پیش تنیدگی
پیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی ( Prestress ) در یک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم ، به طوریکه در اثر این تنش ، مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا می کند . هدف اصلی از پیش تنیده کردن یک عضو بتنی ، محدود کردن تنش های کششی و ترک های ناشی از لنگر خمشی ، تحت تاثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد . بتن جسمی است مقاوم در مقابل فشار ، ولی مقاومت آن در مقابل کشش بسیار کم می باشد ، بنابراین می توان با وارد کردن فشار به بتن ، کشش ایجاد شده در اثر بار مرده و زنده را در عضو بتنی تقلیل و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد .
بطور کلی عمل خنثی نمودن تنش ها ویا متعادل نمودن بارها را اساس طراحی اعضای پیش تنیده می توان دانست. اگر نیروی فشاری مشخصی رااز دوطرف به یک قطعه یا تیر وارد بیاوریم می توان تنش کششی رادرپائین عضوکاهش داد و یا به کلی آنرا خنثی نمود و تبدیل به تنش فشاری کرد که این اعمال نیرو تعادل بارهای خارجی می باشند.
در سازه های بتن معمولی، اعضای بتنی ازقبیل تیرو ستون و دال سقف شامل بتن و آرماتور هستند که در این اعضا، بخشی از بتن تحت نیروهای فشاری و بخش دیگر آن به همراه آرماتور ، تحت نیروهای کششی قرارمی گیرند. در ناحیه فشاری، بتن به خوبی نیروها را تحمل می کند اما در ناحیه کششی ، ترک می خورد و عملاً کارایی خود را از دست می دهد و آرماتور به تنهایی نیروهای کششی را تحمل می نمایند در این حالت، بتن تنها نگهدارنده آرماتور است و بدون باربری به وزن سازه می افزاید.
در طول اعضای خمشی پیوسته یا با تکیه گاه گیردار هم تار تحتانی در کشش قرار می گیرد ( در نزدیکی و محل تکیه گاهها) و هم تار فوقانی(نواحی وسط دهانه ها ) در مقاطع پیش تنیده با جابجا کردن موقعیت کابل، مقدار و توزیع تنش فشاری قابل کنترل است. در سازه های پیش تنیده اعضای بتنی شامل بتن آرماتور و کابل های پیش تنیدگی می باشند. در این اعضا آرماتورها برای جلوگیری از ایجاد ترکهای بزرگ در بتن (که عملا موجب شکست می شوند) و تامین الزامات حداقل مقرراتی که آیین نامه بتن ایران برای سازه های بتنی مقرر داشته است استفاده می شوند و معمولاً بعنوان قطعات باربر مورد استفاده قرار نمی گیرند. بتن در این اعضا همچنان نقش باربری فشاری را عهده دار است با این تفاوت که بطور کامل تحت فشار قرار می گیرد و عملا تمام مصالح بتن بدون ایجاد ترک ، نیروهای فشاری را تحمل می کند. دلیل این امر استفاده از کابلهای پیش تنیدگی می باشد که وظیفه بوجود آمدن چنین وضعیتی راعهده دار هستند.( در زمان ساخت و قبل از بهره برداری از سازه) این کابلهای با ایجاد نیروی فشاری اولیه در ناحیه کششی بتن، موجب می شوند بعد از آنکه بارهای مرده و زنده در زمان بهره برداری بر سازه اعمال شدند ، این ناحیه تحت کشش قرار نگیرد و موجب ترک بتن و از دست رفتن کارایی بتن نشود به این ترتیب، از حداکثر ظرفیت باربری بتن استفاده می شود و ابعاد و اندازه اعضا کاهش می یابد.
بهینه ترین حالت در انتخاب مقدار نیروی پیش فشردگی حالتی است که درصدی از بارها متعادل شود که منجر به کاهش میزان فولاد مصرفی و کنترل خیز و ترک در بتن شود.