ΕΙ ΙΚΗ ΕΙΣΗΓΗΣΗ ΣΤΗ ΣΥΝΕ ΡΙΑ ΠΡΟΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΠΡΟΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΕΣ ΠΡΟΕΝΤΕΤΑΜΕΝΕΣ ΠΛΑΚΕΣ ΜΕ ΙΑΜΗΚΕΙΣ ΟΠΕΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΕΙ ΙΚΗ ΕΙΣΗΓΗΣΗ ΣΤΗ ΣΥΝΕ ΡΙΑ ΠΡΟΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΠΡΟΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΕΣ ΠΡΟΕΝΤΕΤΑΜΕΝΕΣ ΠΛΑΚΕΣ ΜΕ ΙΑΜΗΚΕΙΣ ΟΠΕΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Σ. Γ. Τσουκαντάς ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Επ. Καθηγητής Ε.Μ.Π. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ Ήδη από την δεκαετία του 1930 διάφοροι ερευνητές κατασκευαστές πειραµατίζονταν για την κατασκευή φερουσών προκατασκευασµένων πλακών µε µικρότερο βάρος από ότι οι ολόσωµες αντίστοιχες πλάκες από οπλισµένο σκυρόδεµα. Περί το 1930, στην Γερµανία οι Shäfer και Kuen δοκίµαζαν την περίπτωση κατασκευής πλάκας µε πυρήνα από ελαφροσκυρόδεµα ο οποίος περικλύετο από δύο στρώσεις κανονικού σκυροδέµατος. Μετά από πολλά χρόνια δοκιµών και κατόπιν βελτιώσεων, η πρακτική αυτή που θεωρείται πρόδροµος των προκατασκευασµένων πλακών µε διαµήκεις οπές (Π- -Ο), εξελίχθηκε σε «κατοχυρωµένη» παραγωγική διαδικασία και στις αρχές του 1950 γνώρισε σηµαντική επιτυχία µε αποτέλεσµα να παραχωρηθούν δικαιώµατα παραγωγής στις τότε Ανατολική και υτική Γερµανία καθώς και στις Η.Π.Α. Μερικά χρόνια αργότερα, στην υτική Γερµανία, η εταιρεία Buderusshe Eisenwerke εισήγαγε την προένταση παράλληλα µε την Αµερικάνικη εταιρεία Spancrete, ενώ παράλληλα εξελισσόταν και η παραγωγική διαδικασία χωρίς χρήση του εσωτερικού πυρήνα από ελαφροσκυρόδεµα, αλλά µε χρήση δύο στρώσεων σκυροδέµατος (η µία επί της άλλης) µε εσωτερικό κενό. Περί το 1955 η εταιρεία Max Gessner (Mόναχο) ανέπτυξε σύστηµα παραγωγής ενιαίας δοµής πλακών µε εσωτερικό κενό µέσω αυτοδονούµενων ολισθαινόντων τύπων που διαδόθηκε ευρέως στην Ευρώπη µέσω και των µηχανολογικών εξελίξεων (1961) των υτικογερµανικών εταιρειών Max Roth K.G και Weiler K.G. Από το 1960 η Καναδική εταιρεία Spiroll ανέπτυξε πρωτότυπη παραγωγική διαδικασία και µέσω «εξώθησης» σκυροδέµατος, µέσω της οποίας διαδικασίας σκυρόδεµα µε χαµηλό λόγο Ν/Τ, συµπυκνώνεται και δονείται µε αποτέλεσµα το τελικό προϊόν να είναι πλάκα µε διαδοχικές διαµήκεις οπές κυκλικής διατοµής. Έκτοτε εξελίχθησαν οι τεχνικές παραγωγικής διαδικασίας µε αποτέλεσµα το προϊόν «προεντεταµένη προκατασκευασµένη πλάκα µε διαµήκεις οπές» (Π- -Ο) να κυριαρχήσει παγκοσµίως ως το πλέον εύχρηστο, οικονοµικό και ασφαλές προϊόν προκατασκευασµένης πλάκας, που έχει πολλαπλές εφαρµογές (ανάλογα µε το πάχος του, το πλήθος και τη µορφή των οπών) κυρίως ως στοιχείο κατασκευής πατωµάτων, αλλά και ως στοιχείο τύπου τοίχου αντιστηρίξεως, στοιχείο πλαγιοκαλύψεως κτιριακών εγκαταστάσεων, φέρων τοίχος, πρόπλακα γεφυρών κ.λ.π. Παράλληλα έχουν αναπτυχθεί παγκοσµίως εταιρείες σχεδιασµού και διαθέσεως συστηµάτων αυτόµατης παραγωγής Π- -Ο. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 1

1. ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Οι προκατασκευασµένες πλάκες µε διαµήκεις οπές (Π- -Ο), είναι πλάκες που παράγονται βιοµηχανικά από σκυρόδεµα υψηλής αντοχής. Εκ της βιοµηχανικής τους παραγωγής έχει προβλεφθεί ώστε το τελικό προϊόν να διαθέτει και διαµήκεις οπές (βλ. Σχ. 1) µε σκοπό την ελάφρυνση του βάρους των και την οικονοµία υλικού. Έτσι η φέρουσα διατοµή των πλακών συντίθεται από κορµούς (µεταξύ των οπών) µε συνεχές πάνω και κάτω πέλµα. Οι πλάκες αυτού του τύπου είναι κατά κανόνα προεντεταµένες. Η προένταση εφαρµόζεται στο κάτω πέλµα των πλακών, µέσω συναφείας, µετά την σκλήρυνση του σκυροδέµατος. ηλαδή προτανύονται οι τένοντες σε διαµήκεις πίστες (βλ. Σχ. 2) και είναι τοποθετηµένοι σε ακριβείς θέσεις έτσι ώστε, ένας ή δύο ή τρεις, να διατίθενται στο κάτω πέλµα των πλακών κάτωθεν των εκάστοτε κορµών των πλακών σε θέση τέτοια ώστε να εξασφαλίζονται οι απαιτήσεις επικαλύψεώς τους µε σκυρόδεµα (βλ. Σχ. 3) και ακολουθεί η διαδικασία εγχύσεως και συµπυκνώσεως του σκυροδέµατος (π.χ. µέσω ολισθαινόντων τύπων - βλ. Σχ. 4α) µε αυτόµατη πραγµατοποίηση και των οπών. Σχήµα 1. Τυπικές διατοµές Π- -Ο Σχήµα 2. Κλίνες προεντάσεως Σχήµα 3. Τυπική διάταξη τενόντων 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 2

Σχήµα 4α. Παραγωγή Π- -Ο µε ολισθαίνοντες τύπους Σχήµα 4β. ιάταξη κοπής πλακών Σχήµα 4. Παραγωγή Π- -Ο µε ολισθαίνοντες τύπους Μετά την σκυροδέτησή τους οι πλάκες υπόκεινται σε τεχνητή ωρίµανση (π.χ. ελεγχόµενη οµοιογενή θέρµανση µέσω ατµού) µέχρις ότου το σκυρόδεµα αποκτήσει την κατάλληλη αντοχή για την εφαρµογή της προεντάσεως. Π.χ. για σκυρόδεµα ποιότητας 50/55 η προένταση µπορεί να εφαρµοσθεί σε χρόνο τέτοιο όταν η αντοχή ανέλθει σε fck 30 35 MPa. Οι πλάκες έχουν κατά κανόνα πλάτος 1.2m και µήκος όσο απαιτηθεί ανάλογα µε την µελέτη. Μετά την εφαρµογή της προεντάσεως, και όσο ακόµη η πλάκα στην πίστα δεν έχει αποκτήσει την πλήρη αντοχή της, αποκόπτονται οι επιµέρους πλάκες (βλ. Σχ. 4β) από την συνολική πίστα (120 150 m). Η κοπή πραγµατοποιείται µε ειδικό προς τούτο µηχανολογικό εξοπλισµό. Την χρονική αυτή περίοδο γίνονται επίσης παντός είδους τοπικές κοπές, στην κάθε πλάκα, που ενδέχεται να απαιτηθούν σύµφωνα µε την µελέτη. Π.χ. µικρές οπές για περασιά συρµατόσχοινων για την ανάρτηση των πλακών (βλ. Σχ. 5, αριστερή διάταξη) ή τοπικά διαµήκη ανοίγµατα άνωθεν των οπών στα άκρα των πλακών για την αποκατάσταση της στατικής συνέχειάς τους (βλ. 4) κλπ. Σχήµα 5. Οπές ανάρτησης των Π- -Ο Κατά κανόνα, εκτός από τους ευθύγραµµους τένοντες προεντάσεως δεν τίθεται άλλου τύπου οπλισµός (π.χ. συνδετήρες). Ως εκ τούτου, η αντοχή των πλακών έναντι διατµήσεως εξαρτάται αµέσως από την ποιότητα του σκυροδέµατος, το οποίο πέραν των απαιτήσεων παραγωγής (για την διαµόρφωση των οπών) πρέπει να είναι υψηλής αντοχής. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 3

