ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΔΟΜΟΣΤΑΤΙΚΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ (Σ.Τ.ΕΦ.) ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. (ΤΡΙΚΑΛΑ) ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΔΟΜΟΣΤΑΤΙΚΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ Δημήτριος Ν. Χριστοδούλου Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, M.Sc.

2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Μελέτη της παθολογίας και εντατικής κατάστασης Ιστορικών Κτιρίων Στατική ανάλυση Ιστορικών Κτιρίων Ανάλυση χαρακτηριστικών τύπων κτιρίων Εντοπισμός βλαβών, έλεγχος ετοιμόρροπων Ιστορικών Κτιρίων, λόγω εκτεταμένης παθολογίας ή/και διάβρωσης Εκτίμηση, διαχείριση και αποκατάσταση ζημιών Μεθοδολογία δομοστατικής αποκατάστασης Ιστορικών Κτιρίων Στατική ενίσχυση φέροντος οργανισμού Προστασία, συντήρηση και δομοστατική αποκατάσταση Ιστορικών Κτιρίων

3 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Καραντώνη Φ., Κατασκευές από Τοιχοποιία, 2η/2011, Εκδόσεις Α. Παπασωτηρίου και ΣΙΑ Ο.Ε. 2. Κωτσιόπουλος, Συντήρηση και Αναβίωση Ιστορικών Κτιρίων, Εκδόσεις Τ.Ε.Ε. 3. Τ.Ε.Ε. Μαγνησίας, Συντήρηση και Αναβίωση Παραδοσιακών Κτιρίων και Συνόλων, Εκδόσεις UNIVERSITY STUDIO PRESS, ISBN Φούντας Γ., Προσεισμικές και Μετασεισμικές Επεμβάσεις σε Κτίρια, Εκδόσεις Φούντας, ISBN Rybicki R., Βλάβες Δομικών Έργων (Τόμοι Α, Β ), 2000, Εκδόσεις Γκιούρδας Μ., ISBN Schild, Oswald, Rogier, Ευπαθή Σημεία Κατασκευών, Τόμοι Α,Β,Γ,Δ,Ε, 2000, Εκδόσεις Γκούρδας Μ., ISBN , , , ,

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι σεισμοί των τελευταίων δεκαετιών σε όλο τον κόσμο, καθώς και οι πρόσφατοι σεισμοί στη χώρα μας, έχουν θέσει με μεγάλη ένταση το μείζον κοινωνικό και οικονομικό θέμα των επεμβάσεων σε κτίρια, τα οποία υπέστησαν βλάβες, αλλά και της βελτιώσεως της σεισμικής συμπεριφοράς των υφισταμένων κτιρίων έναντι μελλοντικών σεισμών. Ενώ η μελέτη και η κατασκευή των νέων κτιρίων, καθώς και τα υλικά των νέων κατασκευών, καλύπτονται από πλήθος κανονισμών και προδιαγραφών, δεν συμβαίνει το ίδιο με τις υπάρχουσες κατασκευές. Πράγματι, το σημερινό (μη ικανοποιητικό) επίπεδο των γνώσεων σε θέματα προσεισμικών και μετασεισμικών επεμβάσεων, αλλά και το πλήθος και το πολύπλοκο των προβλημάτων που σχετίζονται με τα θέματα των επεμβάσεων, καθιστούν δυσχερή τη ρύθμισή τους μέσω ενός κανονιστικού κειμένου.

5 Τα ερωτήματα, στα οποία καλείται να απαντήσει ο Μηχανικός - Μελετητής των επεμβάσεων σε μία υφιστάμενη κατασκευή, είναι: Η αποτίμηση της απομένουσας φέρουσας ικανότητας μίας υφιστάμενης κατασκευής (με ή χωρίς βλάβες) Η στάθμη φέρουσας ικανότητας, η οποία θα πρέπει να εξασφαλίζεται στο δόμημα μετά από τις επεμβάσεις Ο υπολογισμός των δυσκαμψιών των επί μέρους δομικών στοιχείων μετά από την εκδήλωση βλαβών και μετά από την επέμβαση Ο υπολογισμός της φέρουσας ικανότητας μίας διατομής/ενός στοιχείου μετά από την επέμβαση Ο βαθμός μονολιθικότητας Η μεταφορά δυνάμεων σε διεπιφάνειες παλιών και νέων υλικών Ο χειρισμός των πρόσθετων υλικών/μεθόδων επέμβασης σχεδιασμού από άποψη αξιοπιστίας και οι επί μέρους συντελεστές ασφαλείας

