ΥΛΙΚΑ και ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΙΑΡΚΕΙΑ

Transcript

1 ΤΕΕ τµ. υτ. Ελλάδας, ΟΑΣΠ, ΣΠΜE ΕΥΡΩΚΩ ΙΚΑΣ 2 ΥΛΙΚΑ και ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΙΑΡΚΕΙΑ Χάρης Αποστολόπουλος ρ. πολ. µηχανικός επ.καθηγητής Εργαστ.Τεχνολογίας και Αντοχής των Υλικών Πανεπιστήµιο Πατρών Πάτρα 17 η και 18 η Ιουνίου 2011

2 ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ EUROPEAN STANDARD EN :2004 NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM ICS: ; ΕΥΡΩΚΩ ΙΚΑΣ 2: Σχεδιασµός φορέων από Σκυρόδεµα Μέρος 1-1: Γενικοί Κανόνες και κανόνες για κτίρια Ο παρών Ευρωκώδικας εγκρίθηκε από τη CEN στις 16 Απριλίου Τα µέλη της CEN δεσµεύονται να συµµορφωθούν µε τους Εσωτερικούς Κανονισµούς της CEN/ CENELEC οι οποίοι θέτουν τους όρους υπό τους οποίους ο παρών Ευρωκώδικας θα λάβει την υπόσταση ενός εθνικού προτύπου, χωρίς καµία τροποποίηση. Επικαιροποιηµένοι κατάλογοι τέτοιων εθνικών προτύπων καθώς και οι σχετικές βιβλιογραφικές παραποµπές µπορούν να αποκτηθούν κατόπιν σχετικής αίτησης στο Κέντρο ιαχείρισης ή σε οποιοδήποτε µέλος της CEN. Τα µέλη της CEN είναι οι εθνικοί οργανισµοί τυποποίησης των εξής χωρών: Αυστρία, Βέλγιο, Κύπρος, ηµοκρατία της Τσεχίας, ανία, Εσθονία, Φιλανδία, Γαλλία, Γερµανία, Ελλάδα, Ουγγαρία, Ισλανδία, Ιρλανδία, Ιταλία, Λεττονία, Λιθουανία, Λουξεµβούργο, Μάλτα, Ολλανδία, Νορβηγία, Πολωνία, Πορτογαλία, Σλοβακία, Σλοβενία, Ισπανία, Σουηδία, Ελβετία και Μεγάλη Βρετανία. European Committee for Standardisation Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung Ευρωπαϊκή Επιτροπή για την Τυποποίηση Κεντρική γραµµατεία: rue de Stassart 36, B-1050 Brussels 2005 All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national members Ref. No. EN : 2004 E 1

3 Πίνακας Περιεχοµένων 1. Γενικά 2. Βάσεις του σχεδιασµού Υλικά 3.1 Σκυρόδεµα Γενικά Αντοχή Ελαστικές παραµορφώσεις Ερπυσµός και συρρίκνωση Σχέση έντασης - παραµόρφωσης για τη µη-γραµµική ανάλυση Θλιπτική και εφελκυστική αντοχή σχεδιασµού Σχέσεις έντασης - παραµόρφωσης για το σχεδιασµό των διατοµών Καµπτική εφελκυστική αντοχή Περισφιγµένο σκυρόδεµα 3.2 Χάλυβας οπλισµών Γενικά Ιδιότητες Αντοχή Χαρακτηριστικά πλαστιµότητας Συγκόλληση Κόπωση Παραδοχές σχεδιασµού 3.3 Χάλυβας προέντασης 4. Ανθεκτικότητα σε διάρκεια και επικάλυψη οπλισµών 4.1 Γενικά 4.2 Περιβαλλοντικές συνθήκες 4.3 Απαιτήσεις ανθεκτικότητας σε διάρκεια 4.4 Μέθοδοι ελέγχου Επικάλυψη οπλισµών Παραρτήµατα Γενικά Ελάχιστη επικάλυψη, cmin Ανοχές σχεδιασµού Η Εξασφάλιση Ανθεκτικότητας σε ιάρκεια βάσει ΕΛΟΤ EN Η Προστασία και η Επισκευή µε την βοήθεια Συστηµάτων βάσει ΕΛΟΤ ΕΝ Α (Πληροφοριακό) Τροποποίηση των επιµέρους συντελεστών για τα υλικά 2

4 Β (Πληροφοριακό) C (Κανονιστικό) D (Πληροφοριακό) Ε (Πληροφοριακό) F (Πληροφοριακό) G (Πληροφοριακό) Η (Πληροφοριακό) I (Πληροφοριακό) J (Πληροφοριακό) Παραµορφώσεις λόγω ερπυσµού και συρρίκνωσης Ιδιότητες του οπλισµού Μέθοδος λεπτοµερούς υπολογισµού των απωλειών προέντασης λόγω χαλάρωσης Ενδεικτικές κατηγορίες αντοχής για την ανθεκτικότητα σε διάρκεια Σχέσεις για τον οπλισµό υπό συνθήκες έντασης εντός επιπέδου Αλληλεπίδραση εδάφους - κατασκευής Επιρροές δευτέρας τάξεως στο σύνολο του φορέα Ανάλυση µυκητοειδών πλακών και τοιχωµάτων Παραδείγµατα περιοχών µε ασυνέχειες στη γεωµετρία ή τη ροή των δυνάµεων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΥΛΙΚΑ 3.1 Σκυρόδεµα Γενικά (1) Οι διατάξεις που ακολουθούν παρέχουν αρχές και κανόνες για το σκυρόδεµα κανονικής και υψηλής αντοχής. (2) Οι κανόνες για το ελαφροσκυρόδεµα δίνονται στο Κεφάλαιο Αντοχή (1)P Η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος υποδηλώνεται µε τις Κατηγορίες Σκυροδέµατος οι οποίες αντιστοιχίζονται στη χαρακτηριστική (5%) κυλινδρική αντοχή fck, ή την κυβική αντοχή fck,cube, σύµφωνα µε το EN (2)P Οι Κατηγορίες Σκυροδέµατος στον Κανονισµό αυτόν βασίζονται στην χαρακτηριστική κυλινδρική αντοχή fck προσδιοριζόµενη στις 28 ηµέρες µε µέγιστη επιτρεπόµενη τιµή την τιµή Cmax. Ση: Η τιµή Cmax προς χρήση σε κάθε χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή είναι C90/105. (3) Οι χαρακτηριστικές αντοχές fck και τα αντίστοιχα µηχανικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται κατά τον σχεδιασµό δίνονται στον Πίνακα 3.1. (4) Σε συγκεκριµένες περιπτώσεις (π.χ. προένταση) µπορεί να είναι αναγκαίο να αποτιµάται η αντοχή σε σύνθλιψη του σκυροδέµατος πριν ή µετά τις 28 ηµέρες, επί τη βάση πειραµάτων επί δοκιµίων τα οποία αποθηκεύονται υπό συνθήκες άλλες αυτών που προδιαγράφονται στο EN Εάν η αντοχή του σκυροδέµατος προσδιορίζεται σε ηλικία t > 28 ηµερών, οι τιµές 3

5 )EN : 2004 EL αcc και αct που ορίζονται στην (1)P και (2)P πρέπει να αποµειωθούν µε ένα συντελεστή kt. Ση: Η τιµή του kt για χρήση σε κάθε χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή είναι 0,85. (5) Είναι δυνατό να απαιτείται ο ορισµός της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέµατος fck(t), σε χρόνο t για διαφορετικά στάδια (π.χ. ξεκαλούπωµα, µεταφορά προέντασης): fck(t) = fcm(t) - 8 (MPa) για 3 < t < 28 ηµέρες. fck(t) = fck για t 28 ηµέρες Ακριβέστερες τιµές πρέπει να βασίζονται σε δοκιµές, ειδικά για περιπτώσεις όπου t 3 ηµέρες. (6) Η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος σε ηλικία t εξαρτάται από το είδος του τσιµέντου, τη θερµοκρασία και τις συνθήκες συντήρησης. Για µέση θερµοκρασία 20 C και συντήρηση σύµφωνα µε το EN 12390, η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος σε διαφορετική ηλικία fcm(t) µπορεί να εκτιµηθεί µε βάση τις σχέσεις (3.1) και (3.2). fcm(t) = βcc(t) fcm (3.1) µε eόπου: βc(3.2)( s 1-28tt= fcm(t) fcm βcc(t) t S η µέση θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος σε ηλικία t ηµερών η µέση θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος σε ηλικία 28 ηµερών σύµφωνα µε τον Πίνακα 3.1 συντελεστής που εξαρτάται από την ηλικία t του σκυροδέµατος ηλικία του σκυροδέµατος σε ηµέρες Συντελεστής ο οποίος εξαρτάται από τον τύπο του τσιµέντου: = 0,20 για τσιµέντο αντοχής Κατηγορίας CEM 42,5 R, CEM 53,5 N και CEM 53,5 R (Κατηγορία R) = 0,35 για τσιµέντο αντοχής Κατηγορίας CEM 32,5 R, CEM 42,5 N (Κατηγορία N) = 0,38 για τσιµέντο αντοχής Κατηγορίας CEM 32,5 N (Κατηγορία S) Στις περιπτώσεις όπου το σκυρόδεµα δεν είναι συµβατό µε την προδιαγραφή που αφορά στη θλιπτική αντοχή 28 ηµερών, δεν είναι κατάλληλη η χρήση των εκφράσεων (3.1) και (3.2). Η διάταξη αυτή δεν πρέπει να χρησιµοποιείται αναδροµικώς για να δικαιολογήσει µια µη συµµόρφωση µε τη συµβατική αντοχή µέσω µιας εκ των υστέρων αύξησης της αντοχής. Για τις περιπτώσεις όπου εφαρµόζεται στο στοιχείο συντήρηση εν θερµώ βλέπε (3). 4