Κύρια χρήση των πλακών Π- -Ο είναι η κατασκευή πατωµάτων, αλλά χρησιµοποιούνται ευρέως και ως στοιχεία πλαγιοκάλυψης, κυρίως προκατασκευασµένων βιοµηχανικών κτιρίων, και ως φορείς (πρόπλακες) γεφυρών, κ.λπ. - Στην περίπτωση των πατωµάτων, οι πλάκες Π- -Ο τίθενται η µία δίπλα στην άλλη και εποµένως έχει σηµασία η διαµόρφωση των πλευρικών διαµήκων απολήξεων των πλακών (βλ. 2.2), για την εγκάρσια συνεργασία µεταξύ τους. Σε σεισµικές περιοχές όπως ο τόπος µας, η τελική πλάκα διαµορφώνεται από τις πρόπλακες (Π- -Ο) επί της άνω επιφανείας των οποίων διαστρώνεται και επιτόπου σκυρόδεµα κατάλληλου πάχους, κυρίως για την εξασφάλιση της διαφραγµατικής λειτουργίας του συνόλου της πλάκας (βλ. 3.4). - Στην περίπτωση χρήσεως των Π- -Ο ως στοιχείων πλαγιοκάλυψης, η προένταση επί των πλακών εφαρµόζεται κεντρικά (άνω και κάτω τένοντες). 2. ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Π- -Ο 2.1. Τύποι Π- -Ο ανάλογα µε την διατοµή ιατίθενται στην διεθνή πρακτική (αλλά και στην Ελληνική τα τελευταία χρόνια) διάφορες µορφές διατοµής διαµήκων οπών: κυκλικές, ελλειπτικές ή σύνθετες, που ποικίλουν ανάλογα µε το πάχος της πλάκας και την χρήση της. Στο Σχήµα 6 παρουσιάζονται οι συνηθέστερες µορφές διαµήκων οπών που συναντώνται στην διεθνή πρακτική. Σχήµα 6. Συνήθεις τύποι διαµήκων οπών Τα συνολικά πάχη πλακών Π- -Ο ξεκινούν από 12cm και παράγονται και σε πολύ µεγάλα πάχη (πρόσφατα µέχρι και 60, 70 ακόµη και 80cm) ανάλογα µε τη χρήση τους. Κατά κανόνα το ποσοστό των κενών (στην διατοµή) είναι της τάξεως του 50%. Σε πλάκες πάχους µέχρι 20cm το ποσοστό των κενών δεν είναι πάνω από 40%, ενώ για µεγαλύτερα πάχη το ποσοστό των κενών µεγαλώνει φθάνοντας µέχρι και 70% (για πολύ µεγάλα πάχη). Έτσι το τελικό προϊόν είναι σχετικά µικρού βάρους (σε σχέση µε ολόσωµες πλάκες αντίστοιχου πάχους). 2.2. ιαµόρφωση πλευρικών παρειών Η διαµόρφωση των πλευρικών παρειών των Π- -Ο διαφέρει από παραγωγό σε παραγωγό. Σε κάθε περίπτωση, όταν οι πλάκες τίθενται η µία δίπλα στην άλλη για την κατασκευή πατωµάτων (µε ή χωρίς επιπλέον στρώση επιτόπου σκυροδέµατος άνωθεν των πλακών), µεταξύ των πλακών 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 4

(κατά µήκος τους) πρέπει να διατίθεται χώρος (διαµήκης αρµός) ο οποίος πληρούται µε σκυρόδεµα κατάλληλης συνθέσεως, έτσι ώστε να δηµιουργείται εγκάρσια συνεργασία µεταξύ των πλακών. Προς τον σκοπό αυτό οι πλευρικές παρειές των Π- -Ο έχουν προβλεφθεί έτσι ώστε ο αρµός αυτός (µεταξύ των δύο πλακών) να έχει ικανό εύρος στην πάνω απόληξή του και πολύ µικρό έως µηδενικό στην κάτω απόληξή του έτσι ώστε να είναι ικανή η πλήρωση του αρµού αυτού µε σκυρόδεµα. Η διαµόρφωση δε των παρειών του αρµού αυτού (µία σε κάθε πλάκα) προβλέπεται µε διαµήκεις οδοντώσεις διαφόρων τύπων. (βλ. Σχ. 7). Σχήµα 7. Τύποι διαµορφώσεως παρειών Π- -Ο 2.3. Πάχος κορµών και πελµάτων Σύµφωνα µε το ΕΝ 1168 τα πάχη των κορµών µεταξύ των οπών Π- -Ο και των πελµάτων άνω και κάτω των οπών πρέπει να ακολουθούν τις ακόλουθες απαιτήσεις : - Κορµοί : b i,min - Πέλµατα : h f,min h/10 (mm) 2 h (mm) 20 (mm) d g +5 (mm) 2 h (mm) 17 (mm) d g +5 (mm) - Άνω πέλµα h f b c : 4 όπου h(mm) = συνολικό πάχος Π- -Ο d g (mm) = µέγιστος κόκκος αδρανών b c (mm) = όπως στο παραπάνω σχήµα Συνήθως τα ελάχιστα πάχη κορµών κυµαίνονται µεταξύ 30 35 mm, ενώ τα ελάχιστα πάχη των πελµάτων είναι 25 30 mm. 2.3. Αποστάσεις µεταξύ τενόντων και επικαλύψεις Στο Σχήµα 3, φαίνονται ελάχιστες αποστάσεις µεταξύ τενόντων µεταξύ τους και επικαλύψεις. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 5

