ΚΑΤΟΙΚΙΑ - µε σκυρόδεµα ή χάλυβα ;

Transcript

1 ΚΑΤΟΙΚΙΑ - µε σκυρόδεµα ή χάλυβα ; Αφορµή για τη προσπάθεια απάντησης στο ερώτηµα του τίτλου, αποτελεί η επιλογή κατασκευής κατοικίας από χαλύβδινο φέροντα οργανισµό, µε κριτήριο το πολύ χαµηλό ( όπως παρουσιάζεται ) κόστος, σε σχέση µε την συµβατική από οπλισµένο σκυρόδέµα. Τα τελευταία δέκα δώδεκα χρόνια διαπιστώνεται έντονη δραστηριότητα των εταιρειών µεταλλικών κατασκευών για την διεύρυνση της παραγωγής και στον χώρο της κατοικίας. ύο είναι κυρίως τα πλεονεκτήµατα τα οποία προβάλλονται για την επιλογή µεταλλικού φέροντος οργανισµού στη κατασκευή ενός κτιρίου κατοικίας. Πρώτον : ότι είναι αντισεισµική κατασκευή εύτερον : ότι είναι οικονοµική Ο έντονος τρόπος µε τον οποίο προβάλλεται το πρώτο πλεονέκτηµα είναι τέτοιος, που στον ιδιώτη εργοδότη δηµιουργείται η εντύπωση ότι γίνονται σήµερα κατασκευές οι οποίες δεν είναι «αντισεισµικές» ή ότι η µεταλλική κατασκευή είναι η «αντισεισµικότερη» όλων. Ενώ «αντισεισµική» θεωρείται µια κατασκευή, της οποίας η µελέτη του φέροντος οργανισµού, είναι σύµφωνη µε τους εκάστοτε ισχύοντες αντισεισµικούς κανονισµούς και εποµένως όλες οι µελέτες των κτιρίων που έχουν την έγκριση της δηµόσιας αρχής (πρέπει κατ ελάχιστον να ) πληρούν την απαίτηση αυτή. Όσον αφορά για το κόστος, µέτρο σύγκρισης αποτελεί αποκλειστικά και µόνο η µείωση της εισφοράς του ΙΚΑ, λόγω του στεγασµένου χαρακτήρα της επιχείρησης του κατασκευαστή του µεταλλικού σκελετού. Στο κείµενο που ακολουθεί, παρουσιάζονται ορισµένες από τις διαφορές των δύο υλικών, του χάλυβα και του οπλισµένου σκυροδέµατος, στους εξής τοµείς : 1) Χρήση και ένταξη του δοµικού υλικού στον φέροντα οργανισµό του κτιρίου και κατ επέκταση στην µορφολογία αυτού. 2) Συµβατότητα υλικών. 3) Αντοχή στην οριακή κατάσταση αστοχίας. 4) Αντοχή στην οριακή κατάσταση λειτουργικότητας. 5) Ανθεκτικότητα.. 6) Αντοχή σε πυρκαγιά. 7) Σχεδιασµός - Μελέτη. 8) Επίβλεψη - Κατασκευή. 9) Κόστος. 1

