ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟ ΟΜΗΣ ΚΑΙ ΑΓΡΟΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟ ΟΜΗΣ ΚΑΙ ΑΓΡΟΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΟ ΠΥΡΚΑΓΙΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΠΙΣΚΕΥΗΣ ΤΟΥΣ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Τσιούνια Αικατερίνη Επιβλέπων: Καττής Μαρίνος Επίκουρος Καθηγητής Ε.Μ.Π. ΑΘΗΝΑ 2008

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 3 ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΓΕΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Μέτρο ελαστικότητας Αποφλοίωση Ρηγµάτωση Χρώµα Επίδραση του τύπου του αδρανούς 10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 12 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΑΠΟ ΠΥΡΚΑΓΙΑ ΓΕΝΙΚΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Συντελεστές βλάβης δοµικών στοιχείων οπλισµένου σκυροδέµατος Ρηγµάτωση του σκυροδέµατος Οπλισµένο σκυρόδεµα Προεντεταµένο σκυρόδεµα ΜΕΤΑΛΛΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΞΥΛΙΝΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ 21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 22 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΛΑΒΩΝ ΑΡΧΕΙΟ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΛΑΒΩΝ 23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 27 ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΣΚΕΥΗΣ ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΠΙΣΚΕΥΗΣ ΚΑΙ ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΚΕΥΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ ΑΤΕΛΕΙΕΣ Η ΑΦΑΙΡΕΣΗ ΤΩΝ ΚΑΤΕΣΤΡΑΜΜΕΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕΙΡΑ ΤΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ Η ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟ ΟΥ 32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 33 ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΠΙΣΚΕΥΗΣ 33 i

3 6.1 ΓΕΝΙΚΑ ΑΝΑΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥ ΒΛΑΜΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΕΚΤΟΞΕΥΟΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ Γενικά Οι ιδιότητες του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Τα υλικά για το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα ΕΠΙΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗ ΡΗΤΙΝΗ Γενικά Υλικά Εργασίες ΕΠΙΚΑΛΥΨΗ ΥΠΟΣΤΗΛΩΣΗ ΑΝΥΨΩΣΗ ΑΛΛΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ Γενικά Εναλλακτικές στηρίξεις Κονιάµατα τροποποιηµένων πολυµερών Κονιάµατα τσιµέντου Ασβεστοκονιάµατα γύψου Εκτοξευόµενες οργανικές ίνες Κατασκευές εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Η ΕΠΙΣΚΕΥΗ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΧΗΜΙΚΗ ΕΠΙΘΕΣΗ 43 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΡΟΗΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΕΠΙΣΚΕΥΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β: ΠΙΝΑΚΕΣ Α Β ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ii

4 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το αντικείµενο της παρούσας εργασίας είναι (α) η παρουσίαση της καταγεγραµµένης επιστηµονικής γνώσης στην διεθνή βιβλιογραφία πάνω στην επισκευασιµότητα των κατεστραµµένων κατασκευών από πυρκαγιά, και (β) η παρουσίαση µιας συστηµατικής διαδικασίας για την αξιολόγηση των βλαβών των κτιρίων που έχουν πληγεί από πυρκαγιά, που θα µπορούσε να εφαρµοστεί στη χώρα µας. Μετά την εµφάνιση µιας πυρκαγιάς, απαιτείται να γίνει µια άµεση και λεπτοµερής αξιολόγηση, που πρέπει να πραγµατοποιείται µε σαφείς στόχους. Η αξιολόγηση αυτή πρέπει να αρχίσει αµέσως µετά τη φωτιά, όταν µπορούµε να εισέλθουµε στο κτίριο, πριν από την αφαίρεση των συντριµµιών. Ανάλογα µε την περίπτωση του κτιρίου που εξετάζεται, υπάρχει µια επιλογή ανάµεσα στην αποκατάσταση µε επισκευή, ή την κατεδάφιση και την ανακατασκευή. Για κάθε δοµικό µέλος του κτιρίου, πρέπει να γίνει µια σύγκριση µεταξύ του κόστους επισκευής και του κόστους της αφαίρεσης και αντικατάστασης, λαµβάνοντας υπόψη το ρόλο του µέλους. Ως εκ τούτου, η επισκευή ορίζεται ως το σύνολο των εργασιών που πρέπει να γίνουν για να επανέλθει το κτίριο στην αρχική κατάσταση αντοχής και λειτουργικότητάς του. Συνεπώς, ως επισκευασιµότητα ορίζεται η δυνατότητα να επιτευχθεί αυτό, σύµφωνα µε τις µε τεχνικές απαιτήσεις και τους οικονοµικούς περιορισµούς. Μια κατασκευή από σκυρόδεµα µπορεί, για παράδειγµα, να επισκευαστεί αντικαθιστώντας τα µέλη που έχουν υποστεί τη µεγαλύτερη βλάβη µε νέο σκυρόδεµα. Εντούτοις, στην περίπτωση µιας κατάρρευσης, είναι απαραίτητη η συνολική κατεδάφιση της κατασκευής, που πρέπει να ακολουθείται από την ανακατασκευή. Αυτή η περίπτωση θα πρέπει, επίσης, να ονοµαστεί ως επισκευή, επειδή σκοπός είναι να τροποποιηθούν τα υπολείµµατα της κατεστραµµένης κατασκευής µε τέτοιο τρόπο, ώστε να αποκατασταθεί στην επισκευασµένη κατασκευή η λειτουργία που είχε πριν από τη βλάβη. Από τη σκοπιά της 1

5 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή επισκευασιµότητας, ο στόχος µιας επισκευής είναι να αποκατασταθούν οι αρχικές λειτουργίες του κτιρίου µε τον πιο οικονοµικό τρόπο. Προτού αρχίσει η επισκευή ενός κτιρίου, πρέπει να ερευνηθεί προσεκτικά η βλάβη. Πρέπει να γίνει γνωστό ποιο µέρος της κατασκευής ή του δοµικού στοιχείου είναι κατεστραµµένο, και µέχρι ποιο σηµείο. Είναι δύσκολο µερικές φορές να βρεθούν τα αδύνατα σηµεία του κτιρίου, ειδικά εάν δεν επιτρέπεται να χρησιµοποιηθούν καταστρεπτικές µέθοδοι δοκιµών. Για τέτοιες περιπτώσεις, απαιτείται και πρέπει να αναπτυχθούν νέες τεχνικές µη καταστρεπτικών δοκιµών. Επίσης, είναι χρήσιµο να περιγραφεί ποια είδη βλάβης πρέπει να αναµένονται µετά από µια πυρκαγιά, προκειµένου να είναι γνωστό τι πρέπει να ψάξουµε. Εποµένως, είναι χρήσιµο ένα σύστηµα ταξινόµησης για τη βαθµολόγηση της βλάβης, η οποία πρέπει να είναι προσανατολισµένη στο υλικό, και να εφαρµοστεί περαιτέρω στα αντίστοιχα δοµικά στοιχεία, που αποτελούνται από αυτά τα υλικά. Επειδή δεν είναι πάντα διαθέσιµες εκτεταµένες πληροφορίες για την αξιολόγηση και την επισκευή κατασκευών κατεστραµµένων από πυρκαγιά, σε πολλές χώρες έχει καθιερωθεί ένα γενικό πλαίσιο αρχών και πρακτικών σχετικά µε την επισκευή. Αυτό συµβαίνει, επειδή κάθε πυρκαγιά είναι λίγο διαφορετική από τις προηγούµενες. Εποµένως, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί και στη χώρα µας ένα τέτοιο πλαίσιο που θα περιλαµβάνει τις γενικευµένες διαδικασίες αξιολόγησης για τις κατεστραµµένες κατασκευές από πυρκαγιά. Στην κατεύθυνση αυτή είναι προσανατολισµένη η παρούσα εργασία. Η δοµή της διπλωµατικής εργασίας είναι η παρακάτω. Στο Κεφάλαιο 2 εξετάζεται η επίδραση των υψηλών θερµοκρασιών στη µηχανική συµπεριφορά των δοµικών στοιχείων. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται ένα σύστηµα αξιολόγησης των βλαβών των δοµικών στοιχειών των κτιρίων πληγέντων από πυρκαγιά για κτίρια από Ο/Σ, µεταλλικά κτίρια, ξύλινες κατασκευές και κτίρια από τοιχοποιία. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται ένα σύστηµα ταξινόµησης και χαρακτηρισµού των κτιρίων, σύµφωνα µε τις βλάβες που έχουν υποστεί. Τα κριτήρια επισκευής παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 5. Τέλος, στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται οι τρόποι επισκευής των κτιρίων ανάλογα µε τον τύπο τους και τη βλάβη που έχουν υποστεί. 2