3. ΕΙ ΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΟΥ ΣΧΕΤΙΖΟΝΤΑΙ ΜΕ Π- -Ο 3.1. Εφαρµογή και εισαγωγή προεντάσεως Η εφαρµογή της προεντάσεως πραγµατοποιείται µέσω συναφείας χάλυβα και σκυροδέµατος. Όπως σε όλες τις περιπτώσεις προεντάσεως, η δύναµη προεντάσεως P 0 κάθε τένοντα µεταφέρεται πλήρως στο σκυρόδεµα µετά από ένα µήκος από το άκρο του τένοντα, l bp. Το µήκος αυτό ορίζεται από τους κανονισµούς ανάλογα µε την πραγµατική αντοχή του σκυροδέµατος την στιγµή της εφαρµογής του τένοντα και τον τύπο του τένοντα. Π.χ. στον Ελληνικό Κανονισµό Προκατασκευής (1), θέµατα τέτοιου τύπου αναφέρονται στην 4.2.1.3.2. Γενικά µπορεί να θεωρηθεί ότι το µήκος αυτό είναι 70Φ (βλ. Σχ. 8) όπου Φ η διάµετρος του τένοντα. Σχήµα 8. Μήκος µεταβιβάσεως της δύναµης προεντάσεως Υπό αυτά τα δεδοµένα και λαµβάνοντας υπόψη ότι στις Π- -Ο δεν τίθενται άλλου τύπου οπλισµοί πλην των χαλύβων προεντάσεως, υπάρχει ανάγκη να ελέγχεται (και επιθεωρείται) µε ιδιαίτερη προσοχή η περιοχή από τα άκρα των πλακών µέχρι µήκους 70Φ, η οποία είναι ευάλωτη έναντι εφελκυστικών τάσεων. α) Εφελκυστικές τάσεις λόγω ολισθήσεως των τενόντων Όπως είναι φυσικό, λόγω της τεχνολογίας παραγωγής των πλακών Π- -Ο, και ιδίως όταν αυτές αποκόπτονται από την κλίνη προεντάσεως για την δηµιουργία των επιµέρους πλακών, οι τένοντες στα άκρα κάθε πλάκας υφίστανται µία µικρή ολίσθηση (αλλά και τοπική αύξηση της διαµέτρου των) λόγω τοπικής απεντάσεως. Η τοπική αυτή ολίσθηση ενδέχεται να δηµιουργήσει τοπικό εφελκυσµό και να ρηγµατωθεί το άκρο της πλάκας (βλ. Σχ. 9). Η κατάσταση αυτή επιδεινώνεται όπως αναµένεται αν η επικάλυψη των τενόντων δεν είναι η πρέπουσα. Έχει αποδειχθεί ότι αν τηρηθούν οι επικαλύψεις όπως στο Σχήµα 3, τα φαινόµενα αυτά σχεδόν µηδενίζονται. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 6

Σχήµα 9. Τοπικός εφελκυσµός λόγω ολισθήσεως τενόντων β) Εγκάρσιοι εφελκυσµοί(βλ. Σχ. 10) στην περιοχή µεταβίβασης της προεντάσεως από το άκρο του τένοντα µέχρι πλήρους ενεργοποίησής του Θέµατα τέτοιου τύπου, είναι ιδιαίτερα σηµαντικά σε Π- -Ο, λόγω του µικρού πάχους του κορµού και ελλείψεως άλλου τύπου οπλισµών. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να ελέγχεται ότι οι αναπτυσσόµενες εγκάρσιες εφελκυστικές τάσεις σsp σύµφωνα µε το Σχήµα 11 δεν ξεπερνούν την εφελκυστική αντοχή του υπόψη σκυροδέµατος (την στιγµή της εφαρµογής της προεντάσεως). Σχήµα 10. Εγκάρσιες εφελκυστικές τάσεις στην περιοχή µεταβίβασης της προεντάσεως Σχήµα 11. Ανάπτυξη εγκάρσιων εφελκυστικών τάσεων λόγω των άνω και κάτω τενόντων Η µέγιστη τιµή των εφελκυστικών αυτών τάσεων µπορεί να εκτιµηθεί από την ακόλουθη σχέση : σsp = 15α e2,3 + 0.07 P0 bieo 1+ ( le ) pb 1.5 (1.3α e + 0.1) o 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 7

όπου b i = ελάχιστο πάχος κορµού P 0 = σ po A p = δύναµη προεντάσεως που αναπτύσσεται στον κορµό σ po = τάση χάλυβα την στιγµή της εφαρµογής της A p = επιφάνεια χάλυβα e o = εκκεντρότητα χάλυβα α e = (e o -k)/h k = W/h = πυρήνας της διατοµής h = ύψος κορµού l bp = β b Φ 70Φ = µήκος µεταβίβασης (Ελλ. Κανονισµός Προκατασκευής 4.2.1.3.2) Φ = ονοµαστική διάµετρος τένοντα 3.2. Οριζόντιοι διαµήκεις αρµοί µεταξύ των πλακών Για την δηµιουργία πατωµάτων Π- -Ο, οι πλάκες τίθενται η µία δίπλα στην άλλη και δηµιουργούνται έτσι διαµήκεις αρµοί µεταξύ των πλακών οι οποίοι πληρούνται µε κατάλληλο σκυρόδεµα για την αποκατάσταση εγκάρσιας συνδέσεως µεταξύ τους. Έχει λοιπόν ιδιαίτερη σηµασία η επιτυχής διαµόρφωση των παρειών των πλακών από την παραγωγή τους και εποµένως και των αρµών αυτών για την εγκάρσια κατανοµή φορτίων (και παραµορφώσεων) επί του τελικού πατώµατος (βλ. Σχ. 12). Οι αρµοί, οι οποίοι κατά κανόνα προβλέπονται και µε διαµήκη οπλισµό, είναι ικανοί να µεταφέρουν και κατακόρυφη διατµητική δύναµη, όχι όµως και ροπή. Σχήµα 12. Εγκάρσια κατανοµή φορτίων µέσω των διαµήκων αρµών Έτσι πατώµατα που δηµιουργούνται µε Π- -Ο από στατική άποψη µπορούν να θεωρηθούν ως σειρά πλακών συνδεδεµένων εγκάρσια µεταξύ τους µέσω κυλινδρικών αρθρώσεων. Όµως ελευθερία στροφής µπορεί να θεωρηθεί µόνο σε πολύ λεπτές πλάκες (π.χ. 12 cm). Σε πλάκες µεγαλύτερου πάχους, παρεµποδιζόµενης της στροφής από τα πλάτη των διαµήκων αρµών, η τυπική στατική λειτουργία πατωµάτων από Π- -Ο, πλησιάζει περισσότερο εκείνη της ενιαίας πλάκας υπό διαφορετικές όµως εγκάρσιες κατανοµές φορτίων. Στα Σχήµατα 13, 14 και 15 παρουσιάζονται γραφήµατα σύµφωνα µε το ΕΝ 1168 (6) και τις οδηγίες σύµφωνα µε το CNR 10025/9 (7) για την εκτίµηση της εγκάρσιας κατανοµής των φορτίων σε πατώµατα από Π- -Ο (Σχ. 13 και Σχ. 14) καθώς και την εκτίµηση της κατανοµής των εγκάρσιων τεµνουσών (Σχ. 15) κατά µήκος των αρµών. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 8