6 (7)P Η εφελκυστική αντοχή αναφέρεται στην υψηλότερη τάση η οποία αναπτύσσεται υπό κεντρικό εφελκυσµό. Για την καµπτική εφελκυστική αντοχή πρέπει να γίνεται αναφορά στην (1). (8) Όπου η εφελκυστική αντοχή προσδιορίζεται ως αντοχή σε εφελκυσµό απόσχισης, fct,sp, η αξονική εφελκυστική αντοχή fct πρέπει να υπολογίζεται προσεγγιστικά από τη σχέση: fct = 0,9fct,sp (3.3) (9) Η ανάπτυξη της εφελκυστικής αντοχής µε το χρόνο εξαρτάται σηµαντικά από τις συνθήκες συντήρησης και ξήρανσης καθώς και από τις διαστάσεις των δοµικών στοιχείων. Ως µια πρώτη προσέγγιση µπορεί να υποτεθεί πως η εφελκυστική αντοχή fctm(t) είναι ίση προς: fctm(t) = (βcc(t)) α fctm (3.4) όπου: βcc(t) προκύπτει από την έκφραση (3.2) και α= 1 για t < 28, α= 2/3 για t 28. Οι τιµές της fctm δίνονται στον Πίνακα 3.1. Ση: Όπου η ανάπτυξη εφελκυστικής αντοχής µε τον χρόνο είναι σηµαντική, προτείνεται να πραγµατοποιούνται δοκιµές συνεκτιµώντας της συνθήκες έκθεσης και τις διαστάσεις του δοµικού µέλους Ελαστική Παραµόρφωση (1) Οι ελαστικές παραµορφώσεις του σκυροδέµατος εξαρτώνται σηµαντικά από τη σύστασή του, ειδικά από άποψη αδρανών. Οι τιµές που δίνονται στο Πρότυπο αυτό πρέπει να θεωρούνται ως ενδεικτικές για γενικές εφαρµογές. Σε περιπτώσεις όπου η κατασκευή είναι πιθανό να είναι ευαίσθητη σε αποκλίσεις από τις γενικές αυτές τιµές θα πρέπει να εκτιµώνται κατά περίπτωση. (2) Το µέτρο ελαστικότητας του σκυροδέµατος επηρεάζεται από τα µέτρα ελαστικότητας των συστατικών του. Προσεγγιστικές τιµές για το µέτρο ελαστικότητας Ecm (επιβατική τιµή ανάµεσα σε σc = 0 και 0,4fcm), για σκυροδέµατα µε χαλαζιακά αδρανή, δίνονται στον Πίνακα 3.1. Για ασβεστολιθικά και ψαµµιτικά αδρανή η τιµή πρέπει να αποµειώνεται 0% έως 30% αντίστοιχα. Για βασαλτικά αδρανή, η τιµή πρέπει να µειώνεται κατά 20%. (3) H µεταβολή του µέτρου ελαστικότητας µε τον χρόνο µπορεί να εκτιµάται από τη σχέση: Ecm(t) = (fcm(t) / fcm) 0.3 Ε cm (3.5) όπου Ecm(t) και fcm(t) είναι οι τιµές που αντιστοιχούν σε ηλικία t ηµερών και Ecm και fcm είναι οι τιµές που προσδιορίζονται σε ηλικία 28 ηµερών. Η σχέση µεταξύ των fcm(t) και fcm ακολουθεί την έκφραση (3.1). 5

7 Πίνακας 3.1 Χαρακτηριστικά αντοχής και παραµόρφωσης σκυροδέµατος Αντοχή Αναλυτική σχέση / Εξήγηση f ck (MPa) f ck,cube (MPa) f cm (MPa) f ctm (MPa) f ctk,0.05 (MPa) F ctk, 0.95 (MPa) fcm = fck + 8 (MPa) 1,6 1,9 2,2 2,6 2,9 3,2 3,5 3,8 4,1 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,7 2,9 3,0 3,1 3,2 3,4 3,5 2,0 2,5 2,9 3,3 3,8 4,2 4,6 4,9 5,3 5,5 5,7 6,0 6,3 6,6 fctm = 0,30 fck (2/3) C50/60 fctm=2,12 fl In(1+(fcm/10)) > C50/60 fctk;0,05 = 0,7 fctm 5% οριακό ποσοστό (fractile) fctk;0,95 = 1,3 fctm 95% οριακό ποσοστό (fractile) E cm (GPa) Ecm = 22[(fcm)/10] 0,3 (fcm σε MPa) ε c1 ( ) 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,25 2,3 2,4 2,45 2,5 2,6 2,7 2,8 2,8 ε cu1 ( ) 3,5 3,2 3,0 2,8 2,8 2,8 ε c2 ( ) 2,0 2,2 2,3 2,4 2, 5 2,6 ε cu2 ( ) 3,5 3,1 2,9 2,7 2,6 2,6 N 2,0 1,75 1,6 1,45 1,4 1,4 ε c3 ( ) 1,75 1,8 1,9 2,0 2,2 2,3 ε cu3 ( ) 3,5 3,1 2,9 2,7 2,6 2,6 βλ. Σχήµα 3.2 εc1 ( ) = 07 fcm 0,31 <28 βλ. Σχήµα 3.2 για fck 50 Mpa ε 1 ( )=2 8+27[(98- βλ. Σχήµα 3.3 για fck 50 Mpa ε c2 ( )=2,0+0,085(fck-50) 0,53 βλ. Σχήµα 3.3 για fck 50 Mpa ε cu2 ( )=2,6 + 35[(90-fck)/100] /4 για fck 50 MΡa n=1,4+23,4[(90- fck)/100] /4 βλ. Σχήµα 3.4 για fck 50 Mpa ε c3 ( ) =1,75 + 0,55 [(fck-50)/40] βλ. Σχήµα 3.4 για fck 50 Mpa ε cu3 ( ) = 2,6 + 35[(90-fck)/100] /4 (4) Ο λόγος του Poisson µπορεί να λαµβάνεται ίσος προς 0,2 για µη-ρηγµατωµένο σκυρόδεµα και 0 για ρηγµατωµένο. (5) Ο γραµµικός συντελεστής θερµικής διαστολής µπορεί να λαµβάνεται ίσος προς K Ερπυσµός και συρρίκνωση -1, εκτός και εάν είναι διαθέσιµες περισσότερο ακριβείς πληροφορίες. (1)P Ο ερπυσµός και η συρρίκνωση του σκυροδέµατος εξαρτώνται από την υγρασία, τις διαστάσεις του στοιχείου και τη σύνθεση του σκυροδέµατος. Ο ερπυσµός επηρεάζεται επίσης από το βαθµό ωρίµανσης του σκυροδέµατος κατά την πρώτη επιβολή του φορτίου και εξαρτάται από τη διάρκεια και το µέγεθος της φόρτισης. (2) Ο συντελεστής ερπυσµού, φ(t,t0) σχετίζεται µε το Ec, το εφαπτοµενικό µέτρο ελαστικότητας, το οποίο µπορεί να λαµβάνεται ως 1,05 Ecm. Όπου δεν απαιτείται µεγάλη ακρίβεια, η τιµή που προκύπτει από το Σχήµα 3.1 µπορεί να θεωρηθεί ως ο συντελεστής ερπυσµού, υπό την προϋπόθεση ότι το σκυρόδεµα δεν υποβάλλεται σε θλιπτική τάση µεγαλύτερη του 0,45 fck (t0) όπου t0, ηλικία του σκυροδέµατος τη στιγµή της φόρτισης. 6

