آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیده

فهرست مطالب
مقدمه
پيش تنيدگي چيست؟
شيوه‌هاي مختلف پيش تنيدگي
سطح مقطع تبديل يافته
تغييرات کرنش در بتن
کرنش‌هاي دراز مدت در بتن
تغييرات تنش در فولادهاي پيش تنيدگي
محاسبة اتلاف‌هاي ناشي از خزش در بتن
تغييرات در تنش فولادهاي پيش تنيدگي در اثر افزايش تدريجي بارها
آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیده
روش های مختلف طراحی اعضای پیش تنیده
طراحی اعضای خمشی پیش تنیده بروش تنش های مجاز (W.S.D)
تنش هاي مجاز
مقدمه
قبل از پيدايش تكنيك پيش تنيدگي، پل هاي بتن آرمه تنها براي پوشش دادن به دهانه هاي نسبتاً كوتاهي بكار برده مي شدند. محدوديت طول دهانه در اين پل ها داراي دو عامل اساسي بوده است. زيرا اولا براي دهانه هاي بلندتر حجم مصالح مصرفي(بتن و فولاد) بسرعت افزوده مي گردد. بطوريكه بار مرده سازه خود يك عامل بحراني در طراحي مقطع محسوب خواهد شد، ثانياً هزينه هاي مربوط به قالب بندي و شمعك گذاري چنين عرشه هائي مقادير بسيار بزرگي را بخود اختصاص خواهد داد. با توجه به دو عامل ياد شده، معمولا راه حل ديگر يعني استفاده از شاهتريهاي فولادي ترجيح داده مي شد.
با ابداع شيوه پيش تنيدگي و بكارگيري آن در صنعت پلسازي، تا حدود زيادي مشكل مربوط به اقتصاد مصالح مصرفي برطرف گرديد. استفاده از اين تكنيك منجر به پيدايش مقاطع ظريف تري شد و با كاهش بار مرد‌ه عرشه امكان پوشش دادن به دهانه هاي بلندتري فراهم گرديد. اما متاسفانه مشكل دوم يعني هزينه هاي بسيار بالاي مربوط به قالب بندي و چوب بست هاي مورد نياز در اجراي چنين پل هائي بقوت خود باقي ماند، بطوريكه در دهانه هاي بلند قسمت بزرگي از هزينه ها به فاكتورهاي ياد شده اختصاص داشته است. استفاده از شاهتيرهاي پيش ساخته پيش تنيده هم نتوانست اين مشكل را برطرف نمايد زيرا محدوديت هاي مربوط به طول قطعات در هنگام حمل، امكان استفاده از چنين قطعاتي را در دهانه هاي بلند منتفي مي نمود. از طرف ديگر حمل و نقل و نصب چنين شاهتيرهائي نياز به استفاده از ابزارهاي ويژه و گران قيمتي را بوجود مي آورد.
برخي از مزاياي اين قبلي پل ها عبارتند از:
1- كاهش ابعاد مقطع و در نتيجه كاهش بار مرده عرشه بواسطه بكارگيري پيش تنيدگي؛
2- افزايش راندمان مقطع بواسطه ترك نخوردن آن و قابليت آن در تحمل لنگرهاي خشمي با علامات مثبت يا منفي؛
3- سختي نسبتا زياد مقاطع صندوقه اي در مقابل پيچش؛
4- سرعت زياد و هزينه نسبي كم براي پوشش دادن به دهانه هاي بلند؛
5- عدم نياز به چوب بست ها در هنگام عبور از موانع طبيعي نظير درها يا رودخانه ها، و يا موانوع مصنوعي نظير شاهراه هاي پرتردد؛
با توجه به مطالب فوق، بررسي ضوابط طراحي و اصول اجرايي پل هاي پس تنيده همواره مورد توجه آيين نامه هاي معتبر كشورهاي صنعتي قرار گرفته است و هر كدام به تناسب شرايط اقليمي و اركاني استانداردهاي خاصي را تدوين كرده و در بخش جداگانه اي ارائه كرده اند. آيين نامه آشتوآمريكا كه در پل سازي داراي پيشينه اي دور و دراز مي باشد در فصل نهم به بتن پيش تنيده در پل سازي پرداخته است كه در ادامه خواهد آمد
پيش تنيدگي چيست؟
امرزه با بكارگيري مصالح پرمقاومت و همچنين استفاده از شيوه هاي نوين طراحي، سازه هاي اقتصادي تري طراحي و اجرا شده است. استفاده از مصالح پرمقاومت موجب كاهش مقطع عرضي اعضا و متعاقب آن كاهش كلي بار مرده سازه هاي شده است. اين پيشرفت خصوصاً در مورد سازه هاي بتن مسلح چشمگيرتر بوده است، زيرا در طراحي اين گونه اعضا بار مرده قسمت عمده اي از بارهاي طراحي را تشكيل مي دهد. در برخي سازه هاي خاص اهميت كاهش ابعاد مقطع بمراتب بيشتر مي باشد، براي مثال در پل هاي دهانه بلند اين مطلب حائز اهميت زيادي است، در چنين پل هائي بار مرده عرشه لنگرهاي بزرگتري را در مقايسه با بارهاي طراحي ايجاد مي نمايد