باسکول جاده ای با تکنولوژی بتن پیش تنیده

تاریخچه پیش تنیده:

پیش تنیده ریشه ای 5000 ساله دارد  و اولین بار در ساخت قایق و توسط مصری ها به کار گرفته شد. مصری ها برای اینکه چوب‌های قایق و بدنه آن را به یکدیگر متصل کنند، از تیغ‌های آهنی به همراه گرما استفاده کردند که در واقع همان خاصیت پیش تنیدگی است.

تاریخچه بتن پیش تنیده:

روش تولید و استفاده از بتن های پیش تنیده یا Prestressed Concrete در سال 1886 میلادی توسط یک فرد آمریکایی به نام جکسون در سان فرانسیسکو مطرح شد که مورد انتقاد بسیاری از معماران و مهندسان آن دوره قرار گرفت و تا حدود 5 دهه بعد نیز این نوع بتن را به عنوان یکی از مصالح اصلی در ساختمان سازی نپذیرفتند. تا اینکه جنگ جهانی آغاز شد و بسیاری از کشورها با مشکل کمبود مصالح ساختمانی نظیر فولاد دست و پنجه نرم می کردند. در این زمان بود که استفاده از این تکنولوژی روز به روز افزایش یافت. تا جایی که در دهه اخیر به عنوان یکی از بهترین و پر مصرف ترین مصالح شناخته شده که در زمان اندک سازه بتنی به وسیله تکنولوژی بتن پیش تنیده با دوام بیشتر اجرا می گردد.

روش تولید باسکول با بتن پیش تنیده:

مهم ترین مزیت استفاده از روش پیش تنیدگی در تولید باسکول جاده ای به منظور افزایش دقت باسکول می باشد. یکی از مهم ترین عوامل افزایش دقت باسکول طراحی و ساخت صفحه بار(پلتفرم) با دقت بالا و با کم ترین خیز(خمش یا Deflection) در طول مدت بهره برداری می باشد.

برای تولید صفحات باسکول جاده ای با تکنولوژی پیش تنیده علاوه بر آرماتور از تاندون های فولادی نیز استفاده می شود. این تاندون ها حدود 2 تا 3 برابر میلگرد قیمت بیشتری دارد. در این روش ما تاندون های فولادی که در امتداد طولی باسکول وجود دارد را کش می‌دهیم تا بتواند در برابر کشش مقاومت بیشتری داشته باشند و بتن را از ترک خوردن نجات دهد. به این موضوع پیش تنیدگی گفته می‌شود. در پیش تنیدگی تاندون های فولادی در امتداد محور خود کشیده می‌شوند. پس از آن هنگامی که تاندون ها آزاد شدند، فشرده سازی ایجاد می‌شود که سعی دارد فشار را به دلیل بارگذاری در قسمت بالای صفحه متعادل کند. نیروهای رو به بالا در طول صفحه با بارهای صفحه (بار مرده و زنده) که رو به پایین هستند، مقابله می‌کنند.

در فرآیند کشش از تاندون‌های فولادی با استحکام بالا (استحکام ۲۱۰۰ نیوتن بر متر مربع)، بین دو سر تاندون ها استفاده می‌شود. سپس، تاندون ها به اندازه ۷۰ تا ۸۰ درصد از استحکام خود کشیده می‌شوند. پس از آن، بتن با رعایت شرایط استاندارد تهیه و بتن ریزی انجام می‌شود و تا پایان مرحله عمل آوری تاندون ها به صورت پیش تنیده باقی می‌مانند. هنگامی که بتن قدرت مورد نظر خود را به دست آورد، نیروهای کششی آزاد می‌شوند. هنگامی که فولاد با تنش بسیار زیادی سعی می‌کند تا منقبض شود (به حالت اولیه درآید)، بتن فشرده می‌شود و در یک حالت دائمی پیش تنش برای حفظ استحکام خود قرار می‌گیرد. در این حالت میلگردها سعی می‌کنند به طول اولیه خود برگردند اما در برابر پیوند قوی که با بتن ایجاد کرده‌اند، مقاومت فشاری بتن را افزایش می‌دهند.

