ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΕΝΙΣΧΥΣΕΩΝ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ & ΑΝΟΡΓΑΝΗΣ ΜΗΤΡΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΕΝΙΣΧΥΣΕΩΝ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ & ΑΝΟΡΓΑΝΗΣ ΜΗΤΡΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΝΤΑΞΑΝΤΕΣ ΜΠΑΒΕΛΛΑΣ ΧΡΗΣΤΟΣ ΜΠΟΥΖΟΥΚΟΥ ΜΑΡΙΑΝΝΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΛΛΟΥ Χ. ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΠΑΤΡΑ ΙΟΥΝΙΟΣ 005

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την ενίσχυση στοιχείων φέρουσας τοιχοποιίας με σύνθετα υλικά, τεχνική που έχει γνωρίσει σχετική άνθηση τα τελευταία χρόνια και στην Ελλάδα, ιδίως μετά τους μεγάλους σεισμούς που έγιναν. Αυτή η εργασία, η οποία εκπονήθηκε υπό την επίβλεψη του αναπληρωτή καθηγητή, Πανεπιστημίου Πατρών, του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών, Αθανασίου Τριανταφύλλου, βασίζεται κυρίως σε πειραματικά δεδομένα, τα οποία προέκυψαν από πειραματικές διαδικασίες, που διενεργήθηκαν στο εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών, του αυτού Πανεπιστημίου και Τμήματος. Για την πραγματοποίηση των πειραμάτων συνεργάστηκαν, εκτός από τους συγγραφείς της παρούσας εργασίας, και η λέκτορας Πανεπιστημίου Πατρών, του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών, Αικατερίνη Παπανικολάου, καθώς και οι δύο μεταπτυχιακοί φοιτητές, Κυριάκος Κάρλος και Μυρτώ Παπαθανασίου, που εκπονούσαν τη διατριβή τους στο ίδιο πεδίο έρευνας. iii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελ. ΠΡΟΛΟΓΟΣ iii ΠΕΡΙΛΗΨΗ iv ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Vi ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ xiv ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΥΜΒΟΛΩΝ xvi ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ xxii ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 1 1.1 Ιστορική ανασκόπηση 1 1. Κατηγορίες τοιχοποιιών 3 1.3 Τοιχοποιίες από τεχνητούς λίθους 5 1.3.1 Πρώτες ύλες Υλικά δόμησης 5 1.3. Διαδικασία παραγωγής 6 1.4 Είδη Διαστάσεις Προδιαγραφές τούβλων 7 1.4.1 Είδη τούβλων 7 1.4. Διαστάσεις τούβλων 8 1.4.3 Προδιαγραφές τεχνητών λιθοσωμάτων 9 1.4.3.1 Γενικά 9 1.4.3. Προδιαγραφές τεχνητών λιθοσωμάτων κατά τον EC 6 (pren 1996-1-1:001) 11 1.5 Κονιάματα Επιχρίσματα 13 1.5.1 Κονιάματα 13 1.5.1.1 Κατηγορίες κονιαμάτων 14 1.5.1. Παρασκευή, δόμηση, ιδιότητες κονιαμάτων 15 1.5. Επιχρίσματα 17 1.5..1 Είδη επιχρισμάτων 17 1.5.. Επιχρίσματα και υγρασία 17 1.5..3 Κανόνες εφαρμογής των επιχρισμάτων 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ 19.1 Γενικά 19 xxiii

. Λειτουργία της φέρουσας τοιχοποιίας 19.3 Η άοπλη τοιχοποιία 0.3.1 Προσδιορισμός αντοχής τοιχοποιίας 1.3.1.1 Προσδιορισμός θλιπτικής αντοχής τοιχοποιίας.3.1. Προσδιορισμός καμπτικής αντοχής τοιχοποιίας 3.3.1.3 Προσδιορισμός διατμητικής αντοχής τοιχοποιίας 37.4 Ελαστικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας 41.5 Θλιβόμενοι τοίχοι υπό οριζόντια πλευρική φόρτιση 47 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ 50 3.1 Εισαγωγή 50 3. Κατηγορίες συνθέτων υλικών 50 3.3 Ιδιότητες συνθέτων υλικών από ινοπλισμένα πολυμερή 51 3.4 Υλικά ινών 5 3.4.1 Ίνες γυαλιού (υαλονήματα) 53 3.4. Ίνες άνθρακα (ανθρακονήματα) 53 3.4. Ίνες αραμιδίου 54 3.5 Μήτρες συνθέτων υλικών 55 3.5.1 Εποξεικές ρητίνες 55 3.5. Πολυεστερικές ρητίνες 56 3.5.3 Βινυλεστερικές ρητίνες 57 3.5.4 Κόλλα 58 3.6 Συστήματα ενίσχυσης 58 3.6.1 Συστήματα υγρής εφαρμογής 58 3.6. Προκατασκευασμένα υλικά 60 3.7 Ιδιότητες σύνθετου υλικού 60 3.8 Μικρομηχανική των σύνθετων υλικών 61 3.9 Επίδραση περιβαλλοντικών συνθηκών 6 3.9.1 Επίδραση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος 6 3.9. Συμπεριφορά στο νερό 63 3.9.3 Γαλβανική διάβρωση 64 3.9.4 Ερπυσμός 64 3.9.5 Θραύση και διάβρωση λόγω έντασης 65 xxiv

3.9.6 Κόπωση 65 3.9.7 Κρούση 66 3.10 Ενίσχυση δομικών στοιχείων 67 3.10.1 Τρόπος ενίσχυσης 67 3.10.1.1 Βασική τεχνική 67 3.10.1. Ειδικές τεχνικές 68 3.10. Επισημάνσεις 69 3.11 Τυπικές εφαρμογές σε κατασκευές 69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΒΑΣΕΙΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΕΝΙΣΧΥΣΕΩΝ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ 71 4.1 Γενικά 71 4. Καταστατικοί νόμοι των υλικών 71 4..1 Οριακή κατάσταση αντοχής-πλήρης συνεργασία υλικών 71 4.. Οριακή κατάσταση αντοχής - αποκόλληση 73 4..3 Οριακή κατάσταση λειτουργικότητας 73 4.3 Συνάφεια συνθέτων υλικών - υποστρώματος 74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ 75 5.1 Υλικά κατασκευής πειραματικών δοκιμίων 75 5.1.1 Οπτόπλινθοι 75 5.1. Κονίαμα αρμών 76 5.1.3 Τοιχοποιία 78 5.1.4 Ρητίνη ενίσχυσης πειραματικών στοιχείων 80 5.1.5 Κονίαμα ενίσχυσης πειραματικών στοιχείων 81 5.1.6 Κονίαμα για τη στερέωση των ράβδων ανθρακονήματος (NSM) 83 5.1.7 Ύφασμα από ίνες άνθρακα 84 5.1.8 Ράβδοι ανθρακονημάτων (NSM) 85 5.1.9 Επίχρισμα (σοβάς) 86 5.1.10 Ινοπλισμένο επισκευαστικό κονίαμα 86 5.1.11 Αυτοεπιπεδούμενο κονίαμα 87 5. Είδη δοκιμίων 88 5.3 Διαδικασία ενίσχυσης δοκιμίων 90 xxv

5.3.1 Τοποθέτηση υφάσματος από ίνες άνθρακα 90 5.3. Τοποθέτηση ράβδων ανθρακονήματος (NSM) 90 5.3.3 Προετοιμασία ρητίνης μανδύα (οργανική μήτρα) 90 5.3.4 Προετοιμασία κονιάματος μανδύα (ανόργανη μήτρα) 91 5.3.5 Προετοιμασία κονιάματος για τη στερέωση των ράβδων ανθρακονήματος ) (NSM) 9 5.3.6 Κατασκευή μανδύα 9 5.3.7 Ενίσχυση με ράβδους ανθρακονήματος (NSM) 94 5.4 Εξοπλισμός εργαστηρίου για την πραγματοποίηση των πειραμάτων 95 5.4.1 Μηχανή θλίψης εφελκυσμού (RMU) 95 5.4. Μηχανή θλίψης εφελκυσμού (MTS) 95 5.4.3 Ισχυρό πλαίσιο φορτίσεων 95 5.4.4 Πλαίσιο διαξονικής καταπόνησης 96 5.4.5 Μηκυνσιόμετρα (LVDT) 97 5.4.6 Σύστημα πλευρικής φόρτισης 97 ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑν ν 99 6.1 Τοιχοποιία σε κάμψη εκτός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 99 6.1.1 Διαστασιολόγηση ενισχύσεων σε τοιχοποιίες 99 6.1.1.1 Θεωρητικοί υπολογισμοί 100 6.1.1. Εφαρμογή 107 6.1. Πειραματική διάταξη 114 6.1.3 Ονοματολογία δοκιμίων 115 6.1.4 Πειράματα 116 6. Τοιχοποιία σε κάμψη εκτός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων παράλληλα στους αρμούς 13 6..1 Διαστασιολόγηση ενισχύσεων σε τοιχοποιίες 13 6..1.1 Θεωρητικοί υπολογισμοί 13 6..1. Εφαρμογή 133 6.. Πειραματική διάταξη 143 6..3 Ονοματολογία δοκιμίων 144 6..4 Πειράματα 145 xxvi

