Καλώς ήλθατε

Συνδεθείτε ή εγγραφείτε ως Μέλη, προκειμένου να σχολιάσετε αναρτημένα άρθρα, slides κλπ ή/και να διατυπώσετε τις δικές σας απόψεις για οποιοδήποτε θέμα τεχνικού ενδιαφέροντος.

Κυριακή, 27 Σεπτεμβρίου 2020

Η θεωρητική βάση των υπολογισμών και τα αναλυτικά παραδείγματα που ακολουθούν, σκιαγραφούν την απλή αλλά και αξιόπιστη διαδικασία που πρέπει να ακολουθούμε ώστε να διασφαλίσουμε, από εδώ και στο εξής, ότι:

Οι κατασκευές από ΟΣ δεν θα παρουσιάσουν ενεργό διάβρωση λόγω ενανθράκωσης, ακόμα και μετά από 100 χρόνια !

Παραδείγματα υπολογισμού ανθεκτικότητας στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος νέων κατασκευών στην ενανθράκωση με ή χωρίς βαφές κατά ΕΝ 1504-2 Εισαγωγικό Σημείωμα  Είναι τουλάχιστον απαράδεκτο εν έτει 2015 να μιλάμε για κίνδυνο ενεργού διάβρωσης λόγω ενανθράκωσης σε νέες κατασκευές.  Είναι επίσης απαράδεκτο εν έτει 2015, να έχουμε μελέτες μεγάλων τεχνικών έργων στις οποίες να μην τεκμηριώνονται μέσω υπολογισμών, τόσο ο ωφέλιμος χρόνος ζωής των κατασκευών, όσο και τα στάδια συντήρησης.  Τέλος, είναι επίσης απαράδεκτο εν έτει 2015 να μπερδεύουμε την χρονο-επάρκεια μιας κατασκευής με την περίοδο επαναφοράς του σεισμού. Η θεωρητική βάση των υπολογισμών και τα αναλυτικά παραδείγματα που ακολουθούν, σκιαγραφούν την απλή αλλά και αξιόπιστη διαδικασία που πρέπει να ακολουθούμε ώστε να διασφαλίσουμε, από εδώ και στο εξής, ότι:Οι κατασκευές από ΟΣ δεν θα παρουσιάσουν ενεργό διάβρωση λόγω ενανθράκωσης, ακόμα και μετά από 100 χρόνια !www.e-archimedes.gr1 / 30 Θεωρητικό υπόβαθρο για την εκτίμηση του ρυθμού ενανθράκωσης νέων κατασκευών από σκυρόδεμα Η έκθεση του Σουηδικού Ινστιτούτου Ερευνών Τσιμέντου και Σκυροδέματος με τίτλο "Carbon dioxide uptake during concrete life cycle – State of the art, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Björn Lagerblad, 2005" παρέχει τις θεωρητικές και πειραματικές βάσεις για μια απλή, αλλά επαρκούς ακριβείας εκτίμηση του ρυθμού ενανθράκωσης νέων κατασκευών από σκυρόδεμα. Η μεθοδολογία βασίζεται στα ακόλουθα βήματα: Βήμα 1: Η βασική Εξίσωση Ο ρυθμός ενανθράκωσης με βάση τον δεύτερο νόμο του Fick δίδεται από την ακόλουθη σχέση, η οποία εφαρμόζεται και στο CEB/FΙΒ Model Code 2010:(1) όπου: dc = το βάθος ενανθράκωσης σε mm K = ο συντελεστής ρυθμού ενανθράκωσης σε t = ο χρόνος έκθεσης ή χρόνος ζωής της κατασκευής σε χρόνια (years) Βήμα 2: Εκτίμηση του Ρυθμού Ενανθράκωσης Βήμα 2α: Εκτίμηση του Ρυθμού Ενανθράκωσης σε σχέση με το σκυρόδεμα Ο ρυθμός ενανθράκωσης K για τσιμέντο CEM I, ανάλογα με την θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος και την κατηγορία έκθεσης κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1, δίνεται στο Πίνακα 1. Πίνακας.1. Συντελεστής ρυθμού ενανθράκωσης για τις υποκατηγορίες του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόwww.e-archimedes.grΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.575% ≤ RH < 90%5.02.51.51.02 / 30 Χαρακτηριστικές κατασκευές ανά κατηγορία έκθεσης XC1-Α XC1-Β XC1-Γ XC2 XC3-Α XC3-Β XC4Υπέργεια εσωτερικά στοιχεία που δεν φέρουν θερμομόνωση και δεν παρουσιάζουν συσσώρευση υγρασίας, κλπ. Οχετοί κλπ. Δεξαμενές ύδρευσης, κιβώτια φορέων γεφυρών με αστοχία στεγάνωσης, κλπ. Στοιχεία θεμελίωσης εντός της στάθμης υδροφόρου, ζώνη ποδός υπέργειων υποστυλωμάτων, υπέργεια στοιχεία που διαβρέχονται είτε λόγω αυξημένης κατακρήμνισης, είτε λόγω (π.χ.) αυτόματου ποτίσματος, κλπ. Κολυμβητήρια, χώροι άθλησης, χώροι υγιεινής, κουζίνες, κλπ. Στοιχεία που δεν διαβρέχονται από φυσικά αίτια (κατακρήμνιση) είτε τεχνικά αίτια (αστοχία στεγάνωσης) και δεν παρουσιάζουν συσσώρευση υγρασίας Στοιχεία θεμελίωσης, ζώνη ποδός υπέργειων υποστυλωμάτων που διαβρέχονται είτε λόγω κατακρήμνισης, είτε λόγω (π.χ.) αυτόματου ποτίσματος, κλπ.Βήμα 2β: Εκτίμηση του ρυθμού ενανθράκωσης ανά στοιχείο βάσει του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 αΑπό τις επεξηγήσεις του βήματος 2 είναι εμφανές ότι η πιθανότητα ένα στοιχείο να ανήκει σε μια μόνο κατηγορία έκθεσης είναι μάλλον ανύπαρκτη. Αυτό γίνεται εμφανέστερο και στα ακόλουθα φωτογραφικά παραδείγματα: (1) Απλό κτιριακό έργοΕικ. 1 : Μια συνηθισμένη οικοδομήΕικ. 