فرآیند تولید تیرهای بتنی پیش تنیده

فرآیند تولید تیرهای بتنی پیش تنیده

توسعه مناطق مختلف کشور مستلزم توسعه شبکه برق رسانی در همه مناطق کشور می باشد، لذا نیاز به تجهیزات لازم برای انتقال برق از نیروگاهها به مناطق مختلف روز به روز در حال افزایش است. با توجه به صرفه نبودن واردات تیرهای بتنی برق بدلیل هزینه زیاد و نبود جایگزین مناسب برای این تیرها ناگزیر به تولید داخل استانی این محصول متناسب با نیاز منطقه و استانهای همجوار هستیم.

بیش از چند دهه از ورود اولین سازه های پیش تنیده به صنعت ساخت و ساز در دنیا می گذرد و در این مدت در بسیاری از حوزه ها سازه های « پیش ساخته ی پیش تنیده » جای بتن مسلح را گرفته اند. در واقع از گذشته بتن مسلح به دلیل استحکام کافی ، هزینه کم ، استهلاک کمتر و وزن پایین تر نسبت به سازه های فلزی جایگزین سازه های فلزی شده بود. اختراع بتن پیش تنیده توانست همان مزایا را نسبت به بتن آرمه ایجاد کند یعنی بتن پیشتنیده استحکام کافی ، هزینه کم ، استهلاک کمتر ، وزن پایین تر و همچنین مصالح کمتر نسبت به بتن مسلح را دارا است.

تفاوت بتن پیش تنیده با بتن مسلح فقط در جنس و اجرای آرماتور های اصلی سازه است. آرماتورهای اصلی در سازه پیش تنیده از میلگردهایی ساخته می شود که با انجام عملیات حرارتی خاص توانایی تحمل تنش کششی بسیار بیشتر بدون گسیختگی و یا ایجاد تنش پایدار را بدست آورده اند. یعنی در صورتی که میلگرد نامبرده را چندین سانتی متر بکشیم و آنرا رها کنیم باز میلگرد به حالت اولیه خود بر می گردد. فعلا تنها یک کارخانه برای تولید این میلگردها در ایران وجود دارد. این میلگردها پی سی بار یا پی سی وایر نامیده می شوند.سایر اجزای آرماتور فلزی در بتن پیش تنیده مثل خاموت ها و یا میلگردهای کمکی از میلگرد های معمولی موجود در بازار تامین می شوند.در سازه پیش تنیده ، ابتدا تنش کششی اولیه ای در آرماتور ها ایجاد می شود. آرماتور اصلی توسط جک های هیدرولیک، به اندازه ی معین شده در استانداردها کشیده می شوند و در همین حالت نگه داشته می شوند. سپس بتن به سازه تزریق می شود. با اتمام فرآیند گیرایش بتن می توان نگهدارنده های آرماتور را آزاد نمود چرا که بتن میلگرد ها را در حالت کشیده نگه می دارد.

حالا سازه ای داریم که ترکیبی از فولاد و بتن است، با تنشی پایدار در داخل سازه، بتن همیشه در حالت فشار است و میلگردها همیشه در کشش.می دانیم که بتن تحمل کمی در برابر تنش کششی و برشی دارد و از طرفی تحمل تنش فشاری زیادی دارد. در سازه پیش تنیده ، با ایجاد تنش کششی ، ابتدا تنش اولیه فشاری موجود خنثی می شود و سپس بتن باید تنش کششی را تحمل کند. از آنجایی که سازه های بتنی معمولا با تنش های کششی و برشی آسیب می بینند با ساخت سازه به صورت پیش تنیده می توان استحکام آن را تا حد قابل توجهی بالا برد. در واقع در یک سازه با مصالح یکسان قدرت تحمل بار بالا می رود و یا به عبارتی دیگر برای تحمل بار ثابت سازه کوچکتری نیاز خواهد بود.

سازه های پیش تنیده به خصوص در سقف ها و پل ها بسیار کارآ بوده و به میزان قابل توجهی هزینه ها را کاهش و استحکام را افزایش می دهند. اما از آنجا که نیاز به زیرساخت هایی در کشور و زیر ساخت هایی در شرکت های ساخت و ساز می باشد هنوز جایگاه مناسب خود را در ایران و در میان شرکت های کوچک بدست نیاورده اند . البته امروزه در ایران بسیاری از انبوه سازان و شرکت های بزرگ راه و ساختمان از این تکنولوژی استفاده می کنند.در این میان در صنعت تیر برق هم جایگزینی تیر های چهار گوش یا همان تیر برق اچ با تیر های پیش تنیده شروع شده است. تاکنون فقط 3 شرکت سازنده تیر برق در کشور ، تیر برق پیش تنیده داشته اند و چند کارخانه هم در شرف راه اندازی است.

فرآیند تولید تیرهای بتنی پیش تنیده

مفهوم پیش تنیدگی

بتن ها در برابر تنش فشاري استحکام قابل قبولي دارند اما در برابر تنش کششي مقاومت زيادي ندارند به همين جهت درون تيرهاي بتني را با آرماتورهاي فولادي پر مي کنند. فولاد در برابر کشش مقاوم است ضمن اينکه وجود چند ميلگرد فولادي تاثير چنداني بر افزايش بار سازه ها نخواهد گذاشت. سازه هاي بتني که با اين فرمول ساخته مي شوند را بتن مسلح مي نامند.