2 1. Η χρήση του υλικού στον φέροντα οργανισµό του κτιρίου. Κάθε δοµικό έργο, ανάλογα µε τις λειτουργίες, ανάγκες, για τις οποίες κατασκευάζεται να εξυπηρετήσει, τις συνθήκες και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του τόπου όπου ευρίσκεται, απαιτεί και το κατάλληλο «εργαλείο». Στη κατασκευή των τεχνικών έργων αρχικά χρησιµοποιήθηκαν ατόφια φυσικά υλικά (καλάµια,άργιλος,ξύλο,λίθοι) από τον περιβάλλοντα χώρο του έργου µε µικρή έως µεγαλύτερη αργότερα επεξεργασία (ωµόπλινθοι,οπτόπλινθοι). Η ανάπτυξη της µεταλλουργίας προσέφερε τη δυνατότητα της χρήσης και σιδηρών στοιχείων στις κατασκευές. Αρχικά είχαν χρησιµοποιηθεί µικρού µεγέθους σιδηρά στοιχεία, σαν σύνδεσµοι των δοµικών στοιχείων (λιθοδοµών, λιθόδµητων πεσσών).η αύξηση της παραγωγής του σιδήρου συνετέλεσε στην ευρεία χρήση και εφαρµογή σιδηρών δοµικών στοιχείων, πρώτα στη γεφυροποιία και αργότερα στα κτιριακά έργα. Κατά το δεύτερο ήµισυ του 20ου αιώνα το οπλισµένο σκυρόδεµα επικράτησε σε όλες τις κατασκευές, αλλά ιδιαίτερα στα κτίρια κατοικιών. Αντιθέτως στα βιοµηχανικά κτίρια είναι σχεδόν αποκλειστική η χρήση του χάλυβα για λόγους απλούστευσης της κατασκευαστικής διαδικασίας, ταχύτητας της κατασκευής και µεγιστοποίησης του κέρδους. Έως και την εφαρµογή του οπλισµένου σκυροδέµατος, η λιθοδοµή επιτελούσε τον διττό ρόλο και της φέρουσας κατασκευής αλλά και της αρχιτεκτονικής µορφολογίας ενός κτιρίου. Το οπλισµένο σκυρόδεµα «ανεξαρτητοποίησε» τους ρόλους αυτούς, δίνοντας µεγαλύτερες δυνατότητες στην ελευθερία των µορφών. Επίσης σε σχέση µε τις λιθοδοµές, το οπλισµένο σκυρόδεµα απαιτεί πολύ µικρότερες επιφάνειες του κτιρίου. Ο φέρων οργανισµός από οπλισµένο σκυρόδεµα αποτελείται από γραµµικά µέλη, υποστυλώµατα και δοκούς και από επιφανειακά στοιχεία που είναι οι πλάκες. Ο φέρων οργανισµός από µέταλλο αποτελείται επίσης από «γραµµικά µέλη» υποστυλώµατα και δοκούς στην περίπτωση υποστυλωµάτων µε διατοµή κοιλοδοκού, ή επί πλέον και µε κατακόρυφους συνδέσµους ακαµψίας στην περίπτωση υποστυλωµάτων µε διατοµή Η ή Ι, οι οποίοι διατάσσονται κυρίως µόνο στην διεύθυνση του ασθενούς άξονα των διατοµών. Το σύστηµα της θεµελίωσης είναι όµοιο και πάντα από οπλισµένο σκυρόδεµα και στις δύο περιπτώσεις. Στην περίπτωση των µεταλλικών φερόντων οργανισµών η διαµόρφωση των πλακών γίνεται : -Με οπλισµένο σκυρόδεµα επί ξυλοτύπου (οπότε µπορεί και να έχουµε την ευνοϊκή επιρροή αυτού στην περίπτωση της επιλογής σύµµικτων δοκών µε 2

3 τοποθέτηση ήλων στο άνω πέλµα ). Το πάχος και ο οπλισµός των πλακών είναι όµοιος µε τα αντίστοιχα µεγέθη µιας ίδιας πλάκας στο φέροντα οργανισµό οπλισµένου σκυροδέµατος. -Με ελαφρά οπλισµένο σκυρόδεµα επί τραπεζοειδούς αυλακωτής λαµαρίνας η οποία εδράζεται σε δοκίδες µε διατοµή κυρίως Ι που είναι µικρότερη από τις διατοµές των κυρίων δοκών. -Με ξύλινο µεσοπάτωµα και ξύλινη ή µεταλλική στέγη για την κάλυψη του τελευταίου ορόφου. ιαφορές αρχιτεκτονικής διαµόρφωσης : Α. Οι χαλύβδινοι δοκοί µπορούν να γεφυρώσουν µεγαλύτερα ανοίγµατα από εκείνα που µπορεί να γεφυρωθούν µε οπλισµένο σκυρόδεµα. Β. Τα χαλύβδινα υποστυλώµατα καλύπτουν µικρότερη επιφάνεια από εκείνη που καλύπτουν τα υποστυλώµατα του οπλισµένου σκυροδέµατος. Γ. Τα πάχη των πλακών του χαλύβδινου σκελετού είναι πάντα µεγαλύτερα από τα αντίστοιχα του οπλισµένου σκυροδέµατος εκτός από την περίπτωση της έγχυτης πλάκας οπλισµένου σκυροδέµατος στην οποία τα πάχη είναι ίσα.. Οι κατακόρυφοι σύνδεσµοι ακαµψίας,όποτε είναι αναγκαίοι για την διαµόρφωση του µεταλλικού φέροντος οργανισµού, περιορίζουν σηµαντικά την δηµιουργία ανοιγµάτων στις θέσεις αυτές. Ε. Η διαδοκίδωση (θέση στύλων και δοκών, διατοµές στύλων) είναι δεσµευτική και περιορισµένη στον µεταλλικό σκελετό σε αντίθεση µε την ελευθερία που παρέχει ο φέρων οργανισµός οπλισµένου σκυροδέµατος. Η κατοικία διακρίνεται κυρίως για τη πολυπλοκότητα των λειτουργιών και για την επιδίωξη αισθητικής εναρµοσµένης στο ευρύτερο περιβάλλον αλλά και στην ψυχολογία του εκάστοτε χρήστη. (σκοπός ζωής για τον Έλληνα) Το βιοτεχνικό-βιοµηχανικό κτίριο διακρίνεται για την απλότητα, την έλλειψη προσωπικού γούστου και την κυριαρχία της παραγωγικής διαδικασίας.(µέσον) 3