6 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2.1. ΓΕΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Το βάθος της ζώνης του σκυροδέµατος που έχει υποστεί µια θερµοκρασία 300 C µπορεί να καθοριστεί µε τη µέτρηση του µέγιστου βάθους του ρόδινου χρωµατισµού, όπου αυτός έχει εµφανιστεί. Η ζώνη του αποχρωµατισµού είναι πιθανό να έχει πάχος χιλιοστά, εκτός και αν µειωθεί λόγω αποφλοίωσης. Η µέτρηση του µέγιστου βάθους του αποχρωµατισµού επιτρέπει να γίνει µια εκτίµηση της δριµύτητας της πυρκαγιάς, αναφορικά µε την ισοδύναµη διάρκεια ενός τυποποιηµένου πειράµατος πυρκαγιάς. Οι θερµοκρασίες δωµατίου µεγαλύτερες από 900 C είναι συχνές σε πυρκαγιές σε κτίρια. Εντούτοις, σε ένα στοιχείο σκυροδέµατος έχει αυξηθεί δραµατικά, µόνο η θερµοκρασία των εξωτερικών στρωµάτων και η θερµοκρασία του εσωτερικού σκυροδέµατος µπορεί να είναι συγκριτικά χαµηλή. Οι µεταβολές της θερµοκρασίας σε δοµικά στοιχεία σκυροδέµατος που εκτίθενται στη θερµότητα σύµφωνα µε την τυποποιηµένη σχέση χρόνουθερµοκρασίας παρουσιάζονται στα Σχήµατα 2-1 και 2-2. Επιπλέον πληροφορίες µπορούν να βρεθούν στις αναφορές [5], [6] και [9]. Από έρευνες που έχουν πραγµατοποιηθεί πειράµατα όπως στην αναφορά [1] προκύπτουν τα Σχήµατα 2-1 και 2-2, µπορούν να εξαχθούν πολλές πληροφορίες που είναι άµεσης σπουδαιότητας στην αξιολόγηση των αποτελεσµάτων των πραγµατικών πυρκαγιών, όπως για παράδειγµα οι θερµοκρασίες που είναι πιθανό να έχουν εµφανιστεί στα διάφορα βάθη των στοιχείων και από αυτές µπορεί να καθοριστεί ο ισοδύναµος χρόνος έκθεσης. Κατά συνέπεια, για υποστυλώµατα 380 mm µετά από µία ώρα στην εστία της φωτιάς, η θερµοκρασία σε βάθος 25 mm θα είναι 300 C, σε βάθος 50 mm 150 C και σε βάθος 75 mm 100 C. Για 3

7 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών πυρκαγιές σύντοµης διάρκειας, ένα αποµένον κιτρινωπό χρώµα στην εκτεθειµένη του σκυροδέµατος υποδεικνύει υψηλή θερµοκρασία στην, ενώ το σκυρόδεµα µερικά χιλιοστά κάτω από την εξωτερική, µπορεί να είχε αποκτήσει σχετικά χαµηλές θερµοκρασίες χωρίς σοβαρή ζηµιά. Μια αποφλοιωµένη και αποχρωµατισµένη ή µαυρισµένη σκυροδέµατος µαζί µε εκτεθειµένο οπλισµό µετά από µια σοβαρή πυρκαγιά, παρουσιάζουν µια εικόνα που υποδηλώνει µια σχεδόν ολική καταστροφή. Αυτή η ζηµιά µπορεί να είναι επιφανειακή και εποµένως είναι απαραίτητο να εξεταστεί αντικειµενικά η επίδραση της υψηλής θερµοκρασίας επάνω στις ιδιότητες των υλικών στη συνολική διατοµή. Σχήµα 2-1: ιανοµή θερµοκρασίας σε πλάκες που εκτίθενται σε µια τυποποιηµένη πυρκαγιά Θλιπτική αντοχή Η παραµένουσα αντοχή του σκυροδέµατος µετά την ψύξη, ποικίλλει και εξαρτάται από την µέγιστη θερµοκρασία που αναπτύχθηκε, την αναλογία µίξης του, και τις συνθήκες φόρτισης κατά τη διάρκεια της θέρµανσης. Για θερµοκρασίες µικρότερες των 300 C, η παραµένουσα αντοχή του σκυροδέµατος, συνήθως, δεν µειώνεται σοβαρά. Επίσης η µείωση εξαρτάται από παράγοντες, όπως η ηλικία που οδηγεί σε µία υψηλή αντοχή πριν από την πυρκαγιά, που µπορεί να είναι υψηλότερη από τις απαιτήσεις σχεδιασµού. 4

8 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών Θερµοκρασίες µεγαλύτερες από 500 C µπορούν να µειώσουν τη θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος σε ένα µικρό ποσοστό της αρχικής τιµής της. Ένα τέτοιο σκυρόδεµα είναι απίθανο να κατέχει οποιαδήποτε δοµική αντοχή δεδοµένου ότι µπορεί να περιέχει ένα σηµαντικό ποσό οξειδίου του ασβεστίου (CaO), που επεκτείνεται από την έκθεση υγρασίας. Σχήµα 2-2: ιανοµή θερµοκρασίας σε υποστυλώµατα 380 mm που εκτίθενται σε µια τυποποιηµένη πυρκαγιά Σχήµα 2-3: Επίδραση της θερµότητας στην παραµένουσα αντοχή του σκυροδέµατος µετά την ψύξη (αριστερή κλίµακα), και αντίστοιχος συντελεστής βλάβης από πυρκαγιά (δεξιά κλίµακα). 5

9 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών Πάνω από 100 C το φυσικά δεσµευµένο νερό απελευθερώνεται από το σκυρόδεµα. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, η αντοχή δεν µεταβάλλεται αλλά οι ελαστικές σταθερές µειώνονται 10-20%. Πάνω από τους 300 C τα ένυδρα πυριτικά άλατα αποσυντίθεται και επάνω από 500 C το portlandite θα αφυδατωθεί. Η θλιπτική αντοχή µειώνεται αργά κάτω από τους C, και γρήγορα πάνω από τους 500 C. Στις θερµοκρασίες πάνω από 600 C µερικά αδρανή υλικά αρχίζουν να µεταβάλλονται ή να αποσυντίθενται (µετατροπή α-β-sio2, αποσύνθεση του ασβεστόλιθου). Γενικά, η µείωση της αντοχής της κατασκευής ελέγχεται από το γεγονός ότι µείωση της αντοχής λόγω των επιπτώσεων της θερµοκρασίας θα εµφανιστεί µόνο στα εξωτερικά 3-5 εκατοστά του σκυροδέµατος, τα οποία εκτίθενται στις υψηλές θερµοκρασίες. Το ίδιο αυτό το στρώµα, που καταστρέφεται, διαµορφώνει ένα στρώµα µόνωσης που αποτρέπει µια σηµαντική ζηµιά στη διατοµή που φέρουν τα φορτία της κατασκευής. Στο Σχήµα 2-3 παρουσιάζεται η επίδραση της θερµοκρασίας στη θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος, σύµφωνα µε την αναφορά [1] Μέτρο ελαστικότητας Κατά τη διάρκεια µιας πυρκαγιάς και µετά την κατάσβεσή της, εµφανίζεται µια σηµαντική µείωση του µέτρου ελαστικότητας. Η µείωση αυτή µπορεί να φτάσει στο 40% µετά από έκθεση σε θερµοκρασίες 300 C ή 85% για θερµοκρασίες έως 600 C. Εντούτοις, η αύξηση της ελαστικής βύθισης από αυτήν την αιτία και µόνο είναι απίθανο να είναι σηµαντική σε σχέση µε άλλες επιπτώσεις. Στον Πίνακα 2-1 παρουσιάζονται η θλιπτική αντοχή και το µέτρο ελαστικότητας του σκυροδέµατος για διάφορους τύπους αδρανών µετά από έκθεση σε πυρκαγιά. Πίνακας 2-1: Το ποσοστό µείωσης των τιµών της θλιπτικής αντοχής και του µέτρου ελαστικότητας του σκυροδέµατος µετά την πυρκαγιά Θερµοκρασία ( C) Αντοχή (%) Μέτρο ελαστικότητας (%)

10 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών Αποφλοίωση Η αποφλοίωση του σκυροδέµατος που εκτίθεται στην πυρκαγιά έχει παρατηρηθεί τόσο σε εργαστηριακές συνθήκες όσο και σε πραγµατικές περιπτώσεις. Έχουν παρατηρηθεί δύο κύριοι τύποι αποφλοίωσης: η εκρηκτική αποφλοίωση και η απόσπαση επιφανειακών στρωµάτων σκυροδέµατος. Η εκρηκτική αποφλοίωση φαίνεται να εµφανίζεται µόνο σε υποστυλώµατα, δοκούς και διαδοκίδες µέσα σε ένα περιορισµένο εύρος τάσεων και ποσοστό υγρασίας. Εµφανίζεται γενικά µέσα στα πρώτα 30 λεπτά της πυρκαγιάς και συνεχίζει µε µια σειρά διαρρήξεων, που κάθε µια αναιρεί τοπικά στρώµατα σκυροδέµατος µικρού βάθους. Ένας άλλος τύπος αποφλοίωσης, συχνά καλούµενος «απόσπαση», είναι ένας µη βίαιος βαθµιαίος διαχωρισµός, που εµφανίζεται κυρίως στις άκρες των υποστυλωµάτων και των δοκών. Ο τύπος του αποφλοίωσης επηρεάζεται µερικές φορές από τον τύπο των αδρανών, το σκυρόδεµα από ασβεστολιθικά αδρανή διαχωρίζεται συνήθως σε λεπτά στρώµατα µε τα επίπεδα της θραύσης να διαπερνούν τα αδρανή, ενώ το σκυρόδεµα από φυσικά αδρανή µπορεί να θρυµµατίζεται γύρω από το αδρανές αφήνοντας µια µε εκτεθειµένα αδρανή. Σχήµα 2-4: Αποσύνθεση του σκυροδέµατος κάτω από έκθεση σε τυποποιηµένη πυρκαγιά από την µία πλευρά 7

