Υπολογιστής κολόνας από σκυρόδεμα

Ένας υπολογιστής κολόνας από σκυρόδεμα βρίσκει τον απαιτούμενο όγκο σκυροδέματος για την κατασκευή μιας ορθογώνιας κολόνας και τον αριθμό σακιών ξηρού έτοιμου σκυροδέματος που πρέπει να αγοραστούν. Λαμβάνει το ύψος, το πλάτος και το βάθος της κολόνας και, στη συνέχεια, χρησιμοποιεί την απόδοση του επιλεγμένου μεγέθους σακιού για να υπολογίσει τον αριθμό των σακιών.

Οι κολόνες από σκυρόδεμα είναι κατακόρυφα δομικά στοιχεία. Μεταφέρουν τα φορτία από δοκούς, δάπεδα και στέγες προς τα κάτω, στη θεμελίωση. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν ορθογώνιες κολόνες ως στύλους στήριξης, βάθρα καταστρωμάτων, πασσάλους περιφράξεων και δομικές κολόνες σε κτίρια. Ο σωστός υπολογισμός της ποσότητας σκυροδέματος πριν από τη χύτευση αποτρέπει την έλλειψη υλικού στη μέση της χύτευσης ή την αγορά πολύ μεγαλύτερης ποσότητας από την απαιτούμενη.

Πώς υπολογίζεται ο όγκος μιας κολόνας από σκυρόδεμα

Ο όγκος μιας ορθογώνιας κολόνας ισούται με το ύψος της πολλαπλασιασμένο επί το πλάτος και το βάθος της:

$V = h \times w \times d$

• $V$ = όγκος της κολόνας (κυβικά μέτρα ή κυβικά πόδια)
• $h$ = ύψος της κολόνας
• $w$ = πλάτος της κολόνας
• $d$ = βάθος της κολόνας

Αυτός είναι ο θεωρητικός όγκος του απαιτούμενου σκυροδέματος, χωρίς πρόβλεψη για απώλειες ή διαρροές.

Παράδειγμα. Μια κολόνα έχει ύψος 3 m, πλάτος 0,3 m και βάθος 0,3 m.

$V = 3 \times 0.3 \times 0.3 = 0.27 \text{ m}^3$

Πώς υπολογίζεται ο αριθμός σακιών σκυροδέματος

Ένα σακί ξηρού μείγματος σκυροδέματος δεν αποδίδει απλώς το βάρος του διαιρεμένο με την πυκνότητα του σκληρυμένου σκυροδέματος (περίπου 2.400 kg/m³ ή 150 λίβρες/κυβικό πόδι). Στο ξηρό μείγμα προστίθεται νερό, το οποίο αυξάνει τόσο τη μάζα όσο και τον όγκο του τελικού σκυροδέματος. Αντί γι’ αυτό, οι κατασκευαστές σακιών δημοσιεύουν την απόδοση: τον όγκο τελικού σκυροδέματος που παράγει ένα σακί. Ο υπολογιστής διαιρεί τον όγκο της κολόνας με αυτή την απόδοση και στρογγυλοποιεί προς τα πάνω, επειδή τα σακιά αγοράζονται μόνο ολόκληρα:

$N = \left\lceil \frac{V}{Y} \right\rceil$

• $N$ = απαιτούμενος αριθμός σακιών
• $V$ = απαιτούμενος όγκος σκυροδέματος
• $Y$ = τελικός όγκος που αποδίδει ένα σακί

Για τα μεγέθη σακιών του αγγλοσαξονικού συστήματος, ο υπολογιστής χρησιμοποιεί τις αποδόσεις που αναγράφονται στο σακί:

Αυτά τα στοιχεία αντιστοιχούν σε περίπου 133,3 λίβρες (60,5 kg) ξηρού μείγματος ανά τελικό κυβικό πόδι σκυροδέματος, μια αναλογία που ισχύει και για τα πέντε μεγέθη. Ένα μέγεθος σακιού εκτός του πίνακα υπολογίζεται με την ίδια αναλογία.

Για τα μετρικά μεγέθη σακιών, ο υπολογιστής μετατρέπει την ίδια αναλογία (περίπου 2.136 kg ξηρού μείγματος ανά τελικό κυβικό μέτρο), αντί να χρησιμοποιεί την πυκνότητα του σκληρυμένου σκυροδέματος, περίπου 2.400 kg/m³:

Το μενού προσφέρει μετρικά σακιά των 25, 40 και 50 kg, καθώς και σακιά του αγγλοσαξονικού συστήματος των 50, 60 και 80 λιβρών (36 kg).

Παράδειγμα. Χρησιμοποιώντας την παραπάνω κολόνα των 0,27 m³ με σακιά των 25 kg:

$N = \left\lceil \frac{0.27}{0.0117} \right\rceil = \lceil 23.1 \rceil = 24 \text{ σακιά}$

Σημειώστε ότι πρόκειται για λιγότερα σακιά από όσα θα υπεδείκνυε η διαίρεση του όγκου με την πυκνότητα του σκληρυμένου σκυροδέματος (0,27 × 2.400 ÷ 25 = 25,9, στρογγυλοποιημένο προς τα πάνω σε 26). Η μέθοδος που βασίζεται στην απόδοση συμφωνεί με την πραγματική ποσότητα που παράγουν τα σακιά μετά την ανάμειξη.