6 Για την αντιμετώπιση αυτού του περίπλοκου τεχνικού προβλήματος, ο Έλληνας Μηχανικός διαθέτει οδηγίες και κείμενα, κυρίως για συνήθεις μεθόδους επεμβάσεων, με σκοπό την κατά το δυνατόν συστηματική αντιμετώπιση ενός τεχνικού προβλήματος εξαιρετικά σημαντικού για τη δημόσια ασφάλεια, αλλά και με μεγάλες συνέπειες κοινωνικού, οικονομικού και νομικού χαρακτήρα. Ο Οργανισμός Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας (ΟΑΣΠ), διαπιστώνοντας την ανάγκη για ένα σύγχρονο εγχειρίδιο με συστάσεις για προσεισμικές και μετασεισμικές επεμβάσεις σε κτίρια, συνέταξε ένα τέτοιο εγχειρίδιο, το οποίο αφορά κατασκευές με φέροντα οργανισμό από οπλισμένο σκυρόδεμα και τοιχοποιία και μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε επέμβαση που θα κριθεί αναγκαία έστω και εάν δεν έχουν διαπιστωθεί βλάβες. Στο εγχειρίδιο αυτό, με τίτλο: «ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΡΟΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ ΣΕ ΚΤΙΡΙΑ», περιέχονται:

7 Η περιοχή ισχύος του εγχειριδίου και οι κυριότεροι ορισμοί Αναφορές που υποβοηθούν στη λήψη αποφάσεων για το σχεδιασμό των επεμβάσεων και τη σύνταξη των σχετικών μελετών Αναφορές στους μηχανισμούς μεταφοράς δυνάμεων και τα μέσα σύνδεσης διεπιφανειών παλιών και νέων υλικών και δίνονται χρήσιμες πληροφορίες για τη διαστασιολόγησή τους Αναφορές στις πλέον εφαρμοζόμενες μεθόδους επέμβασης σε κτίρια με φέροντα οργανισμό από οπλισμένο σκυρόδεμα και τοιχοποιία. Περιγράφονται οι τεχνικές, το πεδίο εφαρμογής κάθε μεθόδου και δίνονται, όπου είναι δυνατό, πληροφορίες για τη διαστασιολόγηση Αναφορές για επεμβάσεις στον οργανισμό πλήρωσης κτιρίων με φέροντα οργανισμό από οπλισμένο σκυρόδεμα Τέλος, στο παράρτημα δίνονται πληροφορίες για τα υλικά και τις τεχνολογίες επεμβάσεων, περιγράφονται οι τεχνικές εφαρμογής, τα υλικά και ο μηχανικός εξοπλισμός για την καλή εκτέλεση των επεμβάσεων.

8 ΟΡΙΣΜΟΙ Επισκευή (repair): Ορίζεται ως η επαναφορά βλαβέντος δομικού στοιχείου ή κτίσματος στην κατάσταση προ της βλάβης. Είναι φανερό ότι το ίδιο ή ανάλογο αίτιο (π.χ. σεισμός) θα προκαλέσει κατά τεκμήριο την ίδια ή ανάλογη βλάβη. Έτσι, σε περίπτωση εκτεταμένων ή σοβαρών βλαβών είναι φρόνιμο η επέμβαση να περιλαμβάνει και ενίσχυση της κατασκευής, ενώ σε περιορισμένες ή μικρές βλάβες αρκεί συνήθως η επισκευή. Ενίσχυση (strengthening): Ορίζεται ως το σύνολο των μέτρων αναβάθμισης των μηχανικών χαρακτηριστικών (αντοχή, δυσκαμψία, πλασιμότητα κλπ.) δομικού στοιχείου ή κτίσματος μέχρις ενός επιθυμητού ή απαιτητού επιπέδου (π.χ. έναντι των σεισμικών δράσεων σχεδιασμού που επιβάλλουν οι ισχύοντες κανονισμοί). Σημειώνεται ότι η ενίσχυση προχωρά πέραν της επισκευής τυχόν βλαβών, είναι όμως δυνατή και η προληπτική ενίσχυση χωρίς την παρουσία βλαβών. Το επίπεδο και τα μέτρα ενίσχυσης προσδιορίζονται από ειδική μελέτη.