11 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών Η αποφλοίωση που οδηγεί στην απώλεια σκυροδέµατος κατά τη διάρκεια µιας πυρκαγιάς έχει σαν συνέπεια την έκθεση των βαθύτερων στρωµάτων του σκυροδέµατος στη µέγιστη θερµοκρασία πυρκαγιάς, αυξάνοντας µε αυτόν τον τρόπο το ποσοστό µετάδοσης της θερµότητας στα εσωτερικά στρώµατα της κατασκευής, δηλ. στον οπλισµό. Αξιοσηµείωτη αποφλοίωση µπορεί επίσης να πραγµατοποιηθεί, ενώ η πυρκαγιά είναι σε εξέλιξη, ή όταν έχει κατασβεσθεί, κατά τη διάρκεια της ψύξης του σκυροδέµατος. Στην αναφορά [10] δίνεται µια περιεκτική µελέτη αποφλοίωσης του σκυροδέµατος στη διάρκεια της πυρκαγιάς. Το Σχήµα 2-4 παρουσιάζει την υποβάθµιση της δοµής του σκυροδέµατος που υποβάλλεται σε τυποποιηµένη πυρκαγιά Ρηγµάτωση Στις υψηλές θερµοκρασίες, η µη εµποδιζόµενη θερµική διαστολή του χαλύβδινου οπλισµού είναι σηµαντικά µεγαλύτερη από αυτή των περισσότερων τύπων σκυροδέµατος. Αυτό µπορεί να οδηγήσει σε υψηλές θερµικές τάσεις και ρηγµάτωση γύρω από το χάλυβα, κυρίως στα υπεροπλισµένα µέλη. Η εµπειρία προτείνει ότι αυτές οι ρωγµές που συγκεντρώνονται σε αυτές τις θέσεις ήταν παρούσες και πριν από την πυρκαγιά, εξ αιτίας της συστολής λόγω ξήρανσης, της καµπτικής φόρτισης, κλπ. Επιπλέον, θερµική µη συµβατότητα των αδρανών και του τσιµέντου προκαλούν τάσεις που οδηγούν συχνά σε ρωγµές. Μια πιο λεπτοµερής συζήτηση αποκαλύπτει ότι τα ακόλουθα σηµεία είναι ιδιαίτερου ενδιαφέροντος αναφορικά µε την ρηγµάτωση του σκυροδέµατος µετά την πυρκαγιά. Ρωγµές εµφανίζονται σε κάθε διατοµή οπλισµένου σκυροδέµατος όταν αυτό εκτίθεται σε µια διαδικασία θέρµανσης. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι που προκαλούν αυτό το φαινόµενο: Οι τάσεις που αναπτύσσονται λόγω της διαφορετικής θερµικής διαστολής του τσιµεντοκονιάµατος και των αδρανών. Μικρορωγµές εµφανίζονται ήδη στους 100 C, περίπου αλλά δεδοµένου ότι οι συντελεστές της θερµικής διαστολής αποκλίνουν µε την αύξηση της θερµοκρασίας η σηµασία αυτού του είδους των ρωγµών αυξάνεται µε τη θερµοκρασία, και κατά συνέπεια, εξαφανίζεται στις 8

12 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών βαθύτερες περιοχές της διατοµής. Η αντοχή του σκυροδέµατος συνδέεται άµεσα µε αυτές τις ρωγµές. Οι τάσεις ως αποτέλεσµα της διαφορετικής θερµικής διαστολής του σκυροδέµατος και του χάλυβα. Τέτοιες τάσεις εµφανίζονται σε θερµοκρασίες πάνω από 400 C για σκυρόδεµα κανονικής πυκνότητας, αλλά σε σηµαντικά χαµηλότερα επίπεδα για σκυρόδεµα µε ελαφρά αδρανή. Προφανώς αυτά τα είδη ρωγµών εµφανίζονται κοντά στον οπλισµό. Οι τάσεις λόγω διαφορετικών θερµοκρασιακών κλίσεων όπου το µέγεθος και το σχήµα µιας διατοµής αλλάζουν. Οι γωνίες και οι άκρες των διατοµών είναι ευαίσθητες σε τέτοιες ρωγµές. Οι τάσεις που παράγονται από τη µη γραµµικότητα της θερµοκρασιακής κλίσης µέσα στη διατοµή. Εξαιρούµενης της µηχανικής φόρτισης, ρωγµές αυτού του τύπου αναπτύσσονται στο εσωτερικό µιας διατοµής. Εντούτοις, τάσεις από τη µηχανική φόρτιση µπορούν έντονα να επηρεάσουν την εµφάνιση τους και τη θέση τους. Εµφάνιση τάσεων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της ψύξης, εάν η ελεύθερη επανασυστολή εµποδίζεται. Κάτω από ακραίες συνθήκες, οι ρωγµές που προκαλούνται από αυτόν τον λόγο, µπορούν να επεκταθούν στη συνολική διατοµή, αλλά είναι επίσης πιθανό να περιοριστούν στο εσωτερικό µέρος. Επίδραση ξαφνικής ψύξης από τη ροή της µάνικας κατάσβεσης. Η ξαφνική επανασυστολή εκείνων των τµηµάτων της διατοµής που επηρεάζονται από το νερό οδηγεί σε ρωγµές που, όπως είναι φυσικό, εµφανίζονται κοντά στην. Οι ρωγµές από τους παράγοντες που περιγράφηκαν παραπάνω, εκτός από τους δυο τελευταίους παράγοντες, µειώνονται µε τη διαδικασία ψύξης και της επαναπαραµόρφωσης της κατασκευής. Εντούτοις, µπορούν να µην κλείσουν τελείως. Με τις υπερστατικές κατασκευές, η θερµική παραµόρφωση των δοµικών µελών που εκτίθενται σε µια πυρκαγιά προκαλεί τάσεις στα συνδεδεµένα τµήµατα, τα οποία δεν επηρεάζονται άµεσα από την πυρκαγιά. Κατά συνέπεια, µε την ισχυρή έκθεση, οι 9

13 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών ρωγµές µπορούν να εµφανιστούν και σε αυτές τις περιοχές. Αυτό το γεγονός πρέπει να ληφθεί υπόψη, κυρίως όταν η βλάβη του µέρους της κατασκευής που έχει θερµανθεί, δείχνει µια ισχυρή έκθεση σε πυρκαγιά. Πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπόψη ότι οι κρυµµένες ρωγµές, που δεν έχουν επισκευαστεί, µπορεί να προκαλέσουν µια αυξηµένη µακροπρόθεσµη παραµόρφωση µιας επαναφορτισµένης κατασκευής σκυροδέµατος Χρώµα Το χρώµα του σκυροδέµατος µπορεί να αλλάξει ως αποτέλεσµα της θέρµανσης και εποµένως µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να υποδείξει τη µέγιστη θερµοκρασία που αναπτύσσεται και την ισοδύναµη διάρκεια πυρκαγιάς. Σε ορισµένες περιπτώσεις, σε θερµοκρασίες πάνω από 300 C, µπορεί εύκολα να παρατηρηθεί ένας ρόδινος αποχρωµατισµός. Η εµφάνιση του ιδιαίτερου αυτού ρόδινου αποχρωµατισµού είναι σηµαντική, δεδοµένου ότι συµπίπτει µε το ξεκίνηµα της µείωσης της αντοχής, λόγω θέρµανσης. Εποµένως, οποιοδήποτε ρόδινο αποχρωµατισµένο σκυρόδεµα πρέπει να εξεταστεί ιδιαίτερα, καθότι αποτελεί ένδειξη ότι έχει υποστεί βλάβη. Ο έντονος αποχρωµατισµός µπορεί να οφείλεται και σε χηµική ενανθράκωση. Ο ρόδινος αποχρωµατισµός οφείλεται στην παρουσία σιδηρούχων αλάτων στο αδρανές ή/και στην άµµο, αλλά σε µερικές περιπτώσεις αυτά δεν είναι παρόντα. Εποµένως, το σκυρόδεµα που δεν έχει γίνει ρόδινο δεν είναι απαραιτήτως µη κατεστραµµένο από την πυρκαγιά. Η αλλαγή χρώµατος στο ροζ τείνει να είναι πιο έντονη σε σκυρόδεµα µε πυριτικά αδρανή. Επίσης, αλλαγές του χρώµατος µπορούν να εµφανιστούν κατά τη διάρκεια της αντιµετώπισης της πυρκαγιάς και της ψύξης Επίδραση του τύπου του αδρανούς Εκτός από την επίδραση των αδρανών πάνω στην αποφλοίωση, ο τύπος του αδρανούς έχει µια σηµαντική επίδραση επάνω στις θερµικές ιδιότητες του σκυροδέµατος. Σκυρόδεµα από ασβεστολιθικά αδρανή έχει έναν συντελεστή θερµικής διαστολής περίπου µισό από αυτό του σκυροδέµατος από quartzitic. Το ελαφρύ αδρανές παρέχει ένα υλικό µε µικρότερη πιθανότητα να αποφλοιωθεί, εάν έχει µια χαµηλή εσωτερική περιεκτικότητα σε υγρασία, και έχει µια καλύτερη σχέση θερµοκρασίας-αντοχής και χαµηλότερη θερµική αγωγιµότητα. Η αναφορά [8] δίνει µια ανασκόπηση στην 10

14 Κεφάλαιο 2- Επίδραση της θερµοκρασίας στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών επίδραση της θερµοκρασίας στο σκυρόδεµα. Στον Πίνακα 2-2 συνοψίζονται µερικές σηµαντικές επιδράσεις της θερµοκρασίας στις κατασκευές από σκυρόδεµα. Πίνακας 2-2: Αποτελέσµατα της πυρκαγιάς στις κατασκευές από οπλισµένο σκυρόδεµα Με θέρµανση 1. Αύξηση επιφανειακής θερµοκρασίας 2. Μετάδοση θερµότητας στο εσωτερικό του σκυροδέµατος 3. Μετάδοση θερµότητας σε ράβδους οπλισµού (επιταχυνόµενη εξαιτίας αποφλοίωσης) Με ψύξη 4. Ψύξη οπλισµού 5. Ψύξη σκυροδέµατος Αποτελέσµατα 1. Επιφανειακές ρωγµές, αδύνατο επιφανειακό στρώµα 2. Απώλεια της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέµατος και πιθανή αποφλοίωση 3. Μείωση της αντοχής διαρροήςπιθανό λυγισµό-αύξηση παραµόρφωσης Αποτελέσµατα 4. Αποκατάσταση της αντοχής διαρροής στις αρχικές τιµές µόνο των χαλύβων θερµής έλασης σε θερµοκρασίες 800 C. Οι ράβδοι οπλισµού σε λυγισµό υφίστανται µόνιµες παραµορφώσεις 5. Παραπέρα µείωση της αντοχής, βλάβη σκυροδέµατος από διαβρωτικά προϊόντα πυρκαγιάς (χλωρίδια, υδροχλώριο λόγω της συµπύκνωσης) 11

