بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله نوع جدیدی از دالهای بتن مسلح پیشساختهی پیچ و مهرهای برای پوشش دهانههای بلند معرفی میشود. در این سیستم المانهای بتنی پیش ساخته با استفاده از پیچهای مقاومت بالا که قابلیت پیشتنیدگی دارند، به یکدیگر متصل میشوند. پاشنههای بتنی تعبیه شده در زیر دالها به عنوان تکیهگاه کابل عمل کرده و مولفه قائم نیروی کششی کابل به عنوان تکیهگاه دال عمل میکند. در ابتدا جزئیات تحلیل سیستم ارائه شده و سپس نحوه طراحی پاشنههای بتنی و جزئیات اتصال آنها به کابل بیان میشود. همچنین، نحوه تحلیل و طراحی پیش تنیدگی پیچهای بلند اتصال مورد بررسی قرار میگیرد. سیستم معرفی شده قابلیت کاربرد در سازه های بزرگ دهانه و پلهای بتنی را دارد.
-1 مقدمه
طراحی پوشش سازه های بزرگ دهانه عمدتاً به صورت استفاده از تیرها و دال های پیش فشرده انجام می شود. سیستم های سازه ای بتن پیش فشرده ضمن داشتن قابلیت ها و کارائی های قابل ملاحظه مشکلاتی نیز در اجرا دارند که تا مطالعاتی در راستای رفتار این سازهها در شرای متفاوت بارگذاری صورت گرفته است در رابطه با مشکلات این سیستمها می توان از مسئله ی حجیم بودن قطعات در دهانه های بزرگ، کندی عملیات اجرائی و هزینه های بیشتر ساخت و اجرا اشاره نمود.
در این مقاله سیستم دال بتنی کابلی مورد بررسی قرار می گیرد که از سبکی وزنی بیشتر و سرعت عمل و سهولت اجرا برخوردار است. در این سیستم به علت آن که در مقطع فق از قسمت فشاری خالص بتن استفاده می شود و در واقع بقیه ی مقطع بتنی حذف می شود ، وزن سازه بسیار سبک تر شده و همچنین سرعت عمل ساخت و اجرا بیشتر می شود و امکان طراحی سازه ای اقتصادی تر نیز میسّر می گردد. این سیستم سازه ای می تواند در طراحی و ساخت پوشش های بزرگ دهانه ی سبک بار و سنگین بار و همچنین پلسازی مورد استفاده قرار گیرد.
-2 معرفی سیستم پوشش و اجزای تشکیلدهنده
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، سیستم پوشش معرفی شده دارای دو المان اصلی میباشد: -1 دال بتنی پیش ساخته همراه با پاشنه های بتنی -2 کابل فلزی. در ادامه به بررسی جزئیات هر یک از این المانها پرداخته میشود.
شکل -1 نمای طولی دال به همراه پاشنه های بتنی و کابل
کلیه ی دال های بتنی مربوط به این طرح به صورت پیش ساخته می باشد که با میلگردهای فولادی به صورت مقطع بتن مسلح طرح شده و در محل اتصال به دال بعد، ریشههای انتظار میلگردهای طولی به میزان طول مورد نیاز وصله مطابق شکل 2 وجود دارند. دالها در محل اتصال دارای پاشنههای بتنی بوده که سوراخهایی در آنها جهت عبور پیچهای مقاومت بالا تعبیه شده است. نقش این پیچها، تامین مقاومت برشی مورد نیاز مقطع در محل اتصال است.
قسمت فوقانی اتصال پس از نصب با گروت بدون افت مطابق شکل 3 پوشش داده میشود، تا اتصال یکپارچه گردد. در واقع، میلگردهای موجود جهت انتقال لنگر منفی در محل اتصال تعبیه میشوند. به این ترتیب، سیستم به صورت یکپارچه عمل کرده و در تحلیل میتوان دال بتنی را پیوسته در نظر گرفت. دال های بتنی پیش ساخته را میتوان در طول های شش متر تا دوازده متر ساخت تا امکان حمل آن ها به محل نصب با سهولت بیشتری صورت پذیرد.
پاشنه های بتنی دو المان پیش ساخته ی مجاور هم توس پیچ های بلند به هم متصل می شوند و پیچ ها از نوع اعلا و ضد زنگ مقاومت بالا می باشند همچنین برای اجتناب از تنش موضعی ناشی از کشش پیچ در محل تماس با بتن که ممکن است باعث خرد شدن بتن شود در هر دو طرف پیچ واشرهای مقاومت بالای دور پهن تعبیه می گردد تا تنش فشاری ایجاد شده بر روی بتن از مقاومت فشاری مجاز بتن کم تر باشد و در انتهای دو پاشنه ی بتنی متصل شده به هم با استفاده از پیچ هایی که قبلاً در بتن تعبیه شده غلطک هایی جهت عبور کابل نصب می گردند.
غلطک ها باید قابلیت دوران کاملاً روان را داشته و از فولاد اعلای ضد زنگ مقاومت بالا ساخته شده باشند. در این سیستم در محل اتصال دو دال مجاور هم، لنگر داخلی دال و وارد بر پاشنهها تغییرات زیادی دارد و مقدار آن زیاد میباشد. برای جلوگیری از تمرکز تنش در مقطع پاشنه ها می توان با در نظر گرفتن محاسبات لازمه ضخامت پاشنه ها را به صورت پله ای مطابق شکل 4 کاهش داد.
شکل -4 تغییر ضخامت پاشنه های بتنی به صورت پله ای و ساده
کابل فلزی وظیفهی انتقال نهائی نیرو به تکیه گاه های دو انتهای سازه را به عهده دارد. در انتهای کابل در تکیهگاه با استفاده از ابزار مهار انتهای زنده در سیستم پستنیدگی شامل پین و گوه مخصوص، انتقال نیروی فشاری حاصل از کابل به بتن صورت میگیرد.
شکل -5 جزئیات انتهای کابل متصل به دال
-3 روش تحلیل و طراحی
نخستین قدم در تحلیل و طراحی این سیستم تعیین فاصله پاشنه های بتنی و در نتیجه طول دالهای پیش ساخته است.