4 2. Συµβατότητα των υλικών. Στις από οπλισµένο σκυρόδεµα κατασκευές όλα σχεδόν τα δοµικά υλικά είναι συµβατά µεταξύ τους και ο συνδυασµός τους επιτυγχάνει ένα σύνθετο στοιχείο που συµπεριφέρεται σχεδόν οµοιόµορφα. - Σκυρόδεµα «λάσπη» - τούβλο - - >> τοιχοποιία- - «Λάσπη» - χρώµα -- >> τελική επιφάνεια. - Σκυρόδεµα «λάσπη» - µάρµαρο (πλακάκι-ξύλο)- - >>δάπεδο. - Σκυρόδεµα - υγροµονωτικές µεµβράνες - θερµοµονωτικά φύλλα «λάσπη» - πλάκες - - >> µόνωση δώµατος. Στην χαλύβδινη κατασκευή κατοικίας µε τον τρόπο που γίνεται σήµερα, δεν επιτυγχάνεται εύκολα η συµβατότητα των υλικών. Η συµβατότητα αυτή επιτυγχάνεται εύκολα στα βιοµηχανικά κτίρια µε την χρήση θερµοµονωτικών πάνελ (από πολυουρεθάνη ανάµεσα σε µεταλλικά ελάσµατα) στην πλαγιοκάλυψη και την επικάλυψη. Επίσης εύκολα επιτυγχάνεται στην κατασκευή πολυορόφων κτιρίων- γραφείων και καταστηµάτων µε την χρήση υαλοπετασµάτων, πετασµάτων από θερµοµονωτικά πάνελ και γυψοσανίδων. Στην κατασκευή κατοικίας,όπου δεν γίνεται αποδεκτή η χρήση των πάνελ, χρησιµοποιούνται σήµερα σαν τοίχοι πλήρωσης και σαν εξωτερικοί τοίχοι τα ίδια υλικά που χρησιµοποιούνται και στις κατασκευές οπλισµένου σκυροδέµατος δηλ. - «Λάσπη» - και τούβλο. - Κόλλα, πολυουρεθάνη και UTONG.(ο τρόπος χρήσης του οποίου, αποτελεί κραυγαλέο παράδειγµα εργασίας, η οποία δεν είναι σύµφωνη µε τους κανόνες της τέχνης και της επιστήµης.) - Ασβεστοτσιµεντοκονίαµα και ALFABLOK. Η «λάσπη» δεν µπορεί να έλθει σε άµεση επαφή µε τις µεταλλικές επιφάνειες, όχι µόνο λόγω του ασβέστη που µπορεί να περιέχει και που συντελεί στην οξείδωση, αλλά γιατί είναι αδύνατη η όποια σύνδεση µεταξύ του κονιάµατος και της λείας µεταλλικής επιφάνειας. Για την άρση του µειονεκτήµατος αυτού, είναι αναγκαία η επένδυση (εγκιβωτισµός) του µεταλλικού στοιχείου µε σκυρόδεµα σε όλο το ύψος του. Εργασία η οποία γίνεται εύκολα στα υποστυλώµατα, και δύσκολα έως αδύνατον στις µεταλλικές δοκούς. Κατά την χρησιµοποίηση του UTONG ως υλικού τοιχοπληρώσεων χρησιµοποιείται η πολυουρεθάνη ως υλικό «γεµίσµατος» των αρµών µεταξύ UTONG και στύλων δοκών καθιστώντας τον τοίχο, ασύνδετο από το µεταλλικό πλαίσιο µέσα στο οποίο ευρίσκεται, αλλά και την κατασκευή ευάλωτη στην υγρασία. Στις θέσεις των συνδέσµων ακαµψίας, είναι δύσκολη η κατασκευή τοίχου από τούβλο ή UTONG. 4

5 Η χρήση τοίχων τύπου Μ2 µε διογκωµένη πολυστερίνη και πλέγµα γαλβανισµένου ή όχι οπλισµού που σοβατίζεται, θεωρούνται ενδιάµεσες λύσεις, κυρίως λόγω των προβληµάτων υγρασίας που εµφανίζουν, αλλά και της απαίτησης έντεχνης διαµόρφωσης του τοίχου στις θέσεις κάλυψης των εµφανών µεταλλικών επιφανειών των στύλων και των δοκών. ηλαδή το αρχικό ερώτηµα : κατοικία από µέταλλο ή σκυρόδεµα, συνοδεύεται και από το ερώτηµα τοίχος από τούβλο ή από άλλο υλικό;. Τοίχος πλήρωσης συµβατός µε χαλύβδινο σκελετό είναι αυτός, ο οποίος διαµορφώνεται από υλικά ξηράς δόµησης (γυψοσανίδες, τσιµεντοσανίδες, υαλοπετάσµατα, πάνελ) Η διαµόρφωση των δαπέδων είναι όµοια και στις δύο κατασκευές, όπως όµοια είναι επίσης και η µόνωση των δωµάτων. Η διαµόρφωση ενός κελύφους, το οποίο συν τοις άλλοις πρέπει να είναι υδατοστεγανό και αεροστεγανό, επιτυγχάνεται σε µεγάλο βαθµό στις κατασκευές οπλισµένου σκυροδέµατος και αυτό γιατί οι διεπιφάνειες µεταξύ των εφαπτόµενων υλικών, «γεµίζουν» µε το κατάλληλο συνδετικό υλικό. Στις κατασκευές µεταλλικών φερόντων οργανισµών, τα υλικά τα οποία χρησιµοποιούνται (τούβλο, λάσπη, σκυρόδεµα, πολυουρεθάνη ) είναι ασύµβατα µεταξύ τους, και οι διεπιφάνειες στις θέσεις σύνδεσης των διαφόρων υλικών είναι ευαίσθητες. Η χρήση ξηρών υλικών δόµησης αίρει την ασυµβατότητα και επιτυγχάνει σε σηµαντικό βαθµό την ικανοποίηση των παραπάνω κριτηρίων. 5

