1. Γενικά
Ο στατικός ή δομοστατικός σχεδιασμός είναι μια σύνθετη διαδικασία που προσδοκεί να ικανοποιήσει κατά το μέγιστο δυνατόν τόσο τις λειτουργικές και αρχιτεκτονικές απαιτήσεις του κτιρίου, όσο και τις απαιτήσεις σε αντοχή και κατασκευαστική απλότητα.
Η χρήση των κοιλοδοκών μπορεί να οδηγήσει σε κατασκευές υψηλής αισθητικής, έχοντας πάντα λάβει υπ’ όψιν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά αυτών και των συνδέσεών τους.
Διατομές κλειστού τύπου παρουσιάζουν ιδιότητες με ικανοποιητικές αντοχές έναντι στρέψης, κάμψης και λυγισμού και στις δύο διευθύνσεις τους, κάτι εξαιρετικά χρήσιμο για την αντοχή κατασκευών με μη τυπική στατική μόρφωση. Επίσης, η αντίστασή τους σε διάβρωση είναι μεγαλύτερη από αυτή των ανοιχτών διατομών ( I, H, C), καθώς η εσωτερική τους επιφάνεια είναι προστατευμένη λόγω του σχήματός τους.
Ένα άλλο χαρακτηριστικό των κοιλοδοκών, ιδιαίτερα αυτών με αυξημένες εξωτερικές διαστάσεις, είναι το γεγονός ότι το εσωτερικό τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ποικίλους τρόπους. Προκειμένου να αυξηθεί η αντοχή των διατομών, χωρίς να αυξηθούν οι εξωτερικές τους διαστάσεις, το εσωτερικό τους μπορεί να γεμισθεί με οπλισμένο σκυρόδεμα. Σε αυτή τη περίπτωση οι διατομές είναι πλέον σύμμεικτες και η κατασκευή μπορεί να παραλάβει ιδιαίτερα αυξημένα φορτία (πολυώροφα κτίρια, κτίρια με μεγάλα ανοίγματα ή με βαρέως τύπου φόρτιση). Άλλες χρήσεις του εσωτερικού κενού των κοιλοδοκών, είναι ο εξαερισμός ή/ και η θέρμανση των κτιρίων, η κάλυψη της υδρορρόης καθώς και η νέα μέθοδος πυροπροστασίας των κτιρίων κατά την οποία σε περίπτωση φωτιάς κυκλοφορεί νερό μέσα στις κοιλοδοκούς και με τον τρόπο αυτό διατηρείται η κρίσιμη θερμοκρασία του μετάλλου κάτω από τους 450ο C.
Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι αν και το κόστος παραγωγής των κλειστών διατομών είναι μεγαλύτερο από αυτό των ανοιχτών διατομών, η ορθή χρήση και σχεδιασμός τους οδηγεί σε μεγαλύτερο λόγο αντοχής προς βάρους διατομής και άρα σε οικονομικότερες λύσεις.
Ιδιαίτερης προσοχής χρήζει ο σχεδιασμός και η κατασκευή των συνδέσεων των κοιλοδοκών. Σήμερα είναι στη διάθεση του μηχανικού οδηγίες κανονισμών και διατάξεων για την σχεδίαση των συνδέσεων αυτών, ενώ παράλληλα πραγματοποιούνται περαιτέρω έρευνες για τις ειδικού τύπου συνδέσεις αυτής της κατηγορίας.
2. Χρήσεις
Ευρεία είναι η χρήση των κοιλοδοκών με ποικίλες εφαρμογές καλύπτοντας ανάγκες καθημερινής χρήσης, όπως είναι η κατασκευή περιφράξεων και κιγκλιδωμάτων, μέχρι κατασκευές ιδιαίτερης σημασίας όπως γέφυρες, ψηλά κτίρια, γήπεδα και κτίρια αεροδρομίων.
Δεν είναι τυχαίο ότι αρχιτέκτονες παγκοσμίους φήμης επιλέγουν κοιλοδοκούς για κτίρια διεθνούς προβολής, όπως η πυραμίδα του Λούβρου και το London Eye.
Εικόνα 1: Η πυραμίδα του Λούβρου,Αρχιτέκτονες: Ι Μ Pei
Εικόνα 2: London Eye, Αρχιτέκτονες: Marks Barfield Architects
3. Κατηγορίες διατομών & Κατασκευή
Οι τύποι διατομών είναι:
- CHS: Circular Hollow Section, Στρόγγυλες Κοίλες Διατομές
- SHS: Square Hollow Section, Τετράγωνες Κοίλες Διατομές
- RHS: Rectangular Hollow Section, Ορθογωνικές Κοίλες Διατομές
Εικόνα 3: Τύποι Κοίλων Διατομών
Ανάλογα με τον τρόπο που κατασκευάζονται οι διατομές χωρίζονται σε ελατές διατομές ( εν θερμώ) και ψυχρής έλασης διατομές. Οι πρώτες παράγονται με χαλυβουργίες από ρευστό μέταλλο που στη συνέχεια μορφώνονται σε γραμμές καλουπιών συνεχούς ροής περνώντας από έλαστρα, ώστε να πάρει η διατομή την τελική της μορφή. Οι ψυχρής έλασης διατομές παράγονται από κατεργασία χαλυβδόφυλλων σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Εικόνα 4: Θερμή VS Ψυχρής Έλασης (εικόνα από INFINITY MFG)
4. Κανονισμοί & πρότυπα
Τα υλικά των διατομών ακολουθούν το ευρωπαϊκό πρότυπο EN 10210-1 για τις διατομές εν θερμώ και το EN 10219-1 για τις διατομές ψυχρής έλασης. Σύμφωνα με τα πρότυπα αυτά, οι κατηγορίες υλικών από τις οποίες κατασκευάζονται οι διατομές θερμής και ψυχρής έλασης είναι οι S235JRH, S275JOH, S275J2H, S355JOH & S355J2H. Στο πρότυπο EN 10219-1 δίνονται εκτός των προαναφερθέντων και υλικά με αυξημένη αντοχή που αφορούν κοιλοδοκούς ψυχρής έλασης τα S275MH, S275MLH, S355MH, S355MLH, S460MH & S460MLH.
Οι διαστάσεις και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των κοίλων διατομών δίνονται αντιστοίχως στα πρότυπα EN 10210-2 ‘Κοίλες διατομές κατασκευών με τελική κατεργασία εν θερμώ από μη κεκραμένους και λεπτόκοκκους χάλυβες – Μέρος 2: Ανοχές, διαστάσεις και ιδιότητες διατομών’ και στο EN 10219-2 ‘Χαλύβδινες συγκολλητές κοίλες διατομές κατασκευών διαμορφωμένες εν ψυχρώ – Μέρος 2: Ανοχές, διαστάσεις και ιδιότητες διατομών’.
Τέλος, η διαστασιολόγηση των κατασκευών αυτών πραγματοποιείται κατά τους ευρωπαϊκούς κανονισμούς ΕΝ1993-1-1 «Γενικοί κανόνες και κανόνες για κτίρια» και ΕΝ 1993-1-3 για ψυχρής έλασης λεπτότοιχες διατομές, ενώ οι συνδέσεις τους διαστασιολογούνται κατά ΕΝ 1993-1-8. Αναλόγως των αναγκών κάθε κατασκευής χρησιμοποιούνται και τα υπόλοιπα μέρη του κανονισμού ΕΝ1993 «Σχεδιασμός κατασκευών από χάλυβα».