6.3 Τοιχοποιία σε κάμψη εντός επιπέδου, με αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 158 6.3.1 Διαστασιολόγηση ενισχύσεων σε τοιχοποιίες 158 6.3.1.1 Θεωρητικοί υπολογισμοί 158 6.3.1. Εφαρμογή 165 6.3. Πειραματική διάταξη 176 6.3.3 Ονοματολογία δοκιμίων 177 6.3.4 Πειράματα 179 6.4 Τοιχοποιία σε κάμψη εντός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων παράλληλα στους αρμούς 19 6.4.1 Διαστασιολόγηση ενισχύσεων σε τοιχοποιίες 19 6.4.1.1 Θεωρητικοί υπολογισμοί 19 6.4.1. Εφαρμογή 199 6.4. Πειραματική διάταξη 04 6.4.3 Ονοματολογία δοκιμίων 05 6.4.4 Πειράματα 06 6.5 Τοιχοποιία σε διάτμηση εντός επιπέδου, με αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 14 6.5.1 Διαστασιολόγηση ενισχύσεων σε τοιχοποιίες 14 6.5.1.1 Θεωρητικοί υπολογισμοί 14 6.5.1. Εφαρμογή 1 6.5. Πειραματική διάταξη 3 6.5.3 Ονοματολογία δοκιμίων 34 6.5.4 Πειράματα 35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ν 48 7.1 Τοιχοποιία σε κάμψη εκτός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 48 7.1.1 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική μήτρα 48 7.1. Δοκίμια ενισχυμένα με ανόργανη μήτρα 48 7.1.3 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & μία στρώση υφάσματος ινών άνθρακα 49 7.1.4 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & δύο xxvii

στρώσεις υφάσματος ινών άνθρακα 49 7. Τοιχοποιία σε κάμψη εκτός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων παράλληλα στους αρμούς 49 7..1 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική μήτρα 50 7.. Δοκίμια ενισχυμένα με ανόργανη μήτρα 50 7..3 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική-ανόργανη μήτρα & μία στρώση υφάσματος ινών άνθρακα 50 7..4 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική-ανόργανη μήτρα & δύο στρώσεις υφάσματος ινών άνθρακα 51 7..5 Δοκίμια ενισχυμένα με ράβδους ανθρακονήματος (NSM) 51 7.3 Τοιχοποιία σε κάμψη εντός επιπέδου, με αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 51 7.3.1 Αξονικό φορτίο 10 % της θλιπτικής αντοχής της άοπλης 5 τοιχοποιίας 7.3.1.1 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική μήτρα& μία στρώση υφάσματος ινών άνθρακα (big and small footing) 5 7.3.1. Δοκίμια ενισχυμένα με ανόργανη μήτρα 5 7.3.1.3 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & μία στρώση υφάσματος ινών άνθρακα 53 7.3. Αξονικό φορτίο 5 % της θλιπτικής αντοχής της άοπλης 53 τοιχοποιίας 7.3..1 Δοκίμια ενισχυμένα με ανόργανη μήτρα 53 7.3.. Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & μία στρώση υφάσματος ινών άνθρακα 53 7.4 Τοιχοποιία σε κάμψη εντός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων παράλληλα στους αρμούς 54 7.4.1 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική μήτρα 54 7.4. Δοκίμια ενισχυμένα με ανόργανη μήτρα 54 7.4.3 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & μία στρώση υφάσματος ινών άνθρακα 54 7.4.4 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & δύο xxviii

στρώσεις υφάσματος ινών άνθρακα 55 7.5 Τοιχοποιία σε διάτμηση εντός επιπέδου, με αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 55 7.5.1 Αξονικό φορτίο 10 % της θλιπτικής αντοχής της άοπλης 55 τοιχοποιίας 7.5.1.1 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική μήτρα 55 7.5.1. Δοκίμια ενισχυμένα με ανόργανη μήτρα 56 7.5.1.3 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & μία στρώση υφάσματος ινών άνθρακα 56 7.5.1.4 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & δύο στρώσεις υφάσματος ινών άνθρακα 56 7.5. Αξονικό φορτίο,5 % της θλιπτικής αντοχής της άοπλης 57 τοιχοποιίας 7.5..1 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική μήτρα 57 7.5.. Δοκίμια ενισχυμένα με ανόργανη μήτρα 57 7.5..3 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & μία στρώση υφάσματος ινών άνθρακα 57 7.5..4 Δοκίμια ενισχυμένα με οργανική - ανόργανη μήτρα & δύο στρώσεις υφάσματος ινών άνθρακα 58 7.5.3 Συγκεντρωτικοί πίνακες 60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ 73 8.1 Συμπεράσματα 73 8.1.1 Τοιχοποιία σε κάμψη εκτός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 73 8.1. Τοιχοποιία σε κάμψη εκτός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων παράλληλα στους αρμούς 73 8.1..1 Ενίσχυση με ύφασμα ινών άνθρακα 73 8.1.. Ενίσχυση με ράβδους ανθρακονήματος (NSM) 74 8.1..3 Σύγκριση ενίσχυσης με ύφασμα ινών άνθρακα & ράβδων ανθρακονήματος (NSM) 74 xxix

8.1.3 Τοιχοποιία σε κάμψη εντός επιπέδου, με αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 74 8.1.3.1 Αξονικό φορτίο ίσο με 10% της θλιπτικής αντοχής της άοπλης τοιχοποιίας 74 8.1.3. Αξονικό φορτίο ίσο με 5% της θλιπτικής αντοχής της άοπλης τοιχοποιίας 75 8.1.4 Τοιχοποιία σε κάμψη εντός επιπέδου, χωρίς αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων παράλληλα στους αρμούς 75 8.1.5 Τοιχοποιία σε διάτμηση εντός επιπέδου, με αξονικό φορτίο, με διεύθυνση τάσεων κάθετα στους αρμούς 76 8.1.5.1 Αξονικό φορτίο ίσο με 10% της θλιπτικής αντοχής της άοπλης τοιχοποιίας 76 8.1.5. Αξονικό φορτίο ίσο με.5% της θλιπτικής αντοχής της άοπλης τοιχοποιίας 78 8. Προτάσεις για περαιτέρω διευρεύνηση 78 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 79 xxx

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η σύγκριση της αποτελεσματικότητας της ενίσχυσης, στοιχείων από φέρουσα τοιχοποιία, με μανδύες συνθέτων υλικών, οι οποίοι αποτελούνταν από στρώσεις ανθρακοϋφάσματος, με οργανική ή ανόργανη μήτρα και με τοποθέτηση ράβδων οπλισμού, από ανθρακονήματα, μέσα στους συνεχείς αρμούς της τοιχοποιίας. Αρχικά δίνονται μορφολογικά και γενικά τεχνικά χαρακτηριστικά. Γίνεται μια σύντομη ιστορική ανασκόπηση για την τοιχοποιία και ακολουθεί ο διαχωρισμός της σε βασικές κατηγορίες. Αναφέρονται οι πρώτες ύλες των τεχνητών λιθοσωμάτων και η διαδικασία παραγωγής τους και στη συνέχεια σημειώνονται τα βασικά είδη τους, με τις συνήθεις διαστάσεις και οι τεχνικές προδιαγραφές τους. Γίνεται ακόμα αναφορά στις κατηγορίες και στις ιδιότητες των κονιαμάτων και των επιχρισμάτων που χρησιμοποιούνται. Ακολουθεί μια περίληψη της μηχανικής της τοιχοποιίας. Περιγράφεται η λειτουργία της άοπλης τοιχοποιίας και ο προσδιορισμός της αντοχής της, υπό θλιπτικά, καμπτικά και διατμητικά φορτία, κατά τον Ευρωκώδικα 6 (EC6) και Τάσιο. Περιγράφονται επίσης τα ελαστικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας και ο τρόπος, με τον οποίο αυτή συμπεριφέρεται υπό οριζόντια πλευρική φόρτιση, ενώ φέρει θλιπτικά φορτία. Στη συνέχεια γίνεται περιγραφή των ενισχύσεων κατασκευών με σύνθετα υλικά. Κατηγοριοποιούνται τα σύνθετα υλικά και δίνονται οι ιδιότητες των συνθέτων ινοπλισμένων υλικών. Αναφέρονται εν συντομία οι ιδιότητες των υλικών, ινών και ρητινών, που χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή ινοπλισμένων πολυμερών. Ακόμα α- ναφέρονται τα βασικά συστήματα ενίσχυσης και οι ιδιότητες των συνθέτων υλικών. Ακολουθεί η μικρομηχανική των υλικών αυτών και οι επιπτώσεις, των περιβαλλοντικών συνθηκών, στην ανθεκτικότητά τους. Επίσης, γίνεται μια περιληπτική αναφορά στις τεχνικές ενισχύσεων δομικών στοιχείων με σύνθετα υλικά. Έπεται μια σύντομη αναφορά στις βάσεις σχεδιασμού ενισχύσεων με σύνθετα υλικά. Δίνονται οι καταστατικοί νόμοι των υλικών για οριακή κατάσταση αντοχής, τόσο για πλήρη συνεργασία όσο και για αποκόλληση του συνθέτου υλικού από την κατασκευή, και για v

