث افزایش استحکام آن نسبت به سایر انواع می‌شود.