8 Ση: Για περισσότερες πληροφορίες συµπεριλαµβανοµένης της ανάπτυξης ερπυσµού µε το χρόνο, µπορεί να χρησιµοποιείται το Παράρτηµα Β. (3) Η ερπυστική παραµόρφωση του σκυροδέµατος εcc(,t0) κατά τη χρονική στιγµή t = για σταθερή θλιπτική τάση σc εφαρµοζόµενη σε σκυρόδεµα ηλικίας t0, δίνεται από τη σχέση: εcc(,t0) = φ(,t0). (σc /Ec) (3.6) (4) Όταν η θλιπτική τάση του σκυροδέµατος σε ηλικία t0 υπερβαίνει την τιµή 0,45 fck(t0) τότε πρέπει να εκτιµάται και η εξ ερπυσµού µη-γραµµικότητα. Τέτοια υψηλή τάση µπορεί να συµβεί ως αποτέλεσµα προέντασης, π.χ. σε προκατασκευασµένα στοιχεία σκυροδέµατος στο επίπεδο του τένοντα. Στις περιπτώσεις αυτές, ο συντελεστής ερπυσµού υπό τη θεώρηση της µη-γραµµικότητας πρέπει να λαµβάνεται ως ακολούθως: φk(, t0) = φ(, t0) exp (1,5 (kσ - 0,45)) (3.7) όπου: φk(, t0) είναι ο συντελεστής ερπυσµού υπό τη θεώρηση της µηγραµµικότητας, ο οποίος αντικαθιστά τον συντελεστή φ(, t0) kσ είναι η σχέση τάσεων-παραµορφώσεων σc/fcm(t0), όπου σc είναι η θλιπτική τάση και fcm(t0) η µέση θλιπτική αντοχήτου σκυροδέµατος τη στιγµή της φόρτισης. α) Συνθήκες εσωτερικού χώρου - RH = 50% 7

9 Ση: Το σηµείο τοµής µεταξύ των γραµµών 4 και 5 µπορεί να είναι επίσης υπεράνω του σηµείου 1. Για t 0 >100 είναι αρκούντως ακριβές να υποτεθεί t 0 =100 (και να χρησιµοποιηθεί η εφαπτοµένη). β) Συνθήκες υπαίθρου - RH = 80% Σχήµα 3.1: Μέθοδος για τον υπολογισµό του συντελεστή ερπυσµού φ(,t0) για σκυρόδεµα υπό κανονικές περιβαντολλογικές συνθήκες (5) Οι τιµές που δίνονται στο Σχήµα 3.1 ισχύουν για θερµοκρασίες περιβάλλοντος µεταξύ -40 C και +40 C και µέση σχετική υγρασία µεταξύ RH = 40% και RH = 100%. Χρησιµοποιούνται τα παρακάτω σύµβολα: φ(, t0) είναι ο τελικός συντελεστής ερπυσµού t0 είναι η ηλικία του σκυροδέµατος τη στιγµή της φόρτισης σε ηµέρες h0 είναι το θεωρητικό µέγεθος = 2Ac/u, όπου Ac είναι το εµβαδά της διατοµής σκυροδέµατος και u είναι η περίµετρος του µέρους που είναι εκτεθειµένο σε ξήρανση S είναι η Κατηγορία S, σύµφωνα µε την (6) Ν είναι η Κατηγορία Ν, σύµφωνα µε την (6) R είναι η Κατηγορία R, σύµφωνα µε την (6) 8

10 (6) Η συνολική συρρίκνωση συντίθεται από δύο µέρη: την παραµόρφωση λόγω συστολής ξήρανσης και την παραµόρφωση λόγω αυτογενούς συστολής συρρίκνωσης. Η συστολή ξήρανσης αναπτύσσεται αργά, καθώς είναι συνάρτηση της διήθησης του νερού δια µέσου του σκληρηθέντος σκυροδέµατος. Η αυτογενής συστολή συρρίκνωσης αναπτύσσεται κατά την σκλήρυνση του σκυροδέµατος όπου το µεγαλύτερο µέρος της αναπτύσσεται κατά τις πρώτες ηµέρες µετά τη σκυροδέτηση. Η αυτογενής συστολή συρρίκνωσης είναι µια γραµµική συνάρτηση της αντοχής του σκυροδέµατος. Πρέπει κατά κύριο λόγο να συνεκτιµάται όταν η νέα σκυροδέτηση γίνεται επί σκληρυνθέντος σκυροδέµατος. Έτσι, οι τιµές της συνολικής παραµόρφωσης συρρίκνωσης εcs προκύπτουν ως: εcs = εcd + εca (3.8) όπου: εcs εcd εca είναι η συνολική παραµόρφωση συρρίκνωσης είναι η παραµόρφωση συστολής ξήρανσης είναι η αυτογενής παραµόρφωση συστολής συρρίκνωσης Η τελική τιµή της παραµόρφωσης συστολής ξήρανσης ε cd, είναι ίση προς k h ε cd,0, όπου η τιµή ε cd,0 µπορεί να λαµβάνεται από τον Πίνακα 3.2. (αναµενόµενες µέσες τιµές έχουσες συντελεστή διακύµανσης περίπου 30%). Ση: Ο τύπος για την εcd,0 δίνεται στο Παράρτηµα Β. Πίνακας 3.2 Τιµές ονοµαστικής ανεµπόδιστης συστολής ξήρανσης ε cd,0 ( ) για το σκυρόδεµα µε τσιµέντο CEM Ν f ck /f ck,cube (MPa) Σχετική Υγρασία (σε ποσοστό 0 / 0 ) / / / / / Η ανάπτυξη της παραµόρφωσης συστολής ξήρανσης µε το χρόνο ακολουθεί τη σχέση: εcd(t) = βds(t, ts) kh εcd,0 (3.9) Ση: Η τιµή εcd,0 ορίζεται στο Παράρτηµα B. Όπου kh είναι ένας συντελεστής που εξαρτάται από το ονοµαστικό µέγεθος 9

11 ds(s(ttβ,t(=)(t-)t30s)+0.04)hen : 2004 EL h0 σύµφωνα µε τον Πίνακα 3.3 Πίνακας 3.3 Τιµές kh για την έκφραση (3.9) h 0 k h s-όπου: t t s h 0 είναι η ηλικία του σκυροδέµατος τη δεδοµένη στιγµή, σε ηµέρες είναι η ηλικία του σκυροδέµατος (ηµέρες) στην αρχή της συστολής ξήρανσης (ή διόγκωσης). Κανονικά αυτό συµβαίνει στο τέλος του χρόνου συντήρησης. είναι το ονοµαστικό µέγεθος (mm) της διατοµής = 2Ac/u όπου: Ac είναι το εµβαδόν της διατοµής u είναι η περίµετρος του µέρους της διατοµής το οποίο είναι εκτεθειµένο κατά την ξήρανση (σε επαφή µε την ατµόσφαιρα). Η αυτογενής παραµόρφωση συστολής συρρίκνωσης προκύπτει ως: εca (t ) = βas(t ) εca( ) (3.11) -6 όπου: εca( ) = 2,5 (f ck - 10) 10 (3.12) και βas(t) = 1 - exp (- 0,2t 0.5 ) (3.13) όπου t σε ηµέρες Σχέση έντασης - παραµόρφωσης για τη µη-γραµµική ανάλυση. (1) Η σχέση ανάµεσα στην σc και την εc που παρουσιάζεται στο Σχήµα 3.2 (θλιπτική τάση και ειδική βράχυνση εµφαίνονται σε απόλυτες τιµές) για βραχυχρόνια µοναξονική φόρτιση περιγράφεται από την έκφραση (3.14): 2σ-ηc=f1+k-2η(3.14) kηcmόπου: 10

