Aποκατάσταση Ξύλινων Kατασκευών Eπισκευή και Eνίσχυση Aρης B. Aβδελάς Αναπληρωτής Kαθηγητής Eργ. Mεταλλικών Kατασκευών Tμήμα Πολιτικών Mηχανικών A.Π.Θ.
Aντικείμενο Να παρουσιαστούν οι διαδικασίες που ακολουθούν την επιθεώρηση των ξύλινων κατασκευών και να αναλυθούν κριτικά μερικές από τις συνήθεις τεχνικές επιτόπου επισκευής και/ή ενίσχυσης των κατασκευών και των δομικών στοιχείων από ξύλο καθώς και των συνδέσεών τους
Mετά την επιθεώρηση μιας υπάρχουσας κατασκευής από ξύλο, πρέπει να παρθούν αποφάσεις σχετικά με τις απαραίτητες εργασίες που θα ακολουθήσουν. Θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα εξής: Ποιοι είναι οι στόχοι, οι απαιτήσεις και οι περιορισμοί Τι δομικές επεμβάσεις απαιτούνται Ποια είναι τα απαιτούμενα μέτρα συντήρησης
Στόχοι, απαιτήσεις και περιορισμοί Στόχοι - απαιτήσεις Διατήρηση της μορφής της κατασκευής Διατήρηση των αρχικών υλικών για ιστορικούς, καλλιτεχνικούς ή άλλους λόγους Συμμόρφωση στους κανονισμούς
Στόχοι, απαιτήσεις και περιορισμοί Περιορισμοί Περιβαλλοντικοί Πρόληψη μελλοντικών φθορών και άλλων ζημιών Συμβατότητα υλικών επισκευής/ενίσχυσης με το ξύλο της κατασκευής
Δομικές επεμβάσεις I Mπορεί να αφορούν: Επιμέρους δομικά στοιχεία από ξύλο Ομάδες δομικών στοιχείων Ολόκληρες κατασκευές Συνδέσεις
Δομικές επεμβάσεις II Παρατήρηση Aν ένα δομικό στοιχείο από ξύλο χάσει τις φέρουσες ικανότητες του υλικού του λόγω φθοράς ή θραύσης, αυτές δεν είναι δυνατόν να ανακτηθούν, ούτε εν μέρει, με τον εμποτισμό με κάποια ρητίνη ή με άλλη διαδικασία. Το δομικό στοιχείο από ξύλο όμως μπορεί να επισκευασθεί ή να ενισχυθεί.
Δομικές επεμβάσεις III Επισκευή με συγκόλληση νέων στοιχείων Τμήματα δομικών στοιχείων (ΔΣ) που έχουν υποστεί σοβαρές φθορές ή ζημιές (π.χ. άκρα δοκών) είναι δυνατόν να αποκατασταθούν με τον τρόπο αυτό (με φυσικό ή συγκολλητό ξύλο, ρητίνες κ.λ.π.) τα οποία συνήθως συνδέονται με τη βοήθεια κόλλας στο αρχικό ΔΣ με ράβδους από χάλυβα ή fiberglass.
STEP ( α) νέο τμήμα, (b) αρχική διατομή, (c) ράβδοι χάλυβα ή fiberglass
STEP
STEP
STEP
Δομικές επεμβάσεις III β Ο δομικός σχεδιασμός θα πρέπει να βασίζεται μόνο στις ράβδους που είναι παράλληλες προς τις ίνες του ξύλου γιατί οι μεταβολές της υγρασίας και οι διαφορές συστολής μπορεί να εξουδετερώσουν την αντοχή των στοιχείων που συγκολλούνται κάθετα στις ίνες.
Δομικές επεμβάσεις IV Επισκευή με παραδοσιακές συνδέσεις Κοχλιωτές λεπίδες ενίσχυσης από ξύλο Σύνδεση με ήλους Κοχλιωτή ακραία σύνδεση με γωνιακά STEP
Δομικές επεμβάσεις IV β Επισκευή με παραδοσιακές συνδέσεις Κοχλιωτές λεπίδες ενίσχυσης από χάλυβα Διατμητική ενίσχυση με ήλους ή με κοχλιωτές λάμες από χάλυβα Σύνδεση με ενσωματωμένη λεπίδα από χάλυβα STEP Γενικά η αρχική αντοχή σπάνια αποκαθίσταται πλήρως
Δομικές επεμβάσεις V Ενίσχυση διατομής. Γενικά Επιτυγχάνεται με την προσθήκη (με κόλλα, ήλωση, κοχλίωση κ.λ.π.) στοιχείων ενίσχυσης από ξύλο, χάλυβα κ.λ.π.