οριακή κατάσταση λειτουργικότητας. Επίσης σχολιάζεται και το θέμα της συνάφειας των συνθέτων υλικών με το υπόστρωμα (τοιχοποιία). Ακολούθως περιγράφονται τα υλικά κατασκευής και ενίσχυσης, τα πειραματικά δοκίμια και δίνονται οι μηχανικές τους ιδιότητες. Ακόμα γίνεται περιγραφή των ειδών των δοκιμίων, που δημιουργήθηκαν, της διαδικασίας ενισχύσεώς τους, σύμφωνα με τους τρόπους που είχαν αποφασιστεί, δηλαδή με κατασκευή μανδυών και με τοποθέτηση ράβδων οπλισμού από σύνθετα υλικά. Επίσης περιγράφονται εν συντομία ο μηχανικός εργαστηριακός εξοπλισμός, που χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεση των πειραματικών διαδικασιών. Στην συνέχεια γίνεται αναλυτική προσομοίωση για κάθε είδος δοκιμίου και ενίσχυσης, από όπου εξάγεται και η θεωρητική τιμή της αντοχής τους, και περιγραφή της πειραματική διαδικασίας, που ακολούθησε για τον έλεγχό τους. Ακολούθως, γίνεται σύγκριση μεταξύ των τρόπων ενίσχυσης και αναφορά των σχετικών πλεονεκτημάτων και τα μειονεκτημάτων τους, ανά κατηγορία δοκιμίων. Τέλος, δίνονται τα συμπεράσματα της εργασίας, που συνοπτικά είναι ότι η χρήση α- νόργανης μήτρας για την κατασκευή μανδυών προσφέρει, με σχετική μείωση της αντοχής, μεγαλύτερη παραμορφωσιμότητα και ικανότητα απορρόφησης ενέργειας και ότι η ενίσχυση, με τοποθέτηση ράβδων ανθρακονήματος, μέσα στους συνεχείς αρμούς της τοιχοποιίας, είναι επισφαλής, λόγω της μη ικανοποιητικής συνάφειάς τους με το συνδετικό κονίαμα, αποτελέσματα, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καλύτερη διαστασιολόγηση των ενισχύσεων με σύνθετα υλικά. Επίσης αναφέρονται κάποια θέματα που χρήζουν περαιτέρω μελέτης, όπως η τοποθέτηση των ράβδων ανθρακονημάτων σε άλλες θέσεις και διευθύνσεις, το απαιτούμενο ποσοστό ινών και η πιθανή τροποποίηση των πειραματικών διατάξεων, ώστε να πραγματοποιηθεί ακριβέστερη προσομοίωση των πραγματικών στοιχείων και φορτίσεων, μιας κατασκευής. vi

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 1.1 Ιστορική ανασκόπηση Υποστηρίζεται από ορισμένους ότι η ιστορία του ανθρώπου είναι η ιστορία της αρχιτεκτονικής, που συμβαδίζει με την ιστορία της τοιχοποιίας. Τοίχοι, τοιχώματα, τοιχοποιίες είναι λέξεις συνώνυμες, που χρησιμοποιούνται στην οικοδομική τεχνολογία για να δηλώσουν τα κατακόρυφα εκείνα δομικά στοιχεία, που προκύπτουν από τη δόμηση φυσικών ή τεχνικών λίθων, με χρήση συνδετικού κονιάματος ή χωρίς κονίαμα. Η αρχέτυπη μορφή της τοιχοποιίας αποτελούνταν από πλέγμα κλαδιών και δένδρων, που γέμιζε από τις δύο πλευρές του με πεταχτή λάσπη. Οι πρώτοι κτιστοί τοίχοι ήταν λίθινοι από ακατέργαστες, λαξευτές πέτρες ή σχιστόλιθους. Λιθοδομές με έντεχνο αρμολόγημα, χωρίς κονίαμα, συναντώνται σε Αιγυπτιακά μνημεία (3000 π.χ), καθώς και σε Ελληνικά (Ακρόπολη Μυκηνών 1550-1400 π.χ). Σε πολλές περιοχές όμως, η πέτρα ήταν δυσεύρετη, η δε επεξεργασία της απαιτούσε και επίμοχθη εργασία. Αντίθετα, η άργιλος προσφέρεται στο εύκολο πλάσιμο. Η πλίνθος είναι το αρχαιότερο δομικό στοιχείο, που κατασκευάστηκε πριν από 10.000 χρόνια. Στις ανασκαφές της αρχαίας Ιεριχούς βρέθηκαν πλίνθοι σε σχήμα και μέγεθος μακρόστενου ψωμιού. Αυτά τα τούβλα ξεραίνονταν στον ήλιο και πλάθονταν με το χέρι. Η αντοχή, η σκληρότητα και η απλότητα του τούβλου απετέλεσαν ιδιότητες που οδήγησαν σε εκτεταμένη χρήση του σε κτίρια κατοικιών. Στη Μεσοποταμία και την Αίγυπτο κατασκεύαζαν ωμοπλινθοδομές από τεμάχια ξεραμένης λάσπης, που έσκαζε την εποχή της ξηρασίας. Γύρω στο 3000 π.χ. αρχίζουν να χρησιμοποιούνται φούρνοι για την ξήρανση των τούβλων. Από εκείνη ακόμη την εποχή αρχίζει η τυποποίηση των διαστάσεων με πολύ απλά καλούπια (Χαλάφ του Ιράκ, 4000 π.χ.), που ήταν κουτιά, χωρίς πυθμένα, τα οποία τοποθετούνταν πάνω σε οριζόντια επιφάνεια και γεμίζονταν με πηλό, αναμεμειγμένο με άχυρα, κοπριά και μικρά κλαδιά. Αφού ξεραίνονταν στον ήλιο αποτελούσαν τελικά τους ωμοπλίνθους. Oι διαστάσεις των αρχαίων ωμοπλίνθων ήταν (σε cm):

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ - Βαβυλώνα : 33 33 6-55 55 9 - Ελλάδα : 9.6 9.6 15.8 59. 59. 59. - 74 74 74 - Ρώμη : 60 60 6-45 45 5-0 0 4 Κατά την Βυζαντινή περίοδο αναπτύσσεται αξιοθαύμαστα η τεχνική της τοιχοποιίας με κονίαμα τον πηλό, από χώμα ή άμμο, με κονία την τίτανο ή αλλιώς άσβεστο ή χωρύγιο. Συνηθισμένη μεθοδολογία στερέωσης (δεσίματος) της τοιχοποιίας, από τους βυζαντινούς, ήταν η ιμάντωση, δηλαδή η ανά κανονικές υψομετρικές αποστάσεις (σαβάκια) παράθεση δύο ή τριών ξύλινων δοκών, διαστάσεων 0.10 0.10 m ή 0.15 0.1 m (χατίλια), παράλληλα με την κατά μήκος διεύθυνση του τοίχου, που συνδέονταν μεταξύ τους με ξύλινους συνδέσμους, τις κλάπες. Ως εσωτερικοί τοίχοι χρησιμοποιούνταν συχνά σύνθετες οπτοπλινθοδομές ή αμμοπλινθοδομές, με προσθήκη καλαμιών ή ξύλινων πηχίσκων. Στη Ρωμαϊκή και Βυζαντινή περίοδο τα τούβλα διακρίνονταν για την υψηλού βαθμού προτυποποίησή τους (σταθερότητα διαστάσεων, αντοχών, φυσικών ιδιοτήτων κ.λ.π.). Ιδιαίτερα διακρίνονταν για την αντοχή τους στον χρόνο. Η πορεία της τοιχοποιίας φθάνει προοδευτικά μέχρι την Αναγέννηση, κατά την εποχή της οποίας παρατηρείται μια χαρακτηριστική στασιμότητα. Γύρω στο 190, αρχίζει στην Ινδία συστηματική έρευνα για τις δυνατότητες της οπλισμένης τοιχοποιίας, που οδηγεί σε οικονομικά νέα συστήματα, φωτίζοντας με βασικές γνώσεις τη στατική συμπεριφορά της τοιχοποιίας. Ακολουθεί η Ευρώπη αργότερα (1940) τη σοβαρή μελέτη της φέρουσας τοιχοποιίας, που έχει ως αποτέλεσμα την εφαρμογή οικονομικών ορθολογικών υπολογισμών για κατασκευές από τοιχοποιίες. Η ανάπτυξη της έρευνας γύρω από την τοιχοποιία ήταν σημαντική, κατά την τελευταία εικοσαετία, κυρίως στις Η.Π.Α., με αποτέλεσμα τη σύνταξη Σύγχρονων Κανονισμών και Κωδίκων. Στην Ευρώπη παρατηρείται ανάλογη δραστηριότητα, που το 1989 κατέληξε στο πρώτο ευρέως αποδεκτό νομοθετικό πλαίσιο, δηλαδή τον Ευρωκώδικα 6 (EC6), ο οποίος δίνει τις αρχές υπολογισμού των τοιχοποιιών ως δομικών στοιχείων, όχι μόνο πλήρωσης, αλλά και του φέροντα οργανισμού των κτιρίων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 3 1. Κατηγορίες τοιχοποιιών Η κατάταξη των τοιχοποιιών ακολουθεί διάφορα κριτήρια όπως το υλικό, τη θέση, τη λειτουργία ή τον σκοπό, τον τρόπο δόμησης κ.λ.π.. Οι κυριότερες κατηγορίες που συναντώνται είναι : α) Ανάλογα με το υλικό δόμησης: Λιθοδομές : Ξηρολιθοδομές (ξηρολιθιές), που αποτελούνται από ακατέργαστους φυσικούς λλίθους, χωρίς τη χρήση συνδετικού κονιάματος. Αργολιξηρολιθοδομές, που αποτελούνται από τελείως ακατέργαστους ή ελαφρά κατεργασμένους φυσικούς λίθους., χωρίς τη χρήση συνδετικού κονιάματος Ημιλαξευτές ξηρολιθοδομές, που κατασκευάζονται με φυσικούς λίθους που έχουν υποστεί επεξεργασία στις έδρες και το πρόσωπο, ώστε να έχουν κανονικό σχήμα και διαστάσεις, χωρίς τη χρήση συνδετικού κονιάματος. Λαξευτές ξηρολιθοδομές, που κατασκευάζονται από πλήρως κατεργασμένους φυσικούς λίθους. Αργολιθοδομές,, που αποτελούνται από ακατέργαστους λίθους, με τη χρήση συνδετικού κονιάματος Ημιλαξευτές λιθοδομές, που αποτελούνται από τελείως ακατέργαστους ή ες ελαφρά κατεργασμένους λίθους Λαξευτές λιθοδομές, που κατασκευάζονται από πλήρως κατεργασμένους λ λίθους. Πλινθοδομές: Ωμοπλινθοδομές, αν το υλικό είναι ωμόπλινθοι, δηλαδή άψητες χωματόπλιθες Οπτοπλινθοδομές, όταν αποτελούνται από ψημένες (οπτές) πλίνθους. Συμπαγείς, με ή χωρίς σκάφη Διάτρητες, με κατακόρυφες οπές ή διάκενα Διάτρητες, με οριζόντιες οπές ή διάκενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

