Βελτιστοποίηση καταλόγου οπλισμών

Οι προμετρήσεις των οπλισμών που έγιναν στο προηγούμενο κεφάλαιο βασίζονται στα θεωρητικά μήκη των ράβδων όπως προκύπτουν από το λογισμικό. Επειδή οι ράβδοι των οπλισμών είναι συγκεκριμένων μηκών, συνήθως 12 ή 14 m, η υλοποίηση της παραγγελίας με τα ακριβή μήκη θα δημιουργήσει ρετάλια, δηλαδή υπολείμματα ράβδων μήκους π.χ. 0.80 m, που δεν θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Για να ελαχιστοποιηθεί το κόστος από τα ρετάλια, η κάθε μά-ντρα έχει έναν τρόπο που χειρίζεται το συγκεκριμένο θέμα, όπως επίσης και ένα τρόπο να χειρίζεται το θέμα της κατασκευαστικής ακρίβειας. Οι μέθοδοι χειρισμού των ρεταλιών και της κατασκευαστικής ακρίβειας, έχουν το γενικό τίτλο βελτιστοποίηση. Τη βελτιστοποίηση των οπλισμών μπορεί να τη χειριστεί είτε ο μελετητής εφαρμογής, είτε οι υπεύθυνοι προμετρητές της μάντρας. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το θέμα της βελτιστοποίησης γενικά, καθώς και μία πρόταση.

Σε κάθε περίπτωση, όποια και αν είναι η μέθοδος βελτιστοποίησης, πρέπει η προμέτρηση εφαρμογής να αναφέρει το ποσοστό της φύρας των ράβδων, επειδή η κοστολόγηση του οπλισμού περιλαμβάνει και τη φύρα.

Ο Μηχανικός φτιάχνει τους καταλόγους των οπλισμών με βάση δύο βασικές παραδοχές:

1ον) θεωρεί ότι οι ξυλότυποι θα κατασκευαστούν, όπως ακριβώς αναφέρονται στα σχέδια και

2ον) Με βάση τις διαστάσεις που προκύπτουν από τα σχέδια και τα θεωρητικά μήκη αγκύρωσης και μάτισης, καθορίζει τα θεωρητικά μήκη των ράβδων.

Στην κατασκευή όμως, οι διαστάσεις των πραγματικών ξυλοτύπων έχουν μία αθέλητη “κατασκευαστική απόκλιση” και η κοπή των ράβδων στα θεωρητικά μήκη είναι αντιοικονομική, επειδή αφήνει πολλά ρετάλια.

Η αναπόφευκτη κατασκευαστική απόκλιση είναι ανάλογη με τα εργαλεία, την πείρα και την επιμέλεια του εργολάβου των ξυλοτύπων και εκτιμάται σε ένα μέγεθος της τάξης του 10 έως 30 mm.

Επίσης, η κοπή των ράβδων σε τυχαία μήκη είναι παραγωγική μόνο σε περίπτωση που χρησιμοποιούνται μηχανές κοπής από κουλούρα, αλλά και σε αυτές τις περιπτώσεις η κουλούρα καλύπτει συνήθως ράβδους μέχρι Ø12, ή Ø14. Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις η κοπή των ράβδων πρέπει να γίνεται σε συμπληρωματικά μεγέθη ακέραιων βιομηχανικών ράβδων συνηθισμένων μηκών 12 ή 14 m. Για να γίνει αυτό εφικτό, πάντοτε σε ένα βαθμό, θα πρέπει να υπάρχουν διαρκώς τα διαθέσιμα υπολείμματα ράβδων και να διακρίνονται μεταξύ τους με βάση την διάμετρο και το μήκος και αυτό πρακτικά είναι πολύπλοκο και απαιτεί μεγάλο χώρο και πολύ εργασία.

