في الخرسانة المسلحة العادية، تتحمل الخرسانة إجهادات الضغط وحدها بينما يتحمل الحديد إجهادات الشد وحده. هذا هو الافتراض المتبع عند التصميم القطاعات الخرسانية المسلحة بالفولاذ حيث يتم تجاهل هذه الخرسانة الموجودة أسفل محور التعادل NA لأنها ضعيفة في الشد.
على الرغم من أن الفولاذ / الحديد يتحمل إجهادات الشد، فإن الخرسانة في منطقة الشد تتسبب في حدوث تشققات دقيقة.
يمكن زيادة قدرة تحمل هذه القطاعات الخرسانية إذا تم الإجهاد على كل من الحديد والخرسانة قبل تطبيق الأحمال الخارجية. هذا هو مفهوم الخرسانة سابقة الإجهاد.
وفقًا للجنة الكود الأمريكي ACI، فإن الخرسانة سابقة الإجهاد هي الخرسانة التي يتم فيها إدخال إجهادات داخلية ذات مقدار مناسب بحيث يمكن مواجهة أو ملاشاة الإجهادات الناتجة عن الأحمال الخارجية إلى الدرجة المطلوبة.
في الأعضاء الخرسانية المسلحة RCC ، يكون الإجهاد المسبق الناجم عن طبيعة ضاغطة بحيث يوازن إجهادات الشد الناتجة عن الحمل الخارجي.
هذا يجعل القطاع بأكمله فعالاً (المنطقة الخرسانية في منطقة الشد أيضًا!) في مقاومة الأحمال.
ما هي طرق الإجهاد المسبق؟
قد يطبق الإجهاد المسبق في الهياكل من خلال طرق إجهاد مسبق مختلفة. بعضها موضح أدناه:
١- الإجهاد المسبق الداخلي
في هذا النظام، يتم تطبيق قوة الإجهاد المسبق على الفولاذ عالي الشد، أي، حديد التسليح.
هذا يسبب إجهادات ضغط داخلية في الخرسانة.
هذه الطريقة الأكثر استخدامًا بسبب دقة وسهولة التطبيق.
يمكن إجراء الإجهاد الداخلي بطريقتين مختلفتين:
- الشد المسبق pre-tensioning
- الشد اللاحق post-tensioning
٢- الإجهاد المسبق الخارجي
هذه الطريقة ليست شائعة الاستخدام. في هذه الطريقة، يتم إجراء الإجهاد المسبق عن طريق ضبط ردود الأفعال الخارجية (عن طريق إدخال شروط دعم مختلفة). في الشكل أدناه ، يتم ضغط الكمرة بسيطة الارتكاز خارجيًا بواسطة جاكات.
يتطلب نظام الإجهاد الخارجي دقة كبيرة في التخطيط والتطبيق.
ما هو الفرق بين الشد المسبق والشد اللاحق
إجهاد الشد المسبق pre-tensioning
- في عملية الشد المسبق، يتم شد أوتار الصلب قبل صب الخرسانة.
- يتم تثبيت أو ربط الأوتار tendons بشكل مؤقت على بعض الدعامات ثم يتم قطعها أو تحريرها بعد صب الخرسانة وتصلبها.
- يتم نقل قوة الإجهاد المسبق إلى هذه الخرسانة عن طريق الرابطة على طول الوتر tendon.
- يتم إجراء الشد المسبق بشكل عام في مصانع الخرسانة الجاهزة (بريكاست) في قوالب مخصصة، والتي تُستخدم لإنتاج عناصر خرسانية مسبقة الشد لمجالات البناء.
- يتم بناء قطاعات صغيرة.
- الفقد في الإجهاد المسبق حوالي ١٨٪.
- يفضل الشد المسبق عندما يكون العنصر الهيكلي صغيرًا وسهل النقل.
- إنها أرخص لأن تكلفة التغليف ليست متضمنة.
- أكثر متانة وديمومة.
إجهاد الشد اللاحق post-tensioning
- يمكن عمل الشد اللاحق في المصانع وكذلك في الموقع.
- حجم العضو غير مقيد ، يتم بناء الجسور طويلة المدى عن طريق الشد اللاحق.
- الفقد في الإجهاد المسبق حوالي ١٥٪.
- يفضل الشد اللاحق عندما يكون العنصر الهيكلي ثقيلاً.
- أكثر تكلفة بسبب استخدام التغليف.
- تعتمد المتانة على آلية التثبيت من الطرفين.
- في عمليات الشد اللاحق، يتم شد أوتار الصلب tendons بعد صب الخرسانة وتصلبها.
- يتم إجراء الشد اللاحق من خلال عمليتين رئيسيتين: شد الأسلاك أو الخيوط الفولاذية strands بواسطة روافع هيدروليكية (جاكات) والتي تشد وتمدد الأسلاك أثناء تحميلها على أطراف العضو الخرساني ثم استبدال الرافعات بمثبتات دائمة تثبت على العضو وتحافظ على خيوط الصلب في حالة شد.
- يتكون الوتر tendon بشكل عام من أسلاك أو خيوط أو قضبان strands. يمكن شد الأسلاك والخيوط في مجموعات، بينما يتم شد القضبان واحدة تلو الأخرى.
- في عملية الشد اللاحق، توضع الأوتار الفولاذية في القوالب قبل صب الخرسانة، ويتم منع الأوتار من الالتصاق بالخرسانة عن طريق تغليفها بورق مقاوم للماء أو أنبوب معدني (داكت).
- تسمى الأوتار الملتصقة بالخرسانة الأوتار المربوطة bonded. الأوتار غير المربوطة unbonded ، هي التي تُترك بدون منوة أو تكون مغطاة بالشحم، ليس لها روابط أو قوى التصاق على طول الوتر.
- اقرأ: تنفيذ البوست تنشن من الألف إلى الياء Post Tension