12 η = εc/εc1 εc1 είναι η παραµόρφωση που αντιστοιχεί στην κορυφή της τάσης σύµφωνα µε τον Πίνακα 3.1 k = 1,05 Ecm εc1 /fcm Πίνακα 3.1) (fcm σύµφωνα µε τον Η έκφραση (3.14) ισχύει για 0 < εc < εcu1 όπου εcu1 είναι η ονοµαστική παραµόρφωση αστοχίας. (2) Είναι δυνατό να εφαρµοστούν και άλλες εξιδανικευµένες σχέσεις τάσεωνπαραµορφώσεων, εφόσον αντιπροσωπεύουν επαρκώς τη συµπεριφορά του υπό εξέταση σκυροδέµατος. Σχήµα 3.2: Σχηµατική παράσταση της σχέσης τάσεων-παραµορφώσεων για την ανάλυση των κατασκευών. (Η χρήση του 0, 4 f cm για τον ορισµό του E cm είναι προσεγγιστική) Θλιπτική και εφελκυστική αντοχή σχεδιασµού (1)P Η τιµή της θλιπτικής αντοχής σχεδιασµού ορίζεται ως: fcd = αcc fck/γ C (3.15) όπου: γ C είναι ο µερικός συντελεστής ασφαλείας για το σκυρόδεµα (βλ ) και αcc είναι συντελεστής που συνεκτιµά µακροχρόνιες επιδράσεις στην θλιπτική αντοχήκαι δυσµενείς επιρροές που προκύπτουν από τον τρόπο µε τον οποίο επιβάλλεται το φορτίο. Ση: Η τιµή του αcc προς χρήση σε µια χώρα πρέπει να κυµαίνεται µεταξύ 0,8 και 1,0 και παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή = 1. 11

13 (2)P Η τιµή της εφελκυστικής αντοχής σχεδιασµού fctd, ορίζεται ως: fctd = αct fctk,0,05 /γ C (3.16) όπου: γ C αct είναι ο µερικός συντελεστής ασφαλείας για το σκυρόδεµα (βλ ) και είναι συντελεστής που συνεκτιµά µακροχρόνιες επιδράσεις στην αντοχή σε εφελκυσµό και δυσµενείς επιρροές που προκύπτουν από τον τρόπο µε τον οποίο επιβάλλεται το φορτίο. Ση: Η τιµή του αct προς χρήση σε µια χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή είναι Σχέσεις τάσεων-παραµορφώσεων για τον σχεδιασµό διατοµών (1) Για τον σχεδιασµό διατοµών µπορεί να χρησιµοποιείται η ακόλουθη σχέση τάσεων-παραµορφώσεων, βλ. Σχήµα 3.3 (η θλιπτική παραµόρφωση εµφαίνεται θετική): ε=f 1-1- ε σγια 0 εc εc2 nσ=fcγια ε c2 ε c ε cu2 ccόπου: cdc2cdn είναι ο εκθέτης σύµφωνα µε τον Πίνακα 3.1 ε c2 είναι η παραµόρφωση που αντιστοιχεί στη µέγιστη αντοχή σύµφωνα µε τον Πίνακα 3.1 ε cu2 είναι η παραµόρφωση αστοχίας σύµφωνα µε τον Πίνακα 3.1 Σχήµα 3.3: Παραβολικό-ορθογωνικό διάγραµµα για σκυρόδεµα υπό θλίψη 12

14 (2) Άλλες απλοποιηµένες σχέσεις τάσεων-παραµορφώσεων είναι δυνατό να χρησιµοποιηθούν εφόσον είναι ισοδύναµες ή και περισσότερο συντηρητικές αυτής που ορίστηκε στο (1), για παράδειγµα η δι-γραµµική σχέση σύµφωνα µε το Σχήµα 3.4 (η θλιπτική τάση και η παραµόρφωση βράχυνσης εµφαίνονται ως απόλυτες τιµές) όπου οι τιµές εc3 και εcu3 ορίζονται όπως στον Πίνακα 3.1. Σχήµα 3.4: ι-γραµµική σχέση τάσεων-παραµορφώσεων (3) Είναι δυνατό να θεωρηθεί ορθωγωνική κατανοµή τάσεων (όπως δίνεται στο Σχήµα 3.5). Ο συντελεστής λ, ο οποίος ορίζει το ενεργό (effective) ύψος της θλιβόµενης ζώνης και ο συντελεστής η, ο οποίος ορίζει τη δρώσα αντοχή προκύπτουν ως: λ = 0,8 για fck 50 MPa (3.19) λ = 0,8 - (fck -50)/400 για 50 < fck 90 MPa (3.20) και η = 1,0 για fck 50 MPa (3.21) η = 1,0 - (fck -50)/200 για 50 < fck 90 MPa (3.22) Ση: Εάν το πλάτος της θλιβόµενης ζώνης µειώνεται προς το µέρος της θλιβόµενης ίνας, τότε η τιµή ηfcd πρέπει να αποµειώνεται 0%. 13

15 Σχήµα 3.5: Ορθογωνική κατανοµή τάσεων Καµπτική εφελκυστική αντοχή (1) Η µέση καµπτική εφελκυστική αντοχή στοιχείων από οπλισµένο σκυρόδεµα εξαρτάται από τη µέση αξονική εφελκυστική αντοχή και το ύψος της διατοµής. Μπορεί να χρησιµοποιηθεί η ακόλουθη σχέση: fctm,fl = max {(1,6 -h/1000)fctm; fctm} (3.23) όπου: h είναι το συνολικό ύψος του δοµικού στοιχείου σε mm fctm είναι η µέση αξονική εφελκυστική αντοχή η οποία προκύπτει από τον Πίνακα 3.1. Η σχέση που περιγράφεται στην έκφραση (3.23) εφαρµόζεται επίσης και για τις τιµές της χαρακτηριστικής εφελκυστικής αντοχής Περισφιγµένο σκυρόδεµα (1) Η περίσφιξη του σκυροδέµατος έχει ως αποτέλεσµα τη µεταβολή της σχέσης δρώσας τάσης-παραµόρφωσης καθώς επιτυγχάνονται υψηλότερη αντοχή και µεγαλύτερες κρίσιµες παραµορφώσεις. Τα υπόλοιπα µηχανικά χαρακτηριστικά του υλικού µπορεί να θεωρηθούν αµετάβλητα για τον σχεδιασµό. (2) Σε περίπτωση έλλειψης περισσότερο ακριβών δεδοµένων, µπορεί να χρησιµοποιηθεί η σχέση τάσεων-παραµορφώσεων η οποία παρουσιάζεται στο Σχήµα 3.6 (η θλιπτική παραµόρφωση εµφαίνεται θετική), όπου η χαρακτηριστική αντοχή και οι παραµορφώσεις αυξάνονται σύµφωνα µε τις παρακάτω σχέσεις: fck,c = fck (1, ,0 σ2/fck) για σ2 0,05fck (3.24) fck,c = fck (1, ,50 σ2/fck) για σ2 > 0,05fck (3.25) εc2,c = εc2 (fck,c/fck) 2 (3.26) εcu2,c = εcu2 + 0,2 σ2/fck (3.27) όπου σ2 (= σ3) είναι η δρώσα ακτινική θλιπτική τάση στην οριακή κατάσταση αστοχίας εξαιτίας της περίσφιξης ενώ εc2 και εcu2 προκύπτουν από τον Πίνακα 3.1. Η περίσφιξη µπορεί να δηµιουργηθεί µέσω επαρκώς κλειστών συνδετήρων ή εγκαρσίων συνδέσµων, οι οποίοι φτάνουν στην πλαστική περιοχή εξαιτίας της πλευρικής διόγκωσης του σκυροδέµατος. 14

16 Σχήµα 3.6: Σχέση τάσεων-παραµορφώσεων για το περισφιγµένο σκυρόδεµα 3.2 Χάλυβας οπλισµών Γενικά (1)P (2)P Οι διατάξεις που ακολουθούν παρέχουν τις αρχές και τους κανόνες για τους οπλισµούς µε τη µορφή ράβδων, ράβδων σε κουλούρες, δοµικών πλεγµάτων και δικτυωτών δοκών. εν ισχύουν για ράβδους ειδικής επίστρωσης. Οι απαιτήσεις για τις ιδιότητες του οπλισµού αφορούν το υλικό όπως αυτό τοποθετείται στο υπό σκλήρυνση σκυρόδεµα. Σε περίπτωση που ενέργειες στο εργοτάξιο µπορούν να αλλοιώσουν τις ιδιότητες του οπλισµού, τότε οι ιδιότητες αυτές πρέπει να επανελέγχονται κατόπιν των ενεργειών αυτών. (3)P Όπου χρησιµοποιούνται διαφορετικοί χάλυβες, οι οποίοι δεν είναι σύµφωνοι µε το EN10080, οι ιδιότητες τους πρέπει να ελέγχονται ότι είναι συµβατοί µε το εως και το Παράρτηµα C. (4)P Οι απαιτούµενες ιδιότητες του χάλυβα οπλισµού πρέπει να ελέγχονται µε τη χρήση δοκιµών σε συµµόρφωση µε το EN Ση: Το EN αναφέρεται στο όριο διαρροής Re, το οποίο σχετίζεται µε τη χαρακτηριστική, ελάχιστη και µέγιστη τιµή βάση του µακροχρόνιου επιπέδου ποιότητας της παραγωγής. Αντίθετα, η τιµή fyk είναι η χαρακτηριστική τάση διαρροής η οποία προκύπτει αποκλειστικά βάση του οπλισµού που χρησιµοποιείται στην συγκεκριµένη κατασκευή. εν υπάρχει άµεση συσχέτιση µεταξύ του fyk και της χαρακτηριστικής τιµής Re. Βέβαια, οι µέθοδοι αποτίµησης και ελέγχου του ορίου διαρροής που δίνονται στο EN παρέχουν έναν επαρκή έλεγχο για τον υπολογισµό του fyk. 15