6 3. Αντοχή στην Οριακή Κατάσταση Αντοχής. Στις κατασκευές οπλισµένου σκυροδέµατος οι συνήθεις φορτίσεις είναι : -µόνιµο-επικάλυψης δαπέδων g1 = 1,0-2,0 KN/m 2 - µόνιµο τοίχων (οπτοπλινθοδοµών) g 2 =0,21 t/m 2 τοίχου δροµικού - κινητό q= 2,0 KN/m 2 Στις µεταλλικές κατασκευές επιπλέον των ανωτέρω πρέπει να ληφθούν υπόψη οι φορτίσεις -ανέµου -χιονιού ( στην περίπτωση στεγών) - τοίχων ανάλογα µε το δοµικό υλικό που θα χρησιµοποιηθεί. Για τις φορτίσεις των µεταλλικών κατασκευών επισηµαίνονται τα εξής : 1.Όλες οι φορτίσεις θα πρέπει να είναι σύµφωνες µε του Ε.Κ.Φ. ή µε του Ε.C.1 και όχι άλλες σύµφωνες µε του Ε.Κ.Φ., άλλες σύµφωνα µε τον Ε.C.1 (που επιλέγονται από αυτόν γιατί είναι µικρότερες και δίνουν ευνοϊκότερη δράση- π.χ. χιόνι 0,625 ΚΝ/m 2 ο Ε.Κ.Φ. και 0,23 ΚΝ/m 2 ο Ε.C.1 για το Ηράκλειο) και άλλες σύµφωνα µε την ειδική Γερµανική θεωρία (που δίνει άνεµο 0,50 ΚΝ/m 2 ενώ ο Ελληνικός 1,25 ΚΝ/m 2 ή ο Ε.C. 1 από. έως../ m 2 ) 2.Στις µεταλλικές κατασκευές σε αντίθεση µε τις κατασκευές οπλισµένου σκυροδέµατος δεν υπάρχει η ελευθερία της εναλλακτικής λύσης στην θέση των τοίχων καθώς και στο υλικό αυτών. Με την κατασκευή των τοίχων στον φέροντα οργανισµό οπλισµένου σκυροδέµατος υπάρχει στον ένα ή στον άλλο βαθµό η δυνατότητα και χρήσης οποιουδήποτε διαφορετικού υλικού από τους οπτόπλινθους καθώς και η δυνατότητα µετατόπισης ενός τοίχου ή και διαφορετικής εσωτερικής διαρρύθµισης που επιθυµεί ο ιδιοκτήτης. Αντίθετα ο φέρων οργανισµός από µέταλλο δεν µπορεί να δεχθεί στον ίδιο βαθµό τις διαφοροποιήσεις αυτές. ηλαδή εάν η µελέτη έλαβε ως φορτίο τοίχων αυτό της γυψοσανίδας ή του UTONG δεν είναι δυνατόν να χρησιµοποιηθεί τούβλο. 3.Μικρές µεταβολές της γεωµετρίας του φορέα (πέραν ακόµη και των αποδεκτών ανοχών) ενώ επηρεάζουν σηµαντικά έναν φέροντα οργανισµό από µέταλλο δεν συµβαίνει το ίδιο στον φέροντα οργανισµό από σκυρόδεµα. Χαρακτηριστικό παράδειγµα η αύξηση του µήκους ενός προβόλου ή ακόµη και η κατασκευή ενός ( νέου ορισµένου µήκους προβόλου) που δεν είχε προβλεφθεί στην αρχική µελέτη είναι δυνατή µε τις κατάλληλες παρεµβάσεις (πάχοςοπλισµός) να έχει εφαρµογή στον φέροντα οργανισµό σκυροδέµατος και σχεδόν αδύνατη στον φέροντα οργανισµό από µέταλλο. Στους ελέγχους σε Ο.Κ.Α. οι συντελεστές ασφαλείας των υλικών είναι : 1.50 για το σκυρόδεµα 1.15 για τον οπλισµό Αντίθετα οι συντελεστές των µεταλλικών κατασκευών είναι : 1.10 για το χάλυβα 1.25 για τις συνδέσεις 6

