امروزه استفاده از نیروی پیش تنیدگی و تیرچه پیش تنیده در پروژه­ های مختلف در صنعت ساخت و ساز و در سازه­ های بتنی رواج بسیاری دارد. نیروی پیش تنیدگی زمانی در یک عضو بتنی ایجاد می ­شود که یک تنش به اندازه مشخص به صورت مداوم و ثابت در آن عضو به وجود آید و در نتیجه به دلیل ایجاد این تنش، سایر تنش­ های موجود در این عضو بتنی که به دلیل وجود بارهای مرده و زنده ایجاد شده­ اند، از بین می­روند و بنابراین ظرفیت باربری این عضو افزایش می ­یابد.

به دلیل اینکه به طور کلی اعضای بتنی در برابر نیروی فشاری مقاومت بسیار خوبی دارند ولی در برابر نیروی کششی مقاومت پایینی دارند و عملکرد مناسبی از خود نشان نمی­ دهند، استفاده از نیروی پیش تنیدگی در اعضای بتنی باعث می­شود بتن در حالت تنش فشاری قرار بگیرد زیرا کابل­ های فولادی موجود در بتن که برای ایجاد نیروی پیش تنیدگی تعبیه شده­ اند، فشرده می ­شوند و نیروی کششی ایجاد شده را به نیروی فشاری تبدیل می ­نمایند. بنابراین مقاومت عضو بتنی در برابر نیروی کششی نیز افزایش می­ یابد. استفاده از نیروی پیش تنیدگی در سازه ­های بتنی از جهات مختلف مزایای بسیاری دارد که در این مقاله به برخی از این مزایا اشاره شده است.

مزایای معماری استفاده از تیرچه پیش تنیده
استفاده از تیرچه پیش تنیده در اجرای سازه­ های بتنی مزایای مختلفی دارد که در این قسمت به مزایای استفاده از اعضای پیش تنیده از دیدگاه معماری در پروژه اشاره می ­شود. به طور کلی می ­توان گفت استفاده از تیرچه پیش تنیده باعث انعطاف پذیرتر شدن طراحی معماری می گردد زیرا باعث اجرای راحت­ تر و ساده ­تر نقشه­ های ساختمان و نما می­شود. به این صورت که فضا و محیط کافی و مناسب برای در نظر گرفتن پارکینگ ایجاد می­شود، برای تقسیم بندی فضای ساختمان به قسمت­ های مختلف شرایط مناسبی ایجاد می ­شود و همچنین برای قرار دادن و عبور لوازم تاسیساتی و لوله­ ها فضای کافی در اختیار قرار می ­گیرد و امکان بهتری از نظر تاسیساتی فراهم می­ گردد.

همچنین در صورت استفاده از تیرچه پیش تنیده می­ توان از دهانه­ های بلندتر استفاده کرد بنابراین از ستون­ های کمتری استفاده می­ شود که همین مسئله باعث استفاده بهتر و بیشتر از فضا می ­شود و بهتر می­توان نقشه­ های معماری را طراحی کرد. استفاده از تیرچه پیش تنیده باعث می­شود سقف اجرا شده کاملا صاف و مسطح باشد، در صورت نیاز به اجرای بازشو در سقف می­توان این بازشوها را بزرگتر در نظر گرفت. علاوه بر این استفاده از اعضای بتنی پیش تنیده باعث می­شود ارتفاع طبقات ساختمان کاهش یابد و همچنین این اعضا در نقشه­ هایی که نامنظم یا به صورت منحنی هستند نیز قابلیت اجرا دارند.

مزایای سازه­ای استفاده از تیرچه پیش تنیده
با توجه به اینکه در فرآیند پیش تنیدگی بتن برای تولید تیرچه پیش تنیده از کابل­ هایی فولادی استفاده می ­شود که از مقاومت بالایی برخوردار هستند و پیش از اینکه نیروها به سازه وارد شوند، بتن تحت تنش فشاری قرار می ­گیرد، سازه­ های بتنی که از اعضای پیش تنیده تشکیل شده­ اند از نظر سازه­ای نیز دارای مزیت­ هایی هستند که در این بخش به آن­ها اشاره می ­شود.

