Επιρροή της αντοχής χάλυβα στην όπλιση δοκών
Στην προηγούμενη παράγραφο εξετάστηκε η επιρροή της αντοχής του σκυροδέματος στον αναγκαίο οπλισμό κάμψης και στην καμπυλότητα αστοχίας. Το συμπέρασμα ήταν ότι η αύξηση της αντοχής του σκυροδέματος είναι ευνοϊκή τόσο για τον οπλισμό, όσο και για την καμπυλότητα αστοχίας.
Στην παρούσα παράγραφο θα εξεταστεί η επιρροή της αντοχής του χάλυβα στους ίδιους παράγοντες, δηλαδή στην όπλιση και στην καμπυλότητα αστοχίας.
Κριτήριο σύγκρισης είναι ο χάλυβας B500 σε σχέση με τους χάλυβες Β400 και B600.
Επειδή οι πίνακες που υπάρχουν σ’ αυτό το βιβλίο είναι για το B500, θα χρησιμοποιηθεί το piDesign που υποστηρίζει κάθε κατηγορία χάλυβα. Για τις συγκρίσεις, η κατηγορία του σκυροδέματος θα είναι η C30/37 και η βασική δοκός σύγκρισης είναι η 250/500 με d1=d2=50 mm.
Πίνακας 3-18: Σύγκριση απόδοσης B220 - B400 - B500 - B600 για ρ2/ρ1=0.50
Διατομή 250x500, d1=d2=50mm. Παράμετροι: C30/37, acc=0.85, K=1.0, Md=200 kNm, Nd=0
Αστοχία: εud=20 ‰, εcU2=-3.50 ‰, Διαρροή: εcU2=-2.0 ‰, εud=0.9565/1.7391/2.1739/2.6087 ‰
fyk
MPa |
|
As,tot
(mm2) |
As2 / As1
(mm2/mm2) |
ρL
(%) |
MRd
(kNm) |
εc
(‰) |
εs
(‰) |
x
(mm) |
φ
(‰/m) |
φu/φy |
| 220 |
Αστοχία |
3822 |
1274 / 2548 |
3.398 |
200 |
-3.50 |
18.732 |
70.8 |
49.4 |
12.4 |
| Διαρροή |
187.5 |
-0.842 |
0.957 |
210.6 |
4.0 |
| 400 |
Αστοχία |
2110 |
703 / 1406 |
1.875 |
200 |
-3.50 |
15.220 |
84.1 |
41.6 |
6.4 |
| Διαρροή |
190.3 |
-1.184 |
1.739 |
182.3 |
6.5 |
| 500 |
Αστοχία |
1692 |
564 / 1128 |
1.504 |
200 |
-3.500 |
13.824 |
90.9 |
38.5 |
4.9 |
| Διαρροή |
191.8 |
-1.348 |
2.174 |
172.2 |
7.8 |
| 600 |
Αστοχία |
1414 |
471 / 943 |
1.257 |
200 |
-3.500 |
12.793 |
96.7 |
36.2 |
4.0 |
| Διαρροή |
193.1 |
-1.502 |
2.609 |
164.4 |
9.1 |
Πίνακας 3-19: Σύγκριση απόδοσης B220 - B400 - B500 - B600 για ρ2/ρ1=1.00
Διατομή 250x500, d1=d2=50mm. Παράμετροι: C30/37, acc=0.85, K=1.0, Md=200 kNm, Nd=0
Αστοχία: εud=20 ‰, εcU2=-3.50 ‰, Διαρροή: εcU2=-2.0 ‰, εud=0.9565/1.7391/2.1739/2.6087 ‰
fyk
MPa |
|
As,tot
(mm2) |
As2 / As1
(mm2/mm2) |
ρL
(%) |
MRd
(kNm) |
εc
(‰) |
εs
(‰) |
x
(mm) |
φ
(‰/m) |
φu/φy |
| 220 |
Αστοχία |
5093 |
2547 / 2547 |
4.528 |
200 |
-3.50 |
20 |
60.8 |
51.4 |
14.3 |
| Διαρροή |
191.6 |
-0.674 |
0.957 |
186.0 |
3.6 |
| 400 |
Αστοχία |
2802 |
1401 / 1401 |
2.490 |
200 |
-3.50 |
19.814 |
67.6 |
51.8 |
8.5 |
| Διαρροή |
192.7 |
-1.002 |
1.739 |
164.5 |
6.1 |
| 500 |
Αστοχία |
2243 |
1121 / 1121 |
1.994 |
200 |
-3.500 |
18.375 |
72.0 |
48.6 |
6.6 |
| Διαρροή |
193.3 |
-1.158 |
2.174 |
156.4 |
7.4 |
| 600 |
Αστοχία |
1871 |
935 / 935 |
1.663 |
200 |
-3.500 |
17.147 |
76.3 |
45.9 |
5.3 |
| Διαρροή |
194.0 |
-1.304 |
2.609 |
150.0 |
8.7 |
Όσο αυξάνεται η αντοχή του χάλυβα, τόσο ελαττώνεται η αναγκαία ποσότητα του και η καμπυλότητα αστοχίας, αλλά τόσο αυξάνεται η καμπυλότητα διαρροής.
Αποτέλεσμα αυτών των αυξομοιώσεων είναι η μείωση της πλαστιμότητας που είναι δυσμενής για την κατάστασης αστοχίας, αλλά είναι ευνοϊκή για την κατάσταση διαρροής.
Όμως κατά την §2.4.4 το μήκος lp της πλαστικής άρθρωσης, εκεί όπου λειτουργεί η κατάσταση αστοχίας, είναι εξαιρετικά μικρό, άρα το μεγαλύτερο μήκος της δοκού λειτουργεί σε κατάσταση διαρροής. Θα λέγαμε επομένως ότι τελικά η υψηλή αντοχή του οπλισμού είναι ευνοϊκή και από άποψη ποσότητας και από άποψη πλαστιμότητας.
Συνολικό συμπέρασμα οικονομικότητας δοκών
Βάσει των επί μέρους συμπερασμάτων των επιρροών των υλικών κατασκευής στον οπλισμό και στο σκυρόδεμα των δοκών, προκύπτουν τα παρακάτω αποτελέσματα:
Ο πιο καθοριστικός παράγοντας οικονομικότητας υλικών των δοκών, είναι η υψηλή αντοχή του σκυροδέματος και η ανάλογη αντοχή του χάλυβα.
Η αναλογία αντοχής του χάλυβα με την αντοχή του σκυροδέματος είναι σημαντική επειδή τα μήκη αγκύρωσης αυξάνονται στις υψηλές ποιότητες χάλυβα, αλλά μειώνονται στις υψηλές ποιότητες σκυροδέματος και έτσι για παράδειγμα οι συνδυασμοί C20/B400, C30/B500, C40/Β600 δίνουν σχεδόν τα ίδια μήκη αγκύρωσης σε όλες τις περιπτώσεις (βλέπε §6.3).