Σκυρόδεμα και χάλυβας

[J.L]

Χρήσιμες συμβουλές για την καλή κατασκευή και τοποθέτηση του οπλισμένου σκυροδέματος, κόστος κατασκευής.

Συγγραφέας Ιωάννης Λυμπέρης εργοδηγός δομικών έργων.

Η συνεργασία μεταξύ σκυροδέματος και χάλυβα επιτυγχάνεται με τη συνάφεια. Με τον όρο συνάφεια ορίζεται η συνδυασμένη δράση των μηχανισμών που παρεμποδίζουν τη σχετική ολίσθηση μεταξύ των ράβδων του οπλισμού και του σκυροδέματος που τις περιβάλλει. Οι επιμέρους μηχανισμοί της συνάφειας είναι η πρόσφυση, η τριβή και, για την περίπτωση ράβδων χάλυβα με νευρώσεις, η αντίσταση του σκυροδέματος το οποίο εγκλωβίζεται μεταξύ των νευρώσεων. Η συνδυασμένη δράση των μηχανισμών αυτών θεωρείται ισοδύναμη με την ανάπτυξη διατμητικών τάσεων στη διεπιφάνεια σκυροδέματος και χάλυβα. Όταν οι τάσεις αυτές φθάσουν στην οριακή τιμή τους επέρχεται καταστροφή της συνάφειας με τη μορφή διάρρηξης του σκυροδέματος κατά μήκος των ράβδων και αποκόλλησης των ράβδων χάλυβα. Το πρόβλημα καταστροφής της συνάφειας δημιουργείται από την υπεραντοχή του χάλυβα στον εφελκυσμό, η οποία στρέφει την αστοχία σε διατμητική μορφή, και είναι άκρως ψαθυρή. Για να αντιμετωπιστεί, πρέπει να εξασφαλίσουμε την μη διατμητική αστοχία σκυροδέματος. Εν μέρει η μείωση των τάσεων επιτυγχάνεται με αύξηση της επικάλυψης και μείωση της διαμέτρου των ράβδων του οπλισμού. Η αύξηση της οριακής τιμής τους επιτυγχάνεται με αύξηση της αντοχής του σκυροδέματος. Η παρουσία εγκάρσιου οπλισμού δρα ευνοϊκά περιορίζοντας το άνοιγμα των αναπτυσσόμενων ρωγμών.
Ένας άλλος παράγοντας είναι η σωστή απομάκρυνση - απορροή των ομβρίων του δώματος.
Δεδομένου ότι χρειαζόμαστε πάνω από 1% κλίση για να φεύγουν τα νερά, αν πρέπει να μεταφέρουμε τα νερά 10 μέτρα τότε χρειαζόμαστε 10 εκατοστά κλίση. Αν δώσουμε την κλίση στην επιφάνεια του σκυροδέματος θα έχουμε πιο λεπτή την διατομή της πλάκας ή πιο μεγάλη σε ορισμένα μέρη Είναι καλύτερα αν δώσουμε την κλίση από το καλούπωμα των πάτων των δοκαριών ώστε να έχουμε ομοιόμορφη διατομή στην πλάκα.
Όταν η διατομή της πλάκας δεν είναι όμοια, οι ασθενέστερες μικρές διατομές σκυροδέματος επιτρέπουν την διαπερατότητα του νερού και την οξείδωση του οπλισμού. Αυξάνουν συγχρόνως και τα φορτία της κατασκευής και τις εντάσεις αδράνειας. Οπότε ότι δεν καταφέρει η οξείδωση θα το τελειώσει ο σεισμός. Αν έχεις ένα ξύλο με καρφωμένη μια πρόκα στο ύψος της διατομής της πλάκας και το χρησιμοποιήσεις σαν μέτρο πάνω στο καλούπι, κατασκευάζεις τους οδηγούς εύκολα και σωστά. Δεν πρέπει να διστάζουμε κατά την μελέτη να τοποθετούμε περισσότερες απορροές ομβρίων υδάτων ώστε να μεταφέρουμε τα όμβρια σε μικρότερες αποστάσεις.