2 : Απεικόνιση των κατηγοριών έκθεσηςΣτην εικόνα 2 έχουν επισημανθεί οι επιφάνειες κατηγορίας έκθεσης XC4 με κίτρινο χρώμα και οι επιφάνειες κατηγορίας έκθεσης ΧC3-B με κόκκινο. Θα μπορούσε βέβαια να χρωματισθούν ιδιαίτερα οι πόδες των υποστυλωμάτων, που λόγω γειτνίασης με τον κήπο (στον οποίο πιθανώς εφαρμόζεται αυτόματο πότισμα) εντάσσονται στην κατηγορία XC2. Αν μάλιστα αναλογιστούμε ότι όλο και κάποιο λιπασματάκι θα πέσει στα λουλουδάκια και στο γκαζόν, ξεχνάμε την ενανθράκωση και πάμε σε περιπτώσεις χημικής προσβολής οι οποίες, ως επί το πλείστον. δεν καλύπτονται από το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 ...www.e-archimedes.gr3 / 30 Εικόνα 3 : Τα νιτρικά, αμμωνιακά και ο φώσφορος, σε συγκεκριμένες συγκεντρώσεις, αποτελούν εξαιρετικά επιθετικές χημικές ουσίες που υποβιβάζουν σημαντικά τόσο την αντοχή του σκυροδέματος (μέχρι και 55%) και τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα.(2) Συνηθισμένο τεχνικό οδού Στην περίπτωση του τεχνικού θα χρησιμοποιήσουμε εικόνες από ενεργή διάβρωση ώστε να κινηθούμε λίγο post damage (μετά την βλάβη).Εικόνα 4 : Απλή κάτω διάβασηwww.e-archimedes.gr4 / 30 Χρησιμοποιώντας την ίδια χρωματική κωδικοποίηση, αρχικά θα σχεδιάζαμε την εικόνα 5.Εικόνα 5 : Αρχική δήλωση υποκατηγοριών XC. Με το κίτρινο χρώμα αποτυπώνεται η περίπτωση XC4 και με το κόκκινο η περίπτωση ΧC3-B.Η πραγματικότητα βέβαια, όπως φαίνεται και από τις βλάβες της εικόνας 4, είναι διαφορετική. Οι αρμοί ανήκουν στην υποκατηγορία XC4 όπως πιθανότατα και ο φορέας, διότι ο αρχικός σχεδιασμός δεν μπορούσε να διασφαλίσει πλήρη στεγάνωση για το σύνολο της ωφέλιμης ζωής του τεχνικού. Για τους ίδιους λόγους, η πίσω παρειά των τοίχων στέψης και ποδός πιθανότατα να ανήκει στην υποκατηγορία XC2. Από τα παραπάνω παραδείγματα γίνεται αντιληπτό ότι καμία κατασκευή δεν ανήκει μόνο σε μια υποκατηγορία XC, είτε λόγω της γεωμετρίας της σε σχέση με το περιβάλλον, είτε διότι σε βάθος χρόνου θα υπάρξει σχεδόν σίγουρη αλλαγή της υποκατηγορίας.Βήμα 2γ : Εκτίμηση του βάθους ενανθράκωσης κατά στοιχείο βάσει του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 Ας πάρουμε το υποστύλωμα της εικόνας 2 με το βελάκι.Το υποστύλωνα ανήκει στην υποκατηγορία XC4, εκτός από την κεφαλή που ανήκει στην υποκατηγορία XC3-B και τον πόδα που ανήκει στην υποκατηγορία XC2. Ας εφαρμόσουμε το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 ώστε να κάνουμε μια εκτίμηση:www.e-archimedes.gr5 / 30 Προκειμένου να ελέγξουμε κάποιες τιμές βάθους ενανθράκωσης με την πάροδο του χρόνου, με βάση την εξίσωση (1) και τις τιμές του Πίνακα 1, θα πρέπει να αναλογιστούμε τα παρακάτω: i. "Είναι το στοιχείο XC4;" ή καλύτερα "Τι ακριβώς σημαίνει XC4;" Για να απαντήσουμε το ερώτημα θα χρησιμοποιήσουμε μια σχετικά "εύκολη" σχέση για τον υπολογισμό της, σε ελεύθερη μετάφραση, ονομαζόμενης Παραμέτρου Κατακρήμνισης (Weather Function):(2) όπου to= χρόνος έναρξης, συνήθως 28 ημέρες ή 0,0767 χρόνιαt= ο χρόνος έκθεσης σε χρόνιαPSR= η πιθανότητα διαβροχής, εξαρτωμένη από την διεύθυνση και την ταχύτητα του ανέμου (αδιάστατο μέγεθος)TOW = Κανονικοποιημένος Χρόνος Υψηλής Υγρασίας (Τime Οf Wetness), ο λόγος των ημερών κατακρήμνισης 2 ≥ 2,5 mm/m / 365 (αδιάστατο μέγεθος) bw= παράμετρος προερχόμενη από διαδικασία παλινδρόμησης με μέση τιμή 0,446 και τυπική απόκλιση σ=0,163 (αδιάστατο μέγεθος).Η παράμετρος κατακρήμνισης υπεισέρχεται ως πολλαπλασιαστής στην εξίσωση (1):(3) Οι τιμές της παραμέτρου κατακρήμνισης κυμαίνονται από 0,0 έως 1,0. Η τιμή 1,0 αντιστοιχεί σε προφυλαγμένα στοιχεία, εσωτερικά είτε εξωτερικά. Εμπειρικά, τιμές της παραμέτρου W < 0.47 ορίζουν κατηγορία XC4, ενώ W> 0.47 ορίζουν κατηγορία XC3-Β, θεωρώντας και στις δυο περιπτώσεις P SR=0.1. www.e-archimedes.gr6 / 30 Στο σημείο αυτό προκύπτει η εξής εύλογη απορία: Γιατί οι απαιτήσεις του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 για την κατηγορία XC4 είναι υψηλότερες (περισσότερο τσιμέντο + μικρότερος Ν/Τ) έναντι της XC3; Η απάντηση είναι ότι η πιθανότητα ενεργού διάβρωσης είναι μεγαλύτερη στην κατηγορία XC4 από ότι στην XC3. Δηλαδή, μπορεί μεν η XC3 να έχει μεγαλύτερη ταχύτητα ενανθράκωσης, αλλά έχει μικρότερη πιθανότητα ενεργού διάβρωσης. Την ίδια ακριβώς λογική θα δούμε και στην XC1. Εδώ έχουμε την μέγιστη ταχύτητα ενανθράκωσης αλλά ταυτόχρονα την ελάχιστη πιθανότητα διάβρωσης. ii. Έχει το στοιχείο αντοχή 25-35 ή >35 MPa; Οι περισσότεροι θα σκεφτούν ότι εφόσον το μελέτησα με (π.