گرچه بتن در گذشته مدت‌های
مدیدی به عنوان مصالح ساختمانی به کار می‌رفت، اما به هیچ عنوان مصالح سازه‌ای
مناسبی محسوب نشده و قابل رقابت با فولاد، سنگ و چوب نبود. چرا که برخلاف مقاومت
فشاری بالا، در برابر تنش‌های کششی، بسیار ضعیف عمل می‌کند. به همین علت از بتن
صرفاً به عنوان مصالح بنایی استفاده می‌شد.
مهندسین برای غلبه بر
این ضعف، ترکیبی از فولاد مسلح کننده و بتن که امکان مقاومت در برابر نیروهای کششی
و فشاری را ایجاد می‌نماید، به کار گرفتند. در آغاز، برای مسلح کردن بتن از
آرماتور استفاده شد (بتن آرمه). ولی در ادامه، استفاده از تکنولوژی پیش‌تنیدگی،
بتن را به یکی از کاراترین مصالح سازه‌ای تبدیل نمود. ایده پیش‌تنیدگی در دهه اول
قرن بیستم مطرح گردید و تحقیقات مختلفی بین سال‌های 1930 تا 1940 روی آن انجام
گرفت. این روش عملاً از سال 1955 تا کنون در زمینه‌های مختلف سازه ای مورد استفاده
بوده است.
تئوری پیش‌تنیدگی
پیش‌تنیده کردن عبارت
است از اعمال تنش فشاری دائمی، قبل از اعمال بارهای بهره برداری، به منظور کاهش و
یا از بین بردن تنش‌های کششی. قرار دادن کابل کشیده شده فولادی و مهار کردن آن در
دو طرف عضو، باعث ایجاد تنش فشاری دائمی در مقطع بتنی خواهد شد.
در طول اعضای خمشی، هم
تار تحتانی در کشش قرار می‌گیرد (وسط دهانه) و هم تار فوقانی (روی تکیه گاه). در مقاطع
پیش تنیده، با جابجا کردن موقعیت کابل، مقدار و توزیع تنش فشاری قابل کنترل است.
روشهای پیش‌تنیدگی
اعمال نیروهای پیش‌تنیدگی
به دو روش پیش‌کشیده یا پس‌کشیده صورت می‌گیرد. بدین معنی که عملیات کشش کابل‌ها
می‌تواند پیش از بتن ریزی یا پس از بتن ریزی انجام شود.
در روش پیش‌کشیده ابتدا
کابل‌ها روی بسترهای پیش ساخته در حد فاصل دو انتها کشیده می‌شوند. بعد از بتن
ریزی و کسب مقاومت لازم، با بریدن آنها، نیروی کششی موجود به صورت فشاری به بتن
منتقل می‌گردد. این روش
در کارگاه‌ها یا کارخانه های تولید قطعات بتنی مورد استفاده است و معمولاً محصولات
تولید شده به صورت پیش ساخته می‌باشند.
در روش پس‌کشیده کابل‌ها
(که داخل غلاف‌های محافظی هستند) در قطعه مورد نظر قرار می‌گیرند. سپس عملیات بتن‌ریزی
انجام شده و پس از این که بتن به مقاومت فشاری مورد نیاز رسید، کشیده و مهار می‌شوند. از این روش هم در ساخت قطعات پیش‌ساخته
استفاده می‌شود و هم امکان اجرای آن به صورت درجا و در محل وجود دارد. کابل‌ها
داخل قطعات پس کشیده به دو صورت چسبیده به غلاف و یا نچسبیده قرار می‌گیرند.
سیستم چسبیده (Bonded )
در این روش چند کابل داخل یک غلاف فلزی قرار می‌گیرند
و معمولاً همگی به یک مهار انتهایی ختم می‌شوند. مجموعه این غلاف‌ها در محل‌های
مناسب روی قالب نصب شده و پس از بتن ریزی و کسب مقاومت فشاری مورد نیاز، کشیده می‌شوند.
برای ایجاد پیوند بین کابل و بتن، مواد پرکننده (گروت) داخل غلاف‌ها تزریق شده و به
این ترتیب چسبندگی بین کابل و غلاف تامین می‌گردد. آج های روی جداره غلاف نیز طوری طراحی شده‌اند تا درگیری مناسبی با
بتن ایجاد کنند. بدین ترتیب بین کابل و بتن پیوند (Bond ) قابل قبولی ایجاد می‌گردد. روش چسبیده بیشتر در مواردی استفاده می شود که نیاز به نیروی زیادی برای
پیش تنیده کردن اعضا وجود داشته باشد. موارد زیر از کاربردهای این سیستم است:
پل های پیش تنیده
تیرهای پیش تنیده برای
دهانه‌های بزرگ
صفحات انتقال بار (Transfer Plate)
فونداسیون های پیش تنیده
سیستم نچسبیده (UnBonded)
در این روش نیروی فشاری
از طریق مهارهای انتهایی به بتن منتقل شده و کابل در طول خود پیوندی با بتن ندارد.
برخلاف روش چسبیده, در این سیستم هر کابل داخل یک غلاف پلاستیکی قرار دارد و به طور
مستقیم توسط یک مهار نگه داشته می‌شود. از آنجایی که نیازی به تأمین چسبندگی بین
کابل و بتن وجود ندارد، عملیات تزریق گروت در این سیستم حذف می‌شود. روش نچسبیده
بیشتر در مواردی استفاده می‌شود که اجزای بتنی دارای ضخامت کمی هستند و کارگذاری مهارهای
انتهایی بزرگتر که برای مهار چند رشته کابل استفاده می‌شوند، امکان پذیر نباشد.
موارد زیر از کاربردهای این سیستم است:
دال‌های ساختمانی
دال‌های روی زمین (Slab on Ground)