17 (5) Οι κανόνες εφαρµογής που αφορούν δικτυωτές δοκούς (βλ. EN για ορισµό) ισχύουν µόνο σε όσες είναι κατασκευασµένες από ράβδους µε νευρώσεις. υκτυωτές δοκοί παραγόµενες µε διαφορετικού τύπου οπλισµό, είναι επιτρεπτό να καλύπτονται µε κατάλληλη Ευρωπαϊκή Τεχνική Έγκριση Ιδιότητες (1)P Η συµπεριφορά του χάλυβα οπλισµού ορίζεται µέσω των παρακάτω ιδιοτήτων: - όριο διαρροής (fyk ή f0,2k) - µέγιστη πραγµατική αντοχή διαρροής (fy,max) - εφελκυστική αντοχή (ft) - πλαστιµότητα (εuk και ft/fyk) - δυνατότητα κάµψης - χαρακτηριστικά συνάφειας (fr: βλ. Ενότητα C) - γεωµετρικά χαρακτηριστικά διατοµής και ανοχές - αντοχή σε κόπωση - συγκολλησιµότητα - αντοχή σε διάτµηση και συγκόλληση για δοµικά πλέγµατα και δικτυωτές δοκούς (2)P Ο παρών Ευρωκώδικας ισχύει για χάλυβες µε νευρώσεις και συγκολλίσιµους. Οι επιτρεπτές µέθοδοι συγκόλλησης δίνονται στον Πίνακα 3.4. Ση 1: Οι ιδιότητες του οπλισµού οι οποίες απαιτούνται για χρήση µε τον παρόντα Ευρωκώδικα δίνονται στο Παράρτηµα C. Ση 2: Οι ιδιότητες και οι κανόνες για χρήση ράβδων που παραδίδονται «φυτευτές» σε προκατασκευασµένα στοιχεία µπορεί να παρατίθενται στο σχετικό Πρότυπο παραγωγής. (3)P Οι κανόνες εφαρµογής για τον σχεδιασµό και τις λεπτοµέρειες όπλισης του παρόντος Ευρωκώδικα ισχύουν για συγκεκριµένο εύρος αντοχής διαρροής fyk από 400 έως 600 MPa. Ση: Το ανώτατο όριο της τιµής fyk εντός του εύρους αυτού για χρήση σε κάθε χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. (4)P Τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας των ράβδων µε νευρώσεις πρέπει να είναι τέτοια ώστε να εξασφαλίζουν επαρκή συνάφεια µε το σκυρόδεµα. (5) Η συνάφεια θεωρείται επαρκής εφόσον υπάρχει συµµόρφωση µε την προδιαγραφή για την προβαλλόµενη επιφάνεια fr της νεύρωσης. Ση: Οι ελάχιστες τιµές για τη σχετική επιφάνεια της νεύρωσης, fr, δίνονται στο Παράρτηµα C. (6)P Ο οπλισµός πρέπει να έχει επαρκή δυνατότητα κάµψης προκειµένου να επιτρέπει τη χρήση των ελάχιστων διαµέτρων καµπύλωσης όπως αυτές καθορίζονται στον Πίνακα 8.1 καθώς και να επιτρέπει την πραγµατοποίηση αναδίπλωσης. 16

18 Ση: Για τις απαιτήσεις κάµψης και αναδίπλωσης βλ. Παράρτηµα C Αντοχή (1)P Το όριο διαρροής fyk (ή το όριο 0,2%, f0,2k) και η εφελκυστική αντοχή ftk ορίζονται αντίστοιχα ως η χαρακτηριστική τιµή του φορτίου διαρροής και του χαρακτηριστικού µέγιστου φορτίου σε άµεσο αξονικό εφελκυσµό το καθένα διαιρεµένο προς το ονοµαστικό εµβαδόν της διατοµής Χαρακτηριστικά Πλαστιµότητας (1)P Ο οπλισµός πρέπει να έχει επαρκή πλαστιµότητα όπως αυτή ορίζεται από το λόγο της εφελκυστικής αντοχής προς την τάση διαρροής (ft/fy)k καθώς και την µήκυνση εuk στη µέγιστη δύναµη. (2) Στο Σχήµα 3.7 δίνονται σχηµατικά οι καµπύλες τάσεων-παραµορφώσεων για τυπικές περιπτώσεις χάλυβα επεξεργασµένου εν θερµώ και εν ψυχρώ αντιστοίχως. Ση: Οι τιµές του λόγου (ft/fy)k και της εuk για κατηγορίες A, B και C δίνονται στο Παράρτηµα C α) Χάλυβας κατεργασµένος εν θερµώ β) Χάλυβας κατεργασµένος εν ψυχρώ Σχήµα 3.7: Σχηµατικό διάγραµµα τάσεων-παραµορφώσεων τυπικού χάλυβα οπλισµού (δίνονται οι απόλυτες τιµές της εφελκυστικής τάσης και της παραµόρφωσης) 17

19 3.2.6 Κόπωση (1) P Όπου απαιτείται η αντοχή κόπωσης, αυτή πρέπει να ελέγχεται σύµφωνα µε το EN Ση: Πληροφορίες παρέχονται στο Παράρτηµα C ΠΑΡΑ ΟΧΕΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ (1) Ο σχεδιασµός πρέπει να στηρίζεται στο ονοµαστικό εµβαδόν διατοµής του οπλισµού καθώς και στις τιµές σχεδιασµού που προκύπτουν από τις χαρακτηριστικές τιµές που δίνονται στην (2) Ο συνήθης σχεδιασµός µπορεί να γίνει µε µια από τις παρακάτω παραδοχές (βλπ. Σχήµα 3.8): A) Κεκλιµένος δεύτερος κλάδος µε όριο παραµόρφωσης εud και µέγιστη τάση KF YK /γ S στην εuk, όπου K = (F T /F Y ) K B) Οριζόντιος δεύτερος κλάδος χωρίς την ανάγκη λέγχου του ορίου παραµόρφωσης. Ση 1: Η τιµή της εud για χρήση σε κάθε χώρα µπορεί να ληφθεί από το αντίστοιχο Εθνικό προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή είναι 0,9ε UK Ση 2: Η τιµή του (f t /f y ) k δίνεται στο Παράρτηµα C. (3) Η µέση τιµή της πυκνότητας µπορεί να θεωρείται ίση προς 7850 kg/m 3. (4) Η τιµή σχεδιασµού του µέτρου ελαστικότητας Es µπορεί να θεωρείται ίση προς 200 GPa. 18

20 Σχήµα 3.8: Εξιδανικευµένο διάγραµµα τάσεων-παραµορφώσεων και διάγραµµα σχεδιασµού χάλυβα οπλισµού (για εφελκυσµό και θλίψη) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΕ ΙΑΡΚΕΙΑ ΚΑΙ ΕΠΙΚΑΛΥΨΗ ΟΠΛΙΣΜΩΝ 4.1 ΓΕΝΙΚΑ (1)P (3)P Μια κατασκευή ανθεκτική σε διάρκεια πρέπει να ικανοποιεί τις απαιτήσεις λειτουργικότητας, αντοχής και ευστάθειας καθ όλη τη διάρκεια του επιδιωκόµενου χρόνου ζωής σχεδιασµού, χωρίς σηµαντικές απώλειες χρηστικότητας ούτε υπερβολική και απρόβλεπτη συντήρηση. Πρέπει να λαµβάνεται υπόψη η πιθανή σηµασία των άµεσων και έµµεσων δράσεων, των περιβαντολλογικών συνθηκών (4.2) και των συνακόλουθων επιδράσεων. Ση: Παραδείγµατα περιλαµβάνουν παραµορφώσεις εξαιτίας ερπυσµού και συστολής συρρίκνωσης (βλ ). (4) Η προστασία του χάλυβα οπλισµού από διάβρωση εξαρτάται από την πυκνότητα, 19