χ.) C30/37, τηρώ πλήρως το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1, κάνω χρήση της στήλης 4 του Πίνακα 1 και υπολογίζω ότι δεν θα έχω πρόβλημα με Χ mm επικάλυψης (πάλι ορίζεται από το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1). Η πραγματικότητα βέβαια είναι κάπως διαφορετική. Η ποιότητα του C30/37 εξαρτάται από τον χρόνο συντήρησης/curing κατά την φάση της κατασκευής. Εδώ το Model Code της FIB εισάγει την παράμετρο Kc : execution transfer parameter, που σε ελεύθερη μετάφραση μπορεί να αποδοθεί ως παράμετρος συντήρησης. Η συντήρηση του σκυροδέματος έχει εξαιρετική σημασία στα θέματα ανθεκτικότητας και ειδικότερα στους επιθετικούς μηχανισμούς διάχυσης/διάλυσης όπως η ενανθράκωση και η προσβολή από εναέρια χλωριόντα. Η εφαρμογή λοιπόν του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 και του πίνακα 1, προϋποθέτει ότι έχουν τηρηθεί ευλαβικά όσα αναφέρονται στην ΕΤΕΠ 01-01-03-00 και στο ΕΛΟΤ 517. Η αδιάστατη παράμετρος συντήρησης Kc δίνεται από την σχέση:(4) όπου, tc= ο χρόνος συντήρησης σε ημέρεςbc= συντελεστής προερχόμενος από διαδικασία παλινδρόμησης με μέση τιμή 0,567 και τυπική απόκλιση σ=0,024 (αδιάστατο μέγεθος).Για να γίνει καλύτερα κατανοητή η έννοια της παραμέτρου συντήρησης, παρατίθεται το διάγραμμα 1.Διάγραμμα 1: Συντελεστής συντήρησης Kc σε σχέση με τις ημέρες συντήρησης.www.e-archimedes.gr7 / 30 Ο συντελεστής συντήρησης υπεισέρχεται και αυτός στην εξίσωση (1):(5) Δηλαδή για την περίπτωση XC4 με αντοχή σκυροδέματος >35 MPa ή Κ=1.0 , θα έχουμε μια μεταβολή που δίνεται στο διάγραμμα 2.1/2Διάγραμμα 2 : Συντελεστής Κ / Κcσε σχέση με τις ημέρες συντήρησηςΕίναι προφανές ότι αν συντηρηθεί π.χ. για 3 ημέρες ένα σκυρόδεμα κατηγορίας C30/37 θα πλησιάσει την αντίσταση ενανθράκωσης που θα πρόσφερε ένα σκυρόδεμα C20/25 συντηρημένο για 7 ημέρες. Σε απλά 3 Ελληνικά, θα είχαμε πετάξει στα σκουπίδια τα 15-20 €/m διαφοράς κόστους μεταξύ του C20/25 και C30/37.iii. Μαςκαλύπτει το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 για τις συνθήκες της Ελλάδος; To πρότυπο ELOT ΕΝ 206-1, αλλά και οι τιμές του ρυθμού ενανθράκωσης που δίνονται στον Πίνακα 1, βασίζονται σε μια μέση τιμή συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα που κυμαίνεται μεταξύ 300-320 ppm. Δυστυχώς για τις μεγάλες πόλεις όπως η Αθήνα και η Θεσσαλονίκη, τα όρια αυτά δεν ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα ... Στην Αθήνα οι μετρήσεις δείχνουν συχνά τιμές 580-700 ppm. Το 2002, στο Παρίσι μετρήθηκαν τιμές > 950 ppm, στην Μαδρίτη 558ppm και στην Λισαβώνα 433 ppm. Το όριο των 300-320 ppm στις μεγάλες πόλεις έχει ξεπαραστεί ήδη από το 1965 (βλπ. εικόνα 6).www.e-archimedes.gr8 / 30 Εικόνα 6 : Διακύμανση μέσης συγκέντρωσης CΟ2 στο πλανήτη Γη από το 1958Η συγκέντρωση του CO2 εξαρτάται από την εποχή, την διεύθυνση του ανέμου και πολλούς άλλους παράγοντες.Εικόνα 7 : Η συγκέντρωση CO2 στο Île-de-France του Παρισιού στις 14/10/2008Μια επιπλέον παράμετρος που θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη είναι ο μέσος ετήσιος ρυθμός αύξησης της μέσης συγκέντρωσης CO2. Στην παγκόσμια βιβλιογραφία αναφέρονται τιμές μεταξύ 1,9 και 2,7 ppm/year για την περίοδο μετά το 2004. Με λίγα λόγια για μια κατασκευή με ωφέλιμη ζωή 100 χρόνια θα πρέπει να προσθέσουμε 190-270 ppm στην μέση σημερινή τιμή της περιοχής της κατασκευής. Για να καταλάβουμε την επίδραση της συγκέντρωσης CO2 στο συντελεστή ρυθμού ενανθράκωσης, μπορούμε να κάνουμε χρήση του μοντέλου του καθ. Παπαδάκη (βλπ. www.e-archimedes.gr, ανάρτηση "Από την Ενανθράκωση στις Επικαλύψεις ή από το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1/XC στο ΕΛΟΤ ΕΝ 1504-2 " - ctrl+click για την μετάβαση) www.e-archimedes.gr9 / 30 Η επίδραση της συγκέντρωσης του CO2 στο συντελεστή ρυθμού ενανθράκωσης dc υπεισέρχεται στην εξίσωση (1) ως συντελεστής Kcs:Πειραματικά έχει διαπιστωθεί ότι η τιμή του συντελεστή Kcs, ασχέτως της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέματος, πληροί την σχέση:όπου Cs σε ppm για τιμές από 350-1200 ppm. Προφανώς υπάρχουν κατασκευές όπως σήραγγες μήκους > 650 m, πύργοι ψύξης, κλειστοί χώροι στάθμευσης αυτοκινήτων, χώροι συνάθροισης κοινού όπως σχολεία, θέατρα, εκκλησίες κλπ. όπου εκ των πραγμάτων η συγκέντρωση του CO2 υπερβαίνει τα 2500 ppm. Στις περιπτώσεις αυτές αλλάζει η χημική διαδικασία της ενανθράκωσης όπως την έχουμε παρουσιάσει στο προαναφερθέν άρθρο στο www.e-archimedes.gr και συνήθως θα χρειαστούν πειράματα επιταχυνόμενης ενανθράκωσης σε εργαστήριο για να πάρουμε ως μηχανικοί τόσο την κατάλληλη μελέτη σύνθεσης όσο και το ελάχιστο πάχος επικάλυψης. Το δεύτερο σημαντικό στοιχείο που επιδρά καταλυτικά στην αντίσταση του σκυροδέματος στην ενανθράκωση, είναι ο τύπος του τσιμέντου, όπως αναφέρεται στο ίδιο άρθρο στο www.e-archimedes.gr.