سازه پیش تنیده

سازه پیش تنیده ( به انگلیسی: Prestressed structure ) سازه ای است که با ترکیب رشته ها یا میلگردهای فولادی ( Tendon ) و بتن ساخته شده که با تحت کشش قرار گرفتن کابل های فولادی باعث افزایش ظرفیت باربری بتن می گردد. میله های فولادی در پروسه ساخت یا پس از ساخت، تحت کشش ( مثلاً با جک های هیدرولیک ) قرار می گیرند. این تدبیر باعث می شود که بتن موجود در سازه تحت تنش فشاری قرار گیرد. از آنجا که مقاومت بتن در فشار بسیار بیشتر از مقاومت آن در کشش هست، اعمال این بارهای خارجی مذکور به سازه، موجب کاهش تنش کششی در بتن می شوند؛ بنابراین بتن موجود یا تحت تنش کششی قرار نمی گیرد یا مقدار بسیار کمی تنش کششی ( کمتر از استحکام شکست بتن ) تحمل می کند. این تدبیر باعث می شود که قابلیت تحمل بار سازه با بتن تحت فشار بسیار بیشتر از سازه مشابه بدون پیش تنیدگی باشد.
برای درک بهتر مزایای پیش تنیدگی دانستن اطلاعاتی از خواص بتن مفید خواهد بود. بتن در برابر فشار بسیار مقاوم است، اما در برابر کشش ضعیف است. به عنوان مثال وقتی نیرویی کششی به مقطع بتنی اعمال شود، ترک می خورد. به طور متداول در سازه های بتنی وقتی باری شبیه به خودرو در یک پارکینگ بر روی دال بتنی یا تیرها قرار گیرد، تیر تمایل به انحنا و خم شدن دارد. این تغییر شکل خمیدگی باعث می شود پایین تیر اندکی دچار کشیدگی و ازدیاد طول ( کرنش، Strain ) شود. معمولاً همین مقدار اندک کشیدگی برای ایجاد ترک در بتن کافی است. میلگردهای تقویتی ( bars ) فولادی به صورت مدفون در بتن به عنوان تقویت کشش برای محدود کردن عرض ترک قرار داده می شود. میلگردها در این حالت وقتی فقط به صورت مدفون در بتن قرار داده می شود به صورت نیروهای Passive عمل می کند و تا زمانی که خیز در بتن به مرحله قبل از ایجاد ترک نرسیده است نیرویی را تحمل نمی کند. [ نیازمند منبع] اما Tendon یا همان فولادهای پیش تنیدگی به صورت نیروهای Active در سیستم عمل می کنند. در سیستم پیش تنیدگی، فولاد به عنوان عامل مقاوم و مؤثر عمل می کند. به طوری که امکان به وجود آمدن ترک در بتن وجود نخواهد داشت. سازه های پیش تنیده حتی اگر تحت بارگذاری کامل قرار گیرند، می توانند طوری طراحی شوند که کمترین خیز و ترک در سازه ایجاد شود.
اجرای سیستم پیش تنیدگی در مراحل ساخت، سرهم کردن قطعات ( مونتاژ ) ، برپاسازی و نصب در موقعیت به معلومات و دانش تخصصی و فنی نیاز دارد، ولی می توان مفهوم کلی کار را با مثال زیر توضیح داد: اگر تعدادی بلوک چوبی که درون آن ها سوراخی اجرا شده است و از میان سوراخ نوار لاستیکی عبور داده شود و دو طرف انتهای نوار لاستیکی را نگاه داریم، بلوک ها از قسمت پایین از هم جدا می شوند. در این شرایط پیش تنیدگی توسط قرار دادن یک جفت مهره در دو انتهای نوار لاستیکی قابل شرح است بطوری که با پیچاندن مهره ها کم کم بلوک ها در قسمت پایین به هم نزدیک شده و نهایتاً به طور محکم به هم فشار خواهند آورد. در این حالت اگر از دو قسمت انتهایی مجموعه را بلند کنیم این بار مجموعه بلوک ها از هم جدا نمی شود بلکه به طور مستقیم و در کنار هم موقعیت خود را حفظ می کنند. این نوارهای لاستیکی محکم شده در واقع همان Tendon ( فولادهای پس تنیدگی ) در مقیاس واقعی می باشند که توسط وسایل مهاری گوه ای شکل در محل انتهایی بسته می شوند.