جهت اعمال نیروی پیش تنیدگی به بتن از کابل(Strand) ، مفتول (Wire) یا میلگرد (Bar) پیش تنیدگی استفاده می کنیم که بصورت تک رشته ای یا گروهی در قطعات پیش تنیده قرار می دهیم.
عملیاتی که برای اصلاح مشخصات فولاد و تهیه فولاد پیش تنیده انجام می شود به شرح زیر است:
- سرد کشیدگی :(Cold Drawn) در این عملیات فولاد پیش تنیدگی برای چند روز تحت کشش مستمر قرار می دهند و از این طریق چیدمان کریستالی دچار تغییر می شود و مقاومت آن افزایش می یابد.
- تنش زدایی :(Stress Relieving) تنش زدایی از طریق افزایش دما تا حدود ۳۵۰ درجه سانتیگراد و کاهش آرام دما صورت می پذیرد. در این عملیات محدوده ارتجاعی فولاد پیش تنیدگی افزایش می یابد اما فاصله تغییرشکل پلاستیک پس از جاری شدن کاهش می یابد.
- کاهش وادادگی :(Low Relaxation) این عملیات با گرم کردن فولاد تا مرز ۳۵۰ درجه سانتیگراد حین کشش آنها صورت می پذیرد. این عملیات با کاهش تغییر شکل پلاستیک پس از جاری شدن، منحنی تنش – کرنش فولاد را اصلاح می نمایند. بعلاوه وادادگی فولاد به شدت کاهش می یابد.
کابل پیش تنیدگی:
کابلهای پیش تنیدگی تا ۵۰ رشته مفتول می توانند داشته باشند، اما مرسوم ترین شکل برای استفاده از فولاد پیش تنیدگی، کابلهای پیش تنیدگی هفت رشته ای هستند. کابلهای پیش تنیدگی با جکهای هیدرولیکی کشیده می شوند و توسط گوه های فولادی در مهارهای انتهایی، گرفته می شوند.
استانداردهای مختلفی برای کابلهای پیش تنیدگی است اما در کشور ما معمولا استاندارد آمریکاییASTM A416 استفاده می شود. بر طبق این استاندارد، کابلهای پیش تنیدگی در دو رده ۲۵۰ و ۲۷۰ تقسیم بندی می گردند مقاومت نهایی کابلهای رده ۲۵۰ برابر ۱۷۲۵۰و رده ۲۷۰ برابر ۱۸۶۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. کابلهای پیش تنیدگی در دو دسته تنش زدایی شده (Stress Relieved) و با وادادگی کم (Low Relaxation or Low lax)تولید می گردند. کابلهای با وادادگی کم پس از کشش و در دراز مدت افت کمتری دارند. در حال حاضر این کابلها بصورت معمول در کارها استفاده می شوند و کابلهای تنش زدایی شده صرفاً در موارد خاص استفاده می شوند.
کابل های مورد استفاده در بتن پیش تنیده، از نظر شکل ظاهری در سه نوع :
- بدون روکش (Uncoated PC Strand)
- روکش دار آزاد (Unbonded PC Strand)
- روکش دار ثابت (Epoxy coated PC Strand)
تقسیم بندی می گردند.
۱- کابل بدون روکش (Uncoated PC Strand):
متداولترین نوع کابلهای پیش تنیدگی، نوع بدون روکش آن بوده که به صورت ۲، ۳ یا ۷ رشته مفتول موجود است. از این کابلها به طور گسترده درسازه های بتنی (برج‌ها، مخازن، شاه تیرها و سقف‌های با دهانه های بزرگ و …) استفاده می شود.
۲- کابل روکش دار (Unbonded PC Strand):
این نوع کابلهای پیش تنیدگی دارای یک روکش پلی اتیلن است. بین کابل و روکش، یک لایه گریس جهت حرکت آزاد کابل در داخل روکش و همچنین محافظت از کابل در برابر خوردگی، وجود دارد. روکش این کابل ها در رنگ های مختلف تولید می گردند. با استفاده از این نوع کابلها بدلیل داشتن روکش، در هنگام اجرا نیازی نصب غلاف و تزریق گروت وجود ندارد که این امر موجب افزایش سرعت و راحتی کار می گردد.
از این کابل ها در ساخت سازه های بتنی با بتن درجا ریز مانند سازه های عریض با دهانه های بلند و همچنین در برخی قطعات پیش ساخته بتنی خاص استفاده می کنیم.