Ξήρανση Το σκυρόδεμα κατά τις πρώτες 28 ημέρες μετά την σκυροδέτηση αποκτά το 90% της δύναμής του και το άλλο 10% το αποκτά στα επόμενα 160 χρόνια.
Κοκκομετρική διαρρύθμιση σκυροδέματος
Για να καταλάβουμε την καλή λειτουργία του σκυροδέματος πρέπει να κατανοήσουμε την συνεργασία και την ιδιότητα των αδρανών υλικών που χρησιμοποιούμε για την παρασκευή του. Για να κατασκευάσουμε το σκυρόδεμα χρησιμοποιούμε τα σκύρα, την άμμο, το τσιμέντο και το νερό. Μετά την παρασκευή του σκυροδέματος το μόνο που φεύγει δια της εξάτμισης είναι το νερό, το οποίο αφήνει κενά με αποτέλεσμα να μην έχουμε ένα συμπαγή σκυρόδεμα. Για τον λόγο αυτό πρέπει να βάζουμε όσο το δυνατόν λιγότερο νερό αν θέλουμε ισχυρό σκυρόδεμα. Τα σκύρα είναι το ποιο ισχυρό αδρανές του σκυροδέματος. Αν θέλουμε ισχυρό σκυρόδεμα πρέπει να έχουμε σκύρα από καλό ισχυρό πέτρωμα, και να έχουν τριγωνική μορφή ( όχι στρογγυλεμένη ) Ο λόγος είναι ότι η τριγωνική μορφή εξασφαλίζει ότι τα σκύρα θα πλησιάσουν το ένα πιο κοντά στο άλλο ενώ αν είναι στρογγυλά θα αφήσουν κενά. Τα όποια κενά υπάρχουν μεταξύ των σκύρων τα καταλαμβάνει η άμμος και το τσιμέντο είναι αυτό που επιφέρει την συγκόλληση σκύρων και άμμου. Η άμμος λευκού χρώματος είναι πιο ισχυρή από την καφέ άμμο γιατί δεν περιέχει χώμα και γιατί το άσπρο πέτρωμα είναι πιο γερό, οπότε συνιστάτε για το σκυρόδεμα.
Από την σωστή αναλογία των αδρανών υλικών του σκυροδέματος, καθώς και από την σωστή συμπύκνωσή τους εξαρτάτε και η ποιότητα της αντοχής του σκυροδέματος. Η σωστή χρήση του δονητή είναι απαραίτητη. Δεν χρειάζεται ούτε πολύ δόνηση ούτε λίγη. Η σωστή αναλογία των αδρανών υλικών ανά κυβικό μέτρο είναι δύο μέρη σκύρα και ένα μέρος άμμου Το τσιμέντο. Αναλόγως της ποιότητας σκυροδέματος που θέλουμε να κατασκευάσουμε εξαρτάτε και η ποσότητα τσιμέντου. Το λιγότερο τσιμέντο που βάζουμε ανά κυβικό μέτρο είναι το ( B 200 ) δηλαδή 200 κιλά ανά κυβικό, και το περισσότερο είναι το ( B 350 ) δηλαδή 350 κιλά ανά κυβικό μέτρο. Αν βάλουμε περισσότερο από 350 κιλά τότε αντί να πάρουμε ισχυρότερο σκυρόδεμα, πετυχαίνουμε το αντίθετο και αυτό γιατί το πολύ τσιμέντο απομακρύνει τα σκύρα μεταξύ των και αυτό δεν είναι καλό. Είναι σαν να βάζουμε πολύ κόλλα χωρίς πίεση για να κολλήσουμε δύο επιφάνειες και αυτό φυσικά φέρνει το αντίθετο αποτέλεσμα από μια ισχυρή κόλληση που επιθυμούμε. Το νερό είναι αυτό που επιτυγχάνει την χημική αντίδραση του