9 Ανακατασκευή (reconstruction): Ορίζεται ως η κατασκευή, στη θέση του παλιού, ενός νέου δομικού στοιχείου ή κτίσματος. Το νέο δομικό στοιχείο ή κτίσμα μπορεί να είναι αντίγραφο ή ανάλογο του υφισταμένου ή ακόμη και τελείως νέο. Η τελική απόφαση βασίζεται σε ιστορικούς, κοινωνικούς, χρηστικούς ή άλλους λόγους. Αναστήλωση (restoration): Ορίζεται ως η επαναφορά του δομήματος στην αρχική του μορφή. Είναι όρος που χρησιμοποιείται συνήθως για επεμβάσεις σε μνημειακά κτίσματα και έχει ένα χαρακτήρα αυστηρότητας όσον αφορά τον σεβασμό της ιστορικής φυσιογνωμίας του κτίσματος. Επανάχρηση (rehabilitation): Ορίζεται ως η περιορισμένη συνήθως διαρρύθμιση και μετατροπή ενός κτιρίου ώστε να εξυπηρετήσει νέες και σύγχρονες χρήσεις και λειτουργίες. Αναφέρεται, συνήθως, σε αρχιτεκτονικού χαρακτήρα παρεμβάσεις. Διατήρηση (preservation): Ορίζεται ως η διαφύλαξη της υπάρχουσας κατάστασης με μέτρα αποτροπής περαιτέρω φθορών.

10 Συντήρηση (conservation): Είναι γενικότερος όρος με ευρύτερη χρήση. Υπονοεί, συνήθως, περιορισμένου ή και πρόσκαιρου, αλλά όχι πρόχειρου χαρακτήρα, μέτρα εν όψει τελικής ή ριζικότερης επέμβασης. Επέμβαση (intervention): Είναι γενικότερος όρος που αναφέρεται ή υπονοεί οποιαδήποτε από τις παραπάνω έννοιες ή εργασίες. ΣΚΟΠΟΣ ΤΩΝ ΕΠΙΣΚΕΥΩΝ Η αποκατάσταση του βαθμού αντισεισμικής ασφάλειας, που είχε πριν από το σεισμό και ενδεχομένως η αύξηση της ασφάλειας αυτής, αν κριθεί ότι το κτίριο δεν ήταν ασφαλές πριν από αυτόν. Ο σκοπός αυτός επιτυγχάνεται με την αποκατάσταση ή και την αύξηση της ικανότητας του κτιρίου να απορροφήσει τη σεισμική ενέργεια και να την κατανείμει στον φέροντα οργανισμό του. Σε δεύτερη φάση, για λόγους ψυχολογικούς και αισθητικούς, πρέπει να επισκευάζονται τα ρήγματα και οι ζημιές που δεν επηρεάζουν την ασφάλεια του κτιρίου.

