Οπλισμένο σκυρόδεμα

Το οπλισμένο σκυρόδεμα ή μπετόν αρμέ είναι ένα σύνθετο υλικό που προκύπτει από την ενίσχυση του σκυροδέματος με κάποιο άλλο υλικό μεγαλύτερης αντοχής που ονομάζεται οπλισμός. Ως υλικό οπλισμού χρησιμοποιείται συνήθως ο χάλυβας σε μορφή ράβδων ή ινών και σπανιότερα ίνες γυαλιού, πολυμερών υλικών και άλλα. Στόχος είναι να συνδυαστούν οι ιδιότητες των παραπάνω υλικών σε ένα νέο που θα καλύπτει τις ανάγκες της κατασκευής.

Ιδιότητες σκυροδέματος 

Το σκυρόδεμα είναι ένα μείγμα αδρανών υλικών (χαλίκια), τσιμέντου και νερού που μετά από χημική αντίδραση μετατρέπεται σε στερεό σώμα. Έχει πολλά πλεονεκτήματα στις κατασκευές, όπως η ευκολία που έχει να παίρνει σχήμα με καλούπια, η μεγάλη θλιπτική αντοχή του, η αντοχή στο χρόνο, η αντοχή στη φωτιά και το σχετικά μικρό κόστος. Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα είναι και η σχετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας για την παραγωγή του που έχει ως αποτέλεσμα μικρότερη επιβάρυνση του περιβάλλοντος. Το κυριότερο μειονέκτημα του σκυροδέματος είναι η πολύ μικρή αντοχή του σε εφελκυσμό.

Ιδιότητες οπλισμού 

Το υλικό του οπλισμού για να καλύψει την αδυναμία του σκυροδέματος πρέπει να έχει μεγάλη αντοχή σε εφελκυσμό. Επιπλέον, για να μπορεί να συνεργαστεί με το σκυρόδεμα όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία θα πρέπει να έχει και παρόμοιο συντελεστή θερμικής διαστολής.

Ο χάλυβας έχει και τις δύο αυτές ιδιότητες. Μειονέκτημα του χάλυβα είναι η ευαισθησία του σε διάβρωση (σκουριάζει) και στη φωτιά. Η σκουριά είναι το αποτέλεσμα οξείδωσης. Το σκυρόδεμα όμως σχηματίζει αλκαλικό περιβάλλον που δεν επιτρέπει την οξείδωση του χάλυβα και όταν έχει αρκετό πάχος τον προστατεύει από τις υψηλές θερμοκρασίες της φωτιάς. Έτσι τα δύο υλικά καλύπτουν το ένα τις αδυναμίες του άλλου.

Λειτουργία οπλισμού 

Ο οπλισμός μπαίνει στο σκυρόδεμα είτε ως ίνες ανακατεμένες στο μείγμα του (ινοπλισμένο σκυρόδεμα), είτε ως ράβδοι σε επιλεγμένες θέσεις που προκύπτουν από την στατική ανάλυση της κατασκευής. Οι ράβδοι τοποθετούνται κυρίως στις θέσεις που εμφανίζονται εφελκυστικές τάσεις ή γενικότερα όπου δεν επαρκεί η αντοχή του σκυροδέματος. Λόγω του υψηλότερου κόστους του οπλισμού γίνεται προσπάθεια να χρησιμοποιηθεί μόνο εκεί που είναι απαραίτητος.

Παράδειγμα στο σχήμα 1 φαίνεται μία δοκός που στηρίζεται στα άκρα της και έχει ένα συγκεντρωμένο φορτίο στο μέσον της. Το φορτίο, όπως προβλέπει και η θεωρία της κάμψης, καμπυλώνει τη δοκό (διακεκομμένη γραμμή). Το άνω μέρος της δοκού συμπιέζεται (γραμμοσκιασμένη περιοχή 1 στην τομή) ενώ στο κάτω εμφανίζονται εφελκυστικές τάσεις που τείνουν να το ανοίξουν. Εάν δεν υπήρχε οπλισμός, στο κάτω μέρος της δοκού θα άνοιγαν ρωγμές λόγω της χαμηλής αντοχής του σκυροδέματος σε εφελκυσμό και η δοκός θα έσπαζε. Για να αντέξει η δοκός τις εφελκυστικές τάσεις τοποθετούνται ως ενίσχυση, ράβδοι χάλυβα που φαίνονται στο σχήμα με κόκκινο χρώμα.

Αυτή είναι η κύρια λειτουργία του κάτω οπλισμού που είναι ο σημαντικότερος για αυτή τη φόρτιση. Συνήθως στις δοκούς τοποθετούνται και άλλοι οπλισμοί για λόγους αντισεισμικούς, κατασκευαστικούς, περιορισμού των ρηγματώσεων, αντοχής σε κάθετες δυνάμεις και άλλους.

Σημειώσεις

Πηγές 

 Μ. Δ. Κωτσοβός Οπλισμένο σκυρόδεμα, Εκδόσεις Συμεών, Αθήνα
 Ελληνικός Κανονισμός Ωπλισμένου Σκυροδέματος 2000

Οικοδομικά υλικά