سقف‌های یکی از اجزای اصلی و مهم در ساختمان سازی هستند، که کیفیت مواد مصرفی و نحوه اجرای آن تاثیر چشمگیری در سرعت ساخت و ساز خواهد داشت. به همین خاطر ارائه شیوه‌های نوین اجرای سقف در ساختمان‌ها از طرف مهندسین و فعالان این صنعت از اهمیت بالایی برخوردار است. بهره‌گیری از شیوه‌های نوین، انتخاب سقف مناسب و مراحل اجرا سریع اما موثر علاوه بر سرعت بخشیدن به زمان اتمام پروژه باعث کیفیت سازه و همچنین کاهش هزینه‌ها نیز خواهد شد. سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده از اواسط قرن نوزدهم در ساختمان‌ها استفاده می‌شد. این صفحات بتنی که از دهه 1930 در صنعت ساخت و ساز کاربرد داشته در 30 سال گذشته تبدیل به یک قطعه پرمصرف در ساختمان شده است.
سقف پیش تنیده پس کشیده چیست؟
پیش تنیدگی به معنای ایجاد تنش‌های دائمی مخالف با تنش‌های دائمی است که در اثر بارهای خدمت در سازه ایجاد خواهند شد.بتن در فشار بسیار قوی ولی در کشش ضعیف است به همین خاطر باعث احتمال ترک خوردگی مقطع بتنی در سازه وجود دارد به همین منظور از میلگردهای فولادی در بتن به عنوان آرماتورکشی استفاده می‌شود تا مقدار ترک خوردگی کاهش یابد. در سیستم پیش تنیده به جای آرماتورهای معمولی از یک سری کابل (تاندون) با مقاومت کشش بالا استفاده می‌شود. که این کابل‌ها تحت کشش زیادی قرار می‌گیرند و سپس در دو انتهای تیر توسط گره‌های مخصوص محکم می‌شوند. بدین‌ترین کابل‌های پیش کشیده پس از رها شدن از کشش تمایل به جمع شدن دارند، بنابراین یک نیروی فشاری زیادی در قسمت زیرین تار خنثی در بتن ایجاد که به تبع آن نیرو در مقابل نیروی کشش که به واسله بارهای ثقلی در بتن ایجاد می‌شود، قرار می‌گیرد. برحسب نوع اعمال نیرو پیش تنیدگی به دو نوع پیش کشیده و پس کشیده تقسیم می‌شوند.
در سیستم پیش کشیده، در مرحله اول فولادها تحت کشش و در انتهای دو عضو توسط گیره‌های مخصوص قرار می‌گیرند. در مرحله بعد عضو مورد نظر بتن‌ریزی می‌شود و سپس بتن نهایی به مقاومت کافی می‌رسد. در مرحله سوم فولادهای پیش تنیدگی در انتهای تیر بریده می‌شوند که در این مرحله نیروی پیش تنیدگی به صورت یک نیروی فشاری بر عضو اعمال خواهد شد. همچنین فولادهای پیش تنیدگی به دو صورت فولاد با مسیر مستقیم یا شکسته است. اجرای مسیر با منحنی پیوسته برای کارهای پیش کشیده امکان‌پذیر نیست. برای این‌که مقاومت گسیختگی تضمین شده، انواع فولادهای پیش تنیدگی بین 1200 تا 2200 نیوتن بر میلی‌متر مربع باشد، رعایت نکات زیر مهم است:
- سيم بدون پوشش تنش زدايی شده
- رشته هفت سيم بدون پوشش تنش زدايی شده يا رشته‌هايی از آن
- ميله فولادی پر مقاومت بدون پوشش
ضوابط و الزامات سقف پیش تنیده پس کشیده
نظر به این‌که سیستم سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده عمدتا به صورت دال تخت کاربرد دارد. بنابراین براساس توصیه بند 5-8-3-2 آئين‌نامه 2800 ايران، در زمان استفاده از سيستم دال‌های تخت و ستون، ارتفاع ساختمان به 10 متر يا حداكثر 3 طبقه محدود می شود. در غير اين‌صورت استفاده از ديوار‌های برشی بتن آرمه الزامی خواهد بود.
- استفاده از اين سقف با توجه به بند یک فوق در كليه پهنه های لرزه خيزی ايران بلامانع است.
- ضوابط طراحی و اجرای سيستم سقف بتني پيش تنيده پس كشيده بايد براساس آئين‌نامه ACI318 آئين‌نامه طرح و محاسبه قطعات بتن پيش تنيده موضوع نشريه شماره 250 سازمان مديريت و برنامه‌ريزی كشور كه بخش الحاقي آیین نامه بتن ايران است، انجام شود.
- رعايت حداقل رده بتن مصرفي معادل 30 C در اين سيستم الزامی است.