15 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΑΠΟ ΠΥΡΚΑΓΙΑ 3.1. ΓΕΝΙΚΑ Η αξιολόγηση των βλαβών για ευκολία έχει διαιρεθεί στην: Ποιοτική αξιολόγηση κρίση και Ποσοτική αξιολόγηση ανάλυση Η ποιοτική αξιολόγηση πρέπει να αρχίσει από την κατάσταση που υπήρχε πριν την πυρκαγιά. Θα περιλαµβάνει τον προσδιορισµό της φύσης της κατασκευής, τις προδιαγραφές σχεδιασµού, τις κατασκευαστικές λεπτοµέρειες, τα σχέδια, κλπ. Πολλά στοιχεία µπορούν να σταχυολογηθούν ως προς την πιθανή βλάβη από την αναφορά σε εκθέσεις σχετικές µε το συµβάν της πυρκαγιάς, αναφορικά µε τον τρόπο αύξησης, τη διάρκεια και το µηχανισµό διάδοσής της. Οι καταθέσεις των αυτόπτων µαρτύρων και των πυροσβεστών είναι σηµαντικές στη διερεύνηση της ιστορίας της φωτιάς. [1] Κατασκευές σκυροδέµατος και σκεπαστές µεταλλικές κατασκευές είναι γενικά σε θέση αποκατάστασης µετά από πυρκαγιά, ακόµη και σε δύσκολες περιπτώσεις. Η παρούσα εργασία συνοψίζει τη φιλοσοφία και τις διαδικασίες που πρέπει να υιοθετηθούν στην αξιολόγηση των βλαβών, που γίνονται στα δοµικά στοιχεία και ταξινοµεί τους βαθµούς βλάβης σε κατηγορίες. Περιγράφει το σχεδιασµό και την εκτέλεση των αναγκαίων επισκευών, στη βάση µιας τέτοιας αξιολόγησης, συγκεκριµένα να αποκατασταθεί η κατασκευή, έτσι ώστε να πληρεί τις αρχικές λειτουργικές απαιτήσεις της, συµπεριλαµβανοµένης και της αντοχή σε πυρκαγιά. Για κάθε δοµικό στοιχείο, πρέπει να γίνεται µια σύγκριση µεταξύ του κόστους της επισκευής και του κόστους της αφαίρεσης και της αντικατάστασής του, λαµβάνοντας υπόψη τη λειτουργία του 12

16 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά στοιχείου. Η εµπειρία δείχνει ότι, ακολουθώντας µια λεπτοµερή αποτίµηση, οι κατασκευές µπορούν, σχεδόν πάντα να αποκατασταθούν µε τη βοήθεια µιας συλλογής τεχνικών επισκευής, µε δεδοµένο ότι όσο µεγαλύτερο είναι το κτίριο και όσο πιο εκτεταµένη είναι η βλάβη, τόσο µεγαλύτερη θα είναι η πιθανή ανάγκη για πλήρη αντικατάσταση κάποιων στοιχείων. Η παρούσα εργασία παρέχει λεπτοµερείς οδηγίες σχετικά µε την αξιολόγηση και την επισκευή των βλαµµένων κατασκευών από την πυρκαγιά. Εκτός από την υψηλή θερµοκρασία, η χηµική δράση επικίνδυνων αερίων που εκλύονται (π.χ. HCI από πυρκαγιά πολυβινυλίου-χλωριδίου) µπορεί να µειώσει την ανθεκτικότητα των δοµικών στοιχείων. Ανάλογα µε τη δριµύτητα µιας πυρκαγιάς, θα αναπτυχθούν θερµικές τάσεις χαµηλής ή υψηλής στάθµης προκαλώντας παραµορφώσεις, ή σε περιπτώσεις κατασκευών από σκυρόδεµα, ρωγµές. Οι παραµορφώσεις και οι ρωγµές δεν είναι πλήρως αντιστρέψιµες και µπορεί να εµφανιστούν ακόµη και σε περιοχές που δεν επηρεάζονται άµεσα από την πυρκαγιά. Εποµένως, µετά από µια πυρκαγιά ολόκληρο το κτίριο πρέπει να ελεγχθεί, ειδικά όταν οι άµεσα εκτεθειµένες περιοχές παρουσιάσουν σοβαρές βλάβες. Ο έλεγχος γίνεται για να κριθεί εάν: οι παραµένουσες παραµορφώσεις είναι ανεκτές χωρίς να ληφθούν ειδικά µέτρα ή οι παραµένουσες παραµορφώσεις βλάπτουν την κατασκευή τοπικά, ή σε ένα ευρύτερο φάσµα, ή γενικά οι παραµένουσες ρωγµές απαιτούν επισκευή ή όχι η φέρουσα ικανότητα ενός προεντεταµένου στοιχείου σκυροδέµατος µειώνεται ως αποτέλεσµα της µείωσης της ολίσθησης ή της αγκύρωσης στην περίπτωση των αγκυρωµένων τενόντων ή από την υποβάθµιση της συνάφειας στην περίπτωση των µη αγκυρωµένων τενόντων. Ακόµη και τα ελαφρώς παραµορφωµένα στοιχεία, ιδιαίτερα σε θλίψη, θα υποστούν πρόσθετες τάσεις λόγω των υψηλότερων έκκεντρων φορτίων, τα οποία προκαλούν ροπές και αυξηµένες επιδράσεις δεύτερης τάξης. 13

17 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά Τα άκαµπτα δοµικά στοιχεία της κατασκευής θα µειώσουν την πιθανότητα της παραµόρφωσης των κύριων στοιχείων. Επιπλέον, από την αλλαγή στη διανοµή των εφαρµοσµένων δυνάµεων, γεννιούνται επιπρόσθετες τάσεις ως αποτέλεσµα των µικρών παραµορφώσεων. Αυτές είναι επιδράσεις δεύτερης τάξης που αυξάνονται ως αποτέλεσµα της δράσης της πυρκαγιάς. Παραµένουσες παραµορφώσεις προκαλούν επικίνδυνες τάσεις στις στηρίξεις που µπορούν να εισάγουν επιπρόσθετες δυνάµεις στα συνδεδεµένα δοµικά στοιχεία. Στις µετακινούµενες στηρίξεις πρέπει να εισαχθεί µια διαφορά συναρµογής του σχεδιασµένου σηµείου στήριξης και να αναλυθεί τόσο στην επιτρεπόµενη διεύθυνση κίνησης και όσο και στην κάθετη σε αυτήν. Το αποτέλεσµα µπορεί να είναι η ανάπτυξη καµπτικών ροπών στην εγκάρσια κατεύθυνση, στρέψη και αυξηµένες επιδράσεις δεύτερης τάξης. Προεντεταµένες βίδες, κοχλίες υψηλής αντοχής, αρθρώσεις κλπ., αντιδρούν µε ευαισθησία στις µεγαλύτερες παραµορφώσεις. Στην περίπτωση των υπερστατικών συστηµάτων, οι συνδέσεις που βρίσκονται στις περιοχές των χαµηλών πιέσεων σύµφωνα µε το σχεδιασµό µπορεί να έχουν υποστεί υψηλές τάσεις λόγω της ανακατανοµής ροπών κατά τη διάρκεια της πυρκαγιάς. Οι αρµοί, κυρίως οι αρµοί επέκτασης, πρέπει να εξεταστούν για να προσδιοριστεί εάν εκπληρώνουν τη λειτουργική τους αποστολή - συµπιεστότητα και µόνιµη ελαστικότητα. Όπου έχουν υπάρξει εκτεταµένη επέκταση, κατακόρυφη µετατόπιση και περιστροφή των άκρων που εµπλέκει συνδεδεµένα µέλη, η αποκατάσταση απαιτεί µέτρα πυροπροστασίας για να αποτραπεί η περαιτέρω µετακίνηση και για να µονωθούν οι οποιεσδήποτε νέες επιφάνειες από την επίδραση οποιασδήποτε µελλοντικής πυρκαγιάς. Συνήθως, οι ακριβείς υπολογισµοί της διανοµής φορτίων είναι χωρίς ρεαλιστική βάση και δεν πρέπει να σπαταληθεί χρόνος σε αυτούς. Πρέπει να επιτραπούν κατάλληλα περιθώρια σε όλες τις εκτιµήσεις των φορτίων, όχι µόνο για επιβαλλόµενο σχεδιασµό, αλλά για τις χειρότερες πιθανές συνθήκες που µπορεί να υπάρξουν εάν ο σχεδιασµός χρειαστεί να αλλάξει κατά τη διάρκεια της µελέτης. Η επίδραση επαναταξινόµησης της βλάβης πρέπει επίσης να προβλεφθεί, όσο είναι λογικά δυνατό. 14

