Hormigoi armatua indartzeko ildo berriak

Aimar ORBE

Hormigoi, eta orokorrean eraikuntza arlo guztiak, ospe txarra izan ohi du, sarri komunikabideen eragin mediatikoa dela eta, aurreiritzi negatiboak sortzen baitira. Zementuaren fabrikazioak eragiten duen ingurumen inpaktua agerikoa da, baina ezinbesteko bilakatu den materiala izaki, garraiobide askok petroliotik eratorritako erregaiak erabiltzen dituzten gisara, ezin alde batera utzi. Bada eraikuntzaren baitan, eta hormigoiaren zientzian ondorioz, nabarmena da hobekuntza-korrontea. Jakina da ere, gizarteak ez duela berrikuntza hauen berri zuzenki izaten, askotan egikaritze fasera bideratzen baitira. Azken finean, eraikitako hormigoizko horma bat, horma gris bat izango da barnean duen zientzia guztia gorabehera.

Hormigoiaren ingurumen inpaktua murrizte aldera, hainbat dira jarraitu izan diren ikerketa ildoak. Horien artean aipagarrienak, industria hondakinak agregakin birziklatu gisa edo eraiste lanen hondakinetatik sortutako agregakinak erabiltzea, zentral termiko zein labe garaietako zepa zementua fabrikatzeko edo zementuaren ordezko gisa erabiltzea, arku elektrikozko labeetan sortzen den zepa agregakin gisa erabiltzea, etab.

Hala ere, materialean ez ezik, egikaritze kostu eta epeetan eragiten duten hobekuntzak ere helburu dira. Materialak arinago eta seguruago obraratzeak, abantaila horiek ekartzeaz gain, badakartza beste zenbait onura ukiezin eta, hortaz, kuantifikatzeko zailak direnak. Langileen osasun eta segurtasuna hobetzea, biztanleriari eragindako eragozpenak murriztea eta materialen erabilera eraginkorragoaren alde egiten dute, besteak beste.

Jarraian, ikerketa ildo horietako bati tira eginez, hormigoi armatua indartzeko berrikuntzan murgiltzeko parada dago. Tradizionaltzat har daitekeen altzairuzko barra bidezko armaduraz gain, badira zenbait aukera hauskorra den hormigoia indartzeko. Hormigoiaren matrizeak konpresio tentsioak eusteko erresistentzia ona izan ohi duen arren, trakzio esfortzuek eragindakoei aurre egiteko ez da horren aproposa. Eta okerragoa dena, apurtuz gero, apurketa hauskorra gertatzen da. Hau da, bat-batekoa eta abisu handirik ematen ez duena.

Hori dela eta, historikoki hainbat materialekin egin izan den bezala, hormigoi matrizearen baitan zuntz laburrak sartzea aztertu da. Material ugari erabil daiteke asmo horretarako. Asko, beira zuntza edo poliesterra kasu, hormigoiaren gogortze fasean ager daitezkeen trakzioak eusteko erabilgarri dira hormigoi pitzatu ez dadin, baina ez zerbitzu fasean, erabilera gainkarga nabarmenek sor ditzaketen tentsioak handiagoak baitira.

Kasu horretan, altzairu zuntzetara jo ohi da. Forma eta geometria ezberdinak dituzten zuntzak dira. Diametro, luzera eta deformazio aldaerek, erabilera anitzerako aproposak bihurtzen dituzte (ikus 1. Irudia).

Ikerketak aurrera dirau eta azkenaldian, gako bikoitz eta hirukoitzak dituzten zuntzak merkaturatzen hasi dira. Material konposatu honek, altzairu zuntzez indarturiko hormigoiak, jasan ditzakeen tentsioak handitzea dute helburu. Orain arte, zuntz horiek hormigoi matrizearen baitan irristatuz joan dira kargak handitzen joan ahala. Geometria berri hauek aldiz, zuntzak ezin hobeto ainguratzen dituzte hormigoi matrizearen baitan eta horrela, haien ekarpena nabarmenagoa bilakatzen da.

Hobekuntza guzti hauek laborategian aztertu eta frogatu arren, errealitatean beharrezko segurtasun bermea ziurtatzea ez da horren erraza. Batik bat, zuntz horiek ez direlako eskuz eta banan banan beharrezko ditugun tokian pausatzen, baizik eta plantan zein kamioian hormigoiarekin nahastu ondoren, nahastura hori da enkofratuan isurtzen dena.

Hormigoitze prozedurak eta hormigoiaren propietateek eragin nabarmena dute zuntzen banaketa eta orientazioan. Horiek aurreikustea eta kontrolatzea ezinbestekoa da esparru teorikoan ezarri izan diren kalkulu oinarriak [1] ontzat hartu ahal izateko. Ezinbestekoa da hortaz, indartzearen egokitasuna bermatuko duten kalitate kontrol metodoak ezartzea era sistematiko eta bideragarrian. Arlo honetan, ikerketa ildo ugari ireki dira azken urteetan, zenbait abantaila eta desabantaila agertzen dituztelarik [2].

Edozein kontrol teknikaren desabantaila, egitura-elementuaren ezegokitasuna antzemanez gero agerian geratzen da. Hormigoi pieza ez da torloju edo ordenagailu baten gisakoa. Elementu askozaz handiagoa eta astunagoa da eta kalitate kontrola gainditu ezean, nekez baztertu, berrerabili, birziklatu edo desmuntatu daiteke. Hondakin ugari sor dezakeen prozesua da eta nahiz eta hondakinok geldoak izan, haien garraio eta ezabaketan erabiltzen den makineriak potentzia handikoa izan behar du eta, ondorioz, erregai kontsumo ugariko izan ohi da.

