Τι είναι η δοκός από σκυρόδεμα;

Στη δομική μηχανική, μια δοκός σκυροδέματος είναι μια φέρουσα μονάδα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά τόσο οριζόντιων όσο και κατακόρυφων φορτίων. Γνωστές ως δοκοί από οπλισμένο σκυρόδεμα ή δοκοί από οπλισμένο σκυρόδεμα (RCC), αυτές οι δοκοί κατασκευάζονται με εγκλεισμό χαλύβδινων ράβδων, πλακών ή ινών μέσα στο σκυρόδεμα. Ένας τέτοιος οπλισμός χάλυβα αυξάνει την αντοχή της δοκού και επιτρέπει στη δοκό να αντεπεξέρχεται στις τάσεις εφελκυσμού και να αντιστέκεται στην κάμψη. Χωρίς τον χαλύβδινο οπλισμό, η δοκός από σκυρόδεμα θα ήταν εύθραυστη και θα σπάσει κάτω από τα φορτία που της επιβάλλονται.

Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του σκυροδέματος και του χάλυβα είναι παρόμοιος. Αυτή η ομοιότητα διασφαλίζει ότι υπάρχουν ελάχιστες ή καθόλου εσωτερικές τάσεις που προκαλούνται από τις διαφορές θερμικής διαστολής και θερμικής συστολής μεταξύ των δύο υλικών. Τέτοιες διαφορές θα μπορούσαν διαφορετικά να είχαν αποδυναμώσει τη δοκό σκυροδέματος. Ένας άλλος παράγοντας που επιτρέπει την περαιτέρω αποτελεσματική μετάδοση της τάσης μεταξύ του χάλυβα και του σκυροδέματος είναι ότι όταν το υγρό τσιμέντο που εφαρμόζεται στον χάλυβα στεγνώνει, η επιφάνειά του αντιστοιχεί ακριβώς σε αυτήν της επιφάνειας του χάλυβα. Για να κολλήσουν καλύτερα ο χάλυβας και το σκυρόδεμα, ο χάλυβας είναι γενικά αυλακωτός ή τραχύς.

Το περίβλημα του χάλυβα μέσα στο σκυρόδεμα το προστατεύει από τις καιρικές συνθήκες και αποτρέπει τη διάβρωση του χάλυβα. Εάν ο χάλυβας σκουριάσει, θα διαστέλλεται και θα ραγίζει και θα αποχωρίζεται από το περίβλημα του σκυροδέματος. Αυτό θα αποδυνάμωνε ξανά την κατασκευή της δοκού.
Οι δοκοί από σκυρόδεμα χρησιμοποιούνται ευρέως στη σύγχρονη κατασκευή κτιρίων και στην κατασκευή γεφυρών αυτοκινητοδρόμων. Είναι σύνηθες να χρησιμοποιούνται δοκοί προεντεταμένου σκυροδέματος για γέφυρες. Αυτές οι δοκοί κατασκευάζονται τεντώνοντας τένοντες από χάλυβα υψηλής αντοχής, ρίχνοντας το σκυρόδεμα γύρω τους και στη συνέχεια απελευθερώνοντας τους τένοντες όταν το σκυρόδεμα αρχίζει να σκληραίνει. Οι ορθογώνιες διατομές και οι γενικές διατομές δοκών χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή κτιρίων με σκελετό από χάλυβα. Η γενική δοκός είναι επίσης γνωστή ως η δοκός I, η δοκός ευρείας φλάντζας ή η καθολική στήλη.

Διάφορες μαθηματικές μέθοδοι, που υπολογίζονται με ένα πρόγραμμα υπολογιστή υπολογιστών δοκών, χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των εσωτερικών και εξωτερικών δυνάμεων της δοκού σκυροδέματος και των παραμορφώσεων της δοκού. Οι δυνάμεις της δοκού καθορίζονται από τη μέθοδο άμεσης ακαμψίας ή μετατόπισης, τη μέθοδο κατανομής ροπών και τη μέθοδο ευκαμψίας. Οι παραμορφώσεις δοκών προσδιορίζονται με τη μέθοδο εκτροπής κλίσης και τη μέθοδο εικονικής εργασίας. Η εξίσωση δέσμης Euler-Bernoulli χρησιμοποιείται συνήθως για τη διεξαγωγή ανάλυσης δέσμης κατασκευών δοκών.

Για να είναι μια κατασκευή δομικά σταθερή, είναι σημαντικό για τους μηχανικούς να υπολογίσουν πόσο φορτίο μπορεί να μεταφέρει με ασφάλεια μια δοκός σκυροδέματος και τα είδη των δυνάμεων που θα της επιβληθούν. Οι παραμορφώσεις δοκών αναζητούνται επίσης για λόγους δομικής ασφάλειας, όπως για τη μείωση της επαφής της δοκού με δομικά υλικά που μπορεί να είναι εύθραυστα. Οι παραμορφώσεις της δοκού μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν για να δώσουν στην αρχιτεκτονική μια πιο αισθητικά ευχάριστη εμφάνιση. για παράδειγμα, για να διασφαλιστεί ότι δεν υπάρχουν κρεμάσματα στις δοκούς.