18 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά Τα επιβαλλόµενα φορτία δεν πρέπει σε καµιά περίπτωση να είναι µικρότερα από αυτά που προτείνονται στους κώδικες. Στην αξιολόγηση των µόνιµων φορτίων, στους υπολογισµούς πρέπει να λαµβάνεται υπόψη το πρόσθετο βάρος της επισκευής που προστίθεται ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Συντελεστές βλάβης δοµικών στοιχείων οπλισµένου σκυροδέµατος Για τα δοµικά στοιχεία του οπλισµένου σκυροδέµατος έχει ορισθεί ένας συντελεστής βλάβης από πυρκαγιά Df από την εκτίµηση της θερµοκρασίας, που έχει αναπτυχθεί στο στοιχείο και αποκτιέται από τις καµπύλες κατανοµής της θερµοκρασίας. Τέτοιες καµπύλες δείχνονται στο Σχήµα 2-1. Η διαδικασία για τον προσδιορισµό του συντελεστή αυτού είναι η παρακάτω: Με βάση την αλλαγή του χρώµατος που συµβαίνει σε ένα δοµικό στοιχείο σκυροδέµατος λόγω της θερµοκρασίας της πυρκαγιάς Df = 1. 0, όταν η θερµοκρασία στο δοµικό στοιχείο δεν ξεπεράσει τους 100 C Df = 0. 85, όταν η θερµοκρασία στο δοµικό στοιχείο κυµαίνεται µεταξύ των 100 C -300 C Df = 0. 40, όταν η θερµοκρασία στο δοµικό στοιχείο κυµαίνεται µεταξύ των 300 C και 500 C Df = 0, όταν η θερµοκρασία στο δοµικό στοιχείο ξεπεράσει τους 500 C Ένας δεύτερος συντελεστής βλάβης έχει εισαχθεί για να ληφθεί υπόψη η υποβάθµιση της συνάφειας ή της αγκύρωσης του οπλισµού. Σύµφωνα µε τις αναφορές [5, 6, 7, 8] η συνάφεια δεν επηρεάζεται µόνο από τη θερµοκρασία αλλά και από τον τύπο και τη διάµετρο των ράβδων, τον τύπο των αδρανών, τις διαστάσεις της διατοµής και την 15

19 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος. Η παρουσία συνδετήρων ή οπλισµού περίσφιξης χάλυβα επηρεάζει τη συνάφεια. Ένας συντηρητικός συντελεστής βλάβης για τη συνάφεια θα µπορούσε να είναι : Db = 0. 7, για θερµοκρασία στον οπλισµό µεταξύ των 100 C -300 C Db = 0. 8, για θερµοκρασία στον οπλισµό µικρότερη των 100 C, για µικρής διαµέτρου ράβδους (Φ12 ή µικρότερες), για σκυρόδεµα µικρής θλιπτικής αντοχής (25-30 N/mm²), σκυρόδεµα µε ασβεστολιθικά ή ελαφρά αδρανή και για οπλισµό µε συνδετήρες Ρηγµάτωση του σκυροδέµατος ιάφορα είδη ρωγµών µπορούν να εµφανιστούν σε µια κατασκευή σκυροδέµατος που έχει εκτεθεί σε πυρκαγιά. Η µετακίνηση ολόκληρης της κατασκευής που προκαλείται από την υψηλή θερµοκρασία, µπορεί να προκαλέσει σοβαρές ρωγµές, οι οποίες συχνά περνούν στο εσωτερικό του δοµικού στοιχείου. Λόγω της διαφορετικής ανόδου θερµοκρασίας εµφανίζονται ρωγµές εκεί όπου αλλάζει η διατοµή. Ρωγµές εµφανίζονται επίσης κατά µήκος των ράβδων οπλισµού. Τα αδρανή και το τσιµεντοκονίαµα έχουν διαφορετικούς θερµικούς συντελεστές στη διαµήκη διεύθυνση. Εξαιτίας αυτού, εµφανίζονται µεταξύ τους εσωτερικές τάσεις που έχουν ως αποτέλεσµα την εµφάνιση εσωτερικών ρωγµών. Κατά την πυρόσβεση το κρύο νερό µπορεί να προκαλέσει σοβαρή ρηγµάτωση. Αυτές οι ρωγµές είναι προσανατολισµένες παράλληλα στην και µπορούν να προκαλέσουν µεγαλύτερη βλάβη από την πυρκαγιά. Ειδικά, µπορούν να οδηγήσουν στην αποφλοίωση του σκυροδέµατος Οπλισµένο σκυρόδεµα Η φέρουσα ικανότητα των δοµικών µελών από οπλισµένο σκυρόδεµα µειώνεται από την επίδραση υψηλής θερµοκρασίας, επειδή η αντοχή του σκυροδέµατος και του χάλυβα καθώς επίσης και η συνάφεια µεταξύ των δύο αυτών υλικών µειώνονται. Η µείωση της φέρουσας ικανότητας µπορεί να υπολογιστεί από τη µέγιστη θερµοκρασία, το χρόνο αλλαγής της θερµοκρασίας και τη διάρκεια της θέρµανσης. 16

20 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά Εάν ο οπλισµός έχει χάσει την αντοχή ή την ολκιµότητά του, πρέπει να τοποθετηθεί πρόσθετος οπλισµός για να εξασφαλιστεί η λειτουργία της κατασκευής. Ο σχεδιασµός των επισκευασµένων µελών, καθώς επίσης η διάµετρος, οι αποστάσεις και η επιλογή του πρόσθετου οπλισµού, πρέπει να γίνονται σύµφωνα µε τους αντίστοιχους κώδικες. Πρέπει επίσης να είναι εφαρµόσιµα λαµβάνοντας υπόψη το πάχος της επικάλυψης του σκυροδέµατος που απαιτείται. Ένα ιδιαίτερο πρόβληµα µπορεί να είναι η τοποθέτηση του οπλισµού διάτµησης. εν θα υπάρξει κανένα πρόβληµα µε τα ελεύθερα υποστυλώµατα ή τις δοκούς, αλλά θα εµφανιστούν δυσκολίες εφαρµογής των αντίστοιχων κωδίκων, όταν πρέπει να τοποθετηθούν πρόσθετοι συνδετήρες σε οπλισµένες πλακοδοκούς. Για να γίνουν κλειστοί οι συνδετήρες είναι απαραίτητο να γίνουν τρύπες στην πλάκα σε κάθε πλευρά της δοκού και µερικές φορές σε πολύ µικρές αποστάσεις. Αυτό θα µειώσει την θλιπτική ζώνη της δοκού και επίσης θα επιδράσει τη διατµητική αντοχή της πλάκας. Επίσης, συνεπάγεται ότι ένας αριθµός ράβδων οπλισµού της πλάκας κόβεται Προεντεταµένο σκυρόδεµα Τα προεντεταµένα µέλη σκυροδέµατος είναι ευαίσθητα στην πυρκαγιά και οι αναλύσεις της υπολοιπόµενης φέρουσας ικανότητάς τους είναι µεγάλης σηµασίας. Ακόµη και µια µέτρια άνοδος στη θερµοκρασία θα οδηγήσει σε σηµαντική απώλεια της δύναµης προέντασης. Είναι εποµένως ενδεδειγµένο να εξεταστούν όλα τα στοιχεία πολύ προσεκτικά πριν αποφασιστεί η περίοδος του ισοδύναµου προτύπου φωτιάς που θα χρησιµοποιηθεί στον επανασχεδιασµό. Αν αρχικός σχεδιασµός δεν είχε προβλέψει την απώλεια προέντασης, η πιθανότητα µιας άµεσης επισκευής είναι πολύ µικρότερη απ' ό,τι στην περίπτωση του οπλισµένου σκυροδέµατος. Η επισκευή, αν είναι πρακτικά εφικτό, µπορεί να γίνει σύµφωνα µε τους κώδικες που ισχύουν για κατασκευές από οπλισµένο σκυρόδεµα, µε τους τένοντες να θεωρούνται σαν οπλισµός και η επισκευή να περιλαµβάνει την προσθήκη ράβδων ή πλέγµατος οπλισµού. Αυτό εφαρµόζεται ιδιαίτερα στις πλάκες. Εναλλακτικά, µπορούν να εισαχθούν εξωτερικοί προεντεταµένοι τένοντες. Λόγω του ότι τα προεντεταµένα στοιχεία είναι πολύ ευαίσθητα µέρη ενός κτιρίου, η αντικατάσταση των κατεστραµµένων µελών είναι προτιµότερη από οποιαδήποτε επισκευή αυτών των µελών. 17