21 την ποιότητα και το πάχος της επικάλυψης του σκυροδέµατος (βλ. 4.4) καθώς και τις ρηγµατώσεις (βλ. 7.3). Η πυκνότητα και η ποιότητα της επικάλυψης επιτυγχάνεται ελέγχοντας τον µέγιστο λόγο νερού/τσιµέντο και την ελάχιστη περιεκτικότητα τσιµέντου (βλ. EN 206-1) και µπορεί να σχετίζεται µε την κατηγορία ελάχιστης αντοχής του σκυροδέµατος. Ση: Περισσότερες πληροφορίες δίνονται στο Παράρτηµα E. (6) Σε ειδικές περιστάσεις πρέπει να λαµβάνονται υπόψη περισσότερες απαιτήσεις από όσες δίνονται στην παρούσα ενότητα (π.χ. για κατασκευές µνηµειακού χαρακτήρα, κατασκευές υποκείµενες σε ακραίες και µη συνήθεις δράσεις κ.λ.π.). 4.2 ΠΕΡΙΒΑΝΤΟΛΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ (1)P Συνθήκες έκθεσης είναι οι χηµικές και φυσικές συνθήκες στις οποίες η κατασκευή είναι εκτεθειµένη επιπροσθέτως των µηχανικών δράσεων. (2) Οι περιβαντολλογικές συνθήκες ταξινοµούνται σύµφωνα µε τον Πίνακα 4.1 ο οποίος βασίζεται στο EN (3) Πλέον των συνθηκών του Πίνακα 4.1, πρέπει να λαµβάνονται υπόψη συγκεκριµένες µορφές επιβλαβούς ή έµµεσης δράσης συµπεριλαµβανοµένων των ακολούθων: Χηµική προσβολή προκύπτουσα από π.χ. - τη χρήση του κτιρίου ή της κατασκευής (αποθήκευση υγρών κλπ) - διαλύµατα οξέων ή θειϊκών αλάτων (EN 206-1, ISO 9690) - χλωριούχα που περιέχονται στο σκυρόδεµα (EN 206-1) - αλκαλικές αντιδράσεις αδρανών (EN 206-1, Εθνικά Πρότυπα) Φυσική προσβολή προκύπτουσα από π.χ. - θερµοκρασιακή µεταβολή - επιφανειακή τριβή (βλ (13)) - διείσδυση νερού (EN 206-1). 20

22 Πίνακας 4.1: Κατηγορίες έκθεσης σχετιζόµενες µε τις περιβαντολλογικές συνθήκες σύµφωνα µε το EN Χαρακτηρισµός Κατηγορίας Περιγραφή περιβάλλοντος Πληροφοριακά παραδείγµατα όπου οι κατηγορίες έκθεσης θα µπορούσαν να συµβούν 1 Χωρίς διακινδύνευση διάβρωσης ή προσβολής X0 2 ιάβρωση από ενανθράκωση Για άοπλο σκυρόδεµα ή σκυρόδε- µα χωρίς ενσωµατωµένο µέταλλο: όλες οι συνθήκες έκθεσης εκτός περιπτώσεων ύπαρξης ψύξης/απόψυξης, επιφανειακής τριβής ή χηµικής προσβολής. Για οπλισµένο σκυρόδεµα: πολύ ξηρό Σκυρόδεµα εντός κτιρίων µε πολύ χαµηλή υγρασία αέρος XC1 Ξηρό ή µόνιµα υγρό Σκυρόδεµα εντός κτιρίων µε µέτρια ή υψηλή υγρασία αέρος Σκυρόδεµα µόνιµα βυθισµένο στο νερό XC2 Υγρό, σπανίως ξηρό Επιφάνειες σκυροδέµατος υπό µακροχρόνια επαφή µε το νερό. Πληθώρα θεµελιώσεων. XC3 Μέτρια υγρασία Σκυρόδεµα εντός κτιρίων µε πολύ χαµηλή υγρασία αέρος Εξωτερικό σκυρόδεµα προσβαλλόµενο από τη βροχή XC4 Περιοδικά υγρό και ξηρό Επιφάνειες σκυροδέµατος σε επαφή µε το νερό, εκτός της έκθεσης XC2 3 ιάβρωση από χλωριούχα XD1 Μέτρια υγρασία Επιφάνειες σκυροδέµατος εκτεθειµένες σε αεροµεταφερόµενα χλωριούχα. XD2 Υγρό, σπανίως ξηρό Πισίνες. Στοιχεία σκυροδέµατος εκτεθειµένα σε βιοµηχανικά απόβλητα που περιέχουν χλωριούχα. XD3 Περιοδικά υγρό και ξηρό Τµήµατα γεφυρών εκτεθειµένα σε ψεκασµό χλωριούχων. Πεζοδρόµια. Πλάκες χώρων στάθµευσης αυτοκινήτων. 4 ιάβρωση από χλωριούχα θαλασσινού νερού XS1 Εκτεθειµένο σε άλατα θαλάσης αεροµεταφερόµενα αλλά χωρίς άµεση επαφή µε το θαλασσινό νερό. Κατασκευές κοντά ή επί της ακτής XS2 Μόνιµα βυθισµένο σε θαλασσινό Τµήµατα λιµενικών έργων 21

23 Χαρακτηρισµός Κατηγορίας XS3 Περιγραφή περιβάλλοντος Πληροφοριακά παραδείγµατα όπου οι κατηγορίες έκθεσης θα µπορούσαν να συµβούν νερό Ζώνες παλίρροιας, παφλασµού και πιτσιλίσµατος. 5. Προσβολή ψύξης / απόψυξης XF1 XF2 XF3 Μέτριας κλίµακας υδρεµποτισµός χωρίς, παράγοντα απόψυξης Μέτριας κλίµακας υδρεµποτισµός µε παράγοντα απόψυξης Εκτεταµένος υδρεµποτισµός χωρίς παράγοντα απόψυξης XF4 Εκτεταµένος υδρεµποτισµός µε παράγοντα απόψυξης ή θαλασσινό νερό 6. Χηµική προσβολή XA1 XA2 XA3 Ελαφρώς επιθετικό χηµικό περιβάλλον σύµφωνα µε το EN 206-1, Πίνακας 2 Μετρίως επιθετικό χηµικό περιβάλλον σύµφωνα µε το EN 206-1, Πίνακας 2 Ιδιαιτέρως επιθετικό χηµικό περιβάλλον σύµφωνα µε το EN 206-1, Πίνακας 2 Τµήµατα λιµενικών έργων Κατακόρυφες επιφάνειες σκυροδέµατος εκτεθειµένες στη βροχή και τον πάγο Κατακόρυφες επιφάνειες σκυροδέµατος κατασκευών οδοποιίας εκτεθειµένες σε ψύξη και παράγοντες απόψυξης που µεταφέρονται µε τον αέρα. Οριζόντιες επιφάνειες σκυροδέµατος εκτεθειµένες στη βροχή και τον πάγο Καταστρώµατα οδών ή γεφυρών εκτεθειµένα σε παράγοντες απόψυξης. Επιφάνειες σκυροδέµατος εκτεθειµένες σε άµεσο ψεκασµό µε παράγοντες απόψυξης. Ζώνες παφλασµού σε λιµενικά έργα εκτεθειµένα σε πάγο. Φυσικά εδάφη και υπόγεια ύδατα Φυσικά εδάφη και υπόγεια ύδατα Φυσικά εδάφη και υπόγεια ύδατα Ση: Η σύνθεση του σκυροδέµατος επιδρά τόσο στην προστασία του οπλισµού όσο και στην αντοχή του σκυροδέµατος έναντι προσβολής. Το παράρτηµα E παρέχει ενδεικτικές κατηγορίες αντοχής για τις συγκεκριµένες κατηγορίες περιβαλλοντολογικής έκθεσης. Το γεγονός αυτό µπορεί να οδηγεί στην επιλογή ανώτερης αντοχής από αυτή που θα απαιτούνταν σύµφωνα µε το σχεδιασµό. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η τιµή του f ctm που εισάγεται πρέπει να αντιστοιχεί στην υψηλότερη αντοχή κατά τον υπολογισµό του ελάχιστου οπλισµού και τον έλεγχο του εύρους των ρωγµών (βλ ). 22