Σχήµα 13. Συντελεστές εγκάρσιας κατανοµής γραµµικών φορτίων Σχήµα 14. Συντελεστές εγκάρσιας κατανοµής κεντρικών συγκεντρωµένων φορτίων Σχήµα 15. Συντελεστές εγκάρσιας κατανοµής συγκεντρωµένων φορτίων στην ακµή 3.3. Πρόσθετη στρώση χυτού σκυροδέµατος επί των πλακών Π- -Ο Κατά κανόνα, ιδίως σε σεισµικές περιοχές όπως η χώρα µας, πατώµατα µε χρήση Π- -Ο, προβλέπονται και µε στρώση επιτόπου εγχυνόµενου σκυροδέµατος επί των Π- -Ο. Η στρώση αυτή αυξάνει την δυσκαµψία του πατώµατος, αυξάνει ουσιωδώς και οµοιογενοποιεί την εγκάρσια κατανοµή των φορτίων του πατώµατος καθώς επίσης συµβάλλει τα µέγιστα για την εξασφάλιση της διαφραγµατικής λειτουργίας του. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 9

Το ελάχιστο πάχος της στρώσης αυτής στους διεθνείς κανονισµούς ορίζεται ως s 4 cm, λαµβάνοντας όµως υπόψη και το αρνητικό βέλος των πλακών λόγω της προεντάσεως (βλ. Σχ. 16). Σχήµα 16. Πάχος πρόσθετης επί τόπου εγχυνόµενης στρώσης σκυροδέµατος Κατά κανόνα αν από τους υπολογισµούς δεν προκύψουν άλλου τύπου οπλισµοί η στρώση αυτή οπλίζεται µε πλέγµα π.χ. Τ131. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να ελέγχεται η διεπιφάνεια έναντι διατµητικών τάσεων µεταξύ πρόσθετης στρώσης σκυροδέµατος και των άνω πελµάτων των Π- -Ο, λαµβανοµένων υπόψη και των διαφορετικών ποιοτήτων των σκυροδεµάτων (f ck,π- -Ο = 45/50, f ck,χ.σκ. 20/25) και των διαφορετικών ηλικιών τους. Ο έλεγχος αυτός πρέπει να διεξάγεται σύµφωνα µε την 4.5.3 του Ελληνικού Κανονισµού Προκατασκευής (1). Κατά κανόνα υπό στατική φόρτιση στην φάση λειτουργίας των συνήθων πλακών δεν υπάρχει ουσιαστικό πρόβληµα σε τέτοιου τύπου θέµατα. Στην φάση αστοχίας όµως και υπό σεισµικές συνθήκες πρέπει να ελέγχεται η διατµητική επάρκεια των διεπιφανειών. Σε περίπτωση δε που σύµφωνα µε τους ελέγχους απαιτηθεί και προσθήκη διατµητικών οπλισµών, αυτοί κατά κανόνα τίθενται υπό µορφή συνδετήρων στις θέσεις των οριζόντιων αρµών µεταξύ πλακών Π- -Ο καθώς επίσης και σε τεχνητές εγκοπές στο πάνω πέλµα άνωθεν των οπών στις περιοχές στηρίξεως των πλακών (βλ. Σχ. 17). Σχήµα 17. Πρόσθετοι διατµητικοί οπλισµοί µεταξύ πλακών και πρόσθετης στρώσης σκυροδέµατος 3.4. ιαφραγµατική λειτουργία Όπως σε όλους τους τύπους πατωµάτων, πρέπει να ελέγχεται η ικανότητά τους να µεταφέρουν οριζόντιες δράσεις (από σεισµό, άνεµο κ.λπ.) στα κατακόρυφα φέροντα µέλη της κατασκευής χωρίς ουσιαστική παραµόρφωση στο επίπεδό τους. Το θέµα αυτό δε αποκτά ιδιαίτερη σηµασία σε πατώµατα που συντίθεται από Π- -Ο. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 10