21 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά 3.3. ΜΕΤΑΛΛΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ Μια αρχική αξιολόγηση της βλάβης πυρκαγιάς πρέπει να γίνει προκειµένου να ελεγχθεί πόσο επικίνδυνο είναι το κτίριο στην παρούσα κατάστασή του, και εάν η αποκατάστασή του είναι µια οικονοµική συµφέρουσα πρόταση. Συνήθως, στην αρχή υπάρχει η εντύπωση της ολικής καταστροφής, αλλά µόλις καθαριστεί η περιοχή γίνονται εµφανείς οι πιθανότητες αποκατάστασης. Η πυρκαγιά µπορεί να προκαλέσει δοµική καταστροφή ή αστοχία µε διάφορους τρόπους, όπως η θερµική διαστολή των µελών, το κάψιµο των εύφλεκτων δοµικών µελών και η υποβάθµιση των άφλεκτων µελών. Η βλάβη από τον καπνό µπορεί να προκαλέσει προβλήµατα όπως επίσης και οι µεγάλες ποσότητες νερού που χρησιµοποιούνται στην κατάσβεση της φωτιάς µπορεί να υπερφορτώσουν τα πατώµατα µε συνέπεια την κατάρρευσή τους. Η άνοδος στη θερµοκρασία που προκαλείται από µια πυρκαγιά οδηγεί στη θερµική διαστολή όλων των δοµικών µελών, και επειδή αυτά είναι περιορισµένα, προκαλείται αύξηση των τάσεων µέσα στην κατασκευή που µπορεί να οδηγήσει στην κατάρρευση της κατασκευής. Για χυτοσίδηρο, ο συντελεστής θερµικής διαστολής στη διαµήκη διεύθυνση µεταξύ 0 και 400 C, είναι 1. 2 * 10 k. Έτσι εάν ένα µέλος µήκους 10m θερµανθεί οµοιόµορφα στους 400 C το µήκος του θα αυξηθεί κατά 50mm. Από το παράδειγµα αυτό, µπορούµε να καταλάβουµε πως η εµφάνιση αυτών των τάσεων στα κτίρια µπορεί να οδηγήσει στην καταστροφή δοµικών µελών. Πριν αρχίσει οποιαδήποτε επισκευή µιας απογυµνωµένης µεταλλικής κατασκευής, πρέπει να µετρηθούν οι σηµαντικές παραµορφώσεις που υπάρχουν και να ελεγχθούν οι τάσεις διαρροής και η αντοχή των υλικών. Εάν οι παραµορφώσεις και τα χαρακτηριστικά των υλικών είναι ακόµα αποδεκτά, µια επισκευή ίσως είναι κατάλληλη. Λογικά, θα περιλαµβάνει την αντικατάσταση των τοπικών τµηµάτων των πελµάτων και του κορµού τα οποία έχουν υποστεί λυγισµό από την επίδραση της φωτιάς και κάποιων δευτερευόντων δοµικών στοιχείων που παρουσιάζουν σηµαντικές παραµορφώσεις. Πρέπει να εξεταστεί η διόρθωση µερικών τέτοιων παραµορφώσεων µε ανύψωση των µελών. Η ανύψωση των δοµικών µελών από χάλυβα µε την επίδραση των φορτίων λειτουργίας δεν είναι εφικτή. (βλ. παράγραφο 6.7) Γνωρίζοντας τη διαβρωτική επίδραση του καπνού από την καύση πλαστικών, οι 18

22 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά αποθέσεις καπνού και φωτιάς στις κατασκευές από χάλυβα πρέπει να καθαριστεί κατάλληλα. Για το χάλυβα µε επικάλυψη αρκεί µια απλή πλύση αλλά για το χάλυβα χωρίς επικάλυψη, είναι απαραίτητη η ουδετεροποίηση της απόθεσης χλωριδίου. Εάν τα χαρακτηριστικά του υλικού είναι χαµηλότερα από τα αρχικά, πρέπει να εξεταστεί η ενίσχυση των διατοµών µε συγκόλληση ελασµάτων στους κορµούς και τα πέλµατα. Οι κατασκευές που περιέχουν νερό, εάν έχουν σχεδιαστεί κατάλληλα, δεν θα χρειαστούν καµία επισκευή, αφού η µέγιστη θερµοκρασία αντοχής που αναπτύσσουν σε πυρκαγιά είναι µεταξύ C. Η απόθεση καπνού είναι πάλι το σηµαντικότερο πράγµα που πρέπει να ελεγχθεί και, εάν είναι απαραίτητο, όλες οι επιφάνειες του χάλυβα που δεν έχουν επικαλύψεις πρέπει να καθαριστούν ή να γίνει ουδετεροποίησή τους. Κατασκευές προστασίας, όπως οι κρεµαστές οροφές και οι επικαλύψεις υποστυλωµάτων θα πρέπει να ανακατασκευαστούν. Οι κατασκευές επικάλυψης πρέπει να ελεγχθούν όσον αφορά: τις παραµορφώσεις τον τοπικό λυγισµό τα χαρακτηριστικά του υλικού την απόθεση καπνού Εάν είναι απαραίτητο, οι επισκευές θα πρέπει να γίνουν πριν αντικατασταθούν τα στοιχεία επικάλυψης. Εάν η πυρκαγιά δεν είναι κρίσιµη, θα πρέπει να ελεγχθούν η ακεραιότητα, η µόνωση και εάν είναι απαραίτητο, να γίνουν τοπικές επισκευές. Το σηµαντικότερο είναι να ελεγχθεί ότι καµιά διαβρωτική απόθεση δεν παραµένει στα κρυµµένα µέρη της κατασκευής. Με το σύνθετο χάλυβα, ακόµη και οι κατασκευές που δεν παρουσιάζουν καµία σηµαντική παραµόρφωση µετά από την πυρκαγιά µπορεί να πρέπει να επισκευαστούν. Εποµένως πρέπει να εκτιµηθεί η ποιότητα των υλικών. Εάν το επίπεδό της είναι ικανοποιητικό, τότε µόνο ο έλεγχος της απόθεσης καπνού είναι απαραίτητος για να 19

23 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά εξασφαλιστεί ότι δεν υπάρχει καµία διαβρωτική και όξινη απόθεση. Αυτό απαιτεί την ουδετεροποίηση και τον καθαρισµό. Έπειτα, πρέπει να εξεταστεί η πιθανότητα ενίσχυσης των διατοµών µε συγκόλληση ελασµάτων στους κορµούς και τα πέλµατα. Όπου υπάρχει αποφλοίωση του σκυροδέµατος, είναι απαραίτητη η τοπική επισκευή του ΞΥΛΙΝΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ εδοµένου ότι το ξύλο είναι εύφλεκτο επιβιώνει µόνο από πυρκαγιές τοπικής κλίµακας ή εκεί όπου υπήρξε γρήγορη επέµβαση της πυροσβεστικής. Για αισθητικούς λόγους και για να αποµακρυνθεί οποιοδήποτε διαβρωτικό ίχνος υδροχλωριδίου της αποθέσεις καπνού, η πρέπει να καθαριστεί. Εάν έχει υπάρξει σηµαντική απανθράκωση, πρέπει να εξεταστούν οι πιθανές µέθοδοι επισκευής, να αναλυθεί το κόστος τους και να συγκριθεί µε το κόστος κατεδάφισης και ανακατασκευής. Οι πιθανότητες επισκευής ξύλινων κατασκευών εξαρτώνται από το βαθµό απανθράκωσης. Εάν το βάθος της απανθράκωσης είναι µικρό, το υπόλοιπο τµήµα της διατοµής θα ακόµα ικανό να ανταπεξέλθει στα φορτία σχεδιασµού και το απανθρακωµένο στρώµα θα µπορούσε να αποβληθεί µε αµµοβολή. Η τοπική βλάβη γύρω από τις µεταλλικές συνδέσεις πρέπει να επισκευασθούν και τα µετατοπισµένα στοιχεία θα πρέπει να αντικατασταθούν. Εάν η κατασκευή παρουσιάζει σηµαντική και βαθύτερη απανθράκωση, τότε δεν µπορεί πλέον να φέρει τα φορτία σχεδιασµού της µε την απαραίτητη ασφάλεια. Το πρόβληµα της αποµάκρυνσης του απανθρακωµένου στρώµατος µπορεί να λυθεί είτε µε αµµοβολή είτε µε την χρήση της σκαπτικού µηχανήµατος. Εντούτοις, η ενίσχυση µπορεί να είναι δυνατή για τις κατασκευές από διαστρωµατικά ξύλινα µέλη, εάν µπορούν να αποσυνδεθούν και να επιστραφούν στο εργοστάσιο. Η ενίσχυση επί τόπου είναι δυνατή µόνο µε το κάρφωµα. Όταν η κατασκευή µπορεί να αποσυνδεθεί και να µεταφερθεί στο εργοστάσιο, µπορούν να βρεθούν επισκευές. 20

24 Κεφάλαιο 3 - Αξιολόγηση Βλαβών Από Πυρκαγιά 3.5. ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ Εάν η δοµή δεν παρουσιάζει ορατή βλάβη, όπως σηµαντική παραµόρφωση, ρηγµάτωση ή αποφλοίωση, η αντοχή των τούβλων µπορεί να µην έχει µειωθεί σηµαντικά λόγω της υψηλής θερµοκρασίας στην οποία υποβάλλονται τα τούβλα κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Το κονίαµα µε σύνθεση ορυκτών συµπεριφέρεται όπως το σκυρόδεµα. 21

25 Κεφάλαιο 4 - Ταξινόµηση Βλαβών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ 4.1. ΓΕΝΙΚΑ Μόλις ο βαθµός βλάβης αξιολογηθεί τοπικά, είναι απαραίτητο να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην επίδραση των βλαβών αυτών στη συνολική συµπεριφορά της κατασκευής. Στην κατεύθυνση αυτή, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη διάφοροι παράγοντες, όπως είναι η αλλαγή στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών ή η απώλεια αντοχής ή η απώλεια συνάφειας µεταξύ οπλισµού-σκυροδέµατος. Στο στάδιο αυτό, είναι ακόµα ανοικτές οι παρακάτω επιλογές : πλήρης επισκευή και αποκατάσταση, µερική επισκευή και ανακατασκευή, αλλαγή της χρήσης, συνολική κατεδάφιση Τα παραπάνω αντιπροσωπεύουν µόνο ένα µικρό δείγµα επιλογών που µπορούν να γίνουν. Για οποιαδήποτε επιλογή θα πρέπει να εξετάζεται η δυνατότητα πραγµατοποίησης της. Προκειµένου να παρθεί η απόφαση για το ποια επιλογή είναι κατάλληλη, θα πρέπει να αναπτυχθεί ένα σύστηµα ταξινόµησης βλαβών. 22