τσιμέντου και είναι ο μόνος λόγος που το χρησιμοποιούμε για την παρασκευή του σκυροδέματος. Το νερό πρέπει να είναι απαλλαγμένο από άλατα διότι ο οπλισμός του χάλυβα οξειδώνεται 20% από το αλάτι που υπάρχει μέσα στο νερό κατά την παρασκευή του σκυροδέματος ή κατά την μεταφορά του από την ατμόσφαιρα, 40% από την υγρασία και 40% από το οξυγόνο του αέρα. Το σκυρόδεμα επικάλυψης του οπλισμού πρέπει να είναι τουλάχιστον 3,5 εκατοστά ή 4,5 εκατοστά σε παραθαλάσσιες περιοχές, με καλή δόνηση και μικρή ποσότητα νερού αν θέλουμε να προστατέψουμε τον οπλισμό από την οξείδωση. Αν ο οπλισμός οξειδωθεί αυξάνει η διάμετρός του μέχρι και τέσσερις φορές και δημιουργούνται τεράστιες αξονικές δυνάμεις με αποτέλεσμα να έχουμε αποκόλληση του σκυροδέματος επικάλυψης και καταστροφή της συνεργασίας σκυροδέματος και χάλυβα. Το μπετό καθαρισμού στα θεμέλια και η χρήση στεγανωτικών μεμβρανών βοηθούν στην προστασία του οπλισμού βάσης, και αποτρέπουν ανοδικές υγρασίες.
Αν και χρειαζόμαστε πολύ λίγο νερό για την παρασκευή του σκυροδέματος, εν τούτης χρειαζόμαστε πάρα πολύ νερό πριν και μετά την παρασκευή του σκυροδέματος. Πριν την παρασκευή του σκυροδέματος χρειάζεται πολύ βρέξιμο ο ξυλότυπος γιατί το ξύλο διψάει πολύ για νερό και τραβάει το νερό από το σκυρόδεμα με αποτέλεσμα να επέρχεται πρόωρη και ανομοιογενή ξήρανση του σκυροδέματος και για αυτό το λόγο σχηματίζονται ρηγματώσεις στην επιφάνεια της πλάκας. Προπαντός οι γωνίες των υποστυλωμάτων του ξυλότυπου εμπεριέχουν πολύ ξύλο και εσωκλείουν πολύ λίγο σκυρόδεμα πάνω στις γωνίες με αποτέλεσμα να τραβούν γρήγορα όλο το νερό του σκυροδέματος πάνω στην γωνία, και να επέρχεται πρόωρη ξήρανση πριν επέλθει ξήρανση στο κύριο σώμα του υποστυλώματος. Αυτή η ανομοιογενή ξήρανση επιφέρει την δημιουργία ρωγμής στο σκυρόδεμα επικάλυψης πάνω στην γωνία, την οποία βλέπουμε στο ξεκαλούπωμα. ( η τοποθέτηση σφαλτσογωνιάς αποτρέπει αυτό το πρόβλημα ) Βρέξιμο πολύ στις γωνίες των υποστυλωμάτων για να μην διψούν για νερό. Για τον λόγο αυτό πρέπει να βρέχουμε τον ξυλότυπο πριν και αμέσως μετά την κατασκευή της πλάκας το σκυρόδεμα, έως και 29 ημέρες πρωί και απόγευμα.
Τσιμέντο
Για να κατασκευάσουμε το τσιμέντο κάνουμε ότι κάνει και η φύση με τα ηφαίστεια. Παίρνουμε ιδικά πετρώματα τα οποία τοποθετούμε σε κλίβανο σε θερμοκρασία 1100 βαθμών C για να λιώσουν και να γίνουν λάβα. Όταν κρυώσουν τα σπάμε και γίνονται πολύ λεπτόκοκκα και τους προσθέτουμε και διάφορα συντηρητικά. Όταν το τσιμέντο έρθει σε επαφή με το νερό δημιουργείτε χημική αντίδραση και στερεοποιείται όπως συμβαίνει και με την λάβα των ηφαιστείων που βγαίνει στην ατμόσφαιρα.
