Προσομοίωση προέντασης των στύλων της κατασκευής μεταξύ δώματος και του εδάφους

[seismic]

Εφελκυσμός είναι μία από τις δύο μονοαξονικές εντατικές καταστάσεις ενός παραμορφώσιμου στερεού σώματος. Η άλλη είναι η θλίψη.
Εφελκυσμός είναι η άσκηση δύο ισοδύναμων αλλά αντίρροπων δυνάμεων πάνω σ' ένα σώμα, που τείνουν να οδηγήσουν στο τέντωμά του
Θλίψη ονομάζεται η εντατική κατάσταση κατά την οποία σε ένα σώμα ασκούνται δυνάμεις αντίθετης φοράς που τείνουν να το συμπιέσουν.
Το σκυρόδεμα έχει μεγάλες αντοχές στην θλίψη και ο χάλυβας στον εφελκυσμό. Αυτά τα δύο υλικά συνεργαζόμενα αυξάνουν την αντοχή του υποστυλώματος όταν αυτό δέχεται πλάγιες σεισμικές φορτίσεις οι οποίες το αναγκάζουν να κάμψη τον κορμό του δημιουργώντας καθ αυτόν τον τρόπο εντάσεις εφελκυσμού από την μία πλευρά και εντάσεις θλίψης από την άλλη πλευρά.
Η συνεργασία μεταξύ σκυροδέματος και χάλυβα σε μια κατασκευή από Ο.Σ. 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 επαφής σκυροδέματος και χάλυβα. Όταν οι τάσεις αυτές φθάσουν στην οριακή τιμή τους επέρχεται καταστροφή της συνάφειας με τη μορφή διάρρηξης του σκυροδέματος επικάλυψης κατά μήκος των ράβδων και αποκόλλησης των ράβδων του χάλυβα.
Βέβαια από την βιβλιογραφία ξέρουμε ότι η μείωση των τάσεων επιτυγχάνεται με αύξηση της επικάλυψης του σκυροδέματος 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 (συνδετήρων) δρα ευνοϊκά περιορίζοντας το άνοιγμα των αναπτυσσόμενων ρωγμών στην διεπιφάνεια οπλισμού και σκυροδέματος.
Ερώτημα
Υπάρχει άλλη καλύτερη μέθοδος συνεργασίας του σκυροδέματος με τον χάλυβα η οποία να αποτρέπει την εμφάνιση των προβλημάτων που ανέφερα και παρουσιάζονται στον μηχανισμό της συνάφειας μετά από ορισμένες τιμές έντασης ?
Απάντηση (1)
Ναι υπάρχει και είναι γνωστή ... είναι η προένταση. Με τον όρο προένταση εννοούμε τον μηχανισμό εκείνον ο οποίος επιβάλει μέσο ισχυρών τενόντων που έλκονται θλιπτικές εντάσεις στις διατομές των φερόντων στοιχείων σκυροδέματος με σκοπό να αντισταθμίσουν τις εντάσεις εφελκυσμού που παρατηρούνται κατά την κάμψη του κορμού των φερόντων στοιχείων λόγο σεισμικών και στατικών φορτίων.
Στην προένταση δεν υπάρχει συνάφεια διότι η διέλευση του τένοντα μέσα από το φέρον στοιχείο είναι ελεύθερη διότι περνά μέσα από μια σωλήνα η οποία είναι πακτωμένη στα δύο άκρα με κοχλίες. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα
1) Να μην έχουμε τα αναφερθέντα προβλήματα του μηχανισμού της συνάφειας.
2) Το σκυρόδεμα αντέχει 12 φορές περισσότερο σε θλίψη από ότι αντέχει στον εφελκυσμό. Οπότε με την προένταση εξαντλούμε στο 100% τις προδιαγραφές του σκυροδέματος πριν αυτό αστοχίσει διότι αυτό δέχεται μόνον θλιπτικές εντάσεις που αντέχει. Αντίθετα με τον μηχανισμό της συνάφειας αστοχεί πρόωρα ακυρώνοντας και τις δυνατότητες του χάλυβα ως προς τον εφελκυσμό.
Απάντηση (2)
Ίσως θα ήταν μία καλή επιλογή η αύξηση της εφελκυστικής αντοχής του σκυροδέματος με προσθήκη ινών άνθρακα κατά την παρασκευή του μίγματος (ινωπλισμένο σκυρόδεμα). Ωστόσο είναι και πιο ακριβό σαν υλικό.