7 και ενώ στον χάλυβα η επιλογή των διατοµών γίνεται αποκλειστικά από την ικανοποίηση της εξίσωσης Ssd Srd, και των πρόσθετων διατάξεων του Παραρτήµατος Γ του ΕΑΚ στις διάφορες εντατικές καταστάσεις, στο οπλισµένο σκυρόδεµα υπάρχουν επιπλέον πρόσθετες διατάξεις που πρέπει να τηρηθούν, αλλά και καθιερωµένες πια πρακτικές που θεωρούνται ελάχιστες. Παραδείγµατα : - Πάχος πλάκας µικρότερο των 15εκ. δεν συναντάµε σήµερα ακόµη και στην περίπτωση που µικρότερο πάχος επαρκεί. - Επίσης διατοµή δοκού µικρότερη από 25/50 σπάνια συναντάµε σήµερα εκτός από την περίπτωση που αρχιτεκτονικά επιβάλλεται. Θεωρείται δε ότι η δοκός πρέπει να έχει ελάχιστη διατοµή 25/50 ακόµα και στη περίπτωση που µικρότερη διατοµή και θα επαρκούσε αλλά και θα είχε ευνοϊκότερα αποτελέσµατα στον ικανοτικό έλεγχο των στύλων. - Ο ελληνικός κανονισµός οπλισµένου σκυροδέµατος επιβάλλει ελάχιστα (και µέγιστα) ποσοστά οπλισµού των στύλων,των δοκών και των πλακών καθώς και ελάχιστες διαστάσεις των υποστυλωµάτων ανεξάρτητα της όποιας εντατικής κατάστασης αυτών. - Για τις µεταλλικές κατασκευές δεν επιβάλλονται οι έλεγχοι των κοντών υποστυλωµάτων ή της υποχρεωτικής διάταξης τοιχωµάτων στη περίπτωση «µαλακού» ισογείου (pilotis, κατάστηµα ) που επιβάλλονται στις κατασκευές σκυροδέµατος Μια κατασκευή (π.χ. διόροφη κατοικία) από οπλισµένο σκυρόδεµα µπορεί να διαθέτει επάρκεια ακόµη και δύο έως τρεις φορές µεγαλύτερη της απαιτούµενης. Οι διατοµές των δοκών- στύλων στους µεταλλικούς φορείς επιλέγονται συνήθως µε επάρκεια λίγο µεγαλύτερη της απαιτούµενης. Κατά την ανέγερση µιας µεταλλικής κατασκευής, διαφοροποίηση εξωστών,τοίχων, δαπέδων, µόνωσης, δεν µπορεί να αποκλίνει από τις αρχικές προβλέψεις της µελέτης. 7

8 4. Έλεγχος στην Οριακή Κατάσταση Λειτουργικότητας. Οι έλεγχοι στην Ο.Κ.Λ. των στοιχείων οπλισµένου σκυροδέµατος περιλαµβάνουν -. Τον περιορισµό του θ. -. Τον περιορισµό του βέλους αναλυτικά ή απλοποιητικά, µε τον περιορισµό του λόγου α l / h-c < 30 ή (α l ) 2 / h-c < 150 για ευαίσθητα διαχωριστικά. -. Τον περιορισµό της ρηγµάτωσης αναλυτικά ή απλοποιητικά. στις µεταλλικές κατασκευές, στις οποίες τα βέλη θα πρέπει να είναι ιδιαίτερα περιορισµένα και λόγω της ελαστικότητας του υλικού και της ανοχής των συνδέσεων,ο έλεγχος περιλαµβάνει επίσης ανάλογους περιορισµούς. 8

9 5. Ανθεκτικότητα. Η ανθεκτικότητα µιας κατασκευής στο χρόνο και στις κλιµατολογικές συνθήκες επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες και κυρίως από: Την ποιότητα των υλικών τα οποία ενσωµατώνονται στο έργο. Την ποιότητα εκτέλεσης των εργασιών (π.χ. δόνηση- συντήρηση σκυροδέµατος) Την τήρηση µέτρων προστασίας των «ευαίσθητων» υλικών ή περιοχών (π.χ. εφαρµογή αποστατών οπλισµού σκυροδέµατος,επάλειψη των επιφανειών εµφανούς σκυροδέµατος µε κατάλληλα και ειδικά υλικά, εφαρµογή πλέγµατος στους διαµήκεις αρµούς σκυροδέµατος οπτοπλινθοδοµής,.) Την λήψη πρόσθετων και εξωτερικών µέτρων προστασίας (π.χ. στραγκιστήριοι αγωγοί, κατάλληλες κλίσεις των επιφανειών των δωµάτων για την απορροή των οµβρίων). Όσον αφορά στις µεταλλικές κατασκευές σηµειώνεται ότι: Η ποιότητα των υλικών είναι σε πολύ µεγαλύτερο βαθµό «εξασφαλισµένη» καθώς στη πλειοψηφία τους πρόκειται για υλικά παραγόµενα εργοστασιακά µε τους κατάλληλους ελέγχους και τεχνικά χαρακτηριστικά. Η ποιότητα εκτέλεσης των εργασιών περιορίζεται µόνο στην πιστή εφαρµογή των κανονισµών και δεν εξαρτάται από την λήψη ιδιαίτερων µέτρων. Η λήψη µέτρων προστασίας των «ευαίσθητων» υλικών και περιοχών απαιτεί την εφαρµογή αντιοξειδωτικής βαφής σε όλες τις επιφάνειες των µεταλλικών στοιχείων και µετά την ολοκλήρωση της ανέγερσης, την αντιοξειδωτική βαφή των περιοχών εκείνων που «τραυµατίστηκαν» κατά την φάση της µεταφοράς και της ανέγερσης. Τέλος η ανθεκτικότητα µιας κατασκευής εξαρτάται και από την συντήρηση, η συχνότητα της οποίας θα πρέπει να είναι µεγαλύτερη στα µεταλλικά κτίρια. 9