4 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ Τσιμεντοπλινθοδομές Γυψοπλινθοδομές, όταν τα λιθοσώματα είναι τσιμεντόλιθοι (τσιμεντόπλιθες) ή πλίθες από γύψο, αντίστοιχα. Μικτές τοιχοποιίες, που αποτελούνται από λιθοσώματα με διαφοτετικές ι- iiiiiδιότητες: Λιθοπλινθοδομές Ξυλόπηκτες τοιχοποιίες Σύνθετες τοιχοποιίες β) Ανάλογα με τον τρόπο δόμησης: Ανισόδομες τοιχοποιίες, όπου δεν υπάρχουν συνεχείς στρώσεις τοιχοσωμάτων σε oooόλη την έκταση της λιθοδομής και η ορατή επιφάνεια της πέτρας δεν έχει σχήμα oooορθογωνικό Ισόδομες τοιχοποιίες, όπου οι λίθοι έχουν ισομεγέθη, κανονικά, ορθογώνια pppπαραλληλεπίπεδα σχήματα. Έμπλεκτες τοιχοποιίες Δρομικές τοιχοποιίες Μπατικές τοιχοποιίες Υπερμπατικές τοιχοποιίες Ψαθωτές ή δικέλυφες τοιχοποιίες Τοιχοποιίες με αλυσοειδές ή σταυροειδές σύστημα (English bond) Τοιχοποιίες με μικτό σύστημα (Flimish bond) Οπλισμένες τοιχοποιίες γ) Ανάλογα με τη θέση τους στο κτίριο: Τοιχοποιίες εξωτερικές Τοιχοποιίες εσωτερικές (διαχωριστικές) δ) Ανάλογα με τον σκοπό και τη λειτουργία τους: Φέρουσες τοιχοποιίες, όταν προορίζονται να μεταφέρουν στο έδαφος κατακόρυφα ή και οριζόντια φορτία. Τοιχοποιίες πληρώσεως (διαχωριστικές), όταν δεν προορίζονται να μεταφέρουν ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 5 φορτία, αλλά κατασκευάζονται για να διαμορφώσουν χώρους σε ένα οικοδόμημα. Συνδετικές τοιχοποιίες Ειδικές τοιχοποιίες (περίφραξης, αντιστήριξης κ.λ.π.) 1.3 Τοιχοποιίες από τεχνητούς λίθους 1.3.1 Πρώτες ύλες Υλικά δόμησης Ανάλογα με το είδος των τεχνητών λίθων, οι τοιχοποιίες διακρίνονται σε ωμοπλινθοδομές, οπτοπλινθοδομές, τσιμεντοπλινθοδομές κ.ά.. Από αυτές κυρίαρχο ρόλο σήμερα έχουν οι οπτοπλινθοδομές. Οι πρώτες ύλες για τη δημιουργία οπτοπλίνθων (τούβλων) είναι η άργιλος, η άμμος και το νερό. Η άργιλος, από γεωλογική άποψη, είναι πέτρωμα μαλακό, κατακερματικής καταγωγής, προσχωσιγενές, προϊόν μακρόχρονης χημικής ή και μηχανικής αποσύνθεσης επιφανειακών πετρωμάτων. Η αργιλόμαζα, που χρησιμοποιείται για την παρασκευή των τούβλων, είναι σύνθετο υλικό, με βασικά συστατικά οξείδια πυριτίου και αργιλίου, ενώ σε μικρότερες ποσότητες ενυπάρχουν οξείδια του ασβεστίου, μαγνησίου, καλίου, νατρίου, τιτανίου κ.ά., καθώς και οργανικές ενώσεις. Η άμμος πρέπει να είναι λεπτής κοκκομετρικής σύνθεσης, πυριτική, απαλλαγμένη από ασβεστούχους κόκκους. Γενικά η αργιλόμαζα πρέπει να απαλλάσσεται από ασβεστούχα υλικά με θραύση σβώλων, γιατί υπάρχει κίνδυνος ασβεστοποίησης αυτών των σβώλων, κατά τη διαδικασία όπτησης, με πιθανότητα ρηγμάτωσης των τούβλων. Το νερό, που χρησιμοποιείται στα κονιάματα, πρέπει να είναι καθαρό και ελεύθερο επιβλαβών προσμίξεων, όπως τα οξέα, μερικά άλατα (π.χ. θειικά και χλωριούχα) και τα σάκχαρα. Το θαλασσινό νερό καλό είναι να αποφεύγεται, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις επιχρισμάτων, όπου τα άλατα μπορεί να διαλυθούν στο νερό της βροχής και να σχηματίσουν εξανθήματα. Η πλαστιμότητα, η περιεχόμενη υγρασία, η απορροφητικότητα, η συμπεριφορά κατά την ξήρανση της αργιλόμαζας, εξαρτώνται κυρίως από την ποσότητα και ην κατανομή των κόκκων, μεγέθους μικρότερου των μm. Μια ισοζυγισμένη κοκκομετρική σύνθεση εξασφαλίζει σταθερή και ομογενή αργιλόμαζα. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

6 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ εξασφαλίζει σταθερή και ομογενή αργιλόμαζα. Συμπερασματικά, η εμφάνιση και οι ιδιότητες μιας οπτοπλινθοδομής έχουν στενή σχέση με τα υλικά και τη διαδικασία παραγωγής οπτοπλίνθων. Ειδικότερα το χρώμα των οπτοπλίνθων εξαρτάται από τη σύνθεση της αργιλόμαζας και το περιεχόμενο ποσοστό μεταλλικών οξειδίων. Αποτελεί εξάλλου ένδειξη του βαθμού της αργιλικής μάζας (ανοιχτά χρώματα υποδηλώνουν ατελή όπτηση και πολύ σκούρα πιθανή υπερβολική όπτηση) και γενικότερα της ποιότητας και της αντοχής των τούβλων. 1.3. Διαδικασία παραγωγής Η διαδικασία παραγωγής των οπτοπλίνθων συνοπτικά είναι η ακόλουθη: Εντοπισμός της περιοχής όπου υπάρχουν μεγάλες ποσότητες αργιλόμαζας Δειγματοληπτικός, μακροσκοπικός και χημικός έλεγχος της καταλληλότητας της αργιλόμαζας Εξόρυξη αργίλου από διάφορες περιοχές και ανάμειξη, με στόχο την ομογενοποίηση και τη βελτίωση της ποιότητας της αργιλόμαζας Απομάκρυνση χονδρών και μικρών λίθων (φιλτράρισμα κοσκίνισμα) Άλεση και κονιοποίηση Ζύμωση του πηλού με προσθήκη της αναγκαίας ποσότητας νερού Σχηματοποίηση της αργιλόμαζας σε τεμάχια πλίνθων Ξήρανση τούβλων Εφυάλωση τούβλων Όπτηση τούβλων Σώρευση μεταφορά αποθήκευση ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 7 1.4 Είδη Διαστάσεις Προδιαγραφές τούβλων 1.4.1 Είδη τούβλων Η μορφή των τούβλων εξαρτάται από τα υλικά δόμησης και τον προορισμό τους στην κατασκευή. Έχουν κατά κανόνα πρισματική μορφή, με κυρίαρχο σχήμα εγγεγραμμένο σε ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο. Διακρίνονται σε : α) συμπαγή τούβλα, που έχουν οπές, αλλά εκπληρούν και τις δύο ακόλουθες συνθήκες, σύμφωνα με τους Ευρωπαϊκούς Κανονισμούς: το ποσοστό πλήρωσής τους είναι τουλάχιστον 75% της επιφανείας τους το πάχος των τοιχοσωμάτων των οπών υπερβαίνει τα 0mm (Σχ. 1.1α) β) διάτρητα τούβλα, που έχουν καθαρή επιφάνεια, χωρίς οπές, τουλάχιστον ίση με το 45% της μεικτής επιφανείας τους και πάχος τοιχοσωμάτων τουλάχιστον 10mm. Σύμφωνα με τον pren 1996-1-1:001 και τις συστάσεις της UNIDO (1984), για την κατασκευή φερόντων τοίχων σε σεισμογενείς περιοχές, τα διάτρητα τούβλα πρέπει να έχουν κατακόρυφες οπές και χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή τουλάχιστον 5 MPa. Η χρήση οπτοπλίνθων, με οριζόντιες οπές, επιτρέπεται μόνο για διαχωριστικούς τοίχους. Το Εθνικό Κείμενο Εφαρμογής του Ευρωκώδικα 6 (1996), προδιαγράφει ελάχιστη θλιπτική αντοχή οπτοπλίνθων της τάξεως των.5 MPa και.0 MPa, για φόρτιση κάθετα και παράλληλα στην πλευρά έδρασης, αντίστοιχα. Διακρίνονται σε: διάτρητους οπτοπλίνθους με οριζόντιες οπές (παράλληλες προς την επιφάνεια έδρασης (Σχ 1.1β) και με κατακόρυφες οπές (κάθετες προς την επιφάνεια έδρασης (Σχ 1.1γ). Παλαιότερα στην Ελλάδα ο αριθμός των οπών ήταν συνήθως 6 ή 9 και τα τούβλα ονομάζονταν εξάοπα ή εννιάοπα, αντίστοιχα. Σήμερα υπάρχει ποικιλία τούβλων με διάφορους αριθμούς οπών. γ) τούβλα διαφόρων σχημάτων με ειδικές χρήσεις Σε διάφορες χώρες κυκλοφορούν και άλλες κατηγορίες και είδη οπτοπλίνθων, ανάλογα με τη θέση τους στην οικοδομή, τις ειδικές χρήσεις τους, το σχήμα τους, την αντοχή τους κ.λ.π.. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