Εικόνα 8 : Επίδραση του τύπου τσιμέντου στην αντίσταση στον συντελεστή ρυθμού ενανθράκωσης.Είναι εμφανές ότι το CEM I, στο οποίο είναι βασισμένος ο Πίνακας 1, αποτελεί την "καλύτερη" περίπτωση από πλευράς αντίστασης ενανθράκωσης. Αν για παράδειγμα χρησιμοποιηθεί το CEM II/B-L, αντίσταση στην ενανθράκωση θα είναι μικρότερη κατά 40% έναντι του CEM I. Η επίδραση του τύπου τσιμέντου στον ρυθμό ενανθράκωσης δίδεται πολλαπλασιαστή k επί των τιμών του Πίνακα 1:υπό μορφή διορθωτικούΠίνακας 2 : Διορθωτικός συντελεστής του ρυθμού ενανθράκωσης του Πίνακα 1 για βασικούς τύπους τσιμέντουwww.e-archimedes.gr10 / 30 Με βάση τα προαναφερθέντα, εάν συνδυασθεί η επιρροή της συγκέντρωσης CO2, του χρόνου συντήρησης, των βροχερών ημερών, του προσανατολισμού του στοιχείο ως προς την διεύθυνση του ανέμου, του τύπου του τσιμέντου, της αντοχής του σκυροδέματος, του λόγου Ν/Τ, κλπ, προκύπτει ένα εύρος τιμών με αξιοπιστία 95% όπως αυτό στην εικόνα 9.Εικόνα 9Τυπικό κτιριακό έργο για RH =65-98% (XC2, XC3, XC4), CO2 = 400-500 ppm, N/T=0,45-0,50, ημέρες συντήρησης 3 6-7, ημέρες διαβροχής 25-60, τσιμέντο CEM II/B-P με 300-320 kg/m (αντοχή >35 MPa), κλπ.Από το παραπάνω διάγραμμα προκύπτει ότι τα 24 mm βάθους ενανθράκωσης που αντιστοιχούν στα 50 χρόνια έκθεσης, πλέον η προσαύξηση των 10 mm που απαιτεί ο Ευρωκώδικας, υπολείπονται της επικάλυψης που καθορίζει το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1, ακόμη και στην δυσμενέστερη κατηγορία έκθεσης (XC4, ≥35 mm). Δηλαδή, το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 μας υπερκαλύπτει και δεν πρέπει ούτε με την ελάχιστη πιθανότητα να βρούμε ποτέ ενεργή διάβρωση λόγω ενανθράκωσης. Βήμα 3: Εκτίμηση πιθανότητας ενεργού διάβρωσης από ενανθράκωση Βασική προϋπόθεση για να εκδηλωθεί ενεργή διάβρωση του οπλισμού (να αρχίσει δηλαδή ο οπλισμός να χάνει αρχικά συνάφεια με το σκυρόδεμα και αργότερα να χάνει και διατομή) είναι κάποια ελάχιστη υγρασία και κάποιο ελάχιστο οξυγόνο. Οσον μεν αφορά το οξυγόνο, δεν υπάρχει καμία πιθανότητα να μην έχουμε στον πλανήτη Γη το ελάχιστο. Η λογική π.χ. ότι τοποθέτησα ινοπλισμένο πολυμερές (ΙΟΠ) με ρητίνη και άρα έκοψα τελείως το οξυγόνου αγγίζει τα όρια του παραλόγου από φυσικής πλευράς, εκτός και αν μιλάμε για την περίπτωση που το 100% της κατασκευής καλύπτεται από την ρητίνη. Η πραγματικότητα είναι τελείως διαφορετική διότι οι ρητίνες αυξάνουν την μερική πίεση των υδρατμών που περιέχονται στο σκυρόδεμα, αλλάζουν τους δρόμους εισόδου του οξυγόνου και μπορούν να καταλήξουν είτε σε μερικό υποβιβασμό του ρυθμού διάβρωσης είτε ακόμα και σε εκθετική αύξησή του. Πιθανότατα η καλύτερη απάντηση στο πρόβλημα αυτό δίνεται από τα συστήματα ΙΟΠ οργανικής μήτρας που απαγορεύεται (βάσει Προτύπου) να επηρεάζουν την διαπνοή του στοιχείου όπως π.χ. στην περίπτωση των ρητινών.www.e-archimedes.gr11 / 30 Η επίπτωση της υγρασίας στην πιθανότητα ενεργού διάβρωσης αποτυπώνεται στον Πίνακα 3. Επισημαίνεται ότι υπό υγρασία 45-65% (κατηγορία έκθεσης XC1-A) θα έχουμε μεγάλο ρυθμό ενανθράκωσης (βαρύτητα 3) αλλά σχεδόν μηδενική πιθανότητα διάβρωσης (βαρύτητα 0). Αντίθετα στην περίπτωση υγρασίας 65-85% (κατηγορία έκθεσης XC3) θα έχουμε μέτριο ρυθμό ενανθράκωσης (βαρύτητα 2) αλλά μικρή πιθανότητα διάβρωσης (βαρύτητα 1).Πίνακας 3 : Συσχετισμός υγρασίας , ρυθμού ενανθράκωσης και πιθανότητας διάβρωσηςΑν μάλιστα εκφράσουμε "μπακαλίστικα" τους παραπάνω δείκτες βαρύτητας σε ποσοστά (0 25%, 1 50%, 2 75%, 3 100%), στην περίπτωση υγρασίας μεταξύ 65 και 85% (ή XC3) θα έχουμε ρυθμό ενανθράκωσης που θα είναι κατά 75% πιο κοντά στο άνω όριο της εικόνας 9, με πιθανότατα 50% να εμφανιστεί ενεργή διάβρωση, εφ' όσον η ενανθράκωση ξεπεράσει την επικάλυψη. Όλα τα παραπάνω εμπεριέχονται στο πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1. Ο Πίνακας 3 δεν είναι κάτι που δεν γνωρίζουμε ήδη εμπειρικά. Για παράδειγμα τα κτίρια στο κέντρο της Αθήνας έχουν εξαιρετικά μικρή πιθανότητα να εμφανίσουν ενεργή διάβρωση στην κεφαλή ενός υποστυλώματος, ασχέτως αν τα βλέπει ή όχι η βροχή. Οι λόγοι είναι οι εξής, οςΣτην Αθήνα δεν βρέχει πολύ (μικρή συνεισφορά της παραμέτρου κατακρήμνισης).