ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΤΟΥ ΣΙΔΗΡΟΟΠΛΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ
Χάρης Αλκ. Αποστολόπουλος, Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, επ. Καθηγητής στο Εργαστήριο Τεχνολογίας και Αντοχής των Υλικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
Xρήστος Ροδόπουλος, Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός, επισκέπτης Καθηγητής στο Κεντρο Expertise of Structural Mechanics, Πανεπιστήμιο Monash
1. Δομική ακεραιότητα
Τόσο τα εκπαιδευτικά εγχειρίδια όσο και πολλά από τα ισχύοντα πρότυπα, αναφέρονται με σαφήνεια στα θέματα που σχετίζονται με την προστασία του σιδηροοπλισμού των κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα.
Η διατύπωση δε των όρων και των προϋποθέσεων για την παροχή της προστασίας του σιδηρού οπλισμού, βασίζεται κύρια στην αλκαλική φύση της τσιμεντένιας πάστας που τον περιβάλλει. Παρόλα αυτά η διάβρωση του χάλυβα οπλισμού των κατασκευών δυστυχώς, αλλά αποτελεί μια αρνητική πραγματικότητα που εκδηλώνεται συνήθως με χρωματική αλλοίωση της εξωτερικής επιφάνειας του σκυροδέματος. Κατά την έννοια αυτή, η παραπάνω διατυπούμενη αναφορά περί αλκαλικής προστασίας του σιδηροοπλισμού δεν φαίνεται πάντα αληθινή. Κατόπιν αυτών, εστιάζοντας στις περιπτώσεις κατασκευών με πρόωρη υποβάθμιση, τελευταία, παρατηρούμε μία συνεχώς αυξανόμενη συχνότητα προβλημάτων που σχετίζονται με τη διάβρωση του σιδηρού οπλισμού ακόμη και σύγχρονων δομών. Η διαβρωτική υποβάθμιση του σιδηροοπλισμού, οφείλεται κυρίως σε εξωτερικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες που εκδηλώνονται, με διάχυση μέσω του διαπερατού υλικού του σκυροδέματος με την δράση μηχανισμών του διοξειδίου του άνθρακα και της διείσδυσης χλωριόντων. Οι επιθετικοί αυτοί παράγοντες (θεωρητικά) φθάνουν στον σιδηροοπλισμό προκαλώντας αποπαθητικοποίηση (depassivation) του προστατευτικού στρώματός του και τότε, παρουσία νερού και οξυγόνου συντελείται διάβρωση.
Παρότι η διαβρωτική υποβάθμιση των κατασκευών είναι γνωστή, μόλις τα τελευταία χρόνια άρχισε να προσελκύει την προσοχή των ερευνητών διεθνώς ιδιαίτερα μετά από την διαπίστωση αστοχιών κατασκευών λόγω διάβρωσης του σιδηρού οπλισμού. Μέχρι σήμερα μάλιστα μπορεί να διατυπωθεί η άποψη ότι σχετικά λίγη «δουλειά» έχει πραγματοποιηθεί γύρω από την «ποσοτικοποίηση» της επίδρασης της διάβρωσης στις μηχανικές ιδιότητες των παλαιότερων κατηγοριών σιδηροοπλισμού αλλά και του (πολυδιαφημισμένου) σύγχρονου και ακόμη λιγότερη πάνω στο θέμα της απομένουσας αντοχής έστω απλών στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος.
Είναι επίσης γνωστό ότι, στα υποστυλώματα των κατασκευών, ο σεισμός προκαλεί τουλάχιστον δύο σύγχρονες οριζόντιες δράσεις και ένα μεταβαλλόμενο αξονικό φορτίο (Abrams, 1987; Kreger, 1984; Li et al, 1987; Ristic, 1980). Υπό τις συνθήκες αυτές, η μηχανική «απόδοση» ενός υποστυλώματος, με σχετικά «χαμηλό» αξονικό φορτίο, μπορεί ξαφνικά να βρεθεί δραματικά μειωμένη. Παράλληλα, η σεισμική απόκριση των υποστυλωμάτων εν γένει, συνδέεται σοβαρά με την αξιοπιστία των χρησιμοποιούμενων δομικών υλικών όπως χαρακτηριστικά του χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος. Σήμερα διεθνώς, εκπονείται τεράστιος όγκος δουλειάς πάνω στην συμπεριφορά του χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος σε συνθήκες σεισμού, εξομοιώνοντας την φόρτιση αυτή με μηχανικές δοκιμές ολιγοκυκλικής κόπωσης ελεγχόμενης παραμόρφωσης (Brown and Kunnath, 2004; Dutta and Mander, 2001; El-Bahy et al, 1999). Σε άλλες εργασίες εξετάζονται διάφορα θέματα μηχανικής συμπεριφοράς του διαβρωμένου και μη διαβρωμένου χάλυβα σε συνθήκες σεισμού όπως : η διάρκεια ζωής του, η μέγιστη αναλαμβανόμενη δύναμη και η δαπανώμενη ενέργεια (Apostolopoulos, 2007; Pipa et al, 1996; Riva et al, 2001; Sengh, 1997).