24 4.3 ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΙΑΡΚΕΙΑ (1)P (2)P Προκειµένου να εξασφαλιστεί η απαιτούµενος χρόνος ζωής σχεδιασµού της κατασκευής, πρέπει να λαµβάνονται επαρκή µέτρα ώστε να προστατεύονται τα δοµικά στοιχεία από σχετικές περιβαντολλογικές δράσεις. Οι απαιτήσεις ανθεκτικότητας σε διάρκεια πρέπει να συνεκτιµώνται όταν εξετάζονται τα παρακάτω: - σύλληψη σχεδιασµού, επιλογή των υλικών, κατασκευαστικές λεπτοµέρειες, - εκτέλεση, έλεγχος ποιότητας, επίβλεψη, έλεγχοι, ειδικά µέτρα (π.χ. χρήση ανοξείδωτου χάλυβα, επιστρώσεις, καθοδική προστασία). 4.4 ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΛΕΓΧΟΥ Επικάλυψη οπλισµών Γενικά (1)P (2)P Η επικάλυψη των οπλισµών είναι η απόσταση µεταξύ της επιφάνειας του οπλισµού εγγύτερα στην πλησιέστερη επιφάνεια του σκυροδέµατος (συµπεριλαµβανοµένων συνδέσµων, συνδετήρων και επιφανειακού οπλισµού, όπου απαιτείται) και της πλησιέστερης επιφάνειας σκυροδέµατος. Η ονοµαστική επικάλυψη πρέπει να καθορίζεται στα σχέδια. Ορίζεται ως η ελάχιστη επικάλυψη cmin (βλ ), συν την σχεδιαστική ανοχή για την αντιµετώπιση αποκλίσεων, cdev (βλ ): cnom= cmin + cdev (4.1) Ελάχιστη επικάλυψη, cmin Ση: Στις προτεινόµενες τιµές: 1,5 αντί 2,0, 2,5 αντί 3,0. (1)P Πρέπει να προβλέπεται ελάχιστη επικάλυψη cmin, προκειµένου να διασφαλιστεί: - ασφαλής µεταφορά των δυνάµεων συνάφειας (βλ. επίσης τα Κεφάλαια 7 και 8) - η προστασία του χάλυβα έναντι διάβρωσης (ανθεκτικότητα σε διάρκεια) - επαρκής πυροπροστασία (βλ. EN ) (2)P Πρέπει να χρησιµοποιείται η µεγαλύτερη τιµή cmin που να ικανοποιεί τις απαιτήσεις τόσο για τις συνθήκες συνάφειας όσο και για τις περιβαντολλογικές. cmin = max {cmin,b; cmin,dur + cdur,γ - cdur,st - cdur,add; 10 mm} (4.2) όπου: 23

25 cmin,b ελάχιστη επικάλυψη βάση απαίτησης συνάφειας, βλ (3) cmin,dur ελάχιστη επικάλυψη βάση περιβαντολλογικών συνθηκών (5) cdur,γ πρόσθετη ασφάλεια στοιχείου, βλ (6) cdur,st απο της ελάχιστης επικάλυψης σε περίπτωση χρήσης ανοξείδωτου χάλυβα, βλ (7) cdur, απο της ελάχιστης επικάλυψης σε περίπτωση πρόσθετης προστασίας, βλ (8) (3) Προκειµένου να µεταφερθούν µε ασφάλεια οι δυνάµεις συνάφειας και να διασφαλιστεί επαρκής συµπύκνωση του σκυροδέµατος, η ελάχιστη επικάλυψη δεν πρέπει να είναι µικρότερη της cmin,b η οποία δίνεται στον Πίνακα 4.2. Πίνακας 4.2: Απαιτήσεις ελάχιστης επικάλυψης cmin,b, από άποψη συνάφειας Απαίτηση συνάφειας ιάταξη ράβδων Μεµονωµένες Ελάχιστη επικάλυψη cmin,b* ιάµετρος ράβδου εσµίδα Ισοδύναµη διάµετρος (Øn)(βλ ) * Εάν η µέγιστη ονοµαστική διάσταση των αδρανών είναι µεγαλύτερη από 32 mm, τότε η cmin,b πρέπει να προσαυξάνεται κατά 5 mm. (4) Για χάλυβες προέντασης, η ελάχιστη επικάλυψη της αγκύρωσης πρέπει να είναι σύµφωνη µε την κατάλληλη Ευρωπαϊκή Τεχνική Έγκριση. (5) Οι τιµές ελάχιστης επικάλυψης για τον οπλισµό και τένοντες προέντασης για σκυρόδεµα κανονικού βάρους και λαµβάνοντας υπόψη τις κατηγορίες έκθεσης και τις κατηγορίες κατασκευών δίνονται από την cmin,dur. Ση: Η κατηγοριοποίηση των κατασκευών και οι τιµές της cmin,dur για χρήση σε κάθε χώρα µπορούν να ληφθούν στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Οι συνιστώµενη Κατηγορία Κατασκευής (για χρόνο ζωής σχεδιασµού 50 έτη) είναι 4 για τις ενδεικτικές αντοχές του σκυροδέµατος του Παραρτήµατος E ενώ οι συνιστώµενες τροποποιήσεις της Κατηγορίας Κατασκευής δίνονται στον Πίνακα 4.3N. Η συνιστώµενη ελάχιστη Κατηγορία Κατασκευής είναι S1. Οι συνιστώµενες τιµές της cmin,dur δίνονται στον Πίνακα 4.4N (χάλυβας οπλισµού) και στον Πίνακα 4.5N (χάλυβας προέντασης). 24

26 Πίνακας 4.3N: Συνιστώµενη κατηγοριοποίηση κατασκευών Κατηγορία Κατασκευής Κριτήριο Χρόνος ζωής σχεδιασµού 100 χρόνια Κατηγορία έκθεσης σύµφωνα µε τον Πίνακα 4.1 XD3 / XS2 X0 XC1 XC2 / XC3 XC4 XD1 XD2 / XS1 / XS3 αύξηση κατά 2 Κατηγορία C30/37 αντοχής 1) 2) οµικό στοιχείο µε γεωµετρία πλάκας (η θέση του οπλισµού δεν επηρεάζεται από τη διαδικασία κατασκευής) ιασφάλιση ειδικού ελέγχου ποιότητας παραγωγής σκυροδέµατος αύξηση κατά 2 C30/37 αύξηση κατά 2 C35/45 αύξηση κατά 2 C40/50 αύξηση κατά 2 C40/50 αύξηση κατά 2 C40/50 αύξηση κατά 2 C45/55 Σηµειώσεις στον Πίνακα 4.3N σύµφωνα µε το ΕΝ Η κατηγορία αντοχής και ο λόγος νερού/τσιµέντου w/c θεωρούνται ότι είναι συσχετιζόµενες τιµές. Μπορεί να προβλέπεται µια ειδική σύνθεση (είδος σκυροδέµατος, λόγος νερού/τσιµέντου w/c, λεπτόκοκκο υλικό) µε σκοπό να προκύψε χαµηλή διαπερατότητα. 2. Το όριο µπορεί να µειώνεται κατά µία κατηγορία αντοχής εάν προβλέπονται αεροπηκτικά σε ποσοστό φυσαλίδων µεγαλύτερο του 4%. Πίνακας 4.4N: Απαιτήσεις τιµών ελάχιστης επικάλυψης, c min,dur, από άποψη ανθεκτικότητας σε διάρκεια για χάλυβα οπλισµού Περιβαλλοντολογική απαίτηση για την cmin,dur (mm) Κατηγορία έκθεσης σύµφωνα µε τον Πίνακα 4.1 Κατηγορία Κατασκευής X0 XC1 XC2 / XC3 XC4 XD1 / XS1 XD2 / XS2 XD3 / XS3 S S S S S S (6) Η επικάλυψη των οπλισµών πρέπει να αυξάνεται κατά µια πρόσθετη παράµετρο ασφαλείας cdur,γ. Ση: Η τιµή της cdur,γ για χρήση σε κάθε χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή είναι 0 mm. 25