οςΣε πυκνοκατοικημένες περιοχές δεν έχουμε μεγάλη ταχύτητα ανέμου.οςΤο κλίμα γενικά της Αθήνας είναι προς το ξηρό και σπάνια θα βρούμε υγρασία >65% για περισσότερες από 30 ημέρες τον χρόνο.1 2 3Δηλαδή ενώ το βάθος ενανθράκωσης θα είναι αυξημένο, τόσο λόγω της σχετικής υγρασίας που είναι μεταξύ 45-65% για το κέντρο της Αθήνας (βαρύτητα 3), όσο και λόγω της αυξημένης συγκέντρωσης CO2, τελικώς η πιθανότητα ενεργούς διάβρωσης είναι σχεδόν μηδενική. Τα παραπάνω σημαίνουν ότι δεν θα βρούμε ποτέ ενεργή διάβρωση στην κεφαλή ενός υποστυλώματος στο κέντρο της Αθήνας; Η απάντηση είναι: ΝΑΙεφ' όσον δεν έχουμε αλλαγή των ποσοστών υγρασίας (της βαρύτητας στην εικόνα 10) ή της υποκατηγορίας XC βάσει του ΕΛΟΤ 206-1,ΟΧΙεφ' όσον έχουμε αλλαγή των ποσοστών υγρασίας (της βαρύτητας στον Πίνακα 3) ή της υποκατηγορίας XC βάσει του ΕΛΟΤ 206-1.Τα πλέον "κλασικά" αίτια για την περίπτωση του ΟΧΙ είναι: (α) οι θερμογέφυρες που συνήθως δημιουργούν συσσώρευση υδρατμών, (β) οι ορθομαρμαρώσεις που δημιουργούν συσσώρευση υδρατμών, (γ) οι αστοχίες στεγάνωσης εξωστών και πλακών και (δ) οι σοβαρές κακοτεχνίες στην σκυροδέτηση. Στους πόδες των υποστυλωμάτων τα πράγματα δεν είναι διαφορετικά από την περίπτωση των κεφαλών. Η μόνη διαφορά είναι ο αριθμός και η πιθανότητα των κλασικών αιτίων.www.e-archimedes.gr12 / 30 Και εδώ "κλασικά" αίτια για την περίπτωση του ΟΧΙ είναι: (α) πόδες υποστυλωμάτων που βρίσκονται σε έντονη κυκλική επαφή με υγρασία > 85%, (β) πόδες υποστυλωμάτων που περιέχουν εγκιβωτισμένους αγωγούς όμβριων, (γ) πόδες υποστυλωμάτων κοντά σε αγωγούς ύδρευσης ή αποχέτευσης, (δ) κοντά σε βόθρους, (ε) εντός υδροφόρου ορίζοντα και (ζ) πόδες υποστυλωμάτων με σοβαρές κακοτεχνίες στην σκυροδέτηση. Προφανώς αν κάνουμε την μελέτη για την περιοχή του Αιγίου Αχαΐας που έχει φορτίο κατακρήμνισης και υγρασίας παραπλήσιο με αυτό του Λονδίνου τα πιθανολογικά χαρακτηριστικά θα αλλάξουν και θα έχουμε ελαφρώς μεγαλύτερη πιθανότατα ενεργού διάβρωσης εφόσον δεν έχουμε αλλαγή των ποσοστών υγρασίας (της βαρύτητας στον Πίνακα 3) ή της υποκατηγορίας XC βάσει του ΕΛΟΤ 206-1. Προφανώς αν έχουμε αλλαγή των ποσοστών υγρασίας ή μόνη διαφορά που θα παρατηρήσουμε θα είναι στον χρόνο εμφάνισης του προβλήματος επειδή η συγκέντρωση CO2 στο Αίγιο είναι μικρότερη από αυτή της Αθήνας. Βήμα 4: Διασφάλιση του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 Στα παραπάνω βήματα είδαμε μερικές από τις σημαντικότερες παραμέτρους που εμπεριέχονται στο ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 και καταλήξαμε ότι στην ουσία είναι ένα καλό και αρκετά αξιόπιστα πρότυπο εφ' όσον: α)Ο μελετητής θα κατηγοριοποιήσει σωστά το τεχνικό με ιδιαίτερη προσοχή στην λειτουργία του και στις πιθανές επιμέρους αστοχίες, π.χ. στεγάνωση, συσσώρευση υδρατμών, κλπ.β)Ο μελετητής θα καθορίσει σωστά τις λεπτομέρειες όπλισης (reinforcement detailing) ώστε: (i) να μην δημιουργηθούν περιοχές που η συγκεκριμένη σύνθεση σκυροδέματος (πλήρως εναρμονισμένη με το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1) να μην μπορεί να εξασφαλίσει πλήρη πλήρωση (κενά, φωλιές, κλπ) (ii) να μπορεί να υποστηρίξει την τοποθέτηση του κατάλληλου τύπου/τύπων και πυκνότητας αποστατήρωνγ)Ο επιβλέπων θα μελετήσει και εφαρμόσει σωστά την διαδικασία σκυροδέτησης, συντήρησης, κλπ.δ)Ο εργολάβος θα έχει τις κατάλληλες γνώσεις, εξοπλισμό και εμπειρία ώστε να διατηρήσει τις μέγιστες επιτρεπόμενες αποκλίσεις κατά το πρότυπο ΕΝ 13670.ε)Όλοι οι παραπάνω θα αποδεχτούν εγγράφως μια διαδικασία ποιοτικού ελέγχου με επιμερισμό τόσο των ευθυνών όσο και των τυχόν αποζημιώσεων.