Για την καλύτερη λειτουργία τέτοιων πατωµάτων ιδιαίτερα στον τόπο µας απαιτείται και πρόσθετη στρώση από επιτόπιο σκυρόδεµα επί του συνόλου της πλάκας. Στο Σχήµα 18 παρουσιάζεται ποιοτικά η λογική του ελέγχου της διαφραγµατικής λειτουργίας του συνόλου της πλάκας, η οποία στην συγκεκριµένη περίπτωση συνίσταται ουσιαστικά στον έλεγχο επάρκειας των αρµών µεταξύ των πλακών να αναλάβουν και µεταβιβάσουν τις αντιστοιχούσες σε αυτούς διατµητικές τάσεις. Σε κάθε περίπτωση, ισχύουν οι διατάξεις της 5.4 του Ελληνικού Κανονισµού Προκατασκευής για τα συστήµατα εκλυστήρων που πρέπει να περικλείουν τµήµατα ή και το σύνολο της πλάκας καθώς και πρόβλεψη ελκυστήρων µεταξύ πλάκας και των άλλων φερόντων στοιχείων. Σχήµα 18. ιαφραγµατική λειτουργία πατώµατος συντιθέµενου από Π- -Ο 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 11

3.5. Λυγηρότητα πλακών Εκ της µορφής της διατοµής τους, πλάκες Π- -Ο µε την ίδια δυσκαµψία από αντίστοιχες µονολιθικές πλάκες, έχουν σηµαντικά µικρότερο ίδιο βάρος και επίσης έχουν καλύτερη συµπεριφορά έναντι ερπυσµών, συστολών εκ ξηράνσεως κ.λπ. λόγω της υψηλής αντοχής του σκυροδέµατός τους. Ως εκ τούτων, πλάκες Π- -Ο µπορούν να είναι σηµαντικά λεπτότερες από άλλες πλάκες ίδιου ανοίγµατος και ισότιµης φέρουσας ικανότητας. Σύµφωνα µε τις οδηγίες CNR 10025/98 (7) για το πάχος πλακών Π- -Ο ορίζονται τα ακόλουθα : - για ελεύθερα εδραζόµενες πλάκες l c 35 s h + 2 l c - για πλάκες µε στατική συνέχεια 42 s h + 2 όπου l c = το καθαρό άνοιγµα των πλακών s = το πάχος της πρόσθετης στρώσης σκυροδέµατος Σε περίπτωση µη βατών πλακών οροφών, από την διεθνή βιβλιογραφία προκύπτει ότι τα πάχη των πλακών Π- -Ο µπορεί να είναι : - για ελεύθερα εδραζόµενες πλάκες l c / h 50 - για πλάκες µε στατική συνέχεια l c / h 55 - για Π- -Ο που χρησιµοποιούνται ως µη φέροντες διαχωριστικοί τοίχοι l c / h 60 4. ΣΥΝ ΕΣΕΙΣ Λόγω της τεχνολογίας της παραγωγής τους, σε πλάκες Π- -Ο δεν προεξέχουν οπλισµοί εκτός του σώµατος του σκυροδέµατος που θα συνέβαλαν στην υλοποίηση συνδέσεων κατά µήκος των πλακών. Υπ αυτές τις συνθήκες η υλοποίηση των συνδέσεων πραγµατοποιείται µε άλλους τρόπους, κυρίως δε µε την δηµιουργία επί της πλάκας κατάλληλων εγκοπών (βλ. Σχ. 19) ώστε να είναι δυνατή επιτόπου του έργου προσθήκη οπλισµών (και σκυροδέµατος) για την αποκατάσταση της στατικής συνέχειας. Προς τον σκοπό αυτό, στο τέλος κάθε τέτοιας εγκοπής, πρέπει να προβλέπονται κατάλληλες (απλές) διατάξεις (π.χ. πώµατα εκ πολυστερίνης, ή άλλου τύπου πλαστικών) ώστε να συγκρατείται µέχρι εκεί η επιτόπου εγχυνόµενη µάζα σκυροδέµατος εντός της αποκαλυφθείσας οπής (βλ. Σχ. 19α). Στις περιπτώσεις αυτές θα πρέπει να εξασφαλίζονται συγχρόνως : - η καλή συνεργασία µεταξύ σκυροδέµατος Π- -Ο και χυτού επιτόπου σκυροδέµατος - η ορθή αγκύρωση του οπλισµού συνδέσεως στο σώµα (λωρίδα) του επιτόπου σκυροδέµατος. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 12