Πόσο κοστίζει ένα κυβικό οπλισμένου σκυροδέματος?
Το οπλισμένο σκυρόδεμα αποτελεί το 15% με 18% του συνολικού κόστους μιας κτιριοκατασκευής.
Αποτελείται από τα σκύρα - χαλίκια, την άμμο, ( αναλογία 2 προς ένα ) το τσιμέντο και τον οπλισμό του χάλυβα.
Εκτός από το κόστος των υλικών άλλοι παράγοντες που διαμορφώνουν το κόστος του οπλισμένου σκυροδέματος είναι η εργασία κατασκευής του ξυλότυπου καθώς και η απομάκρυνσή του μετά την κατασκευή, η διαμόρφωση και τοποθέτηση του οπλισμού στον ξυλότυπο, η επίστρωση του σκυροδέματος καθώς και το κόστος των μεταφορικών αν η κατασκευή είναι απομακρισμένη π.χ κατασκευή βάσης ανεμογεννήτριας πάνω στις κορυφογραμμές των βουνών, η κατασκευές σε απομακρυσμένα νησιά.
Για να βρεις τα κυβικά μιας κτιριοκατασκευής κυβίζεις όλα τα μέλη της και τα προσθέτεις.
Υπάρχει όμως και ένας εμπειρικός τρόπος που βρίσκεις πάνω κάτω τα κυβικά της κτιριοκατασκευής.
Πολλαπλασιάζεις το εμβαδόν της με τον συντελεστή 0,34 και βρίσκεις τα κυβικά του οπλισμένου σκυροδέματος της κτιριοκατασκευής + τις βάσεις
Π.χ εμβαδόν 100 τ.μ Χ 0,34 = 34 m3 + τις βάσεις. Οι βάσεις έχουν συντελεστή 0,50Χεμβαδόν
Το ιδικό βάρος ενός κυβικού οπλισμένου σκυροδέματος είναι 2450 kg
Ο οπλισμός ενός κυβικού οπλισμένου σκυροδέματος είναι περίπου 140 kg/m3
Για να παρασκευάσεις 1 κυβικό σκυροδέματος χρειάζεται 1,2 κυβικά αμμοχάλικου.
Το ένα κυβικό σκυροδέματος όπως ύπαμε πάρα πάνω χρειάζεται 200 με 350 κιλά τσιμέντου, αναλόγως πόσο ισχυρό θέλουμε να είναι.
Όμως δεν μπορούμε να του βάλουμε περισσότερο από 350 κιλά τσιμέντου γιατί μετά από αυτή την ποσότητα χάνει την δύναμή του.
Συνήθως τοποθετούμε 5 με 7 τσουβάλια των 50 kg/m3
Όπως είπαμε τα μεταφορικά αυξάνουν το κόστος οπότε δεν υπάρχει σταθερή τιμή των αδρανών υλικών.
Το μέσο ενδεικτικό κόστος των υλικών ανά κυβικό μέτρο είναι.
Σκύρα και άμμος 30 ευρώ /m3
Χάλυβας 1,00 ευρώ / kg
Τσιμέντο 10 ευρώ / 50 kg
Συνήθως το γενικό κόστος κατασκευής οπλισμένου σκυροδέματος μαζί με την εργασία του οπλισμού και του ξυλότυπου κυμαίνεται μεταξύ των 300 και των 350 ευρώ / m3

Το σκυρόδεμα έχει σούπερ προδιαγραφές στην θλίψη και αντέχει από 3000 έως και 10000 τόνους ανά τετραγωνικό μέτρο διατομής ( αναλόγως την ποιότητα )

Δεν αντέχει όμως σε διάτμηση και σε εφελκυσμό. Έχει και μικρή ελαστικότητα. Ο χάλυβας έχει σούπερ προδιαγραφές σε εφελκυσμό. Αντέχει από 500 μέχρι και 1400kg/mm2 διατομής σε έλξη.

Edited Μάρτιος 28 by J.L