Από τα παραπάνω γίνεται αντιληπτό ότι το θέμα δεν είναι η απλή εφαρμογή του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 ως κατηγορία σκυροδέματος στην μελέτη αλλά η διασφάλιση της εφαρμογής του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 στην κατασκευή, ή αν θέλετε η διασφάλιση ότι: α)το νωπό σκυρόδεμα που έρχεται στο εργοτάξιο πληροί τόσο τις προϋποθέσεις που έχει θέσει ο μελετητής όσο και τα ελάχιστα που ορίζονται στο ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1,β)το νωπό σκυρόδεμα που έρχεται στο εργοτάξιο πληροί τις προϋποθέσεις που έχει θέσει ο μελετητής για το μέγιστο αδρανές, πληροφορία που εξάγεται από την ανάλυση των λεπτομερειών του οπλισμού,γ)το νωπό σκυρόδεμα που έρχεται στο εργοτάξιο πληροί τις προϋποθέσεις που έχει θέσει ο μελετητής για την μέγιστη επιτρεπόμενη απώλεια κάθισης στα χρονικά όρια σκυροδέτησης που έχει προδιαγράψει,δ)το νωπό σκυρόδεμα συντηρείται κατάλληλα βάσει προτύπων, περιβαλλοντικών συνθηκών και για έναν ελάχιστο χρόνο ώστε να μην υπάρχουν ρωγμές ξήρανσης/πλαστικές, περιοχές με αυξημένο ποσοστό αέρα, κενά πλήρωσης και η επιφάνεια του σκυροδέματος να μην εμφανίσει blowholes, κλπ,ε)οι αποκλίσεις θα είναι εντός των ορίων των 10 mm που ο μελετητής έλαβε υπόψη,ζ)τα καλούπια είναι σε τέτοια κατάσταση ώστε να διασφαλίζουν ομοιομορφία ποιότητας επιφάνειας,η)η δόνηση έγινε με ευλάβεια σε σχέση πάντα με την συγκεκριμένη μελέτη σύνθεσης, την κάθιση και την πυκνότητα οπλισμού, .....www.e-archimedes.gr13 / 30 Με λίγα λόγια, όλα τα παρακάτω οδηγούν σε περιοχές με πραγματικό, πλέον, πάχος επικάλυψης που διαφέρει από αυτό την αρχικής μας μελέτης , όπως χαρακτηριστικά γαίνεται στις ακόλουθες φωτογραφίες:Εικόνα 10 : Τυπικές αστοχίες ωφέλιμης επικάλυψηςwww.e-archimedes.gr14 / 30 Πριν λοιπόν φτάσουμε στα επιστημονικά με τα ppm, την υγρασία, τις θερμογέφυρες, τον άνεμο, τις ημέρες κατακρήμνισης, το CEM II/B-L, το Ν/Τ, την επικάλυψη των 72,8 mm και τις εκατοντάδες άλλες παραμέτρους θα πρέπει να απαντήσουμε σε 3 απλές ερωτήσεις:(α) (β) (γ)Μας διασφαλίζει το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 έναντι π.χ. των τυπικών αστοχιών της εικόνας 10; Είμαστε, από πλευράς γνώσεων, εξοπλισμού, εμπειρίας, πρώτων υλών, περιβαλλοντικών συνθηκών, σε θέση να διασφαλίσουμε το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1; Είμαστε, από πλευράς υπέρβασης κόστους, σε θέση να διασφαλίσουμε το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1;www.e-archimedes.grΟΧΙ ΝΑΙ, ΜΠΟΡΕΙ, ΟΧΙ, ΕΝ ΜΕΡEI ΝΑΙ, ΜΠΟΡΕΙ, ΟΧΙ, ΕΝ ΜΕΡΕΙ15 / 30 Παράδειγμα 1 Να υπολογισθεί ο ρυθμός ενανθράκωσης εξωτερικών υποστυλωμάτων, πανταχόθεν ελευθέρων, στην περιοχή της Θήβας, για περίοδο έκθεσης 50 χρόνια. Τα υποστυλώματα λαμβάνονται, επί το δυσμενέστερο, ως "πανταχόθεν ελεύθερα", αφού σε περίπτωση επαφής τους με άλλα δομικά στοιχεία, μια ή δυο παρειές τους μπορούν να υπάγονται σε κατηγορίες έκθεσης όπως XC1 ή XC3-A.Λύση Κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 η κατηγορία έκθεσης των υποστυλωμάτων είναι μεταξύ XC3-B και XC4 (εξωτερικά στοιχεία), η δε κατηγορία αντοχής του σκυροδέματος πρέπει να είναι C25/30 ή C30/37. Κατά συνέπεια οι συντελεστές ρυθμού ενανθράκωσης Κ στον Πίνακα 1 είναι οι ακόλουθοι (κόκκινη διαγράμμιση): Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.575% ≤ RH < 90%5.02.51.51.0Κατά κανόνα οι μελέτες συνθέσεως σκυροδέματος δεν αναφέρουν τον ακριβή (πλήρη) τύπο του τσιμέντου και περιορίζονται σε γενικές περιγραφές του τύπου "τσιμέντο CEM II-42.5 - (π.χ.) Ηρακλής". Θεωρείται, βέβαια, ότι η σύνθεση καλύπτει τις απαιτήσεις σε κιλά τσιμέντου και Ν/Τ κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1. Ως εκ τούτου εφαρμόζεται διορθωτικός συντελεστής τύπου τσιμέντου k= 1,10 (μέση τιμή), οπότε ο παραπάνω Πίνακας τροποποιείται ως εξής: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόwww.e-archimedes.grΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.04.402.7575% ≤ RH < 90%5.02.51.651.1016 / 30 Από τα στοιχεία Μετεωρολογικού Σταθμού στην περιοχή των Θηβών (http://www.meteorologia.gr/), προκύπτει ότι το 2014 καταγράφηκαν (59+6) ημέρες με κατακρήμνιση > 2 mm.Με βάση τα στοιχεία αυτά η παράμετρος TOW της εξίσωσης (2) [κανονικοποιημένος χρόνος υψηλής υγρασίας - Τime Οf Wetness] λαμβάνει την τιμή: TOW=65/365=0,178 Οι παράμετροι bw και PSR της σχέσης (2) διατηρούν τις τυπικές τους τιμές: bw=0,446 και PSR= 0,1 to= χρόνος έναρξης, συνήθως 28 ημέρες ή 0,0767 χρόνια t= χρόνος έκθεσης σε χρόνια και εν προκειμένω 50 χρόνια Κατά συνέπεια η παράμετρος κατακρήμνισης (Weather Function), σύμφωνα με την σχέση (2) ισούται με:Δηλαδή ο παραπάνω Πίνακας γίνεται : Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa <15 15-20 25-35 >3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.04.402.7575% ≤ RH < 90%5.02.50.740.49Προφανώς η παράμετρος της κατακρήμνισης αφορά αποκλειστικά την κατηγορία