8 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ αντοχή τους κ.λ.π.. (α) (β) (γ) Σχ. 1.1 Είδη τούβλων (α) συμπαγές (β) με οριζόντιες οπές και (γ) με κατακόρυφες οπές 1.4. Διαστάσεις τούβλων Είναι κοινώς αποδεκτό ότι η τυποποίηση αποτελεί προϋπόθεση για μία ορθολογική βιομηχανοποιημένη παραγωγή και μία εύστοχη οικονομοτεχνικά κατασκευή. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται ο περιορισμός της πανσπερμίας των διαστάσεων στα δομικά στοιχεία και η δυνατότητα εναλλακτικών χρήσεών τους στα κτίρια. Οι οπτόπλινθοι πρέπει να παράγονται σε τέτοιες διαστάσεις, ώστε αφενός να διευκολύνουν τη σωστή δόμηση των τοίχων και αφετέρου να συντελούν στη δημιουργία τυποποιημένων οικοδομικών μεγεθών. Το προσφορότερο σχήμα είναι το ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο, με διάσταση πλάτους ίση με το άνοιγμα της παλάμης και με τις υπόλοιπες διαστάσεις να ακολουθούν τον χρυσό κανόνα, δηλαδή μήκος διπλάσιο από το πλάτος και πλάτος διπλάσιο από το ύψος. Αν συμβολίσουμε μ το μήκος, π το πλάτος, υ το ύψος του οπτόπλινθου και t m το πάχος του αρμού (συνήθως 1 cm) ισχύουν οι σχέσεις: μ = π + t m (1.1) π = υ + t m (1.) από τις οποίες συνεπάγεται υ = μ 3 tm 4 (1.3) Οι διαστάσεις των ελληνικών τούβλων είναι ποικίλες και έτσι δεν μπορούν εύκολα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 9 να ομαδοποιηθούν. Γενικά πάντως θα μπορούσαν να ταξινομηθούν σε: α) μικρά τούβλα (εξάοπα) με διαστάσεις (σε cm) 6 9 19 και 9 9 19 β) μεγάλα τούβλα (μπλόκια) με διαστάσεις (σε cm) 15 18 5 ή30 Στα μεγάλα συγκαταλέγονται και οι γλώσσες με πλάτος 7-9 cm, μήκος 5-30 cm και ύψος 18 cm. Από τις διαστάσεις των οπτοπλίνθων καθορίζονται τα αντίστοιχα πάχη των τοίχων, που πρέπει να είναι πολλαπλάσια του πάχους των οπτοπλίνθων, δηλαδή : Π = λ π + (λ-1) t m (1.4) όπου : Π το πάχος του τοίχου λ ακέραιος αριθμός π πλάτος οπτόπλινθου t m αρμός (1 cm) Έτσι για λ = 1 για λ = για λ = 3 έχουμε δρομικό τοίχο έχουμε μπατικό τοίχο έχουμε υπερμπατικό τοίχο 1.4.3 Προδιαγραφές τεχνητών λιθοσωμάτων 1.4.3.1 Γενικά Είναι ευρέως αποδεκτό πως ένα μεγάλο μέρος των κακοτεχνιών των κατασκευών στην Ελλάδα οφείλεται στην έλλειψη προδιαγραφών. Οι πρώτες απόπειρες για θεσμοθέτηση εμφανίσθηκαν το 193, στο Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδος, αλλά χωρίς συνέχεια και αποτέλεσμα. Μεταπολεμικά γίνονται προσπάθειες κατά τα έτη 195, 1955, 1960, 1968 και φθάνουμε στο 1976, όπου ιδρύεται ο Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης (ΕΛΟΤ) με κύριο στόχο την εγκαθίδρυση και παραγωγή της τυποποίησης προϊόντων στην Ελλάδα. Για τα τούβλα πάντως δεν υπάρχουν νομοθετημένες προδιαγραφές στη χώρα μας. Το βασιλικό διάταγμα «Περί τυποποιήσεως οπτοπλίνθων» της 6.8.49, που καθόριζε τύπους ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

10 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ βασιλικό διάταγμα Περί τυποποιήσεως οπτοπλίνθων της 6.8.49, που καθόριζε τύπους και πρότυπες διαστάσεις οπτοπλίνθων, δεν εφαρμόστηκε ποτέ από τους παραγωγούς, με αποτέλεσμα να ατονήσει. Μια σοβαρή προσπάθεια γίνεται, το 1961, με τη σύνταξη σχεδίου με τίτλο πρότυπη προδιαγραφή (υπ αριθμ. Δ.Τ. 691,41/1961) Οπτοπλίνθων Τοιχοποιίας, καθόριζε δε τρεις τύπους : 57 90 190, 90 90 190 και 90 190 190 (οι διαστάσεις σε mm). Σημαντικός σταθμός στην πορεία της τυποποίησης των ελληνικών τούβλων υπήρξαν οι προδιαγραφές του ΤΕΕ ΤΟ 1977, για προδιαγραφές δειγματοληψίας και ελέγχου (ΕΝΟ 010/ΙΙ, Αυγ. 1977) και προδιαγραφές απαιτήσεων (ΕΝΟ 010/Ι, Απρ. 1978). Τέλος, η πλέον πρόσφατη και μοναδική, μέχρις στιγμής, με νομική ισχύ, προδιαγραφή είναι η Υπουργική Απόφαση Δ14/5358/5-9-90 του ΥΠΕΧΩΔΕ με τίτλο Τούβλα Τοιχοποιίας, η οποία αναφέρεται στον τρόπο δειγματοληψίας και στις απαιτήσεις για αντοχή σε θλίψη, υδατοαπορροφητικότητα και δοκιμασία βρασμού. Ο ΕΛΟΤ, που αποτελεί μέλος του CEN (Ευρωπαικός Οργανισμός Τυποποίησης), προσπαθεί σήμερα να συντάξει ή να υιοθετήσει τις αναγκαίες προδιαγραφές για τους οπτόπλινθους. Οι προδιαγραφές δεν αφορούν μόνο τα είδη και τις διαστάσεις των οπτοπλίνθων, αλλά και μια σειρά άλλων βασικών ιδιοτήτων και λειτουργικών απαιτήσεων για τους οπτόπλινθους και τις τοιχοποιίες : φαινόμενο βάρος αντοχή σε θλίψη υδροαπορροφητικότητα μάζας αντοχή σε παγετό περιεκτικότητα σε άλατα εμφάνιση (χρώμα, επιφανειακή υφή κ.τ.λ.) χαρακτηριστικά πυραντίστασης χαρακτηριστικά θερμομόνωσης χαρακτηριστικά ηχομόνωσης ανθεκτικότητα στη χρήση και στο χρόνο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 11 1.4.3. Προδιαγραφές τεχνητών λιθοσωμάτων κατά τον EC 6 (pren 1996-1-1:001) Τα τοιχοσώματα, αναλόγως του είδους τους (συμπαγή ή διάτρητα, μέγεθος και ποσοστό οπών κ.ά.) χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες: Ομάδα 1. Σε αυτή την ομάδα ανήκουν: α) τοιχοσώματα χωρίς οπές και εγκοπές ή εσοχές στις επιφάνειες διάστρωσης (έδρες) β) τοιχοσώματα με κατακόρυφες οπές, λιγότερες από 5% κατ όγκον και συγχρόνως με όγκο κάθε οπής μικρότερο από 1.5% του μεικτού όγκου του τοιχοσώματος. Τα φυσικά λιθοσώματα, ως μη έχοντα οπές, κατατάσσονται σε αυτή την ομάδα. Ομάδα. Σε αυτή την ομάδα ανήκουν τοιχοσώματα με κατακόρυφες οπές και αναλόγως του υλικού τους έχουμε: για αργιλικές οπτοπλίνθους: - το ποσοστό των κενών, κατ όγκον, κυμαίνεται μεταξύ 5% και 55% - κάθε μεμονωμένη οπή έχει όγκο μικρότερο από 1% του όγκου του τοιχοσώματος και εεεσοχές συνολικά μέχρι 1.5% κατ όγκον - το πάχος του τοιχοσώματος των οπών είναι μεγαλύτερο από 5mm και του περιμετρικού τττοιχώματος ίσο με 8 mm. - το άθροισμα του πάχους των τοιχοσωμάτων των οπών, αλλά και του εξωτερικού τοτοιχώματος, μετρούμενο οριζοντίως και εγκαρσίως στο επίπεδο του τοίχου, δεν είναι πππουθενά μικρότερο από 16% του ολικού πλάτους του τοιχοσώματος. Για ασβεστοπυριτικά τοιχοσώματα : - το ποσοστό κατ όγκον κυμαίνεται μεταξύ 5% και 55% - κάθε μεμονωμένη οπή έχει όγκο μικρότερο από 15% του όγκου του τοιχοσώματος και εσοχές συνολικά μέχρι 30% κατ όγκον - το πάχος του τοιχοσώματος των οπών είναι μεγαλύτερο από 5mm και του περιμετρικού τοιχώματος ίσο με 10 mm - το άθροισμα του πάχους των τοιχωμάτων των οπών, αλλά και του εξωτερικού τοιχώματττος, μετρούμενο οριζοντίως και εγκαρσίως στο επίπεδο του τοίχου, δεν είναι πουθενά ννμικρότερο από 0% του ολικού πλάτους του λιθοσώματος. Για τσιμεντοπλίνθους : - το ποσοστ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