10 6. Αντοχή σε πυρκαιά. Ο δείκτης πυραντίστασης του επιχρισµένου σκυροδέµατος είναι 120min ενώ αντίθετα είναι µηδενικός για τα µεταλλικά στοιχεία. Ως εκ τούτου, η χρήση του χάλυβα προϋποθέτει την λήψη ιδιαίτερων µέτρων πυροπροστασίας όπως: - αντιπυρική βαφή. - εγκιβωτισµός σε σκυρόδεµα (οι στύλοι εγκυβωτίζονται εύκολα, ενώ για τα λοιπά στοιχεία είναι µάλλον αδύνατος ο εγκιβωτισµός) - προστασία µε ορυκτοβάµβακα ή άλλο αντιπυρικό υλικό Σηµειώνεται ότι η αντιπυρική προστασία µιας µεταλλικής κατασκευής φθάνει σε κόστος το 25~ 30% του κόστους του φέροντος οργανισµού, και για τον λόγο αυτό στις περισσότερες µεταλλικές κατασκευές δεν εφαρµόζεται σήµερα. 10

11 7. Σχεδιασµός Μελέτη Ο αρχιτεκτονικός σχεδιασµός ενός κτιρίου κατοικιών, προϋποθέτει την γνώση των δυνατοτήτων και των πλεονεκτηµάτων µειονεκτηµάτων του χάλυβα, καθώς και τις διαφορές που έχει από το οπλισµένο σκυρόδεµα. Είναι πολύ σύνηθες όµως το φαινόµενο, αρχιτεκτονικά σχέδια κατοικιών για τα οποία προορίζεται ο φέρων οργανισµός να είναι χαλύβδινος, να µην διαφέρουν καθόλου από τα αντίστοιχα σχέδια κατοικιών των οποίων ο φέρων οργανισµός θα είναι από οπλισµένο σκυρόδεµα.. Η σηµαντικότερη διαφορά της µορφής ενός χαλύβδινου φέροντος οργανισµού από έναν φέροντα οργανισµό οπλισµένου σκυροδέµατος ευρίσκεται στην υποχρεωτική διάταξη κατακορύφων συνδέσµων ακαµψίας, που απαιτεί ο χαλύβδινος φέρων οργανισµός. Οι φορείς ο.σ. αναλαµβάνουν τις οριζόντιες δράσεις που επιβάλλονται στη κατασκευή µέσω ροπών που αναπτύσσονται στα πλαίσια στύλων-δοκών και στις δυο διευθύνσεις της κατασκευής. Αντίθετα οι χαλύβδινοι φορείς που διαµορφώνονται µε υποστυλώµατα Η ή Ι µπορούν να αναπτύξουν ροπές µόνο στην ισχυρή διεύθυνση του πλαισίου-την παράλληλη στον κορµό του Η ή Ι, ενώ στην ασθενή διεύθυνση των στύλων την κάθετη στον κορµό- η ανάληψη των οριζοντίων δράσεων γίνεται µέσω συστήµατος διαγωνίων µελών που αναλαµβάνουν αξονικές δυνάµεις και διατάσσονται τουλάχιστον σε δύο φατνώµατα.σε κάθε φάτνωµα διατάσσονται: -διαγωνίως από την βάση του ενός στύλου έως την κεφαλή του εποµένου (χιαστί = διαγώνιοι συνδεσµοι). -διαγωνίως από την βάση των στύλων έως την κεφαλοδοκό που συνδέει αυτούς και σε σηµεία εκατέρωθεν του κέντρου της (έκκεντροι σύνδεσµοι). Βέβαια σε περίπτωση που τα υποστυλώµατα αποτελούνται από κοιλοδοκούς είναι δυνατόν να αναπτυχθούν ροπές και στις δυο διευθύνσεις της κατασκευής οπότε δεν απαιτείται η υποχρεωτική διαµόρφωση συνδέσµων ακαµψίας. Στην περίπτωση αυτή, απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή στον υπολογισµό διαστασιολόγησης µόρφωσης και κατασκευής των συνδέσεων ροπής στην κεφαλή των κοιλοδοκών.η εφαρµογή συνδέσµων ακαµψίας στα δευτερεύοντα πλαίσια της κατασκευής µειώνουν σηµαντικά τις µετακινήσεις. Μια δεύτερη επίσης σηµαντική διαφορά είναι ότι οι διατοµές των χαλύβδινων υποστυλωµάτων είναι συγκεκριµένες σύµφωνα µε τα καθιερωµένα πρότυπα ενώ οι διατοµές από οπλισµένο σκυρόδεµα µπορούν να έχουν οποιεσδήποτε διαστάσεις, αφού διαµορφώνονται έγχυτα στη θέση τους επί του έργου. ηλαδή µια εσοχή ή µια υποχώρηση 45 εκ.πχ στη πλευρά ενός κτιρίου ενώ στη περίπτωση φέροντος οργανισµού οπλισµένου σκυροδέµατος διαµορφώνεται µε ένα υποστύλωµα διατοµής 70/30 (45+25εκ η δοκός =70 εκ.)στη περίπτωση του µεταλλικού φέροντος οργανισµού απαιτούνται δυο υποστυλώµατα ή και ένα σύνθετο υποστύλωµα. 11