XC4. www.e-archimedes.gr17 / 30 Για την παράμετρο της συντήρησης θεωρούμε τους ελάχιστους χρόνους των 3 και 7 ημερώνΜε bc= 0,567 και Tc=3 ημέρες (Κc=0,618) ο Πίνακας, βάσει της εξίσωσης (6), γίνεται: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.05.603.5075% ≤ RH < 90%5.02.50.940.62και για Tc=7 ημέρες (Κc=1) γίνεται: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.04.402.7575% ≤ RH < 90%5.02.50.740.49Για την επίδραση της συγκέντρωσης του CO2 στο συντελεστή ρυθμού ενανθράκωσης στην περιοχή των Θηβών μπορούμε να κάνουμε χρήση του ορίου των 350 ppm (μέση τιμή). Η πιθανότητα να αποκτήσει η πόλη των Θηβών στα επόμενα 50 χρόνια την πυκνότητα πληθυσμού της Αθήνας είναι πολύ μικρή, οπότε θεωρούμε την μικρότερη ετήσια αύξηση της συγκέντρωσης CO2, 1.9 ppm/year, ή ότι στο τέλος των 50 χρόνων θα έχουμε μια επαύξηση 80 ppm, άρα η συνολική εκτιμώμενη συγκέντρωση CO2 ανέρχεται σε 420 ppm και η επίδραση της συγκέντρωσης CO2 στο συντελεστή ρυθμού ενανθράκωσης προκύπτει ίση προς:www.e-archimedes.gr18 / 30 Κατά συνέπεια για Tc=3 ημέρες ο Πίνακας γίνεται: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.06.053.7875% ≤ RH < 90%5.02.51.010.67και για Tc=7 ημέρες γίνεται: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.04.752.9775% ≤ RH < 90%5.02.50.800.53Τα αποτελέσματα της παραπάνω ανάλυσης συνοψίζονται υπό μορφή διαγραμμάτων ως εξής:Εικόνα 11 : Γράφημα του ρυθμού ενανθράκωσης για εξωτερικά υποστυλώματα στην περιοχή των Θηβώνwww.e-archimedes.gr19 / 30 Παράδειγμα 2 Να υπολογισθεί η ελάχιστη επικάλυψη και η θλιπτική κατηγορία σκυροδέματος ώστε να διασφαλισθούν έναντι ενανθράκωσης εξωτερικά υποστυλώματα, πανταχόθεν ελεύθερα, στην περιοχή της Θήβας για περίοδο έκθεσης 50 χρόνια.Λύση Από τον Πίνακα του ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 έχουμε για τις δύο κατηγορίες (XC3, XC4) ελάχιστη επικάλυψη 35 mm:Βάσει του ΕΝ 13690 και του Ευρωκώδικα EN 1992-1-1 έχουμε:www.e-archimedes.gr20 / 30 Θα πρέπει λοιπόν να προσαυξήσουμε την ελάχιστη επικάλυψη με Δcdev ≥ 10 mm. Δηλαδή η ελάχιστη τελική επικάλυψη για τις περιπτώσεις XC3 και XC4 είναι ≥ 45mm. Παρατηρούμε στην εικόνα 12 (λύση παραδ. 1), ότι ακόμα και στην περίπτωση συντήρησης 3 ημερών (ελάχιστη), το όριο ≥ 45 mm μας διασφαλίζει πλήρως έναντι ενανθράκωσης, έστω και με αντοχή C25/30.Εικόνα 12 :Γράφημα του ρυθμού ενανθράκωσης για εξωτερικά υποστυλώματα στην περιοχή των Θηβών και όριο ελάχιστης επικάλυψης.Μπορούμε λοιπόν να καταλήξουμε στις παρακάτω λύσεις θεωρώντας κοινή κατηγορία σκυροδέματος για όλα τα εξωτερικά υποστυλώματα: α) C25/30 με 45 mm επικάλυψη ή β ) C30/37 με 45 mm επικάλυψη Αν μάλιστα σκεφτούμε και την διαφορά κόστους, θα μπορούσαμε να καταλήξουμε ότι η οικονομοτεχνικά "σωστή" επιλογή είναι το C25/30.www.e-archimedes.gr21 / 30 Παράδειγμα 3 Να υπολογισθεί η ελάχιστη επικάλυψη και η θλιπτική κατηγορία σκυροδέματος ώστε να διασφαλισθούν έναντι ενανθράκωσης εξωτερικά υποστυλώματα, πανταχόθεν ελεύθερα, στην περιοχή της Θήβας, για περίοδο έκθεσης 50 χρόνια, θεωρώντας 10% τυπική απόκλιση για το βάθος ενανθράκωσης και επικάλυψης και με δείκτη αξιοπιστίας β ≥ 1,5 (ΕΝ 1990, SLS).Λύση O δείκτης αξιοπιστίας καθορίζεται στην Ευρωκώδικα Ο (ΕΝ 1990: Ευρωκώδικας - Βάσεις σχεδιασμού)Πίνακας Γ2 : Δείκτης επιδιωκόμενης αξιοπιστίας β για δομικά μέλη της Κατηγορίας ΤΑ2 1) Οριακή Κατάσταση ΑστοχίαςΔείκτης επιδιωκόμενης αξιοπιστίας 1 χρόνος50 χρόνια4,73,8 1,5 έως 3,82)Κόπωσης Λειτουργικότητας (μη-αναστρέψιμη) 1) 2)2,91,5Βλέπε Παράρτημα Β Εξαρτάται από το βαθμό επιθεωρησιμότητας, επισκευασιμότητας και ανεκτικότητας σε βλάβες.Ο δείκτης αξιοπιστίας, για κανονική κατανομή τόσο του βάθος ενανθράκωσης όσο και της επικάλυψης, δίδεται από την σχέση:όπου μRC είναι η διαφορά των μέσω τιμών της επικάλυψης μCOV και του βάθους ενανθράκωσης μCARB στο τέλος των 50 ετών και σRC η αντίστοιχη τυπική απόκλιση. Για την δυσμενέστερη περίπτωση, δηλ. 3 ημέρες συντήρησης, έκθεση XC3-B και αντοχή 25-35 MPa (εικόνα 12) έχουμε:μRC = 45-43,26 = 1,74 mm Αν θεωρήσουμε ότι το βάθος ενανθράκωσης και η επικάλυψη έχουν τυπική απόκλιση 10% (κατηγορία ανοχών 2 βάσει του ΕΝ 13670) τότε:β = 1,74 / 6,24 = 0,27 < 1,5 Για την περίπτωση των 3 ημερών συντήρησης, έκθεση XC3-B και αντοχή >35 MPa (εικόνα 12) έχουμε:μRC =45-26,8 = 18,2 mmβ = 18,2 / 5,09 = 2,98 > 1,5 Άρα στην περίπτωση μιας κατηγορίας