26 Κεφάλαιο 4 - Ταξινόµηση Βλαβών 4.2. ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΛΑΒΩΝ Το σύστηµα ταξινόµησης βλαβών των κατασκευών, που έχουν πληγεί από πυρκαγιά, παρουσιάζεται σε συνοπτική µορφή, µε µια σειρά πινάκων που περιέχει : Τις αιτίες και τους τύπους των βλαβών (Πίνακας 4-2). Τους χαρακτηρισµούς και τις περιγραφές για τις κατηγορίες βλαβών (Πίνακας 4-3). Ορισµοί των κατηγοριών βλάβης για κατασκευές από σκυρόδεµα, µέταλλο, ξύλο, ελαφρύ-σκυρόδεµα και τοιχοποιία (Πίνακες 4-4 έως 4-8). Τις διαδικασίες καταγραφής και ταξινόµησης (Πίνακας 4-1). Σύµφωνα µε την πρακτική εµπειρία, το σύστηµα ταξινόµησης βλαβών, περιλαµβάνει πέντε κατηγορίες βλαβών, ανεξάρτητα από τον τύπο υλικού ή του, εν χρήσει, δοµικού µέλους. Ο τυπικός χαρακτηρισµός για αυτές της κατηγορίες βλάβης περιέχεται στον Πίνακα 4-3. Καθώς κάθε υλικό ή δοµικό στοιχείο έχει συγκεκριµένα χαρακτηριστικά βλάβης, µέσα στις πέντε κατηγορίες βλαβών, ο βασικός χαρακτηρισµός της βλάβης γίνεται ξεχωριστά για κάθε υλικό ή δοµικό µέλος στους παρακάτω Πίνακες : Ο Πίνακας 4-4 (1-5), ο Πίνακας 4-5 (1,2), οι Πίνακες 4-6, 4-7 και ΑΡΧΕΙΟ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΛΑΒΩΝ Το αρχείο των βλαβών από πυρκαγιά πρέπει να περιλαµβάνει, τουλάχιστον τα ακόλουθα σηµεία. Κάθε σηµείο µπορεί να διαφοροποιείται σε λεπτοµέρειες ανάλογα µε τον τύπο του κτιρίου που εξετάζεται. Γενικά : Όνοµα κτιρίου/ εταιρίας /ιδιοκτησίας, συµπεριλαµβανόµενου του προσώπου επαφής 23

27 Κεφάλαιο 4 - Ταξινόµηση Βλαβών Ιδιοκτήτης ιεύθυνση / θέση Ηµεροµηνία/ έτος κατασκευής Πυροσβεστικό σώµα, πρόσωπο επικοινωνίας Αστυνοµία, πρόσωπο επαφής Ασφαλιστική εταιρεία, πρόσωπο επικοινωνίας, Ηµεροµηνία και χρόνος της πυρκαγιάς Περιγραφή του κτιρίου: Σχέδια κατόψεων και τοµών του κτιρίου που πρέπει να περιληφθούν ιαστάσεις του κτιρίου Αριθµός ορόφων Τύπος οριζόντιων στοιχείων του κτιρίου Αριθµός δωµατίων σε κάθε όροφο Τύπος κατακόρυφων στοιχείων / χωρίσµατα από δωµάτιο σε δωµάτιο του κτιρίου Σχέση κτιρίων µε άλλα κτίρια Περιγραφή των κατασκευών του κτιρίου : οµικό σύστηµα κτιρίου ευτερεύον σύστηµα, στέγη, δώµα ευτερεύον σύστηµα, δάπεδα, πλάκες ευτερεύον σύστηµα, τοίχοι Οποιαδήποτε αξιοσηµείωτη, σηµαντική κατασκευαστική λεπτοµέρεια που µπορεί να περιληφθεί µε αναγραφή των διαστάσεων και του τρόπου σύνδεσής της µε το κύριο δοµικό σύστηµα. Τρόποι εξαερισµού: Παράθυρα (µέγεθος και αριθµός) Πόρτες (µεγέθη και αριθµός) Φώτα στεγών/ εξαερισµός καπνού Τύπος εξαερισµού (εξαερισµός δωµατίων) Τύπος θέρµανσης (σύστηµα) 24

28 Κεφάλαιο 4 - Ταξινόµηση Βλαβών Φορτία πυρκαγιάς: Κτιρίου: υλικά, ποσότητα, περιγραφή Περιεχόµενα κτιρίου : υλικά, ποσότητα, περιγραφή Περιγραφή του συµβάντος της πυρκαγιάς: Προέλευση της πυρκαγιάς Εξάπλωση της πυρκαγιάς Αντιµετώπιση πυρκαγιάς Ο τύπος µέσων και τρόπων πυρόσβεσης Στο Σχήµα 4-1 δείχνεται η κάτοψη του ορόφου ενός κτιρίου που έχει πληγεί από πυρκαγιά. Στην κάτοψη αυτή έχουν σηµειωθεί τα φέροντα στοιχεία µε την κατηγορία της βλάβης που έχουν υποστεί. Για παράδειγµα ο συµβολισµός C 101(1) σηµαίνει ότι το υποστύλωµα µε τον αριθµό 101 έχει υποστεί βλάβη (1) σύµφωνα µε το σχετικό Πίνακα 4-4. Τα συνολικά αποτελέσµατα για όλο το κτίριο, καταγράφονται στην τελευταία οριζόντια γραµµή του Πίνακα 4-1. Στον Πίνακα αυτό παρουσιάζονται ταξινοµηµένες οι βλάβες των δοµικών στοιχείων του συνόλου του κτιρίου. Σχήµα 4-1: Κάτοψη του ορόφου κτιρίου που έχει πληγεί από πυρκαγιά. 25

29 Κεφάλαιο 4 - Ταξινόµηση Βλαβών Πίνακας 4-1:Ταξινόµηση βλαβών Στοιχεία Υποστυλώµατα οκοί Πλάκες δαπέδου Στέγη Υλικό Σκυρόδεµα Σκυρόδεµα Σκυρόδεµα Χάλυβας Ταξινόµηση Στοιχείο no. 101,102,103, , 113, 124, , , , , , 112,113, Ολικό εν Εµφανίζεται στον πίνακα χωρίς 26

30 Κεφάλαιο 5 Κριτήρια Επισκευής ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΣΚΕΥΗΣ 5.1. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΠΙΣΚΕΥΗΣ ΚΑΙ ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ Σκοπός της επισκευής ενός κτιρίου που έχει υποστεί βλάβη από πυρκαγιά είναι η επαναφορά του στην αρχική του κατάσταση. Η αξιολόγηση της υποβάθµισης µιας κατασκευής σκυροδέµατος, η µέθοδος και το υλικό επισκευής πρέπει να επιλεχτούν σύµφωνα µε τις απαιτήσεις των επίσηµων προτύπων και κωδίκων της κατασκευής οπλισµένου σκυροδέµατος. Η φέρουσα ικανότητα, η λειτουργικότητα και η ανθεκτικότητα στη διάβρωση και την πυρκαγιά πρέπει να είναι συµβατές µε τις απαιτήσεις των κωδικών του κτιρίου. Οι κώδικες, εντούτοις, δεν προβλέπουν την αποκατάσταση, και εποµένως οι απαιτήσεις τροποποιούνται ώστε να ανταποκρίνονται σε κάθε ιδιαίτερη περίπτωση. Αυτές οι προσαρµογές πρέπει να γίνουν σύµφωνα µε τις αρχές σχεδιασµού του οπλισµένου σκυροδέµατος και να βασίζονται στις µηχανικές ιδιότητες των υλικών που χρησιµοποιούνται για επισκευή ή ενίσχυση. Οι ακόλουθες λειτουργικές απαιτήσεις πρέπει να τίθενται για οποιαδήποτε επισκευή: Η επισκευή πρέπει να προστατεύει τον οπλισµό από τη διάβρωση καθ' όλη τη διάρκεια της προσδοκώµενης ζωής λειτουργίας της κατασκευής. Το υλικό επισκευής θα πρέπει να έχει την ίδια αντοχή στο χρόνο µε το επισκευασµένο υλικό. Η επισκευή θα πρέπει να αποκαταστήσει την απαιτούµενη φέρουσα ικανότητα και θα πρέπει να εξασφαλίσει αποδεκτή παραµόρφωση. 27

31 Κεφάλαιο 5 Κριτήρια Επισκευής Η επισκευή θα πρέπει να εξασφαλίσει την ανθεκτικότητα σε πυρκαγιά της κατασκευής, όπως απαιτείται. Ο Πίνακας 5-1 δίνει µια ταξινόµηση επισκευής για το σκυρόδεµα σύµφωνα µε τις κατηγορίες βλαβών που περιγράφονται στο κεφάλαιο 4. Το ιάγραµµα Α-1 δείχνει ένα διάγραµµα ροής, σύµφωνα µε την αναφορά [1], που περιέχει την αξιολόγηση της βλάβης, την ταξινόµηση βλάβης και τα γενικά κριτήρια επισκευής. Το ιάγραµµα Α-2 δείχνει ένα απλουστευµένο διάγραµµα για την ίδια διαδικασία. Ένα αντίστοιχο διάγραµµα ροής για τις µεταλλικές κατασκευές παρουσιάζεται στο ιάγραµµα Α-3. Η επισκευή θα αντιστοιχεί σε µια από τις πέντε κατηγορίες του Πίνακα 5-1. Κανένας σχεδιασµός δεν είναι απαραίτητος για τις Κατηγορίες 2 και 3 των επισκευών, επειδή µια επιδερµική ή µη-δοµική επισκευή είναι ικανοποιητική. Η Κατηγορία 1 µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως αναφορά, που προστατεύεται πλήρως, ή βρίσκεται πέρα από την έκταση της πυρκαγιάς.( Βλ. Παράρτηµα Α - Πίνακες 4-1 έως 5-1) 5.2. ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΚΕΥΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Εάν η βλάβη είναι τόσο σοβαρή, ώστε οι υπάρχουσες ράβδοι οπλισµού αποκαλύπτονται πλήρως µε την αφαίρεση του κατεστραµµένου σκυροδέµατος και τα µεγέθη και τα διαστήµατα των οπλισµών δεν πληρούν τα συνιστώµενα όρια, τότε ο υπάρχον οπλισµός θα πρέπει να αγνοηθεί στον επανασχεδιασµό των στοιχείων. Σε ακραίες περιπτώσεις, µπορεί να είναι απαραίτητη η αντικατάσταση ολόκληρου του στοιχείου µε συµβατικό σκυρόδεµα. Οι επισκευές των πλακών Zolner, των πλακών µε διαδοκίδες µπορούν να υλοποιηθούν κυρίως όταν δεν εµπλέκουν επιπρόσθετο οπλισµό. Στις περιπτώσεις όπου ο κύριος οπλισµός πρέπει να αντικατασταθεί ή να ενισχυθεί, τότε η επισκευή µπορεί να αποκλειστεί λόγω του κόστους. Οι συµπαγείς πλάκες µπορούν να επισκευασθούν 28

