Διαστασιολόγηση αρμών

Ο μηχανικός, μελετητής, όταν μελετά ένα αρμό, θα πρέπει:

– Να υπολογίσει, έστω κατά προσέγγιση, τις μέγιστες αναμενόμενες κινήσεις.

– Να προτείνει τη σφραγιστική εκείνη μαστίχη που είναι κατάλληλη ώστε να παρακολουθεί σε βάθος χρόνου και χωρίς αστοχία αυτές τις κινήσεις.

– Να σχεδιάσει τον αρμό έτσι ώστε η σφραγιστική μαστίχη να μην δέχεται υπερβολικές τάσεις.

Ας δούμε μαζί ένα απλό παράδειγμα:

Έχουμε δύο πάνελ από μπετόν πλάτους 4m το καθένα.

Ψάχνουμε τον κατάλληλο τρόπο για να σφραγίσουμε στεγανά τον μεταξύ τους αρμό.

Θα δεχθούμε σαν μέσο συντελεστή θερμικής διαστολής του μπετόν το 10-5 (ή 10 x 10-6 αν προτιμάτε).

Θα δεχθούμε επίσης ως χαμηλότερη θερμοκρασία του χειμώνα τους –15ο C και ως υψηλότερη τιμή του καλοκαιριού τους 60ο C (Προσέξτε! Δεν μιλάμε για θερμοκρασία περιβάλλοντος!).

Η θερμοκρασιακή διαφορά θα είναι 75ο C.

Η max μεταβολή λοιπόν κατά τη διάσταση του πλάτους θα είναι:

Δl = 10-5 x 75 x 4000 = 3mm.

Επειδή και τα δύο πάνελ θα παρουσιάσουν ίδια συμπεριφορά στις αυξομειώσεις της θερμοκρασίας η συνολική μετακίνηση του αρμού θα είναι 3 + 3 = 6mm.

Σαφώς θα επιλέξουμε ένα ελαστομερές υλικό με μέγιστη δυνατή μετακινησιμότητα:

MAF = 25% π.χ. πολυουρεθανική μαστίχη ή MS Polymers.

Το min πλάτος του αρμού θα είναι 6mm / 0,25 = 24mm.

Θα προτιμηθεί ένα υλικό με περιθώριο ασφαλείας π.χ. MAF: 40%.

Ας δούμε κι ένα δεύτερο παράδειγμα:

Εάν το ένα πάνελ είναι από αλουμίνιο, θα έχουμε:

Δ lαλ = 23 x 10-6 x 75 x 4000= 6,9mm

Συνολική μετακίνηση αρμού = 3 + 6,9 = 9,9 mm

Min πλάτος αρμού =39,6 mm. Το πλάτος αυτό θα είναι πολύ μεγάλο.

Έτσι:

Ή θα μειώσουμε τις διαστάσεις των πάνελ.

Ή θα χρησιμοποιήσουμε πάνελ από διαφορετικό υλικό.

Ή θα εμπιστευτούμε τη σύγχρονη τεχνολογία που δίνει υλικά με πολύ υψηλά MAF.

Ή …ο Θεός βοηθός!

Στα παραπάνω παραδείγματα χάριν απλότητας δεν υπολογίσαμε τις μεταβολές λόγω συρρίκνωσης του μπετόν (μη αναστρέψιμες) και λόγω μεταβολής του ποσοστού υγρασίας (αναστρέψιμες).

Συνήθως, βέβαια, αυτό είναι προς το μέρος της ασφάλειας.

Επίσης, παραλείψαμε την κάθετη συνιστώσα της μετακίνησης που θα έκανε το πρόβλημα αρκετά πιο πολύπλοκο.

Σημασία, όμως, έχει ότι υπολογίσαμε το πλάτος του αρμού με αποδεκτή προσέγγιση, πράγμα που είναι τελικά το επιθυμητό σ’ αυτές τις περιπτώσεις, δεδομένου ότι δουλεύουμε με μεγάλους συντελεστές ασφαλείας.