Επιρροή της αντοχής σκυροδέματος στην όπλιση δοκών

Συμπεράσματα

1. Στην περίπτωση του ρ2/ρ1=0, το C30/37 χρειάζεται 12% λιγότερο οπλισμό και έχει φu/φy 59% μεγαλύτερο από το C20/25, ενώ στην περίπτωση του C40/50 χρειάζεται 18% λιγότερο οπλισμό και έχει φu/φy 147% μεγαλύτερο από το C20/25.

2. Στην περίπτωση του ρ2/ρ1=0.2, το C30/37 χρειάζεται 6% λιγότερο οπλισμό και έχει φu/φy 71% μεγαλύτερο από το C20/25, ενώ στην περίπτωση του C40/50 χρειάζεται 8% λιγότερο οπλισμό και έχει φu/φy 143% μεγαλύτερο από το C20/25.

3. Στην περίπτωση του ρ2/ρ1=0.5, το C30/37 χρειάζεται 2% λιγότερο οπλισμό και έχει φu/φy 44% μεγαλύτερο από το C20/25, ενώ στην περίπτωση του C40/50 χρειάζεται 3% λιγότερο οπλισμό και έχει φu/φy 85% μεγαλύτερο από το C20/25.

4. Στην περίπτωση του ρ2/ρ1=1.0, το C30/37 χρειάζεται 1% λιγότερο οπλισμό και έχει φu/φy 22% μεγαλύτερο από το C20/25, ενώ στην περίπτωση του C40/50 χρειάζεται 2% λιγότερο οπλισμό και έχει φu/φy 37% μεγαλύτερο από το C20/25.

5. Βέβαια, η ευμενής επιρροή των υψηλής αντοχής σκυροδεμάτων είναι πολύ σημαντικότερη στα υποστυλώματα, όπως θα προκύψει στις επόμενες παραγράφους και επομένως το ίδιο ισχύει στο σύνολο των κόμβων υποστυλωμάτων-δοκών. Η συνύπαρξη δύο διαφορετικών κατηγοριών σκυροδέματος, υψηλότερη για τα υποστυλώματα και χαμηλότερη για τις δοκούς είναι πρακτικά σχεδόν αδύνατη και επομένως συνιστάται σε όλο το σκελετό η χρήση της μεγαλύτερης δυνατής ποιότητας σκυροδέματος.

6. Η πλαστιμότητα φu/φy αυξάνεται κατακόρυφα όσο αυξάνεται η κατηγορία του σκυροδέματος ενώ ο αναγκαίος εφελκυστικός οπλισμός ελαττώνεται αλλά περιορισμένα.

7. Η καμπυλότητα ελαστικότητας φe,u της διατομής π.χ. για C30/37 είναι φe,u=2.34‰/m και για ρ2/ρ1=0.5, η καμπυλότητα αστοχίας όπως φαίνεται στον παραπάνω πίνακα, είναι φu=38.5, δηλαδή η δυσκαμψία του στοιχείου είναι 16 φορές μικρότερη της ελαστικής του στερεού σώματος. Στην περίπτωση ρ2/ρ1=1.0 που φu=48.6, η δυσκαμψία είναι 20 φορές μικρότερη!

8. Μικρές πραγματικές δυσκαμψίες σημαίνει μεγάλες σχετικές μετακινήσεις, της κεφαλής των υποστυλωμάτων σε σχέση με τη βάση τους, άρα και του διαφράγματος του ορόφου. Αποτέλεσμα των μεγάλων μετακινήσεων των ορόφων είναι η αύξηση των ιδιοπεριόδων των κτιρίων με αποτέλεσμα οι σεισμικές επιταχύνσεις και οι σεισμικές δυνάμεις να είναι χαμηλές άρα και το σύνολο του κτιρίου θα έχει υψηλότερη αντισεισμικότητα.

9. Η αντίστοιχη καμπυλότητα ελαστικότητας σε κατάσταση διαρροής φe,y=2.27‰/m είναι ελάχιστα μικρότερη της αντίστοιχης αστοχίας. Για ρ2/ρ1=0.5 η καμπυλότητα διαρροής όπως φαίνεται στον παραπάνω πίνακα, είναι φy=7.8, δηλαδή η δυσκαμψία του στοιχείου στη διαρροή είναι 3.4 φορές μικρότερη της ελαστικής του στερεού σώματος και στην περίπτωση ρ2/ρ1=1.0 που φu=7.4, η δυσκαμψία είναι 3.3 φορές μικρότερη. Δηλαδή η δυσκαμψία στην κατάσταση διαρροής δεν είναι τόσο έντονη όσο στην κατάσταση αστοχίας.

10. Οι τιμές των ροπών αντοχής διαρροής διαφέρουν πολύ λίγο από τις αντίστοιχες ροπές αντοχής αστοχίας και αυτό έχει αποτέλεσμα, το μήκος lp της πλαστικής άρθρωσης να είναι πολύ μικρό. Το φαινόμενο οφείλεται στο Nd=0 το οποίο ισχύει όταν η δοκός ανήκει σε διάφραγμα. Όταν η δοκός δεν ανήκει σε διάφραγμα τότε υπάρχει αξονική δύναμη αλλά κατά κανόνα είναι μικρή οπότε η τάξη μεγέθους του lp είναι σχεδόν πάντοτε πολύ μικρή.

11. Η υποχρέωση ρ2/ρ1≥0.5 ισχύει στις στηρίξεις της δοκού όπου η ανάγκη υψηλής πλαστιμότητας είναι μεγάλη. Στα παραπάνω παραδείγματα κάτω από τους πίνακες ρ2/ρ1=0.5 και ρ2/ρ1=1.0, για μία δοκό μήκους π.χ. L=5.0 m, το μήκος της πλαστικής άρθρωσης lp θα είναι lp=2.1%×5.0m=10.5 cm όταν ρ2/ρ1=0.5 και lp=1.6%×5.0m=8.0 cm όταν ρ2/ρ1=1.0.

12. Η υψηλή αντοχή του σκυροδέματος δίνει και υψηλή συνάφεια με το χάλυβα και επομένως χρειάζονται μικρότερα μήκη αγκύρωσης που βοηθούν στην οικονομικότητα του υλικού αλλά και στην απρόσκοπτη τοποθέτηση του οπλισμού.

13. Το μικρότερο επιτρεπόμενο ποσοστό θλιβόμενου οπλισμού είναι ρ2/ρ1=0.20 και αφορά το άνοιγμα της δοκού. Στις κρίσιμες περιοχές της δοκού στα δύο άκρα, επιβάλλεται θλιβόμενος οπλισμός τουλάχιστον ρ2/ρ1=0.50.

14. Παρόλο που το ρ2/ρ1=1.0 έχει καλύτερη συμπεριφορά, συνιστάται μόνο στις περιπτώσεις που δεν υπάρχει πρόβλημα ικανοτικού ελέγχου λόγω ισχυρών υποστυλωμάτων και κατ’ εξαίρεση στις βραχείες δοκούς που έχουν πολύ έντονη εναλλαγή της θλιβόμενης ζώνης.