11 ΣΤΟΧΟΙ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Καταρχήν, κάθε κτίριο που έχει σοβαρές βλάβες από σεισμό, πρέπει να εξεταστεί με κριτήρια τεχνικά, οικονομικά και κοινωνικά, για να αποφασιστεί αν συμφέρει να επισκευαστεί ή να ανακατασκευαστεί. Τα βασικά οικονομικά κριτήρια είναι: Το κόστος κατασκευής που εκτιμάται (Κ ε ) Το κόστος αντικατάστασης (Κ α ) Τα χρόνια ζωής του κτιρίου που εκτιμώνται (Ε ζ ) Η ηλικία του κτιρίου σε χρόνια (Η λ ) Γίνεται δεκτό, σαν κριτήριο, ότι το κόστος επισκευής πρέπει να είναι μικρότερο από 80% της απομένουσας αξίας του κτιρίου. Η απομένουσα αξία του κτιρίου υπολογίζεται από το κόστος αντικατάστασης μειωμένο αναλογικά κατά τα χρόνια της ζωής του σε σχέση προς τη συνολική διάρκεια ζωής που έχει εκτιμηθεί.

12 Το κριτήριο εκφράζεται ως εξής: K 0, 80 Το κριτήριο αυτό είναι συμβουλευτικό, γιατί υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την τελική απόφαση και συγκεκριμένα: Η σημασία που έχει το κτίριο για τη ζωή της πόλης, σε σχέση με το χρόνο που χρειάζεται η επισκευή ή η ανακατασκευή (π.χ. δημόσια κτίρια, νοσοκομεία, αεροσταθμοί) Κοινωνικοί, πολιτικοί και αισθητικοί λόγοι Βελτίωση της πολεοδομίας της πόλης Στην εκτίμηση του οικονομικού κριτηρίου του κόστους επισκευής (Κ ε ) υπεισέρχονται τα χρόνια ζωής του κτιρίου που έχουν εκτιμηθεί (Ε ζ ). Η διάρκεια αυτή καθορίζεται συμβατικά σε 100 χρόνια για οικοδομές κατοικιών. Για κτίρια ειδικών χρήσεων ή και για οποιαδήποτε κτίρια σε ειδικές περιοχές, η συμβατική διάρκεια ζωής των κτιρίων καθορίζεται με Υπουργικές Αποφάσεις.

13 Όταν αποφασιστεί ότι το κτίριο μπορεί να επισκευαστεί, ο μελετητής προβαίνει στη σύνταξη της μελέτης. Η μελέτη επισκευής του κτιρίου με σοβαρές ζημιές από σεισμό, πρέπει πάντα να βασίζεται στον έλεγχο της αντισεισμικής συμπεριφοράς του και στην εξακρίβωση των αιτίων από τα οποία προκλήθηκαν οι αστοχίες. Για το σκοπό αυτό εξετάζονται λεπτομερώς τα παρακάτω στοιχεία: Η τοπογραφία του γηπέδου Η σύσταση, η ομοιογένεια και η φέρουσα ικανότητα του υπεδάφους Η ύπαρξη αγωγών αποχέτευσης ή άλλων και η θέση τους σε σχέση με το κτίριο Η συμφωνία της μελέτης με την κατασκευή Η πιθανή υπερφόρτωση του κτιρίου Η σωστή γεωμετρική θέση των στοιχείων του φέροντα οργανισμού (αν τα υποστυλώματα είναι κατακόρυφα) Η ποιότητα των υλικών κατασκευής

14 Τα στοιχεία αυτά και όσα άλλα κριθούν απαραίτητα, διατυπώνονται σε ειδική έκθεση και αποτελούν τη βάση για την εκπόνηση της μελέτης επισκευής. Οι βλάβες στα φέροντα στοιχεία του οργανισμού ενός κτιρίου είναι δυνατό να έχουν μόνο τοπική σημασία ή να επηρεάζουν γενικότερα την ασφάλεια του κτιρίου. Στην πρώτη περίπτωση, η μεμονωμένη αποκατάσταση ή ενδεχομένως και η ενίσχυση του ασθενικού στοιχείου είναι επαρκής. Στη δεύτερη περίπτωση, που οι ζημιές επηρεάζουν γενικότερα την ασφάλεια του κτιρίου, είναι απαραίτητο να εξεταστεί αντισεισμικά ο φέροντας οργανισμός και να αντιμετωπιστεί σαν ένα ενιαίο σύνολο. Η μελέτη για την αντισεισμική ενίσχυση ενός κτιρίου πρέπει να εξετάζει την αντοχή, την ακαμψία, αλλά να εξασφαλίζει και την πλαστιμότητα όλων των στοιχείων του, γιατί οι ιδιότητες αυτές είναι αλληλένδετες και αλληλοεπηρεάζονται.