چرا بتن با تکنولوژی پیش تنیده؟

بتن در حالت معمول خود می تواند تنش های فشاری بسیاری بزرگی را تحمل کند در حالی که در برابر تنش های کششی مقاومت زیادی ندارد و در صورت وارد شدن نیرو یا تنش کششی به آن دچار ترک خوردگی خواهد شد. همان طور که از نام بتن پیش تنیده مشخص است یکی از انواع بتن است که قبل از به کارگیری و بارگذاری خارجی آن در سازه از درون تحت نیروها و تنش هایی قرار می گیرد که در نتیجه آن قادر به تحمل نیروهای کششی بدون ترک خوردگی می شود.

بتن های با تکنولوژی پیش تنیده بکار رفته در سازه های بتنی مقاومت بسیار بالایی را دارند و بسیاری از فشارها و تنش ها درون بتن جذب شده و با کنترل آن هیچ آسیبی به سازه بتنی  وارد نمی شود. اما در مقابل، سازه های بتن آرمه با ترکیبی از بتن معمولی (بدون اعمال فرآیندهای مکانیکی) و میلگرد فولادی ساخته شده اند. به لحاظ اینکه بخش اعظمی از فشار و تنش ها توسط میلگردهای فولادی جذب و کنترل می شود، فشار زیادی به بتن نیز وارد خواهد شد و همین امر در بعضی موارد موجب ترکیدن بتن ها می گردد. بنابراین از نظر استحکام، مقاومت، کیفیت و کارایی بتن های با تکنولوژی پیش تنیده بهتر و مناسب تر از بتن آرمه هستند.

برخی از مزایای باسکول های بتنی پیش تنیده نسبت به سایر باسکول ها:

• از بین بردن خیز(خمش یا Deflection) باسکول و لذا افزایش دقت صفحه بار (پلتفرم)
• مقاومت بالا در برابر فشار و کشش
• افزایش عمر مفید سازه در مقابل فشار و کشش
• توانایی انتقال نیروی بیشتر
• ممانعت از ترکیدن سازه در شرایط مختلف محیطی
• کاهش فرسایش و بالاتر رفتن مقاومت سازه

تکنولوژی ایجاد صفحه بار (پلتفرم) با تکنولوژی پیش تنیده منجر به از بین بردن خیز(خمش یا Deflection) باسکول و لذا افزایش دقت صفحه بار (پلتفرم) می شود لذا تا حد بسیار زیادی دقت باسکول در طول دوره بهره برداری ثابت می ماند و حتی می تواند نیاز به کالیبراسیون را از بین ببرد و این تکنولوژی می تواند سرآغاز برنامه ریزی Maintenance Free برای باسکول های جاده ای باشد.

طراحی باسکول جاده ای با بتن پیش تنیده در شرکت فرد ایران

طراحی باسکول کامیونی با استفاده از بتن پیش تنیده، امکان ساخت سازه ای مقاوم، دوام بالا و طول عمر طولانی با خیزش بسیار کم را فراهم می آورد. این طراحی همچنین اجازه می دهد تا ابعاد و اندازه های مطلوب برای توزین کامیون ها ایجاد شود.

مواد و تجهیزات مورد نیاز در ساخت پلتفرم بتنی پیش تنیده باسکول

1) بتن پیش تنیده با مقاومت بالا و دوام طولانی مدت
2) تاندون های فولادی پیش کشش شده برای ایجاد پیش تنیدگی در بتن
3) تجهیزات مخصوص اعمال نیروی کشش و پیش تنیدگی بر روی میلگردها
4) قالب‌های مقاوم برای ریختن و قالب‌بندی بتن پیش تنیده
5) تجهیزات مراقبت و عمل آوری بتن پیش تنیده مانند پوشش‌های مرطوب و پوشش‌های پلاستیکی

نحوه اجرای ساخت پلتفرم بتنی پیش تنیده باسکول

آرماتورگذاری و استقرار تاندون های فولادی

در ابتدا، تاندون های فولادی پیش کشش شده با دقت در قالب جای گیری می شوند. این تاندون ها نقش مهمی در ایجاد پیش تنیدگی بتن ایفا می کنند. علاوه بر تاندون های فولادی از میلگرد نیز برای استحکام سازه استفاده می شود.