σκυροδέματος η λύση είναι C30/37 με τουλάχιστον 3 ημέρες συντήρησης. Προφανώς οι υπόλοιπες περιπτώσεις θα μας δώσουν β >2,98. www.e-archimedes.gr22 / 30 Παράδειγμα 4 Να υπολογισθεί η ελάχιστη επικάλυψη και την κατηγορία αντοχής σκυροδέματος για την διασφάλιση έναντι ενανθράκωσης εξωτερικών υποστυλωμάτων, πανταχόθεν ελευθέρων, στην περιοχή της Θήβας, για περίοδο έκθεσης 50 χρόνια, με δείκτη αξιοπιστίας β ≥ 1,5 (ΕΝ 1990, SLS) και τυπική απόκλιση για την ενανθράκωση 10% και για την επικάλυψη 10 mm. (Τυπική απόκλιση επικάλυψης = 10 mm υποδηλώνει μέτρια προς καλή ποιότητα σκυροδέτησης)Λύση Θεωρώντας συντήρηση 3 ημερών, έκθεση XC3-B και αντοχή >35 MPa (εικόνα 12) έχουμε:μRC = 45-26,8 = 18,2 mmβ = 18,2 / 10,03 = 1,81 > 1,5Παράδειγμα 5 Υπολογισμός της ελάχιστης επικάλυψης, της κατηγορίας αντοχής σκυροδέματος και του ελάχιστου διαστήματος συντήρησης για την διασφάλιση έναντι ενανθράκωσης εξωτερικών υποστυλωμάτων πανταχόθεν ελευθέρων, στην περιοχή Θησείου Αθηνών, για περίοδο έκθεσης 50 χρόνια, με δείκτη αξιοπιστίας β ≥ 1,5 (ΕΝ 1990), με τυπική απόκλιση ενανθράκωσης 10% και επικάλυψης 10 mm. (Τυπική απόκλιση επικάλυψης = 10 mm υποδηλώνει μέτρια προς καλή ποιότητα σκυροδέτησης)Λύση Έστω, και στην περίπτωση αυτή, ότι η μελέτη σύνθεσης δεν δίνει τον πλήρη τύπο του τσιμέντου αλλά μια γενική αναφορά, όπως τύπος CEM II-42.5, (π.χ.) Ηρακλής. Και έστω ότι η σύνθεση καλύπτει τις απαιτήσεις σε κιλά τσιμέντου και Ν/Τ κατά το ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1. Ας ξεκινήσουμε με τον διορθωτικό συντελεστή τύπου τσιμέντου λαμβάνοντας μια μέση τιμή k= 1,10. Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόwww.e-archimedes.grΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.04.402.7575% ≤ RH < 90%5.02.51.651.1023 / 30 O συντελεστής KCs υπολογίζεται για 600 ppm (μέση τιμή για το Θησείο) : οπότε ο παραπάνω πίνακας γίνεται: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.05.723.5775% ≤ RH < 90%5.02.52.141.43Στην περιοχή του Θησείου έχουν καταγραφεί από την Ε.Μ.Υ. το 2014 τα εξής βροχομετρικά στοιχεία:Καταγράφηκαν συνολικά (51+5) ημέρες με κατακρημνίσεις > 2 mmTOW = 56/365 = 0,157Οι παράμετροι bw και PSR της σχέσης (2) διατηρούν τις τυπικές τους τιμές: bw=0,446 και PSR= 0,1 to= χρόνος έναρξης, συνήθως 28 ημέρες ή 0,0767 χρόνια t= χρόνος έκθεσης σε χρόνια και εν προκειμένω 50 χρόνια Κατά συνέπεια η παράμετρος κατακρήμνισης (Weather Function), σύμφωνα με την σχέση (2) ισούται με:www.e-archimedes.gr24 / 30 Εφαρμόζοντας την παράμετρο W στον παραπάνω πίνακα έχουμε: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερόΕύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 3545% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.05.723.5775% ≤ RH < 90%5.02.51.010.68Ακολούθως, λαμβάνοντας υπόψη χρόνο συντήρησης Tc=3 ημέρες (Κc=0.618) ο πίνακας γίνεται: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1Εύρος ΥγρασίαςΘλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος σε MPa < 15 15-20 25-35 > 35XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε μη στάσιμο νερό XC1-Γ Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο σε στάσιμο νερό XC2 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε μακροχρόνια επαφή με νερό XC3-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με μέτρια ή υψηλή υγρασία αέρα XC3-Β Σκυρόδεμα εξωτερικών χώρων προφυλαγμένο από την βροχή XC4 Σκυρόδεμα εκτεθειμένο σε κυκλική επαφή με νερό45% ≤ RH < 65%15963.5RH≥98%2.01.00.750.5RH≥98%1.750.750.500.3090% ≤ RH < 98%3.01.51.00.7565% ≤ RH < 85%10.06.04.02.565% ≤ RH < 85%10.06.07.264.5375% ≤ RH < 90%5.02.51.280.86Και για χρόνο συντήρησης Tc=7 ημέρες (Κc=1) γίνεται: Έκθεση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 206-1 XC1-Α Σκυρόδεμα εσωτερικών χώρων με χαμηλή υγρασία αέρα XC1-Β Σκυρόδεμα μόνιμα βυθισμένο
Εισάγετε το όνομά σας. *
Εισάγετε το e-mail σας. *
Μήνυμα
Κάντε ένα σχόλιο για το άρθρο. Το μήνυμα σχολίου σας θα δημοσιοποιηθεί μετά από έγκριση από την αρμόδια Επιτροπή.
*

Σφάλμα

Εισάγετε το όνομά σας.

Σφάλμα

Εισάγετε το e-mail σας.

Σφάλμα

Εισάγετε μήνυμα σχολίου.

Σφάλμα

Προέκυψε ένα λάθος κατά την αποστολή του σχολίου σας, παρακαλώ δοκιμάστε ξανά αργότερα.

Μήνυμα

Το μήνυμα σχολίου απεστάλη επιτυχώς. Θα δημοσιευτεί το συντομότερο δυνατό μετά την έγκριση του από την αρμόδια Επιτροπή.