27 Πίνακας 4.5N: Απαιτήσεις τιµών ελάχιστης επικάλυψης, c min,dur, από άποψη ανθεκτικότητας σε διάρκεια για χάλυβα προέντασης Περιβαλλοντολογική απαίτηση για την cmin,dur (mm) Κατηγορία έκθεσης σύµφωνα µε τον Πίνακα 4.1 Κατηγορία Κατασκευής X0 XC1 XC2 / XC3 XC4 XD1 / XS1 XD2 / XS2 XD3 / XS3 S S S S S S (7) Όπου χρησιµοποιείται ανοξείδωτος χάλυβας, ή όπου έχουν ληφθεί άλλα ειδικά µέτρα, η ελάχιστη επικάλυψη µπορεί να µειωθεί κατά cdur,st. Σε τέτοιες περιπτώσεις πρέπει να λαµβάνονται υπόψη οι επιδράσεις επί όλων των ιδιοτήτων του υλικού, συµπεριλαµβανοµένης της συνάφειας. Ση: Η τιµή της cdur,st για χρήση σε κάθε χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή, χωρίς άλλη προδιαγραφή, είναι 0 mm. (8) Για σκυρόδεµα µε πρόσθετη προστασία επίστρωσης η ελάχιστη επικάλυψη µπορεί να µειώνεται κατά cdur,add. Ση: Η τιµή της cdur,add για χρήση σε κάθε χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή, χωρίς άλλη προδιαγραφή, είναι 0 mm. (9) Όπου το χυτό επί τόπου σκυρόδεµα εντυπίζεται επί άλλων στοιχείων σκυροδέµατος (προκατασκευασµένων ή χυτών επί τόπου) η ελάχιστη επικάλυψη σκυροδέµατος στη διεπιφάνεια δεν επιτρέπεται να είναι µικρότερη από την τιµή που αντιστοιχεί στην απαίτηση συνάφειας (βλ. (3) ανωτέρω) υπό την προϋπόθεση ότι: - η κατηγορία αντοχής του σκυροδέµατος είναι τουλάχιστον C25/30, - ο χρόνος έκθεσης της επιφάνειας του αρχικού σκυροδέµατος σε περιβάλλον υπαίθρου είναι µικρός (< 28 ηµερών), - η επιφάνεια έχει εκτραχυνθεί. (10) Για τένοντες χωρίς ενσωµάτωση η επικάλυψη πρέπει να παρέχεται σύµφωνα µε την Ευρωπαϊκή Τεχνική Έγκριση. 26

28 (11) Για ανώµαλες επιφάνειες, (π.χ. εκτεθειµένα αδρανή) η ελάχιστη επικάλυψη πρέπει να αυξάνεται κατά τουλάχιστον 5 mm. (12) Όπου αναµένεται ψύξη / απόψυξη ή χηµική προσβολή στο σκυρόδεµα (Κατηγορίες XF και XA) πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στη σύνθεση του σκυροδέµατος (βλ. EN Ενότητα 6). Η επικάλυψη σύµφωνα µε το 4.4 πρέπει φυσιολογικά να είναι επαρκής για τέτοιες περιπτώσεις. (13) Αναφορικά µε τη φθορά στο σκυρόδεµα από επιφανειακή τριβή πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στα αδρανή σύµφωνα µε το EN Προαιρετικά, η επιφανειακή φθορά από τριβή στο σκυρόδεµα µπορεί να επιτρέπεται δια της αύξησης της επικάλυψης του σκυροδέµατος (στρώµα προς απώλεια). Στην περίπτωση αυτή, η ελάχιστη επικάλυψη cmin πρέπει να αυξάνεται κατά k1 για την Κατηγορία εκδοράς XM1, κατά k2 για την XM2 και κατά k3 για την XM3. Ση: Η Κατηγορία επιφανειακής φθοράς XM1 υποδηλώνει τη µέτρια επιφανειακή φθορά όπως στην περίπτωση στοιχείων σε βιοµηχανοστάσια όπου συναθροίζονται οχήµατα µε ελαστικά αέρος. Η κατηγορία επιφανειακής φθοράς από τριβή XM2 υποδηλώνει έντονες επιφανειακές φθορές στην περίπτωση στοιχείων σε βιοµηχανοστάσια όπου συναθροίζονται µηχανήµατα ανύψωσης µε ελαστικά αέρος ή καουτσούκ. Η κατηγορία επιφανειακής φθοράς XM3 υποδηλώνει ακραίες καταστάσεις όπως στην περίπτωση στοιχείων σε βιοµηχανοστάσια όπου συναθροίζονται κλαρκ µε ελαστοµερή ή χαλύβδινα επίσωτρα καθώς και φορτηγά. Οι τιµές των k1, k2 και k3 για χρήση σε κάθε χώρα µπορούν να ληφθούν από το αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Οι συνιστώµενες τιµές είναι 5 mm, 10 mm και 15 mm Ανοχές σχεδιασµού για παρεκλίσεις (1)P Προκειµένου να υπολογιστεί η ονοµαστική επικάλυψη, cnom, πρέπει να γίνει µια προσαύξηση στην ελάχιστη επικάλυψη ώστε να ληφθούν υπόψη οι αποκλίσεις ( cdev). Η απαιτούµενη ελάχιστη επικάλυψη πρέπει να αυξάνεται κατά την απόλυτη τιµή της αποδεκτής αρνητικής παρέκλισης. (2) Για τα κτίρια, το ENV δίνει την τιµή της ανεκτής παρέκλισης. Αυτό είναι επίσης αρκετό και για άλλα είδη κατασκευών. Η προσαύξηση αυτή πρέπει να λαµβάνεται υπόψη όταν επιλέγεται η τιµή της ονοµαστικής επικάλυψης του σκυροδέµατος. Η ονοµαστική τιµή της επικάλυψης του σκυροδέµατος πρέπει να χρησιµοποιείται στους υπολογισµούς και να δηλώνεται στα σχέδια, εκτός εάν προδιαγράφεται τιµή άλλη εκτός της ονοµαστικής (π.χ. η ελάχιστη τιµή). Ση: Η τιµή της cdev για χρήση σε κάθε χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Η συνιστώµενη τιµή είναι 10 mm. (3) Σε ορισµένες περιπτώσεις, πρέπει να µειώνεται η ανεκτή παρέκλιση και η συνακόλουθη ανοχή cdev. 27

29 Ση: Η της cdev στις περιστάσεις αυτές για χρήση σε κάθε χώρα παρατίθεται στο αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Οι συνιστώµενες τιµές είναι: - όπου η κατασκευή υπόκειται σε σύστηµα διασφάλισης ποιότητας, στο οποίο ο έλεγχος περιλαµβάνει µετρήσεις της επικάλυψης του σκυροδέµατος, είναι δυνατό να µειώνεται η ανοχή κατά τον σχεδιασµό έναντι παρέκλισης cdev: 10 mm cdev 5 mm (4.3N) - όπου µπορεί να διασφαλιστεί ότι χρησιµοποιείται ένα πολύ ακριβές όργανο µέτρησης και απορρίπτονται όσα στοιχεία δεν συµµορφώνονται (π.χ. προκατασκευασµένα στοιχεία), η ανοχή κατά τον σχεδιασµό έναντι έναντι παρέκλισης cdev µπορεί να µειωθεί: 10 mm cdev 0 mm (4.4N) (4) Για σκυρόδεµα χυτό επί τραχειών επιφανειών, η ελάχιστη επικάλυψη πρέπει γενικά να αυξάνεται επιτρέποντας µεγαλύτερες αποκλίσεις κατά τον σχεδιασµό. Η αύξηση πρέπει να συµµορφώνεται µε τη διαφορά που προκαλείται από την ύπαρξη τραχιάς επιφάνειας, αλλά η ελάχιστη επικάλυψη πρέπει να είναι τουλάχιστον k1 mm για σκυρόδεµα χυτό επί διαµορφωµένου εδάφους (συµπεριλαµβανοµένου του gross-beton) και k2 mm για σκυρόδεµα χυτό απευθείας επί του εδάφους. Η επικάλυψη του οπλισµού για κάθε ιδιαιτερότητα της ορατής επιφάνειας, όπως τελειώµατα µε νευρώσεις ή εκτεθειµένα αδρανή πρέπει να αυξάνεται ώστε να λαµβάνει υπόψη την ύπαρξη ανώµαλης επιφάνειας (βλ (11)). Ση: Οι τιµές k1 και k2 για χρήση σε κάθε χώρα µπορούν να ληφθούν από το αντίστοιχο Εθνικό Προσάρτηµα. Οι συνιστώµενες τιµές είναι 40 mm και 75 mm. Για την εξασφάλιση Ανθεκτικότητας σε διάρκεια, είναι αναγκαία η εφαρµογή του ΕΛΟΤ ΕΝ ενώ για την Προστασία και την Επισκευή, επιβάλεται η εφαρµογή συστηµάτων ΕΛΟΤ ΕΝ

30 29

31 Πάτρα 17 η Ιουνίου 2011 Χάρης Αποστολόπουλος δρ. πολιτικός µηχανικός επ.καθηγητής στο Εργαστήριο Τεχνολογίας και Αντοχής των Υλικών Πανεπιστηµίου Πατρών E mail: charrisa@mech.upatras.gr alkaposto@tee.gr 30