12 Μια τρίτη διαφορά µεταξύ του φέροντος οργανισµού οπλισµένου σκυροδέµατος και χαλύβδινου φέροντος οργανισµού εντοπίζεται στην ανάλυση και διαστασιολόγηση αυτών µε τα προγράµµατα Η/Υ που διατίθενται σήµερα στην αγορά.. Στα προγράµµατα φέροντος οργανισµού σκυροδέµατος η εισαγωγή της γεωµετρίας και των φορτίσεων του φορέα γίνεται γρήγορα και αυτόµατα όπως αυτόµατα γίνεται η ανάλυση και η διαστασιολογηση. Στα προγράµµατα µεταλλικού φέροντος οργανισµού η εισαγωγή της γεωµετρίας γίνεται εύκολα αλλά απαιτεί πολύ περισσότερο χρόνο λόγω των επιπλέον φερόντων στοιχείων (σύνδεσµοι ακαµψίας, διαδοκίδες πατωµάτων, σύνδεσµοι στέγης, τεγίδες). Η εισαγωγή των φορτίσεων επίσης απαιτεί περισσότερο χρόνο καθώς πρέπει να γίνει «χειρωνακτικά», η κατανοµή των φορτίων µόνιµων κινητών ή χιονιού στις κύριες δοκούς, η εύρεση του ανέµου ανεµοφόρτισης και η κατανοµή της δράσης αυτής σε δοκούς και στύλους και για τουλάχιστον δυο διευθύνσεις. Τέλος η διαστασιολόγηση απαιτεί πολύ περισσότερο χρόνο αφού πρέπει να εισαχθούν οι βαθµοί ελευθερίας και τα ανάλογα µήκη λυγισµού για κάθε φέρον δοµικό στοιχείο της κατασκευής. Εκτός όµως από τα παραπάνω µεγάλος χρόνος και όγκος δουλειάς απαιτείται για την διαστασιολόγηση των συνδέσεων µεταξύ των µεταλλικών στοιχείων. Επιδιώκεται η σαφής και απλή διάταξη όµοιων κυρίων πλαισίων σε ίσες αποστάσεις µεταξύ τους για την απλούστευση της µελέτης αλλά και της κατασκευής. ηλαδή η κανονικότητα είναι προϋπόθεση για µια απλή και ολοκληρωµένη σχεδίαση και µελέτη. 8.Επίβλεψη και κατασκευή Η κατασκευή ενός µικρού ιδιωτικού έργου γίνεται ακόµη και σήµερα,µε ανορθόδοξο τρόπο. Ο κύριος του έργου είναι ταυτοχρόνως και ο γενικός εργολήπτης, ο οποίος αναθέτει σε υπεργολάβους την εκτέλεση των διαφόρων εργασιών του κτιρίου, µε µοναδικό κριτήριο επιλογής το οικονοµικό (στην πλειοψηφία των περιπτώσεων). Της κατασκευής της από όποιο υλικό ανωδοµής προηγούνται οι εργασίες των χωµατουργικών, και της από σκυρόδεµα θεµελίωσης. Είναι προφανές ότι όταν ο κατασκευαστής του φέροντος οργανισµού και των εκσκαφών- επιχώσεων είναι ένας, διευκολύνεται σηµαντικά ο συντονισµός, η καλή εκτέλεση των εργασιών καθώς και η επίβλεψη αυτών. Συµβαίνει ορισµένες φορές ο κατασκευαστής του µεταλλικού σκελετού να τροποποιεί, ή και να συµπληρώνει και να βελτιώνει τα σχέδια των µεταλλοτύπων της εγκεκριµένης µελέτης, χωρίς να ενηµερώνει τον επιβλέποντα µηχανικό 12