1 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ - το ποσοστό κατ όγκον κυμαίνεται μεταξύ 5% και 50% - κάθε μεμονωμένη οπή έχει όγκο μικρότερο από 15% του όγκου του τοιχοσώματος και εσοχές συνολικά μέχρι 30% κατ όγκον - το πάχος του τοιχοσώματος των οπών είναι μεγαλύτερο από 15mm και του περιμετρικού τοιχώματος ίσο με 0 mm - το άθροισμα του πάχους των τοιχωμάτων των οπών, αλλά και του εξωτερικού τττοιχώματος, μετρούμενο οριζοντίως και εγκαρσίως στο επίπεδο του τοίχου, δεν είναι,,,πουθενά,,,μικρότερο από 0% του ολικού πλάτους του τοιχοσώματος. Ομάδα 3. Σε αυτή την ομάδα αυτή ανήκουν λιθοσώματα με κατακόρυφες οπές και αναλόγως του υλικού τους έχουμε: για αργιλικές οπτοπλίνθους: - το ποσοστό κατ όγκον κυμαίνεται μεταξύ 55% και 70% - κάθε μεμονωμένη οπή έχει όγκο μικρότερο από 1% του όγκου του τοιχοσώματος και,,,εσοχές συνολικά μέχρι 1.5% κατ όγκον - το πάχος του τοιχοσώματος των οπών είναι μεγαλύτερο από 3mm και του περιμετρικού,,,τοιχώματος ίσο με 6 mm - το άθροισμα του πάχους των τοιχωμάτων των οπών, αλλά και του εξωτερικού,,,,τοιχώματος, μετρούμενο οριζοντίως και εγκαρσίως στο επίπεδο του τοίχου, δεν είναι,,,,πουθενά μικρότερο από 1% του ολικού πλάτους του λιθοσώματος Για τσιμεντοπλίνθους: - το ποσοστό κατ όγκον κυμαίνεται μεταξύ 50% και 70% - κάθε μεμονωμένη οπή έχει όγκο μικρότερο από 15% του όγκου του τοιχοσώματος και εσοχές συνολικά μέχρι 30% κατ όγκο - το πάχος του τοιχοσώματος των οπών είναι μεγαλύτερο από 15mm και του περιμετρικού τοιχώματος ίσο με 15 mm - το άθροισμα του πάχους των τοιχωμάτων των οπών, αλλά και του εξωτερικού τοιχώματος, μετρούμενο οριζοντίως και εγκαρσίως στο επίπεδο του τοίχου, δεν είναι πουθενά μικρότερο από 15% του ολικού πλάτους του λιθοσώματος. Ομάδα 4. Σε αυτή την ομάδα ανήκουν τοιχοσώματα με οριζόντιες οπές και αναλόγως του υλικού τους έχουμε: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 13 για αργιλικά τοιχοσώματα: - κάθε μεμονωμένη οπή έχει όγκο μικρότερο ή ίσο με το 8% του όγκου του τοιχοσώματος και εσοχές μέχρι 5% κατ όγκον - το πάχος του τοιχοσώματος των οπών είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 6mm και του περιμετρικού τοιχώματος ίσο με 8 mm. Για τσιμεντοπλίνθους: - κάθε μεμονωμένη οπή έχει όγκο μικρότερο από το 5% του όγκου του τοιχοσώματος - το πάχος του τοιχοσώματος των οπών είναι μεγαλύτερο από 0mm και του περιμετρικού τοιχώματος ίσο με 0 mm 1.5 Κονιάματα Επιχρίσματα 1.5.1 Κονιάματα Αν και τα κονιάματα αντιστοιχούν μόνο σε μία αναλογία 7% του όγκου της συνολικής τοιχοποιίας, έχουν μια σημαντική λειτουργία, που δεν αφορά μόνο στη σύνδεση των διαφόρων οπτοπλίνθων μεταξύ τους, αλλά και στην αντίσταση στη θερμότητα και την υγρασία. Κονίαμα ονομάζεται το μείγμα που αποτελείται από λεπτόκοκκα αδρανή (μέγιστη διάμετρος κόκκου αδρανούς 4 mm), κονίες, ως συνδετική ύλη και νερό επεξεργασίας, έχει δε βασική ιδιότητα να σκληρύνεται με τον χρόνο, ενώ κατά την διάρκεια της δόμησης έχει ρευστή μορφή. Κονίες ονομάζονται τα συνδετικά υλικά, τα οποία παρέχονται σε στερεή κατάσταση, σε μορφή σκόνης, διαλύματος ή αιωρήματος. Όταν υποστούν ανάμειξη και κατεργασία με ένα ρευστό μέσο, συνήθως νερό, γίνονται εύπλαστα και αποκτούν συγκολλητικές ιδιότητες. Η πήξη της κονίας, που συνίσταται στη μεταβολή του ιξώδους της και στη μετάπτωση από μια ημίρρευστη κατάσταση σε κατάσταση αναλλοίωτου σχήματος, έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των μηχανικών αντοχών, η οποία ολοκληρώνεται με την πάροδο του χρόνου και την επίδραση διαφόρων φυσικοχημικών φαινομένων. Οι κονίες διακρίνονται σε : α) αερικές, που υφίστανται πήξη και σκλήρυνση στον ατμοσφαιρικό αέρα, συντηρούνται δε στο περιβάλλον του. Παραδείγματα τέτοιων κονιών είναι οι πηλοί, η ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

14 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ συντηρούνται δε στο περιβάλλον του. Παραδείγματα τέτοιων κονιών είναι οι πηλοί, η άσβεστος, η γύψος, η μαγνησιακή κονία κ.ά.. β) υδραυλικές κονίες, που υφίστανται πήξη και σκλήρυνση ακόμη και στο νερό ή σε υγρό περιβάλλον, όπως η υδραυλική άσβεστος, η ρωμαϊκή κονία, το φυσικό τσιμέντο, η τεχνητή κονία Portland, τα ποζολανικά τσιμέντα, η θηραϊκή γη κ.ά.. 1.5.1.1 Κατηγορίες κονιαμάτων Ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη κονία, τα κονιάματα διακρίνονται σε : α) αερικά κονιάματα (ασβεστοκονίαμα, πηλοκονίαμα, ασβεστομαρμαροκονίαμα) β) υδραυλικά κονιάματα (τσιμεντοκονιάματα) γ) οργανικά κονιάματα (πλαστικά κονιάματα) δ) ειδικά κονιάματα (κόλλες) Ανάλογα με τη μηχανική αντοχή τους διακρίνονται σε : α) χαμηλής αντοχής, δηλαδή κονιάματα με καμία απαίτηση αντοχής (πηλοκονίαμα, αααααααασβεστοκονίαμα κ.λ.π.) β) μέσης αντοχής, δηλαδή κονιάματα με αντοχή 5 Kg/cm περίπου (ασβεστοααααααατσιμεντοκονίαμα κ.λ.π.) γ) υψηλής αντοχής, δηλαδή κονιάματα με αντοχή 100 Kg/cm περίπου νννννννν(τσιμεντοκονίαμα, οργανικό κονίαμα κ.λ.π.) Βασικοί παράγοντες της ποιότητας του κονιάματος είναι η κοκκομετρική διαβάθμιση της άμμου (ώστε να επιτυγχάνεται ο μικρότερος δυνατός όγκος κενών), η κατάλληλη αναλογία της ποσότητας της κονίας προς την άμμο, η μορφή των κόκκων της άμμου και το ποσοστό του νερού της επεξεργασίας. Τα κονιάματα χρησιμοποιούνται γενικά ως συνδετικά υλικά, ως πρώτες ύλες για την κατασκευή τεχνητών λίθων, ως επικαλυπτικά και ως μονωτικά υλικά. Ο έλεγχος καταλληλότητας ενός κονιάματος αφορά την αντοχή σε θλίψη και εφελκυσμό, την εργασιμότητά του, την ικανότητα συγκράτησης του νερού της επεξεργασίας και τις αναλογίες σύνθεσης. Με πρόσθετα επιτυγχάνεται βελτίωση των ιδιοτήτων των κονιαμάτων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 15 ιδιοτήτων των κονιαμάτων. Τα συνηθέστερα κονιάματα που χρησιμοποιούνται στο χτίσιμο είναι τα ασβεστοκονιάματα, τα τσιμεντοκονιάματα, τα ασβεστοτσιμεντοκονιάματα και τα μαρμαροκονιάματα. 1.5.1. Παρασκευή, δόμηση, ιδιότητες κονιαμάτων Η ανάμειξη των υλικών για την παρασκευή ενός κονιάματος γίνεται είτε μηχανικά (μικρές μπετονιέρες) είτε με τα χέρια. Για να αποφευχθεί το γρήγορο στέγνωμα του κονιάματος, οι οπτόπλινθοι, οι πέτρες ή άλλα υλικά της τοιχοποιίας πρέπει, ανάλογα με την απορροφητικότητά τους και την θερμοκρασία του περιβάλλοντος, να καταβρέχονται προηγουμένως, ώστε να προκύψει απόλυτη πρόσφυση με το κονίαμα. Σε περίπτωση θερμοκρασίας περιβάλλοντος κατώτερης των 4 o C, πρέπει να διακόπτεται κάθε εργασία παρασκευής και χρήσης κονιάματος. Τα κονιάματα έχουν πολλαπλές επιδράσεις στην τοιχοποιία και σχετίζονται με: Επίδραση στη διεξαγωγή και την αποτελεσματικότητα των εργασιών Ένα καλής ποιότητας κονίαμα (π.χ. τσιμεντοκονίαμα) διευκολύνει την διεργασία δόμησης και μειώνει τον χρόνο κατασκευής. Αντοχή των κονιαμάτων Η αντοχή των κονιαμάτων επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την αντοχή των τοιχοποιιών. Υπερβολική όμως αντοχή κονιάματος μπορεί να προκαλέσει ρηγματώσεις λόγω συστολής. Αντίσταση σε παγετό Ο μεγαλύτερος κίνδυνος από παγετό υφίσταται στο στάδιο του κτισίματος, οπότε απαιτείται επαρκής μόνωση και προστασία. Δημιουργία ρωγμών Ισχυρά κονιάματα μπορεί να προκαλέσουν ρηγματώσεις κατά τις κινήσεις της τοιχοποιίας. Αντίθετα μαλακότερα κονιάματα, έχοντας μεγαλύτερη ευκαμψία, παρουσιάζουν μόνο τριχοειδείς ρωγμές. Δημιουργία εξανθημάτων Εξανθήματα ενδέχεται να εμφανιστούν από διαλυτά άλατα. Ο κίνδυνος προέρχεται από την άμμο και για αυτό πρέπει να αποφεύγεται η χρήση θαλάσσιας άμμου. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