قالب بندی

سپس، قالب های مقاوم به منظور ریختن بتن پیش تنیده در محل نصب می شوند. این قالب ها باید دارای طراحی دقیق و استحکام کافی باشند.

ریختن بتن

بتن پیش تنیده با دقت خاص در قالب ریخته می شود. تراکم مناسب و عمل آوری صحیح بتن در این مرحله بسیار حائز اهمیت است.

نوع بتن مورد استفاده در ساخت پلتفرم باسکول با بتن پیش تنیده

در ساخت باسکول کامیونی با بتن پیش تنیده، استفاده از بتن با مقاومت بالا و دوام طولانی مدت امری ضروری است. این بتن باید دارای طبقه مقاومتی C40 یا بالاتر بوده و قابلیت انطباق با فرآیند پیش تنیدگی را داشته باشد.

نوع فولاد مورد استفاده در ساخت پلتفرم باسکول با بتن پیش تنیده

انعطاف پذیری

در عین حال، فولادهای مورد استفاده باید دارای قابلیت انعطاف پذیری کافی باشند تا بتوانند به راحتی در قالب‌ها شکل بگیرند.

مقاومت در برابر خستگی

این فولادها همچنین باید مقاومت بالایی در برابر خستگی داشته باشند تا بتوانند نیروهای پویا و متغیر را تحمل کنند.

خواص مکانیکی ویژه

فولادهای مورد استفاده باید دارای استحکام و مقاومت بالا در برابر کشش باشند. معمولاً از فولادهای با درجه مقاومت بالا استفاده می‌شود.

فولاد پیش کشش شده

در ساخت باسکول های کامیونی با بتن پیش تنیده، استفاده از میلگردهای فولادی پیش کشش شده ضروری است. این فولادها با اعمال نیروی کششی قوی، به بتن پیش تنیدگی لازم را منتقل می کنند.

آرماتوربندی در ساخت پلتفرم باسکول با بتن پیش تنیده

1- فولادگذاری اصلی

تاندون های فولادی پیش کشش شده با مقاومت بالا به طور دقیق در قالب باسکول جاده ای جانمایی می‌شوند. این فولادها استخوان بندی اصلی سازه را تشکیل می‌دهند.

2- آرماتور کمکی

در کنار فولادهای پیش کشش شده، آرماتورهای فولادی کمکی در راستاهای مختلف به منظور تامین مقاومت در برابر خمش و برش به کار گرفته می‌شوند.

3- اتصال دقیق

اتصال میلگردها به یکدیگر با استفاده از روش های جوش یا اتصالات مکانیکی با دقت انجام می‌شود تا یک سیستم مسلح یکپارچه ایجاد گردد.

نحوه عمل آوری بتن مورد استفاده در ساخت پلتفرم باسکول با بتن پیش تنیده

1- مراقبت بتن در دوران پس از ریختن

پس از ریختن بتن پیش تنیده، نگهداری مناسب از آن بسیار مهم است. این امر شامل پوشاندن سطح بتن با مواد مرطوب کننده و محافظت در برابر تبخیر آب و سرما می‌باشد.

2- کنترل دمای بتن در حین عمل آوری

دمای بتن باید در طول فرآیند عمل آوری در محدوده مناسب نگه داشته شود تا سرعت هیدراسیون بتن و مقاومت نهایی آن تضمین شود.