در راستاي تکميل عملکرد بتن مسلح چند دهه است که بتن پيش تنيده پا به عرصه ساخت سازه هاي بتني گذاشته است. ساخت تير بتني مسلح چند مرحله دارد بدين صورت که ابتدا آرماتور فولادي مناسب آماده مي شود، سپس درون قالبي فلزي قرار مي گيرد، آن گاه بتن به درون قالب تزريق مي شود، و در نهايت بعد از گذشت مدت زماني مشخص سازه بتني آماده مي شود. اما در تير پيش تنيده عمليات ساخت، اندکي متفاوت صورت مي گيرد، يعني بعد از آماده شدن آرماتور، آرماتور با کمک ابزار خاصي کشيده مي شود و ساير مراحل ساخت تير بتني در شرايطي انجام مي شود که تير آرماتورها تحت کشش هستند. در مرحله آخر و بعد از آماده شدن سازه بتني، کشش از روي آرماتور برداشته مي شود و بتن به جاي اين ابزارها ايفاي نقش مي کند.

اما چگونه کشش آرماتور در تير بتني موجب بهبود عملکرد آن مي گردد؟ همانطور که گفته شد بتن در برابر تنش کششي مقاومت کمي از خود نشان مي دهد و بر عکس در بربر تنش فشاري عکس العمل خوبي از خود نشان مي دهد، حال اگر ما در آرماتورها کشش داشته باشيم، آرماتورها نيز نيروي متقابلي به سازه بتني وارد مي کنند و آنرا تحت فشار قرار مي دهند. بدين ترتيب اگر نيرويي کششي به سازه بتني وارد شود ابتدا بايد بر تنش فشاري اوليه موجود در سازه غلبه کند و لذا در کل تحمل سازه بتني در برابر تنش کششي بيشتر خواهد شد.

بررسی اجمالی فرآیند تولید

با اینکه فقط چند دهه از ساخت اولین قطعه پیش تنیده در دنیا می گذرد سازه های بتنی پیش تنیده مخصوصا انواع پیش ساخته آن، به دلیل مزایای فوق العاده، به سرعت در صنعت ساخت و ساز جای خود را پیدا کرد و به عنوان راه حلی موثر در افزایش استحکام سازه و کاهش وزن آن شناخته شد اما هنوزهم سازه های بتنی پیش تنیده در ایران به جایگاه اصلیشان نرسیده اند.

در سازه های پیش تنیده میلگردها یا کابل ها تحت نیروی کششی مشخصی درون سازه بتنی هستند و این کشش باعث ایجاد یک نیروی فشاری عکس العمل در سازه ی بتنی می شود. از آنجایی که بتن در کشش مقاومت کمی دارد این فشار باعث می شود تا در صورت وجود بار عرضی، نیروی کششی تا حد زیادی توسط تنش اولیه موجود در تیر پیش تنیده خنثی شود و بدین ترتیب تیر عمر و مقاومت بیشتری داشته باشد.

پیش تنیدگی در سازه های بتنی مسلح قابل اجرا می باشد که می توان از انواع پرکاربرد تر آنها سقف پیش تنیده و تیر و تیرچه پیش تنیده را نام برد.

در یک خط تولید قطعه بتنی پیش ساخته ی پیش تنیده قسمت های زیر موجود است:

واحد تولید بتن شامل میکسر مخزن های سیمان و دستگاه سرند و …

واحد ساخت آرماتور مناسب برای مسلح سازی بتن

واحد تخلیه و انبار قطعات بتنی

دستگاه کشش میلگرد

قالب های فلزی متناسب با نوع قطعه تولیدی

دستگاه تزریق بتن

اتاق بخار

در خط تولید تیر پیش تنیده چند دستگاه سانتریفیوز هم وجود دارد.

فرآیند تولید تیرهای بتنی پیش تنیده

در یکی از روش های ساخت تیر های پیش تنیده ساختمانی و توزیع برق، ابتدا نوعی کابل به نام استرند (strand) از قالب عبور داده می شود، کابل توسط جک های هیدرولیکی کشیده می شود و با کمک گوه هایی مخصوص در دو انتها، کابل های استرند در حالت کشیده شده ثابت می شوند. سپس بتن به درون قالب تزریق می شود، و در آخر قالب در دستگاه سانتریفیوژ قرار داده می شود. در نهایت برای گیرایش سریعتر بتن، قالب ها درون اتاق بخار قرار داده می شوند و پس از چند ساعت، تیر بتنی آماده جداسازی از قالب ها خواهد شد.

به طور خلاصه مراحل توليد تير گرد پيش تنيده به صورت زیر است:

استقرار آرماتور درون قالب

خوراك دهي بتن به قالب

كشش آرماتور توسط دستگاه كشش

چرخش قالب توسط دستگاه گريز از مركز

استقرار قالب درون اتاقك(و يا چاله) بخار و عمليات بخاردهي

بازكردن قالب و تخليه تير

دپو

تست تير