Δομικές επεμβάσεις VI Είναι λάθος η χρήση ταυτόχρονα δύο τεχνικών, π.χ. κόλλα με ήλους ή κόλλα με κοχλίες. Το πιο άκαμπο μέσο σύνδεσης, η κόλλα, θα παραλάβει το μεγαλύτερο τμήμα του φορτίου και μόνο αφού αστοχήσει θα αρχίσει να δουλεύει το πιο πλάστιμο. Άρα δεν βάζουμε κοχλίες ή ήλους "μήπως και δεν δουλέψει η κόλλα" παρά μόνο αν υπολογιστούν να παραλάβουν όλο το φορτίο.
Δομικές επεμβάσεις VII Ενίσχυση διατομής. Kολλητές λάμες Μία ή περισσότερες χαλύβδινες λάμες, ύψους σχεδόν ίδιου με της δοκού, τοποθετούνται με κόλλα μέσα σε κατακόρυφες εγκοπές που ανοίγονται επιτόπου σε όλο το μήκος της δοκού. Οι λάμες μπορούν να παραλάβουν σχεδόν όλο το φορτίο. Δεν είναι ορατές και το ξύλο τις προστατεύει από οξείδωση και φωτιά.
STEP (b) κοχλίες από χάλυβα, (c) λάμες από χάλυβα (d) εποξική ρητίνη
Δομικές επεμβάσεις VIII Ενίσχυση διατομής. Kολλητές ράβδοι Ράβδοι από χάλυβα ή fiberglass μπορούν να κολληθούν μέσα σε εγκοπές κατά μήκος της εφελκυόμενης ίνας της διατομής. Η θλιβόμενη ίνα δεν ενισχύεται. Έχουμε πιο πλάστιμη συμπεριφορά και πιο πολύ βελτίωση σε σχέση με τις οριακές καταστάσεις παρά αύξηση αντοχής ή ακαμψίας.
(α) δοκός με ενίσχυση, (b) δοκός χωρίς ενίσχυση ΔOKOI ME ΠOΛΛA EΛATTΩMATA
(α) δοκός με ενίσχυση, (b) δοκός χωρίς ενίσχυση ΔOKOI ME ΛIΓA EΛATTΩMATA
Δομικές επεμβάσεις IX Ενίσχυση διατομής. Ελκυστήρες Βελτιώνουν την αντοχή και ακαμψία ράβδων ή δικτυωμάτων. Με τη βοήθεια εντατήρων ρυθμίζεται η τάση ώστε να έχουμε προένταση των δοκών ή απλά τον έλεγχο των βυθίσεων. Χρειάζεται περιοδικός έλεγχος λόγω της συστολής/διόγκωσης που προκαλεί η μεταβολή της υγρασίας και του ερπυσμού.
STEP (α) βάση του στηρίγματος, (b) χιτώνιο από χάλυβα, (c) κυλινδρική άρθρωση, (d) σφιγκτήρας, (e) εντατήρας, (f) στήριγμα, (g) καλώδιο από χάλυβα
STEP Επιπλέον των ελκυστήρων, έχουν προστεθεί και τα στοιχεία με αστερίσκο, το στατικό σύστημα αλλάζει σημαντικά
Δομικές επεμβάσεις X Aντικατάσταση δομικών στοιχείων Πρέπει να γίνεται με προσοχή και με τις αρχικές τεχνικές, όσο αυτό είναι δυνατόν. Eπιδιώκουμε τη μέγιστη συμβατότητα υλικών. Πιθανόν να αποκλείεται για ιστορικούς λόγους.
Δομικές επεμβάσεις XI Αλλαγή των συνθηκών στήριξης Μεταφέρονται τα φορτία έδρασης στο υγιές τμήμα της δοκού. Χρησιμοποιείται συχνά σε μη ορατές δοκούς και σε τοιχοποιίες μεγάλου πάχους
(α) κατεστραμμένο τμήμα (b) υγιές τμήμα (c) δοκός μορφής I (d) στρωτήραςαπό ξύλο που εδράζεται επάνω σε εφέδρανο από neoprene. Mε τον τρόπο αυτό αποφεύγεται η συγκέντρωση υδρατμών, λόγω θερμοκρασιακών διαφορών (d) (b) STEP
Δομικές επεμβάσεις XII Αποκατάσταση ή βελτίωση της γεωμετρίας και/ή της ευστάθειας Γίνεται με την επισκευή ή τοποθέτηση συνδέσμων (bracings). Εφελκυόμενα στοιχεία από χάλυβα-θλιβόμενα στοιχεία από ξύλο. Έχουμε σημαντική βελτίωση της στατικής και δυναμικής συμπεριφοράς Προσοχή στις συνδέσεις ανάμεσα σε στοιχεία με διαφορετικές αναμενόμενες μετατοπίσεις και στις αγκυρώσεις