کاربرد این کابلها در دال‌های بتنی، پل‌ها، مخازن و گنبدهای بتنی، در کف یا سقف استادیوم های ورزشی، لوله های آب فشار قوی بتنی، سازه های دریایی، برج‌ها، باند فرودگاه و …است.
۳- کابل پوشیده با روکش اپوکسی (Epoxy coated PC Strand):
این کابل ها دارای یک روکش از جنس پلی اتیلن می‌باشد که به کابل چسبیده است و در هنگام کشیده شدن، بدون ترک خوردن و یا جدا شدن از کابل، همراه با کابل کشیده می گردد. از این کابلها در مناطقی که دارای محیطی با خورندگی بالا است و کابل نیاز به محافظت زیاد دارد، مانند سازه های پیش تنیده دریایی که معرض خوردگی و برخورد امواج دریا هستند، تثبیت دیواره خاکبرداری و سقف معادن در محیط های دارای خاک خورنده. استفاده می شود.
مفتول پیش تنیدگی(PC Wire):
مفتولهای پیش تنیدگی مطابق استاندارد آمریکایی ASTM A421 در رده‌های ۲۳۵، ۲۴۰ و ۲۵۰ با مقاومت نهایی ۱۶۲۰۰، ۱۶۵۵۰ و ۱۷۲۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع، درر دو نوع BA و WA تولید می گردند که تفاوت آنها در نوع مهار انتهایی است.
در نوع اول برای نگهداری مفتولها از مهارهای انتهایی دکمه‌ای و در نوع دوم از مهارهای انتهایی به همراه گوه استفاده می گردد. مفتولها نیز مشابه کابل در دو دسته تنش زدایی می شوند و با وادادگی کم تحت عملیات اصلاحی قرار می گیرند. مفتولهای پیش تنیدگی عموماً در قطرهای ۸۸/۴، ۹۸/۴، ۳۵/۶ و ۰۱/۷ میلیمتر تولید می گردند، بصورت تکی و یا چند رشته ای با توجه به کاربرد آن از آنها استفاده می کنند.
این مفتولها به صورت پیش تنیده (پیش کشیده) یا پس تنیده (پس کشیده) در سازه های بتنی با اشکال مختلف، مانند سازه های خرپایی، دکل های تلویزیون، شاه تیر پل های بتنی، تیر های جرثقیل سقفی، کف های بتنی پیش ساخته و صنعتی
و قطعات پیش ساخته بتنی مانند تراورس های بتنی، پانلهای دیواری و سقفی، تیرچه های سقفی، تیرهای برق و شمع های گرد بتنی، لوله های آب پیش تنیده و … استفاده می کنند.
مفتول های پیش تنیدگی از نظر شکل ظاهری، به سه شکل:
- میلگرد صاف (Plain)
- دندانه دار (Indented)
- آجدار مارپیچ (Spiral ribs)
تولید می‌گردند.
میلگرد پیش تنیدگی (PC Bar):
میلگرد پیش تنیدگی و میلگرد معمولی در میزان مقاومت نهایی آنها متفاوت می باشند.که دلیل این تفاوت نیز در نوع آلیاژ استفاده شده و شیوه ساخت میلگرد پیش تنیدگی است. میلگردهای پیش تنیدگی مطابق استاندارد آمریکایی ASTM A722 در رده ۱۵۰ با مقاومت نهایی ۱۰۳۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تولید می گردند. این میلگردها در دو نوع تیپ I و تیپ II بصورت ساده و آجدار می باشند. میلگردهای تیپ I در قطرهای ۱۹، ۲۲، ۲۵، ۲۹، ۳۲ و ۳۵ میلیمتری استفاده می‌شوند. میلگردهای تیپ II نیز در قطرهای ۱۵، ۲۰، ۲۶، ۳۲، ۳۶، ۴۰ و ۶۵ میلیمتری با شکل آج‌های مختلف مورد استفاده می باشند.
میلگردهای پیش تنیدگی نیز همانند کابلها و مفتولهای پیش تنیدگی بوسیله جکهای هیدرولیکی کشیده شده و با مهره یا گوه به صفحات مهاری انتهایی مهار می گردند.
برای تحکیم و تثبیت جداره خاکبرداری و یا زمین های سست شیب دار، سقف معادن ذغال سنگ، تونل سازی، پل‌سازی و … از این میلگردها استفاده می گردد.