- محافظت فولاد های پيش تنيدگی در برابر زنگ زدگی بسيار حائز اهميت بوده و بايد كابل ها توسط دوغاب سيمان كه بعد از كشيدن كابل ها به داخل غلاف ها تزريق می شود و يا مواد قيری يا گريس كه روی آن می مالند از زنگ زدگی محافظت شوند.
- برای رسيدن به يك طرح بهينه از لحاظ مقدار مصالح، وزن و هزينه، بايد طراحی و اجرای دال به گونه‌ای انجام شود كه پيش تنيدگی كامل حاصل گردد و بتوان از كل مقطع در فشار بهره جست.
- كنترل نيروی كشش كابل‌ها بايد توسط جك‌های كاليبره شده دقيق انجام شود.
- اجرای اين سيستم بايد توسط تيم متخصص آموزش ديده انجام شود و در زمان اجرا نيازمند كنترل كيفیت دقيق است.
- تخريب اين سيستم سقف به دليل وجود ميلگردهای پيش تنيده بسيار پر خطر بوده و بايد با روش‌های خاص توسط تيم فنی آموزش ديده، صورت گيرد.
- توجه به مسئله افت در اعضاي پيش تنيده پس كشيده بسيار حائز اهميت بوده و محاسبه و پيش‌بيني مقدار افت ناشی از موارد زير بايد دقيقاً مورد توجه قرار گيرد:
- افت نيروي پس كشيدگي به جهت اصطكاك بين كابل و غلاف
- افت به دليل لغزش مهار انتهايی و فرو رفتن گوه گيرداری در ابتدا و انتهای كابل
- افت به جهت شل شدگی فولاد-كهولت كرنش(Relaxation)
- جمع‌شدگی بتن يا خزش (Creep)
- انقباض يا آب رفتگی بتن كه به علت خروج آب از بتن به مرور زمان است.(Shrinkage)
- افت ناشی از تغییر شكل نسبی الاستيك بتن
- استفاده از سيستم سقف دال‌های تخت پيش تنيده پس كشيده، در دهانه‌های بلندتر از هفت متر توجيه اقتصادی دارد.
- در استفاده از دال‌های تخت پيش تنيده پس كشيده به لحاظ بزرگ بودن دهانه‌ها و وجود نيرو‌های ثقلی قابل ملاحظه، در نظر گرفتن تمهيدات لازم به منظور كنترل برش سوراخ كننده (Punch) بسيار حائز اهميت است.
ویژگی‌ها و مزایا سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده
معماران سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده را دوست دارند زیرا آن‌ها می‌توانند دهانه‌های طولانی‌تر و دال‌های نازک‌تری را ایجاد کند. دهانه‌های طولانی‌تر، فضای بدون ستون و تقریبا مربع شکل را موجب می‌شود. همچنین دال‌های نازک، ارتفاع بیشتری از کف به زمین را امکان‌پذیر می‌کند.
- کاهش هزینه ساخت به دلیل حذف عملیات اجرایی نازک کاری شامل پلاستر و سفیدکاری
- کاهش هزینه‌های اجرایی به سبب نیاز به نیروی انسانی برای نصب
- افزایش سرعت نصب، حذف قالب‌بندی‌های کف
- افزایش طول عمر و دوام و کاهش ترک خوردگی
- افزایش دوام و مقاومت در برابر محیط‌های خورنده به سبب پیش تنیده کردن مقطع و کاهش و یا حذف عمق ناحیه کششی بتن
- امکان قابلیت اجرای دهانه‌های بزرگ به سبب افزایش سطح مقطع موثر فشاری بتن، کاهش ضخامت دال و وزن
- مقاوم در برابر آتش
- کاهش هزینه‌های مصرفی
- عایق صوتی، حرارتی، انرژی
- انعطاف‌پذیری در مسیر عبور تاسیسات
- کنترل ترک‌ها و کاهش تغییر شکل‌ها
- کاهش ارتفاع سیستم سقف سازه
- امکان ستون‌گذاری نامنظم
- کاهش هزینه‌ها
کاربرد سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده
از آنجا که در سقف بتنی پیش تنیده پس کشیده فاصله ستون به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. استفاده از این قطعه برای پارکینگ‌های به ویژه پارکینگ‌های به وجود می‌آورد. از دیگر کاربردهای این نوع سقف عبارتند از:
- برج‌ها و ساختمان‌های مرتفع
- انبوه سازی مسکونی
- ساختمان‌های تجاری، اداری
- بیمارستان‌ها
- پل‌ها
- افزایش سرعت نصب، حذف قالب‌بندی‌های کف
- افزایش طول عمر و دوام و کاهش ترک خوردگی
- عایق صوتی، حرارتی، انرژی
- انعطاف‌پذیری در مسیر عبور تاسیسات
- کاهش ارتفاع سیستم سقف سازه
- امکان ستون‌گذاری نامنظم
- کاهش هزینه‌ها