اعضای بتنی پیش تنیده و همچنین تیرچه پیش تنیده نسبت به سایر اعضای بتن مسلح که دارای ابعاد و هندسه یکسانی هستند، از ظرفیت باربری بیشتری برخوردار هستند. در اعضای پیش تنیده تغییر شکل ­های ناشی از اعمال بار به سازه، کنترل شده هستند و شاهد تغییر شکل­ های کمتری خواهیم بود. در صورت اعمال بارهایی که به صورت ضرب ه­ای و دینامیکی هستند، اعضای بتنی پیش تنیده ارتعاش کمتری خواهند داشت. در صورت استفاده از دال­ها و تیرهای پیش تنیده، این اعضا دارای ضخامت کمتری خواهند بود و در نتیجه وزن مرده ساختمان کاهش می ­یابد و در مصرف مصالح ساختمانی نیز صرفه جویی می­ شود. همچنین استفاده از اعضای پیش تنیده در سازه­ های بتنی باعث مقاوم سازی سازه در برابر نیروی ناشی از زلزله می­ شود و همچنین به دلیل اینکه همه مقطع تیرچه پیش تنیده تحت فشار قرار می­ گیرد، کنترل ترک­ ها در تیرچه­ ها بیشتر می ­شود و موجب ماندگاری بیشتر سازه می ­شود.

مزایای اقتصادی استفاده از تیرچه پیش تنیده

سازه ­های بتنی که با استفاده از اعضای پیش تنیده و تیرچه پیش تنیده ساخته شده ­اند، از نظر اقتصادی نیز به صرفه هستند و قیمت تمام شده آن­ها نسبت به سایر سازه­ ها کمتر خواهد بود. در صورت استفاده از تیرچه پیش تنیده در اجرای سازه بتنی در مصرف میلگرد صرفه جویی می ­شود و همچین حجم بتن مصرفی نیز کاهش می­ یابد. علاوه بر این با توجه به اینکه در صورت استفاده از اعضای بتنی که با نیروی پیش تنیدگی تولید شده ­اند، ارتفاع طبقات و در نتیجه ارتفاع کلی ساختمان کاهش پیدا می­ کند بنابراین هزینه­ های ناشی از اجرای نمای ساختمان، امور مربوط به تاسیسات و نازک کاری نیز کاهش پیدا خواهد کرد.

استفاده از اعضای بتنی پیش تنیده باعث می ­شود اجرای پروژه با سرعت بیشتری پیش برود و در نتیجه موجب صرفه جویی در زمان اجرای پروژه نیز می ­شود و همچنین مدت بهره برداری و طول عمر سازه نیز افزایش می­ یابد. در صورت استفاده از تیرچه پیش تنیده نیازی به بستن داربست در زیر تیرچه­ ها نیست و این مسئله نیز باعث صرفه جویی در هزینه­ ها می­ شود.

معایب استفاده از تیرچه پیش تنیده
استفاده از تیرچه پیش تنیده و به طور کلی اعضای سازه ه­ای پیش تنیده علاوه بر مزایای بسیار داری معایبی نیز هست . به منظور جابجایی و حمل و نقل این قطعات پیش ساخته نیاز به پرداخت هزینه­ های بیشتری است. طراحی این قطعات نسبتا پیچیده است و ساخت و اجرای آن­ها نیازمند دانش فنی کافی است. برای جابجایی این قطعات در محل پروژه به جرثقیل ­های بزرگ نیاز است و این مسئله این باعث افزایش هزینه­ ها می ­شود. در زمان ساخت این قطعات بتنی در کارخانه باید دقت کافی وجود داشته باشد و در غیر این صورت قطعات تولید شده از کیفیت مناسب برخوردار نخواهند بود. علاوه بر این نکات در صورتی که پس از ساخت و در آینده بنا به دلایلی قصد تخریب سازه وجود داشته باشد، تخریب این سقف­ ها که در آن­ها از قطعات پیش تنیده استفاده شده است به دلیل نیرویی که به صورت بالقوه در آن­ها وجود دارد بسیار خطرناک است.