16 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ Χρώμα τοιχοποιίας Το κονίαμα επηρεάζει σημαντικά το τελικό χρώμα της τοιχοποιίας. Πρέπει να σημειωθεί ότι και εδώ η εκλογή της άμμου έχει καθοριστικό ρόλο. Μεταβολές όγκου κονιάματος Αυτές μπορεί να προκύψουν από τη διαδικασία παραγωγής του, τους κύκλους ύγρανσης ξήρανσης, τη μεταβολή θερμοκρασίας ή από συστατικά που παρουσιάζουν χημικές διαστολές. Ανθεκτικότητα σε χρόνο και καιρικές συνθήκες Κονιάματα με υψηλή αντοχή σε θλίψη έχουν μεγάλη ανθεκτικότητα στο χρόνο. Η σημαντικότερη όμως απειλή για την ανθεκτικότητα του κονιάματος στο χρόνο είναι η διαστολή του νερού λόγω παγετού. Συνάφεια Η συνάφεια είναι μία από τις σημαντικότερες ιδιότητες του κονιάματος μιας τοιχοποιίας. Η τάση και η έκταση της συνάφειας εξαρτώνται από τα υλικά και τον τρόπο δόμησης. Οπτόπλινθοι με πορώδη ή μη λεία επιφάνεια είναι δεκτικά ρευστών κονιαμάτων και παρουσιάζουν αυξημένη πρόσφυση. Αντοχή σε θλίψη Η αντοχή του κονιάματος σε θλίψη δεν είναι τόσο σημαντική όσο η συνάφεια. Συνήθως απαιτούνται αντοχές σε θλίψη που δεν υπερβαίνουν τα.5-5 ΜPa. Έτσι χρησιμοποιούνται κονιάματα με μειωμένες, αλλά εντός των επιτρεπομένων ορίων, αντοχές θλίψης, που παρουσιάζουν μεγαλύτερα πλεονεκτήματα για τον τοίχο. Κονιάματα π.χ. με μεγάλη περιεκτικότητα ασβέστου αυξάνουν την πλαστικότητα και την εργασιμότητα. Αντίθετα ισχυρά κονιάματα, όπως τα τσιμεντοκονιάματα, μπορούν να προκαλέσουν ρηγματώσεις στην τοιχοποιία. 1.5. Επιχρίσματα Τα επιχρίσματα (σοβάδες) είναι δομικά στοιχεία αποτελούμενα κυρίως από στρώσεις κονιάματος, που χρησιμοποιούνται για την επικάλυψη τοίχων και οροφών. Η χρήση τους είναι είτε ως επιπεδωτικής στρώσης για αισθητικούς λόγους, είτε ως προστατευτικού στρώματος έναντι της υγρασίας, του ψύχους, του θορύβου και της φωτιάς. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ 17 1.5..1 Είδη επιχρισμάτων Τα επιχρίσματα ανάλογα με τη θέση τους στην οικοδομή χωρίζονται σε εσωτερικά και εξωτερικά. Ανάλογα με τη σύνθεση τους διακρίνονται σε τσιμεντοκονιάματα, ασβεστοκονιάματα κ.λ.π. Ανάλογα με τον χώρο παρασκευή τους διακρίνονται σε έτοιμα εργοστασιακά και «επί τόπου» εργοταξιακά. Τέλος, ανάλογα με την αποστολή τους χωρίζονται σε στεγανά, θερμομονωτικά, ηχομονωτικά και πυράντοχα. 1.5.. Επιχρίσματα και υγρασία Σε περίπτωση υγρασίας, ανάλογα με τη λειτουργία τους, τα επιχρίσματα χωρίζονται σε : - ανθυγραντικά επιχρίσματα, των οποίων η χρήση συνίσταται μόνο στα εξωτερικά τοιχώματα υπογείων χώρων, όπου δεν υπάρχουν σημαντικές ατμοσφαιρικές μεταβολές - απορροφητικά ή αντισυμπυκνωτικά επιχρίσματα, που προσφέρονται για εσωτερικά τοιχώματα 1.5..3 Κανόνες εφαρμογής των επιχρισμάτων Για την σωστή εφαρμογή των επιχρισμάτων, ανεξάρτητα από το είδος και την θέση της τοιχοποιίας, ισχύουν οι παρακάτω κανόνες : Το επίχρισμα πρέπει να τοποθετείται αφού ξεραθεί καλά το κονίαμα της τοιχοποιίας και πάρει την οριστική του θέση, ώστε να μη δημιουργηθούν αργότερα ρωγμές Καλύτερες εποχές για την κατασκευή επιχρισμάτων είναι η άνοιξη και το φθινόπωρο, εποχές που δεν παρουσιάζουν υπερβολικές ζέστες, ούτε όμως και παγωνιές Πριν από την επίστρωση του επιχρίσματος πρέπει να γίνεται καλό καθάρισμα του τοίχου από τα ξένα δώματα και βρέξιμό του, ώστε το πρώτο στρώμα να γίνεται σε υγρή επιφάνεια ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

18 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΩΝ Πρέπει να αποφεύγεται η θαλάσσια άμμος, λόγω των αλάτων που περιέχει ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ.1 Γενικά Παρά το γεγονός ότι η τοιχοποιία αποτελεί ένα από τα αρχαιότερα δομικά στοιχεία, οι γνώσεις για την μηχανική συμπεριφορά των κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία είναι περιορισμένες. Αξίζει να σημειωθεί ότι μέχρι τις αρχές του αιώνα μας ο σχεδιασμός των κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία ήταν εμπειρικός. Τις τελευταίες όμως δεκαετίες έχουν αναπτυχθεί αξιόλογες ερευνητικές προσπάθειες σχετικά με τη συμπεριφορά, χρήση και βελτίωση της τοιχοποιίας, με αποτέλεσμα να ανακτά σταδιακά ένα επίπεδο αξιοπιστίας. Τα πλεονεκτήματα της τοιχοποιίας από δομική άποψη είναι το χαμηλό κόστος, η ευκολότερη προστασία έναντι πυρκαγιάς, θερμοκρασίας και ήχου, η ταχύτητα και ευκολία στην κατασκευή, η πολύ καλή αισθητική και ανθεκτικότητα στον χρόνο. Ανάμεσα στα μειονεκτήματά της θα μπορούσαν να αναφερθούν η ψαθυρή φύση της και η μικρότερη αντοχή της (σε σχέση με το σκυρόδεμα).. Λειτουργία της φέρουσας τοιχοποιίας Οι φέροντες τοίχοι θεωρούνται ως συνεχή κατακόρυφα στοιχεία, που στηρίζονται στο σύστημα των πατωμάτων, το οποίο με τη σειρά του μεταφέρει σε αυτούς κατακόρυφα κινητά και νεκρά φορτία. Τα φορτία βαρύτητας και οι πλάγιες ωθήσεις, που επενεργούν από τη μία πλευρά ενός εξωτερικού τοίχου, δημιουργούν μία ροπή. Καθώς τα κατακόρυφα φορτία είναι αντίθετα από την τάση αυτής της καμπτικής ροπής, οι βασικές εσωτερικές δυνάμεις, που καθορίζουν τη φέρουσα αντοχή της τοιχοποιίας, είναι η θλίψη και η διάτμηση.