Τελικά, πάντοτε θα υπάρχει φύρα στις ράβδους. Όσο μεγαλύτερη είναι η φύρα, τόσο μεγαλύτε-ρο το κόστος του υλικού και μικρότερο το κόστος εργατικών και όσο λιγότερη η φύρα, τόσο μεγαλύτερο το κόστος εργατικών. Το ζητούμενο είναι ο βέλτιστος συνδυασμός που δίνει την οικονομικότερη λύση, με την απαράβατη συνθήκη ότι θα τηρούνται πάντοτε τα ελάχιστα αναγκαία μήκη των ράβδων.

Μία πολύ καλή μέθοδος βελτιστοποίησης που δίνει ένα καλό οικονομικό συνδυασμό κόστους-φύρας είναι η μέθοδος “τυποποιημένης κοπής και αποθήκευσης” σε μεγέθη ράβδων συγκεκριμένου βήματος π.χ. ανά 250 mm .

Στη συνέχεια εξετάζονται 3 παραδείγματα βελτιστοποίησης των ράβδων συγκεκριμένων δομικών στοιχείων με τις παραδοχές: (α) κατασκευαστικής απόκλισης = 20 mm και (β) τυποποιημένης κοπής με βήμα = 0.25 m.

1ο παράδειγμα (η πλάκα της §3.5.1)

Στο παράδειγμα της αμφιέρειστης πλάκας της §3.5.1 είχαμε συνολικό μήκος πλάκας 4.40 m και μήκος για τις κάτω ράβδους 4.33 m.

Στο αριστερό και στο δεξί άκρο της πλάκας, ο πλαϊνός ξυλότυπος μπορεί να μετακινηθεί αριστερά ή δεξιά κατά 20 mm. Το άνοιγμα της πλάκας, στις δυσμενέστερες περιπτώσεις μπορεί να φτάσει το μήκος από 4.40-0.02-0.02=4.36 m μέχρι 4.40+0.02+0.02=4.44 m. Για τις ράβδους, κρίσιμη είναι η κατάσταση που οι μετακινήσεις των άκρων της πλάκας γίνουν προς το εσωτερικό της. Για να καλυφθεί αυτή η περίπτωση και να έχουμε τη σωστή επικάλυψη, οι κάτω ράβδοι πρέπει να κατασκευασθούν με μήκος 4.33-0.02-0.02=4.29m.

Το τυποποιημένο μήκος κοπής είναι 4.25 m ή 4.50 m. Σ’ αυτή την περίπτωση δεν υπάρχει περιθώριο να κοπεί η ράβδος ούτε μικρότερη (στα 4.25 m) ούτε μεγαλύτερη (στα 4.50 m) και γι’ αυτό η βελτιστοποίηση γίνεται μόνο ως προς το σκέλος της κατασκευαστικής απόκλισης. Έτσι η κοπή των ράβδων (2) γίνεται με μήκος l2=4.29 m αντί 4.33 m. Η ίδια λογική ισχύει και για τις ράβδους (5) που η κοπή τους γίνεται με μήκος l5=4.29 m αντί 4.33 m.

Με ανάλογο τρόπο σκέψης καταλήγουμε ότι οι ράβδοι (1) θα έχουν μήκος κοπής l1=4.38 m αντί 4.42 m. Η διαφορά του μήκους μοιράζεται στα δύο φτερά που κατασκευάζονται με μήκος 0.71 m αντί 0.73 m.

Οι ράβδοι (4) των φουρκετών είναι μικρού μήκους και δεν υπάρχει λόγος βελτιστοποίησης κοπής.

Οι ράβδοι (3) θα έχουν μήκος κοπής l3=4.89 m αντί 4.93 m.

2ο παράδειγμα (οι δύο πλάκες της §3.5.3)

Στο παράδειγμα της αμφιέρειστης πλάκας με πρόβολο της §3.5.3 είχαμε συνολικό μήκος της πρώτης πλάκας 4.40 m και της δεύτερης πλάκας 1.60 m. Σύμφωνα με την λογική του προηγούμενου παραδείγματος τα συνολικά μήκη των δύο πλακών μπορούν να κυμανθούν μεταξύ 4.36 και 4.44 για την πρώτη πλάκα και 1.56 και 1.64 για την δεύτερη.