Για την καλή συνεργασία των δύο σκυροδεµάτων θα πρέπει : - - η πρόσθετη στρώση σκυροδέµατος να συµπυκνωθεί ορθά και να είναι ποιότητος τουλάχιστον C20/25 η διατµητική τάση µεταξύ χυτού και προκατασκευασµένου σκυροδέµατος, υπό την πλήρη ανάπτυξη της εφελκυστικής δύναµης του χάλυβα που είναι αγκυρωµένος εντός του σώµατος του χυτού σκυροδέµατος που πληρεί το συγκεκριµένο τµήµα της οπής, θα πρέπει να είναι τsd 0.39 MPa η επιφάνεια του προκατασκευασµένου σκυροδέµατος επί της οποίας θα διαστρωθεί το χυτό επιτόπου σκυρόδεµα να είναι επαρκώς καθαρή και διαβρεγµένη. Για την ορθή αγκύρωση του οπλισµού θα πρέπει : - να διατίθεται το απαιτούµενο µήκος αγκυρώσεως όλο το σώµα του οπλισµού να περιβάλλεται από σκυρόδεµα. Προς τον σκοπό αυτό θα πρέπει οι διατάξεις συγκρατήσεως του σκυροδέµατος στο πέρας της οπής να είναι καλά συγκρατηµένες ώστε να µη διαφεύγει (κατά µήκος της οπής) το πρόσθετο σκυρόδεµα (µετά τη διάταξη συγκρατήσεως). α) β) Σχήµα 19. Οπές για την αποκατάσταση της στατικής συνέχειας των Π- -Ο Συνδέσεις µεταξύ πλακών Π- -Ο κατά µήκος τους πρέπει να χαρακτηρίζονται κατά την µελέτη ως «απλές» µε ελεύθερη στροφή άκρων ή «συνεχείς» µε αποκατάσταση στατικής συνέχειας, και κατά την κατασκευή να λαµβάνεται πρόνοια ώστε να ικανοποιούνται οι παραδοχές της µελέτης. Π.χ. αν πρόκειται για απλή σύνδεση (βλ. Σχ. 20) πλακών µε πρόσθετη στρώση σκυροδέµατος πρέπει να διακόπτονται οι οπλισµοί πάνω από τη σύνδεση, στη στρώση επιτόπου σκυροδέµατος, έτσι ώστε να µη παρεµποδίζεται ουσιαστικά η στροφή των άκρων των πλακών. Σε κάθε περίπτωση, σε σεισµικές περιοχές όπως στον τόπο µας, οι συνδέσεις πρέπει να σχεδιάζονται ως συνεχείς και ενδείκνυται πάρα πολύ να προβλέπεται πάνω από τις προκατασκευασµένες πλάκες και στρώση από επιτόπου σκυρόδεµα, κυρίως δε για την ικανοποίηση συνθηκών λειτουργίας δίσκου (βλ. 3.4) του συνόλου της πλάκας. Αποκατάσταση στατικής συνέχειας σε συνδέσεις πλακών χωρίς πρόσθετη στρώση από επιτόπου σκυρόδεµα θα µπορούσε να εφαρµοσθεί σε απλές κατασκευές µε µικρά ωφέλιµα φορτία, π.χ. στέγαση ισογείων κατασκευών χωρίς πρόβλεψη ορόφου. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 13

Σχήµα 20. Απλή στήριξη πλακών 4.1. Συνδέσεις µε αποκατάσταση στατικής συνεχείας Η αποκατάσταση στατικής συνέχειας είναι επιθυµητή στις κατασκευές από κάθε άποψη τόσο στο σύνολο του έργου όσο και τοπικά στην θέση της συνδέσεως. Π.χ. η εκ των στατικής συνέχειας ανάπτυξη θλιπτικών ζωνών, στο άνω πέλµα αυτής στο άνοιγµα και στο κάτω πέλµα της στο στήριγµα, παρεµποδίζει την εξέλιξη των ρωγµών προς το στήριγµα στο κάτω πέλµα, και ένθεν και εκείθεν του στηρίγµατος στο άνω πέλµα (βλ. Σχ. 21). Εξάλλου, η εισαγόµενη θλίψη (στο κάτω πέλµα) εξαιτίας της αρνητικής ροπής στη στήριξη, βελτιώνει τις συνθήκες ανάληψης και µεταφοράς τέµνουσας στην περιοχή των άκρων της Π- -Ο, δηλαδή στην περιοχή όπου δεν έχει αναπτυχθεί πλήρως η προένταση (βλ. 3.1) καθώς επίσης βελτιώνει την ίδια περιοχή από απόψεως επικινδυνότητας έναντι δυνάµεων διασπάσεως (βλ. 3.1.β). Σε όλες τις περιπτώσεις αποκατάστασης στατικής συνέχειας, το βάθος εδράσεως των πλακών Π- -Ο επί των στηριγµάτων τους, στην φάση κατασκευής, πρέπει να είναι της τάξεως των 12 15 cm. Σχήµα 21. Ανάπτυξη θλιπτικών εντάσεων στις θέσεις αποκατάστασης της συνέχειας µεταξύ των Π- -Ο Στο Σχήµα 22, φαίνεται σχηµατικά το πιθανό διάγραµµα ροπών επί συνεχών πλακών. Οι θετικές ροπές στα ανοίγµατα προκύπτουν από το ίδιο βάρος της πλάκας και το βάρος του επιτόπου σκυροδέµατος υπό θεώρηση απλών αµφιερείστων επιµέρους πλακών (µε στατικό ύψος αυτό των πλακών Π- -Ο), ενώ οι αρνητικές ροπές προκύπτουν από τον συνεχή τώρα φορέα (µετά τη σκλήρυνση του επιτόπου σκυροδέµατος) υπό το πρόσθετα µόνιµα και κινητά φορτία (υπό το στατικό ύψος της σύνθετης διατοµής). Στο Σχήµα 23, φαίνεται σχηµατικά η ανακατανοµή των ροπών (µετά την αποκατάσταση της στατικής συνέχειας), εξαιτίας κυρίως των διαφορετικών ποιοτήτων του σκυροδέµατος των Π- -Ο και του επιτόπου εγχυνόµενου σκυροδέµατος. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 14