15 Η υπέρμετρη μεμονωμένη ενίσχυση ενός υποστυλώματος αυξάνει την ακαμψία του, ελαττώνει την ικανότητα προσαρμογής του προς τα άλλα στοιχεία και μπορεί να προκαλέσει βλάβες. Το σχέδιο επισκευής ενός κτιρίου πρέπει να αποβλέπει στην καλύτερη δυνατή κατανομή και απορρόφηση της σεισμικής ενέργειας από όλα τα στοιχεία του.

16 Κατά την εκπόνηση της μελέτης επισκευής πρέπει να εξετάζονται και οι εξής δυνατότητες: Η αφαίρεση φορτίων που δεν είχαν προβλεφτεί στην αρχική μελέτη. Η αποκατάσταση τροποποιήσεων που έγιναν μεταγενέστερα σε βάρος της αντισεισμικής συμπεριφοράς της κατασκευής. Η ενίσχυση ή τροποποίηση ανοιγμάτων που έγιναν για εγκαταστάσεις σωληνώσεων, μηχανημάτων κλπ. που αλλοιώνουν τη συμπεριφορά του φέροντα οργανισμού. Η διόρθωση σφαλμάτων της κατασκευής. Τέλος, εξετάζεται η αποκατάσταση και ενδεχομένως η ενίσχυση των στοιχείων που έχουν υποστεί βλάβες από το σεισμό, σύμφωνα με τις ισχύουσες μεθόδους.

17 Επιλογή μεθόδων επισκευής Η μέθοδος επισκευής είναι στενά συνδεδεμένη με τη μελέτη, αλλά και με τις υπάρχουσες δυνατότητες στη συγκεκριμένη περιοχή και χρονική περίοδο. Οι λύσεις που θα προτείνει ο μελετητής πρέπει να είναι πραγματοποιήσιμες τόσο από την άποψη των υλικών και μηχανημάτων όσο και του εξειδικευμένου προσωπικού. Πρέπει να επιδιώκεται η εφαρμογή μεθόδων που θα εξασφαλίζουν οικονομία ορών εργασίας εργατοτεχνιτών, παράγοντας που θα είναι καθοριστικός για το ρυθμό προόδου του όλου έργου αποκατάστασης των ζημιών με τη χρησιμοποίηση μηχανικών μέσων. Επίσης, στην επιλογή της μεθόδου, πρέπει να ληφθεί υπόψη η ομοιογένεια που απαιτείται μεταξύ των στοιχείων της κατασκευής και των υλικών που θα χρησιμοποιηθούν για την επισκευή. Πρέπει τα ελαστικά χαρακτηριστικά του νέου και του παλιού υλικού που πρόκειται να συνεργαστούν, να είναι τουλάχιστον παρεμφερή.

18 Επιλογή μεθόδων επισκευής Μεγάλες διαφορές στα μέτρα ελαστικότητας, τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά, την υδροαπορροφητικότητα κλπ. έχουν δυσμενή επίδραση στη συμπεριφορά και στη διάρκεια ζωής των στοιχείων που επισκευάζονται. Είναι αυτονόητο ότι τα υλικά της επισκευής πρέπει να είναι χημικά αδρανή σε σχέση με αυτά που υπάρχουν σε επαφή στο κτίριο που επισκευάζεται. Οποιαδήποτε μέθοδος επισκευής και αν επιλεγεί, πρέπει να εκτελεστεί με τη μεγαλύτερη δυνατή επιμέλεια, γιατί οι αντισεισμικές κατασκευές από τη φύση τους δεν επιδέχονται ατέλειες ή κακοτεχνίες και η επιτυχία τους εξαρτάται από κατασκευαστικές λεπτομέρειες πολύ περισσότερο από ότι μία νέα κατασκευή.