البيتون المصبوب في المكان و الأكثر استخداماً في العالم، في هذا
البيتون يقوم التسليح بتأمين مقاومة الشد الناتج عن الانعطاف لمساعدة البيتون في
مقاومة الأحمال المطبقة عليه، يجب أن يتشقق البيتون في منطقة الشد ليتمكن التسليح
من المساهمة بشكل فعال في مقاومة العنصر وصلابته، هذا السلوك وجه المهندسين إلى
تطوير البيتون مسبق الإجهاد والذي يستخدم أوتار فولاذية عالية المقاومة يتم شدها
لتطبيق قوة ضغط على البيتون تولد إجهاد يعاكس الإجهادات المتولدة عن حمولات
الاستثمار المطبقة على العنصر في مرحلة لاحقة، وعلى الرغم من أن تطبيق قوة سبق
الإجهاد لا يُنتج عناصر بيتونية ذات مقاومة أعلى من تلك المسلحة بشكل بالفولاذ
العادي إلا أنها تؤخر مرحلة التشقق وبالتالي تتم مقاومة الأحمال الخارجية المطبقة
على العنصر بمقطع غير متشقق، وهذا يُمكننا من زيادة عرض المجاز دون زيادة ارتفاع
العنصر، أو نستطيع استخدام مقاطع عناصر
أصغر لذات المجاز مقارنة بالعناصر المسلحة بالفولاذ العادي.
ظهرت فكرة البيتون المسبق الإجهاد بين نهاية القرن 19وبداية القرن العشرين لكنها في بدايات تطبيقها لم تكن ناجحة بسبب ضياع
قوة سبق الإجهاد الناجم من تغير حجم البيتون نتيجة تقاصره بعد تطبيق القوة وأيضاً
نتيجة انكماش البيتون shrinkageونتيجة الزحف creepونتيجة
ارتخاء الفولاذ. في عام 1930نجح مهندس فرنسي في استخدام تسليح عالي المقاومة للتغلب
على الضياعات، عند تقديم البيتون المسبق الإجهاد لأول مرة تم تصميم العناصر على
إلغاء إجهادات الشد فيها أثناء تطبيق
حمولات الاستثمار وقد قاد إلغاء التشققات في منطقة الشد إلى استخدام خواص المقطع
بشكل كامل لمقاومة الأحمال المطبقة عليه ولمقاومة السهم deflectionالناجم
عنها، من الواضح لأي مهندس مصمم مزايا المقطع غير المتشقق فهو يؤمن خواص مقطع أكبر
قيمة، مما يمكّن المصمم من استخدامها في مجازات أطول، كما يقود أيضاً إلى
تصاميم اقتصادية في العناصر الخاضعة
للإنعطاف.
مصطلح سبق الإجهاد Prestress عام
ويشير إلى تلك القوة التي يتم تطبيقها على العنصر في مرحلة الإنشاء وقبل تطبيق
أحمال الاستثمار، يمكن تطبيق قوة سبق الإجهاد بطريقتين:
الطريقة الأولى:
هي طريقة الشد السابق Pretension حيث
يتم إجهاد الوتر قبل صب البيتون، ويمكن استخدام الأسلاك wiresوالجدائل المؤلفة من سبع
أسلاك sevenwire
strand وكذلك القضبان الفولاذية عالية المقاومة، وبعد إجهاد التسليح يتم صب
البيتون وتركه ليطور مقاومته قبل نقل قوة سبق الإجهاد إليه، في هذه الطريقة يتم
نقل قوة سبق الإجهاد إلى البيتون عبر التماسك بين البيتون وبين الأوتار.
الطريقة الثانية:
هي طريقة الإجهاد اللاحق Post-tensioned حيث
يتم فيها تطبيق قوة سبق الإجهاد على البيتون المتصلب عبر استخدام مثبتات
ميكانيكية، يتم ووضع الفولاذ عالي
المقاومة في أغماد ductsضمن
مقطع العنصر أو يتم وضعها خارج مقطع العنصر، يمكن تأمين تماسك التسليح لاحق الشد
مع البيتون لتحقيق فرضية أن سطح المقطع يبقى مستوياً بعد التشوه، أو يمكن تركها
دون تماسك مع البيتون مع السماح بحدوث فرق انتقال بينها وبين البيتون.
ترجمة
بتصرف: م.أيهم سعيد محمود
مصدر
المقال :
Prestressed Concrete - Building, Design, and
Construction
Charles W. Dolan • H. R. (Trey) Hamilton
Springer Nature Switzerland AG 2019