Πρακτικά ζητήματα

Ο υπολογισμένος όγκος δεν περιλαμβάνει απώλειες. Στην πράξη, μέρος του σκυροδέματος χάνεται από πιτσιλίσματα, μη ομοιόμορφους ξυλότυπους και υλικό που παραμένει στον αναμικτήρα. Για μικρές εργασίες είναι συνηθισμένο να προστίθεται 5–10% επιπλέον ποσότητα, ενώ για μεγαλύτερες επαγγελματικές χυτεύσεις προστίθεται 3–5%. Ο οπλισμός από χάλυβα μετατοπίζει επίσης μικρή ποσότητα σκυροδέματος, συνήθως 1–3% του όγκου της κολόνας, αν και αυτό συνήθως καλύπτεται από την πρόβλεψη για απώλειες.

Οι πραγματικές αποδόσεις των σακιών διαφέρουν ελαφρώς μεταξύ κατασκευαστών και προϊόντων, επομένως τα στοιχεία που αναγράφονται στο ίδιο το σακί υπερισχύουν οποιουδήποτε γενικού πίνακα.

Συχνές ερωτήσεις

Χρησιμοποιεί ο υπολογισμός των σακιών την πυκνότητα του σκληρυμένου σκυροδέματος;

Όχι. Χρησιμοποιεί την απόδοση ανά σακί που δημοσιεύει ο κατασκευαστής και η οποία λαμβάνει ήδη υπόψη το νερό που αναμειγνύεται με το ξηρό μείγμα. Η διαίρεση του βάρους του σακιού με την πυκνότητα του σκληρυμένου σκυροδέματος υπερεκτιμά τον απαιτούμενο αριθμό σακιών, επειδή αγνοεί τον όγκο που προσθέτει το νερό ανάμειξης.

Πόσα σακιά χρειάζεται μια κολόνα 10 πόδια αν έχει διαστάσεις 12 ίντσες επί 12 ίντσες;

Ο όγκος είναι 10 πόδια (3 m) × 1 πόδι (0,3 m) × 1 πόδι (0,3 m) = 10 κυβικά πόδια (0,28 m³). Με σακιά των 60 λιβρών (27 kg), καθένα από τα οποία αποδίδει 0,45 κυβικά πόδια (0,0127 m³):

$N = \left\lceil \frac{10}{0.45} \right\rceil = \lceil 22.2 \rceil = 23 \text{ σακιά}$

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτός ο υπολογιστής για δοκούς αντί για κολόνες;

Ναι. Ο όγκος μιας ορθογώνιας δοκού υπολογίζεται με τον ίδιο τρόπο: μήκος επί πλάτος διατομής επί βάθος. Εισαγάγετε το μήκος της δοκού ως ύψος.

Τι γίνεται αν η κολόνα δεν είναι ορθογώνια;

Ο παραπάνω τύπος εφαρμόζεται μόνο σε ορθογώνιες διατομές, συμπεριλαμβανομένων των τετραγωνικών. Ο όγκος μιας κυκλικής κολόνας είναι $V = \pi r^2 h$, όπου $r$ είναι η ακτίνα. Μια κολόνα σχήματος L ή T μπορεί να χωριστεί σε ορθογώνια τμήματα, τα οποία υπολογίζονται ξεχωριστά και στη συνέχεια αθροίζονται.

Πώς γίνεται η μετατροπή μεταξύ μετρικών μονάδων και μονάδων του αγγλοσαξονικού συστήματος;

Το ένα πόδι ορίζεται ακριβώς ως 0,3048 μέτρα, επομένως το ένα μέτρο ισούται με περίπου 3,28084 πόδια (1 m). Ένα κυβικό μέτρο ισούται με περίπου 35,3147 κυβικά πόδια (1 m³) και ένα χιλιόγραμμο ισούται με περίπου 2,20462 λίβρες (1 kg). Η αλλαγή συστήματος μονάδων μετατρέπει τις καταχωρισμένες διαστάσεις με τον ακριβή συντελεστή 0,3048 και επιλέγει το προεπιλεγμένο μέγεθος σακιού για το συγκεκριμένο σύστημα (25 kg στο μετρικό σύστημα, 50 λίβρες στο αγγλοσαξονικό).

Ποια είναι η διαφορά ανάμεσα στο έτοιμο σκυρόδεμα και το σκυρόδεμα σε σακιά;

Το έτοιμο σκυρόδεμα παραδίδεται προαναμεμειγμένο με φορτηγό και χρησιμοποιείται συνήθως για χυτεύσεις μεγαλύτερες από περίπου ένα κυβικό γιάρδο. Πρέπει να τοποθετηθεί σύντομα μετά την παράδοση. Το σκυρόδεμα σε σακιά είναι ξηρό μείγμα που αγοράζεται σε σακιά και αναμειγνύεται επί τόπου, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για μικρότερες εργασίες ή για χώρους όπου ένα φορτηγό με αναμικτήρα δεν μπορεί να φτάσει εύκολα.