Χονδρικά µπορεί να εκτιµηθεί ότι : M i = δ M i όπου δ= f / f µε 0.7 δ 1.0 ck ck Σχήµα 22. Περιβάλλουσα ροπών κάµψεως συνεχούς πατώµατος Σχήµα 23. Ανακατανοµή ροπών κάµψεως 4.2. Σχηµατική παράσταση συνδέσεων Στα σχήµατα που ακολουθούν φαίνονται ποιοτικά συνδέσεις διάφορων τύπων : Στο Σχήµα 24 φαίνεται απλή σύνδεση χωρίς πρόσθετη στρώση σκυροδέµατος Π- -Ο επί προκατασκευασµένων δοκών τύπου L και ανεστραµµένου Τ. Στο Σχήµα 25 παρουσιάζεται η ίδια ως άνω περίπτωση αλλά µε αποκατάσταση στατικής συνέχειας. Στο Σχήµα 26 φαίνεται σύνδεση Π- -Ο µε προκατασκευασµένες δοκούς τύπου διπλού ταφ, µε αποκατάσταση στατικής συνέχειας χωρίς πρόσθετη στρώση σκυροδέµατος. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 15

Στα Σχήµατα 27 και 28 φαίνεται κατασκευή πατωµάτων µε χρήση Π- -Ο και µεταλλικών δοκών. Στο Σχήµα 29, φαίνεται η εντατική κατάσταση σε σύνδεση Π- -Ο µε δοκό, αλλά χωρίς άµεση στήριξη της Π- -Ο επί της δοκού. Σηµείωση : Στις περιπτώσεις αυτού του τύπου στην φάση της κατασκευής η Π- -Ο θα πρέπει να αντιστηρίζεται επαρκώς (π.χ. µε πύργους ικριωµάτων). Στο Σχήµα 30, φαίνεται σύνδεση Π- -Ο µε τοιχώµατα από σκυρόδεµα (προκατασκευασµένο ή µη). Στο Σχήµα 31 παρουσιάζεται σύνδεση Π- -Ο µε τοίχωµα, αλλά µε έδραση επί κοντού προβόλου. Σχήµα 24. Απλή στήριξη Π- -Ο σε προκατασκευασµένες δοκούς τύπου L και ανεστραµµένου Τ Σχήµα 25. Συνεχές πάτωµα από Π- -Ο επί προκατασκευασµένων δοκών τύπου L και ανεστραµµένου Τ 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 16

Σχήµα 26. Συνεχές πάτωµα από Π- -Ο επί δοκών Ι Σχήµα 27. Πάτωµα µε έδραση Π- -Ο στο άνω πέλµα µεταλλικών δοκών Σχήµα 28. Πάτωµα µε έδραση Π- -Ο στο κάτω πέλµα µεταλλικών δοκών Σχήµα 29. Εντατική κατάσταση σύνδεσης Π- -Ο µε δοκό χωρίς άµεση στήριξη της Π- -Ο επί της δοκού 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 17

Σχήµα 30. Σύνδεση Π- -Ο µε τοιχώµατα Σχήµα 31. Σύνδεση Π- -Ο µε τοιχώµατα µε έδραση επί βραχέως προβόλου 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΕ 1. Εθνικό Κείµενο Εφαρµογής : «Σχεδιασµός έργων από προκατασκευασµένο σκυρόδεµα» (ΦΕΚ 1517 /27.07.1999) 2. fib, Guide to good practice «Special design considerations for precast prestressed Hollow Core Floors, 1999. 3. FIP, Guide to good practice «Quality assurance of Hollow Core Slab Floors», 1992. 4. FIP, Recommendations «Precast Prestressed Hollow Core Slab Floors», 1988. 5. P.C.I., «Manual for the design of Hollow Core Slabs», 1998. 6. Pr. EN 1168/1, «Precast Concrete Products - Hollow Core Slabs for floors (provisory European Standard». 7. CNR 10025/1998 «Instructions for the design, execution and control of Precast Concrete Structures», 1998. 8. Italian Prefab Regulations, «Building rules for design, execution and final inspection of Precast Construction Works», 1989. 9. K.S.Elliot, «Precast Concrete Structures, Elsevier Butterworth Heinemann, 2005. 10. ASSAP, «The Hollow Core Floor Design and Applications», 2002. 11. Εσωτερικά δεδοµένα της Ελληνικής Εταιρείας Προκατασκευής «ΤOP ELEMENT A.E.». 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 2006 18