3- استفاده از بخار یا لوله های آبگرم برای تسریع عمل آوری

گاهی به منظور افزایش سرعت عمل آوری بتن، از روش‌های عمل آوری با بخار یا لوله های با آبگرم استفاده می‌شود که باعث افزایش سریع مقاومت اولیه بتن می‌گردد. در سازه های بتنی پیش تنیده برای باسکول جاده ای با لوله گذاری از کف و گرمایش به مرور فرایند عمل آوری بتن انجام می پذیرد.

4- نظارت مستمر بر روند عمل آوری

طی دوران عمل آوری بتن، اندازه‌گیری های مکرر دما، رطوبت و سایر پارامترهای کلیدی برای تضمین کیفیت نهایی بتن انجام می‌شود.

عمل آوری بتن مورد استفاده در ساخت پلتفرم باسکول با بتن پیش تنیده

حفظ رطوبت

در کنار عمل آوری گرمایی، افزایش رطوبت سطح بتن با استفاده از پوشش های مرطوب کننده نیز برای دستیابی به مقاومت نهایی مطلوب ضروری است.

عمل آوری با بخار یا گرمادهی یا لوله های آبگرم

استفاده از بخار برای عمل آوری بتن می تواند زمان کسب مقاومت اولیه را به طور قابل توجهی کاهش دهد و به سرعت بخشیدن به پروژه کمک کند.

کنترل دما

دمای بتن در طی فرآیند عمل آوری گرمایی باید در محدوده ای مناسب نگه داشته شود تا سرعت هیدراسیون بتن و مقاومت نهایی آن تضمین گردد.

گرم کردن بتن

بتن پیش تنیده مورد استفاده در باسکول های کامیونی به منظور تسریع عمل آوری و افزایش سرعت کسب مقاومت اولیه، با استفاده از بخار و یا آب گرم عمل آوری می شود.

مزایای سازه های بتنی به روش پیش تنیده

• سازه های بتنی به روش پیش تنیده را می توان با اجتناب از ترک های کششی در بتن طراحی کرد. سپس کل بخش در حالت فشرده خواهد بود و هیچ ترک کششی وجود ندارد.
• دوام سازه را افزایش می دهد.
• ظرفیت حمل بار نسبتاً بالاتر است.
• انحراف سازه های پیش تنیده در مقایسه با سازه های ایجاد شده با بتن مسلح با ماهیت مشابه نسبتاً کمتر است.
• بر اساس موقعیت پروفیل تاندون، ظرفیت تحمل بار قابل افزایش است.

معایب بتن پیش تنیده

• نیاز به تجهیزات زیرساختی بسیار پرهزینه و به عبارتی به سرمایه‌گذاری اولیه بسیار بالایی دارد.
• نیاز به نیروی کار ماهر دارد.
• باید توجه زیادی به کنترل کیفیت شود.
• تکنیک های خاصی برای اعمال نیروهای پیش تنیدگی و لنگر انداختن سیم ها مورد نیاز است. این به بتن با مقاومت بالا نیاز دارد و هزینه بالایی دارند.
• ساخت قالب ها بسیار مشکل است و برای جلوگیری از لانه زنبوری باید از روش های تراکم خاصی استفاده کرد.
• کار باید به طور فعال نظارت شود. دانش فنی بالاتر مورد نیاز است.

نکته مهم در خصوص معایب بتن پیش تنیده این است که معایب بیان شده برای شرکت فرد ایران که با دست یابی به این تکنولوژی با دقت بالا در حال تولید باسکول های بتنی پیش تنیده است، یک مزیت بزرگ می باشد.

در نظر داشته باشیم یکی از مهمترین کاربردهای پیش تنیدگی بتن در سازه هایی همچون پل ها، سیلوها و مخازن می باشد که با افزایش استحکام و مقاومت سازه بدنبال افزایش کارایی سازه بوده و از هزینه هایی سنگینی که ممکن است در آینده ایجاد نماید جلوگیری می نماید.

درحال حاضر باسکول های پیش تنیده در دو مدل PS60  و PS70 برای داخل زمین و روی زمین تولید میگردد.