13 Οι λόγοι της τροποποίησης µπορεί να είναι: - άµεσα διαθέσιµες διατοµές διαφορετικές από αυτές της µελέτης - διαφορετικός τρόπος παραγωγής κατασκευής από αυτόν της µελέτης - οικονοµικοί (π.χ. αντικατάσταση διατοµών τεγίδων µηκίδων µε διατοµές ψυχρής ελάσεως, διαφοροποίηση των λεπτοµερειών). Για τους παραπάνω λόγους καλό θα ήταν να αναγράφεται στα σχέδια των µεταλλοτύπων: ΥΠΟΜΝΗΜΑ: «Οποιαδήποτε αλλαγή της µελέτης δεν γίνεται αποδεκτή χωρίς να προηγηθεί ενηµέρωση και έγκριση του επιβλέποντος µηχανικού.» Ή ΥΠΟΜΝΗΜΑ: «Ουδεµία αλλαγή των στοιχείων της µελέτης γίνεται αποδεκτή.» Η επίβλεψη της κατασκευής ενός χαλύβδινου σκελετού δεν περιορίζεται σε επισκέψεις και αυτοψίες µόνο στο τόπο του έργου, αλλά ξεκινά από την παρακολούθηση και επίβλεψη της κοπής,της διάτρησης,των συγκολλήσεων, της βαφής και της ποιότητας στο εργοστάσιο του κατασκευαστή. Η επίβλεψη κατά την µεταφορά και την ανέγερση θα πρέπει να ελέγχει και να δίνει ιδιαίτερη προσοχή στα εξής: - µέτρα ασφάλειας (νοµιµότητα των φορτηγών, και ανυψωτικών µηχανηµάτων, γερανών καλαθοφόρων, κράνη, ιµάντες, διπλώµατα χειριστών και ειδικών τεχνιτών). - κατακορύφωση υποστυλωµάτων. - πλήρης µετωπική επαφή των κοχλιωτά συνδεοµένων µελών. - έλεγχος σύσφιξη κοχλιών (καλαθοφόρο). - πλήρωση του «κενού» µεταξύ της πλάκας εδράσεως των στύλων και της ανώτερης επιφάνειας του σκυροδέµατος της θεµελίωσης, µε µη συρικνούµενη κονία. - Η παραγωγή των στοιχείων του φέροντος οργανισµού στο εργοστάσιο θα πρέπει να βασισθεί στα σχέδια της αποτύπωσης των θέσεων των στύλων της σκυροδετηθείσης θεµελίωσης (και όχι µόνο στα σχέδια της µελέτης). Η επίβλεψη της κατασκευής του φέροντος οργανισµού περιλαµβάνει εκτός από την επίβλεψη της εργασίας διαµόρφωσης της στέγης και των µεσοπατωµάτων και την εργασία διαµόρφωσης των πλαγιοκαλύψεων. Η ολοκλήρωση του φέροντος οργανισµού ενός µεταλλικού κτιρίου είναι ασύγκριτα ταχύτερη της αντίστοιχης του φέροντος οργανισµού από οπλισµένο σκυρόδεµα. Η ανωδοµή µιας διώροφης κατοικίας µε δώµα, εάν είναι µεταλλική είναι δυνατόν να ολοκληρωθεί σε µία εβδοµάδα, ενώ εάν είναι από οπλισµένο σκυρόδεµα απαιτούνται τουλάχιστον έξη εβδοµάδες. 13

14 Η επίβλεψη της κατασκευης ενός χαλύβδινου φέροντος οργανισµού είναι κατά πολύ δυσκολότερη από την επίβλεψη ενός φέροντος οργανισµού από οπλισµένο σκυρόδεµα. Απαιτεί αρκετές φορές την εγρήγορση του επιβλέποντος, προκειµένου να µην βρεθεί προ εκπλήξεων, καθώς καλείται για την παραλαβή και το κτίριο έχει συναρµολογηθεί σε µια ή δυο µέρες. Η επίβλεψη ενός µεταλλικού κτιρίου διευκολύνεται σηµαντικά όταν η µελέτη έχει συνταχθεί µετά την επιλογή του κατασκευαστή και µε βάση τις δυνατότητες και τις ιδιαιτερότητες της παραγωγής αυτού. Το ποσοστό των κατασκευαστών µεταλλικών κτιρίων που είναι πλήρως και σε µεγάλο βαθµό οργανωµένοι σε όλους τους τοµείς της κατασκευής υπερτερεί σηµαντικά του αντίστοιχου ποσοστού των κατασκευαστών οπλισµένου σκυροδέµατος καθώς οι πρώτοι πέραν του ότι διαχειρίζονται έτοιµα βιοµηχανικά προϊόντα,διατηρούν τµήµατα µελετών,οργάνωσης και διαχείρισης της ποιότητας των εργασιών τους. 14

15 9.Οικονοµία. 15