0 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ Η διατμητική αντοχή της τοιχοποιίας αναφέρεται σε οριζόντιες φορτίσεις όπως άνεμάνεμος, σεισμός κ.λ.π.. Διακρίνεται σε τρία είδη αστοχίας : α) αστοχία των συνδέσμων με πρόκληση βαθμιδωτών ρωγμών β) αστοχία των μονάδων με διαμπερείς ρωγμές γ) αστοχία λόγω θλίψης Η καμπτική αντοχή της τοιχοποιίας διακρίνεται σε : α) καμπτική αντοχή σε κάθετη διεύθυνση, που εξαρτάται κυρίως από την αντοχή ττττττττ των συνδέσμων (κονιαμάτων) β) καμπτική αντοχή σε οριζόντια διεύθυνση, που εξαρτάται κυρίως από την αντοχή ττττττττ των τοιχοσωμάτων.3 Η άοπλη τοιχοποιία Η μηχανική συμπεριφορά της άοπλης τοιχοποιίας επηρεάζεται σημαντικά από τη διεύθυνση φόρτισης σε σχέση με τη διεύθυνση των αρμών. Έτσι παρουσιάζει ικανοποιητική αντοχή σε θλίψη και χαμηλή σε εφελκυσμό και διάτμηση. Η θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας εξαρτάται από : Τα χαρακτηριστικά των λιθοσωμάτων, δηλαδή από την αντοχή, τον τύπο τους και τη γεωμετρία τους (συμπαγή, διάτρητα, είδος και ποσοστό οπών, σχετικό ύψος) και την υδατοαπορροφητικότητά τους. Τα χαρακτηριστικά του κονιάματος, δηλαδή την αντοχή και σύνθεση του μείγματος (λόγος νερού προς τσιμέντο, συγκράτηση ύδατος), το σχετικό πάχος του κονιάματος σε σχέση με το λιθόσωμα και τη σχετική παραμόρφωση των δύο υλικών. Τις συνθήκες που επικρατούν στην τοιχοποιία, δηλαδή τον τρόπο εμπλοκής των λιθοσωμάτων, τη διεύθυνση φόρτισης, τις τοπικές αυξήσεις τάσεων, τον τρόπο επιβολής του φορτίου, κ.ά.. Το υλικό και το πάχος του αρμού. Έχει παρατηρηθεί ότι όσο ο λόγος του πάχους του αρμού προς το ύψος των τοιχοσωμάτων αυξάνεται, τόσο το λιθόσωμα τείνει να αστοχήσει εξαιτίας πλευρικής ολίσθησης λόγω των παραμορφώσεων του υλικού του αρμού. ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ 1 Κατασκευαστικές λεπτομέρειες όσον αναφορά : - Συγκεντρωμένα φορτία, των οποίων η επίδραση εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως τον λόγο της φορτιζόμενης επιφάνειας προς το μήκος του τοίχου, τη θέση του φορτίου κατά μήκος του τοίχου, τον τρόπο επιβολής του φορτίου κατά το πάχος του τοίχου, του τύπο και το υλικό της τοιχοποιίας, τον λόγο του ύψους προς το μήκος και το πάχος του τοίχου και τον αριθμό των συγκεντρωμένων φορτίων. - Εγκοπές στο σώμα του τοίχου, που είναι ιδιαίτερα επιβλαβείς σε λεπτούς τοίχους και κυρίως όταν έχουν οριζόντια ή διαγώνια διεύθυνση, οπότε επηρεάζουν μεγάλο μέρος του τοίχου. Την ποιότητα κατασκευής, καθώς η τοιχοποιία κατασκευάζεται επί τόπου του έργου από εργατοτεχνικό προσωπικό (του οποίου η εμπειρία ποικίλει), υπό διάφορες κλιματολογικές συνθήκες, με υλικά που μπορεί να μην πληρούν της προδιαγραφές της πολιτείας (αν υπάρχουν). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η αντοχή της να διαφέρει ανάλογα με αυτούς τους παράγοντες..3.1 Προσδιορισμός αντοχής τοιχοποιίας Ένα μεγάλο πλήθος παραγόντων, που αναφέρθηκε παραπάνω, επηρεάζει την θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας. Έτσι, δεν είναι εύκολος ο ακριβής προσδιορισμός της και γι αυτό έχουν πραγματοποιηθεί ένα πλήθος πειραμάτων. Ωστόσο σπανίως είναι δυνατό να αντιστοιχηθούν τα στοιχεία μιας πραγματικής τοιχοποιίας με αυτά των πειραματικών δεδομένων. Είναι προφανές ότι η αντοχή ενός τοίχου διαφέρει από εκείνη ενός δοκιμίου από τα ίδια υλικά, καθώς η λυγηρότητα, η ποιότητα κατασκευής (εξασφάλιση καθετότητας, καλή πλήρωση των αρμών) και οι οριακές συνθήκες (π.χ. ύπαρξη εγκαρσίων τοίχων και πλακών στους πραγματικούς τοίχους) απέχουν για τις δύο περιπτώσεις, επηρεάζοντας σημαντικά την αντοχή. Επομένως απαιτείται μια σχέση για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής, που θα λαμβάνει υπόψη αυτούς τους παράγοντες. ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ.3.1.1 Προσδιορισμός θλιπτικής αντοχής τοιχοποιίας Οι παράγοντες που επηρεάζουν την θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας και αναφέρθηκαν εν συντομία παραπάνω, καθιστούν δύσκολο τον ακριβή προσδιορισμό της. Έτσι, έχουν πραγματοτοποιηθεί και πραγματοποιούνται πλήθος πειραμάτων. Όμως, όπως αναφέρθηκε και πιο πάνω, σπανίως μπορούν να αντιστοιχηθούν τα στοιχεία μιας πραγματικής τοιχοποιίας με εκείνα των πειραματικών δεδομένων. Έτσι, απαιτείται μια σχέση για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής, που θα λαμβάνει κατά το δυνατό υπόψη όλους τους παράγοντες. Υπολογισμός της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας σύμφωνα με τον Τάσιο (1986) Ο Τάσιος (1986) προτείνει την ακόλουθη ημιεμπειρική σχέση : f wc = 3 f bc -a + m f mc (MPa) (.1) όπου: f bc η θλιπτική αντοχή του τοιχοσώματος f mc a η μέση θλιπτική αντοχή του κονιάματος μειωτικός συντελεστής για τοιχοποιία από φυσικούς λίθους, που κυμαίνεται από από 0.5 0.5 για λαξευμένες πέτρες μέχρι.5 για κροκάλες (για τεχνητούς λίθους α = 0) = m συντελεστής που λαμβάνει υπόψη την συνεισφορά του κονιάματος στην αντοχή και και είναι β = 0.5 για λιθοδομή και β = 0.1 για οπτοπλινθοδομή Στις περιπτώσεις που το ποσοστό κονιάματος είναι σημαντικό, τότε υπολογίζεται μια μειωμένη θλιπτική αντοχή από την ακόλουθη σχέση : ' f wc ξ f wc (.) με 1 ξ 1+ 3.5(k k ο ) (.3) όπου : k το ποσοστό κατ όγκο του κονιάματος στην τοιχοποιία k ο το μέγιστο ποσοστό κονιάματος, που θεωρείται ότι δεν προκαλεί μείωση της αντοχής το του τοίχου και εξαρτάται από το είδος της τοιχοποιίας Είναι k ο = 0.3 για αργολιθοδομή και οπτοπλινθοδομή, 0. για ημιλαξευμένη και 0.1 για για λαξεμένη λιθοδομή ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ 3 για λαξεμένη λιθοδομή. Επίσης με βάση τη θεωρία του Francis ο Τάσιος προτείνει την ακόλουθη σχέση : όπου: f f α = t m /t b wc bc β = E m /E b τοιχος λ b = f bt /f bc v = 1 α( ν m βν b ) (.4) 1 + λ(1 + αβ ν αβν ) m ο λόγος πάχος αρμού προς ύψος τοιχοσώματος b ο λόγος του μέτρου ελαστικότητας του κονιάματος προς το αντίστοιχο του τοιχοσώματος ο λόγος της εφελκυστικής προς τη θλιπτική αντοχή του τοιχοσώματος ο συντελεστής Poisson, που μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση: v 0.5 0.1 4 f c (.5) του ο στην οποία f c είναι η θλιπτική αντοχή του υλικού (κονίαμα ή τοιχοποιία), του οποίου ο συντελεστής ζητείται. Στο Σχ..1 φαίνεται η θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας, όπως αυτή προκύπτει από εφαρμογή της ανωτέρω σχέσης, συναρτήσει του συντελεστή α, ενώ στο Σχ.. συναρτήσει των αντοχών τοιχοσώματος και κονιάματος σε σύγκριση με ανάλογα πειραματικά αποτελέσματα του Hendry (Τάσιος 199). Σχ..1 Επίδραση του λόγου πάχος αρμού / ύψος τοιχοσώματος στη θλιπτική αντοχή της τοιχοπο τοιχοποιίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