32 Κεφάλαιο 5 Κριτήρια Επισκευής επιτυχώς µε τη χρήση δοµικού πλέγµατος µε πρόσθετες ράβδους, όπου το µέγεθος και ο χώρος το επιτρέπει. Εφελκυσµένος οπλισµός µπορεί να προστεθεί. όπου απαιτείται, αλλά περιορισµοί στο µέγεθος και στο διαστήµατα µπορεί να απαιτήσουν πρόσθετη επικάλυψη. Ο οπλισµός διάτµησης είναι κρισιµότερος, και ο βαθµός αύξησης που απαιτείται είναι ένας από τους παράγοντες που πρέπει να θεωρηθούν στην ταξινόµηση της βλάβης. Ο σχεδιασµός του πρόσθετου οπλισµού διάτµησης πρέπει να ακολουθεί τους ακόλουθους παράγοντες : το διάστηµα µεταξύ των πρόσθετων συνδετήρων καθορίζεται από τους περιορισµούς που επιβάλλονται προκειµένου να εξασφαλιστεί ότι αυτοί περιβάλλονται κατάλληλα από το υλικό επισκευής. η αγκύρωση του άνω µέρους των συνδετήρων και των κεκαµένων ράβδων µπορεί να είναι δύσκολη. Οι κώδικες της πράξης συνήθως απαιτούν η αγκύρωση να είναι στο θλιβόµενο πέλµα, αλλά για τις Τ - και Ι - δοκούς θα µπορούσαν να γίνουν τρύπες στην πλάκα µε αυλάκια στις οποίες να ενσωµατώνονται τα άκρα του οπλισµού διάτµησης. Η µηχανική αγκύρωση στις πλευρές των δοκών µε κοχλιωτά αγκύρια, µπορεί να γίνει αποδεκτή σε ορισµένες περιπτώσεις. τα χαρακτηριστικά της συνάφειας του υλικού επισκευής και της τεχνικής που εφαρµόζεται για να πραγµατοποιηθεί η επισκευή απαιτούν προσεκτική θεώρηση. Η κατακόρυφη θέση και ο αξονική τοποθέτηση των καθ ύψος υποστυλωµάτων της κατασκευής θα πρέπει να ελεγχθούν. Επειδή οι διαµήκεις ράβδοι, που πρέπει να τοποθετηθούν στο υποστύλωµα, δεν µπορούν να διανεµηθούν συµµετρικά, θα µπορούσε να εµφανιστεί εκκεντρότητα στη λειτουργία του υποστυλώµατος. Αυτό συµβαίνει επειδή ο διαµήκης οπλισµός θα πρέπει να περάσει στο πάνω υποστύλωµα µέσω της πλάκας του ορόφου. Στις λεπτοµέρειες του οπλισµού, θα πρέπει να αφεθεί επαρκής χώρος για τους συνδετήρες που πρόκειται να περιβάλλουν τις διαµήκεις ράβδους που έχουν υποστεί λυγισµό. Επίσης, θα πρέπει να ληφθεί µέριµνα για την εκκεντρότητα της φόρτισης, καθώς αυτή µπορεί να αναπτυχθεί ακόµα και αν θεωρούµε 29

33 Κεφάλαιο 5 Κριτήρια Επισκευής τις δοκούς του οπλισµού για υπολογιστικούς λόγους, στηριζόµενες στα υποστυλώµατα 5.3. ΑΤΕΛΕΙΕΣ Η ποιότητα της επισκευής που µπορεί να επιτευχθεί στην πράξη εξαρτάται σχεδόν εξ ολοκλήρου από το επίπεδο των κατασκευαστικών λεπτοµερειών και εργασιών. Στην περίπτωση επισκευής σκυροδέµατος δεν πρέπει να θεωρείται ότι η επισκευή θα συνεργάζεται ιδανικά µε το αρχικό σκυρόδεµα. Υπάρχουν µέθοδοι (π.χ. ακτίνες-γ, υπέρηχοι) µε τις οποίες, το υλικό επισκευής µπορεί να εξεταστεί ως προς την ύπαρξη ατελειών (κενά κλπ). Το κόστος εφαρµογής όµως αυτών των µεθόδων, σε ολόκληρη την επισκευή είναι πολύ υψηλό, ενώ αν εφαρµοστούν, ένα γεγονός που πρέπει να ληφθεί υπόψη στο σχεδιασµό, είναι ο βαθµός της ακρίβειας των αποτελεσµάτων που λαµβάνονται 5.4. Η ΑΦΑΙΡΕΣΗ ΤΩΝ ΚΑΤΕΣΤΡΑΜΜΕΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Οι εργασίες πρέπει να γίνονται σύµφωνα µε τα πρότυπα κατεδάφισης. Πριν αρχίσει οποιαδήποτε εργασία, πρέπει να ελεγχθεί εάν η κατασκευή περιλαµβάνει προεντεταµένα µέλη και εάν ναι, να αξιολογηθεί η πιθανή επίδραση σε κάθε τέτοιο µέλος αλλά και στα γειτονικά του µέλη, µιας ξαφνικής απελευθέρωσης της ενέργεια που περιλαµβάνεται στον προεντεταµένο τένοντα. Επίσης, πρέπει να εξασφαλιστεί ότι, καθώς τα κρίσιµα µήκη των µελών αυξάνονται µε τη διαδικασία κατεδάφισης, παρέχεται επαρκής πλευρική υποστύλωση. Τέτοια παραδείγµατα είναι τα υποστυλώµατα, που µπορεί να διπλασιαστεί το µήκος τους από την αφαίρεση ενός πατώµατος, και οι λεπτές δοκοί που µπορεί να επηρεαστούν από την αφαίρεση µιας συµπαγούς πλάκας. Τα µέλη που πρέπει να αποµακρυνθούν εξ ολοκλήρου µπορούν να κατεδαφιστούν µε οποιαδήποτε από τις συνηθισµένες µεθόδους, υπό τον όρο ότι δεν διαβιβάζεται υπερβολική διαταραχή στα υπόλοιπα µέρη της κατασκευής ή στην υποστύλωση. Προσοχή πρέπει να δοθεί στην επίδραση, κατά την αντικατάσταση ενός µέλους στα 30

34 Κεφάλαιο 5 Κριτήρια Επισκευής παρακείµενα µέλη, ως προς την πιθανή απελευθέρωση "παγιδευµένων" τάσεων. Ο οπλισµός των µελών που επισκευάζονται αφαιρείται µε προσοχή, ώστε να προκληθεί όσο το δυνατόν µικρότερη βλάβη στον οπλισµό που παραµένει. Ως ένα ορισµένο βαθµό, η µέθοδος αφαίρεσης και η διάκριση µεταξύ υγιούς και βλαµµένου σκυροδέµατος συσχετίζονται. Όπου είναι δυνατόν, οι περιοχές που κατεδαφίζονται δεν πρέπει να είναι κοντά στις περιοχές που επισκευάζονται και εποµένως πρέπει να περάσει µια επαρκής περίοδος µεταξύ της επισκευής ενός µέλους και µιας κατεδάφισης, όταν η κατεδάφιση αφορά : οποιαδήποτε εργασία, εάν η κατεδάφιση είναι πιθανό να βλάψει ή να επηρεάσει την επισκευή του µέλους οποιαδήποτε άνοιγµα της δοκού ή του ύψους του υποστυλώµατος που έχει κοινό τέλος µε το επισκευασµένο µέλος οποιοδήποτε πάνελ ή πλάκα που στηρίζεται ή συνδέεται µε το επισκευασµένο µέλος. Συνήθως, η περίοδος που παρεµβάλλεται µεταξύ της επισκευής του µέλους και της κατεδάφισης πρέπει να είναι επαρκής για να εξασφαλίσει ότι η επισκευή έχει αναπτύξει το 50% της χαρακτηριστικής της αντοχής. Οδηγίες για την αξιολόγηση αυτής της περιόδου για την περίπτωση του σκυροδέµατος, µπορεί να ληφθούν από την αναφορά [3] ΣΕΙΡΑ ΤΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ Η σειρά των εργασιών πρέπει να προγραµµατιστεί λαµβάνοντας υπόψη δύο κυρίαρχους παραµέτρους: αντοχή : κανένα µέρος της κατασκευής δεν µπορεί να υπερφορτιστεί πέρα από την φέρουσα ικανότητά του. ευστάθεια : οποιαδήποτε µόνιµης ή προσωρινής εργασίας δεν πρέπει ποτέ να προκαλέσει αστάθεια σε οποιοδήποτε µέρος της κατασκευής. 31