Arazoari aurre egitea nahitaezkoa da, diseinu egoki eta kontrolatuaz baliatuz. Horretarako, ordenagailu bidezko jariakinen dinamika (Computational Fluid Dynamics) tresna baliagarria bihurtu da. Beste arlo batzuetan ugaritasunez erabili izan den arren, dela industria, aeronautika, energia berriztagarriak edo biomedikuntza, hormigoi freskoaren mugimendu eta bilakaera aztertzeko egokia dela frogatu izan da. Badira zenbait ikertzaile, hormigoiaren jarioa doitasunez simulatu dutenak [3], baina erronka handiagoa da hormigoiak eta elementuaren geometriak zuntzen orientazioa nola baldintzatzen duen aurreikustea [4].

Metodo bi uztartzen ari gara helburu hori lortzeko. Alde batetik Volume of Fluid deritzona, airea eta hormigoiaren arteko muga sortuko duena, bakoitzari dagozkion propietateak esleituz. Bestalde, aurrekotik abiatuz, zuntzen tamaina eta ezaugarriak dituzten partikula batzuk txertatu dira, Discrete Element Method-ari jarraiki (ikus 2. Irudia). Fase ezberdinen arteko elkarrekintzak mugatu egingo ditu haien desplazamendu eta abiadura, erlatibo zein absolutuak.

Teknika honen arrakastak, segurtasun osoz eta erraztasun handiz, forma eta geometria konplexuko hormigoi-elementuak fabrikatzeko bidea ireki dezake. Simulazio hauen ondorioz, indartzearen ausazko banaketa eta orientazioa aurreikusi eta indartzerik gabeko edo orientazio okerreko gune ahulak antzeman daitezke.

Honen bitartez, hormigoiaren osagaien proportzioak aldatzeko irizpideak ezar daitezke, haien biskositatea eta isurpen-tentsioa egokituz. Parametro bi horien artean lehenengoak, hormigoi masaren mugimenduak izango duen abiadura baldintzatzen du eta, aldi berean, hormigoia osatzen duten osagai guztiak, ura, zementua, harea, legarra eta balizko zuntzak, bereizte barik elkarrekin mantentzearen arduraduna da. Bigarrenak aldiz, hormigoiaren mugimendu hori abiatu dadin masak jasan behar duen gutxieneko presio maila zehazten du. Hormigoi oso jariakorren kasuan noski, azken parametro hau oso balio txikikoa da, baina biskositatea ordea, altua izan behar da masaren egonkortasun bermatzeko. Arlo honetan, funtsezko garrantzia hartzen dute hormigoi masa freskoaren ezaugarriak eralda ditzaketen gehigarri kimikoek. Hormigoiaren jariakortasuna handitzeko eta trinkotasuna murrizteko oso ohikoa zen langileek ur gehiago gehitzea masa freskoan. Esperientziak erakutsi du ekintza hori baztertu egin behar dela, etorkizunean arazoak dakartzalako hormigoiaren erresistentzia gutxitzen baitu eta aldi berean, porotsuago bihurtzen baitu, eragile erasokorrek errazago dutelarik elementuaren barnean sartu eta kalteak eragitea.

Ezin hobea dirudien arren, baditu gainditu beharreko zenbait oztopo. Horien artean nagusiena, simulazio prozesuak duen konputazio gastua da. Ordenagailu arruntek nekez egin dezakete arrazoizko denboran eta ezinbestekoa gertatzen da prozesadore asko dituzten ordenagailuen erabilera. Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitateko (UPV/EHU) Ikerkuntzarako Zerbitzu Orokorrari (SGIker) atxikia dagoen Ikerketari Aplikatutako Informatika sailak High Performance Computing edo Kalkulu Zientifikoan jarduteko baliabideak eskaintzen ditu eta ekinean jarraitzeko aukera dugu horri esker.

Eskertzak

Egileak, IT781-13 ikerketa taldearen laguntza eskertzen du.

Erreferentziak

[1] Blanco A., Pujadas P., de la Fuente A., Pialarissi Cavalaro S.H., Aguado, A. (2013) Application of constitutive models in European codes to RC-FRC. Construction and Building Materials, 40, 246-259.

[2] Orbe A. (2016) Altzairu-zuntzez indarturiko hormigoia: Eraikuntza lanak erraztuko dituen etorkizun oparoko materiala. Ekaia, ale berezia 2016, 137-145.

[3] Roussel N., Geiker M.R., Dufour F., Thrane L.N., Szabo P. (2007) Computational modeling of concrete flow: General overview. Cement and Concrete Research, 37 (9), 1298-1307.

[4] Orbe A., Losada R., Rojí E., Cuadrado J., eta Maturana A. (2014) The prediction of bending strengths in SFRSCC using computational fluid dynamics (CFD). Construction and Building Materials, 66, 587-596.

Irakurleen iritziak:

comments powered by Disqus

• Harpidetza / Suscripción
• Nortzuk gara / Quiénes somos
• Lege oharrak / Avisos legales
• ISSN 1139-3629
• euskonews@euskonews.com