Μετά απο αυτά γίνεται σαφές ότι γνωστοί παράγοντες όπως οι συνήθεις διαρροές, η επιφανειακή απορροή των ομβρίων, ο άνεμος, το θαλάσσιο περιβάλλον, οι βιομηχανικές εκπομπές και άλλες ανθρωπογενείς δραστηριότητες όπως η κυκλοφορία των οχημάτων, συνιστούν βασικούς παράγοντες υποβάθμισης των κατασκευών απο οπλισμένο σκυρόδεμα. Σε μία σεισμογόνο περιοχή (η Ελλάδα κατέχει αρνητική πρωτιά στην Ευρώπη), η ανάγκη διασφάλισης των κατασκευών μας χαρακτηρίζεται ιδιαίτερα σημαντική. Έτσι, η συχνή καταγραφή, η παρακολούθηση και η ταχεία ανίχνευση της κατάστασης του σιδηρού οπλισμού κρίσιμων σημείων κάθε κατασκευής με την βοήθεια μη καταστροφικών μεθόδων, μπορεί να αποτρέψει συνέπειες καταστροφικές για την ασφάλεια των ανθρώπων και των δομών.
Στην παράκτια ζώνη της Ελλάδας όπου ευρίσκεται μεγάλο μέρος του κτηριακού αποθέματος της χώρας, εκεί, οι κατασκευές υπόκεινται τις συνέπειες: του επιθετικού θαλάσσιου περιβάλλοντος, των εκπομπών απο τον κυκλοφοριακό φόρτο και της υψηλής σεισμικότητας. Στις συνθήκες αυτές, η ανάγκη προβλέψιμης απόκρισης των κατασκευών λόγω της συσσωρευτικής βλάβης επι του σιδηροοπλισμού, καθίσταται παράγοντας υψηλής σπουδαιότητας και σημαντικό ζητούμενο αξιοπιστίας και εν γένει της δομικής ακεραιότητας. Πάντως, τα ευρήματα μιας συνεχιζόμενης έρευνας στο Εργαστήριο Τεχνολογίας και Αντοχής των Υλικών του Πανεπιστημίου Πατρών, επιβεβαιώνουν τον βαθμό και την σοβαρότητα του προβλήματος.
2. Ο κανονισμός Τεχνολογίας Χαλύβων 2008 (ΚΤΧ 2008)
Ο Κανονισμός Τεχνολογίας Χαλύβων Οπλισμένου Σκυροδέματος 2008, (ΦΕΚ 1416/Β/17-07-2008, ΦΕΚ 2113/Β/13-10-2008) γνωστός ως ΚΤΧ 2008, αποτελεί ήδη πραγματικότητα. Στο μεσοδιάστημα, από τη πρώτη ανάρτηση του σχεδίου κανονισμού μέχρι που απετέλεσε τελικό κανονιστικό κείμενο, διατυπώθηκαν από το Εργαστήριο Τεχνολογίας και Αντοχής των Υλικών του Πανεπιστημίου Πατρών, πολλές επισημάνσεις και σχολιασμοί που όχι μόνον δεν έτυχαν ανταπόκρισης η έστω μιας απάντησης, αντίθετα, αγνοήθηκαν πλήρως από την επιτροπή του κανονισμού. Η προσπάθειά μας ώστε ορισμένοι προβληματισμοί και σχολιασμοί επί του ΚΤΧ2008 να παρουσιαστούν συνοπτικά στο 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος (Οκτώβριος 2009) στην Κύπρο, επίσης απέβη άκαρπη αφού οι υπεύθυνοι «κριτές» αποφάνθηκαν (τουλάχιστον) αρνητικά, σε δύο εργασίες μία εκ των οποίων ήδη έχει γίνει αποδεκτή από έγκυρο διεθνές επιστημονικό περιοδικό με κριτές. Η «κίνηση» παρουσίασης τεκμηριωμένου σχολιασμού με επιστημονικά αποτελέσματα (για τον παραγόμενο χάλυβα) που πρέπει να μας προβληματίσουν, δυστυχώς ακυρώθηκε και αποτράπηκε (προσωρινά) από το επίσημο συνέδριο της οικογένειας των πολιτικών μηχανικών της χώρας (εν αγνοία των μηχανικών).
Όμως, η προσπάθειά μας για ενημέρωση της κοινής γνώμης συνεχίζεται, με σκοπό την έναρξη ανοιχτής συζήτησης που απώτερο στόχο θα έχει την αναβάθμιση του ΚΤΧ2008 και του χάλυβα B500c. Σήμερα εκτιμάται, ότι το παραγόμενο προϊόν B500c, παρέχει δυνατότητες βελτίωσης, ώστε να συνεχίσει να καλύπτει τα μικρά και μεσαία έργα. Παράλληλα δε με αυτά, για τις δομές υψηλής σπουδαιότητας, ζητείται η καθιέρωση κατηγορίας χάλυβα λιγότερο ευάλωτου στην διάβρωση, με σταθερές μηχανικές ιδιότητες και υψηλότερη ολκιμότητα (για παράδειγμα με όριο ομοιόμορφης παραμόρφωσης 12%).