Η επιρροή της ‘κατασκευαστικής απόκλισης’ στη βελτιστοποίηση:

Η κατασκευαστική απόκλιση των δύο πλακών, δεν επηρεάζει τα περισσότερα μήκη των οπλισμών επειδή υπάρχει η δυνατότητα μετακίνησης των ράβδων στις γειτονικές πλάκες. Οι μόνες ράβδοι που έχουν περιορισμό είναι οι (3) οι οποίες δεν έχουν περιθώριο από αριστερά ή δεξιά και πρέπει να κατασκευαστούν με μήκος 5.54 m αντί 5.58 m και για τον ίδιο λόγο οι εγκάρσιες (4) και (7) που πρέπει να κατασκευαστούν με μήκος 4.89 m αντί 4.93 m.

Η επιρροή της ‘τυποποιημένης κοπής’ στη βελτιστοποίηση:

Οι ράβδοι (1) θα κατασκευαστούν με μήκος 5.50 m αντί 5.52 m λόγω μικρής διαφοράς (όπου το αριστερό φτερό γίνεται 0.72 m αντί 0.73 m και το δεξί φτερό γίνεται 0.181 m αντί 0.182 m).

Οι ράβδοι (2) θα κατασκευαστούν με μήκος 4.50 αντί 4.33. Οι ράβδοι (5) θα κατασκευαστούν με μήκος 3.00 αντί 2.78 (όπου το τελευταίο μήκος θα γίνει 2.65 αντί 2.43)

Οι υπόλοιπες ράβδοι έχουν περιορισμό και δεν μπορούν να τυποποιηθούν, γι’ αυτό οι (4) και (7) θα κατασκευαστούν με μήκος 4.89 αντί 4.93.

3ο παράδειγμα (η δοκός της § 3.4.1)

Στο παράδειγμα της αμφιέρειστης δοκού της § 3.4.1 έχουμε συνολικό μήκος δοκού 4.00 m και άρα το συνολικό μήκος μπορεί να κυμανθεί μεταξύ 3.96 m και 4.04 m. Η κατασκευαστική απόκλιση δεν επηρεάζει τις ράβδους των στηρίξεων (1) και (2), οι οποίες θα κατασκευαστούν με συνολικό μήκος 1.50 m αντί 1.39 (όπου το τελευταίο μήκος θα γίνει 1.27 αντί 1.16).

Οι κάτω και οι πάνω ράβδοι της δοκού επηρεάζονται από την κατασκευαστική απόκλιση και έτσι το μεγάλο μήκος των ράβδων θα πρέπει να μειωθεί κατά 40 mm, αλλά τα άγκιστρα μπορούν να μεγαλώσουν, ώστε να επιτύχουμε το επιθυμητό τελικό μήκος (εφόσον τα άγκιστρα δεν προεκτείνονται εκτός σκυροδέματος και σέβονται την επικάλυψη της δοκού).

Οι ράβδοι (3) θα έχουν συνολικό μήκος 4.50 m αντί 4.37 με μήκος ανοίγματος 3.87 αντί 3.91 και μήκος αγκίστρων 0.38 αντί 0.30.

Έτσι οι ράβδοι (4) θα έχουν συνολικό μήκος 3.50 m αντί 3.48 με μήκος ανοίγματος 3.09 αντί 3.13 και μήκος αγκίστρων 0.23 αντί 0.20.

Οι ράβδοι (5) θα έχουν συνολικό μήκος 4.50 m αντί 4.33 με μήκος ανοίγματος 3.82 αντί 3.86 και μήκος αγκίστρων 0.40 αντί 0.30.