ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 23 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΑΠΟ ΩΜΟΠΛΙΝΘΟΔΟΜΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΗΣ Γεωργία Ε. Μπέη Δρ Πολιτικός Μηχανικός ΜSc Aποκαταστάσεων Iστορικών Kτιρίων Ερευνήτρια, ΑΠΘ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η σύγχρονη τεχνολογία του πηλού, ως δομικού υλικού, είναι σχεδόν άγνωστη στη χώρα μας. Αντίθετα, σε άλλες χώρες ακόμη και σε σεισμογενείς περιοχές, τα τελευταία χρόνια, κατασκευάζονται κτίρια με φέροντες τοίχους από πηλό. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται οι λόγοι χρήσης των υλικών του πηλού στη δόμηση, οι τεχνικές κατασκευών από πηλό, η παθολογία των ωμοπλινθοδομών σε σεισμικές δράσεις, ενώ γίνεται μια ανασκόπηση για τους τρόπους βελτίωσης της αντισεισμικής συμπεριφοράς των πηλοκατασκευών. Παράμετροι όπως η πιστοποιημένη ποιότητα κατασκευής ωμοπλίνθων, ο κατάλληλος σχεδιασμός και οι βελτιωμένες τεχνικές αντισεισμικής ενίσχυσης φαίνεται να οδηγούν στην κατασκευή ασφαλέστερων κτιρίων από πηλό.
24 Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η τοιχοποιία από ωμοπλίνθους 1 αποτελεί δομικό στοιχείο της αρχιτεκτονικής κληρονομιάς, τόσο της χώρας μας, όσο και του υπόλοιπου κόσμου. Ωστόσο, και σήμερα κατασκευάζονται ωμοπλινθοδομές στις αναπτυγμένες χώρες σε μικρή κλίμακα, λόγω του χαμηλού κόστους του υλικού και των εξαιρετικών ιδιοτήτων βιοκλιματικής συμπεριφοράς που προσφέρουν. Όμως, είναι γνωστό ότι η ωμοπλινθοδομή είναι τρωτή στις σεισμικές δράσεις και στην υγρασία. Έτσι, τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μεγάλη ερευνητική δραστηριότητα για τη βελτίωση της συμπεριφοράς της και για την κατασκευή σύγχρονων κτιρίων από ωμοπλίνθους. Στο κείμενο που ακολουθεί παρουσιάζεται συνοπτικά η τεχνολογία δόμησης με πηλό σε παγκόσμια κλίμακα και γίνεται ανασκόπηση των βασικών αρχών και οδηγιών που υπάρχουν για τη δόμηση με ωμοπλίνθους. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η εξοικείωση των μηχανικών με τη δόμηση αυτού του είδους και την πραγματικότητα των άλλων αναπτυγμένων χωρών, ώστε να αυξηθεί το ενδιαφέρον προς την, κατά τη γνώμη μας, πολλά υποσχόμενη τεχνολογία του πηλού και στην Ελλάδα. 2 ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑ Η Ελλάδα ανήκει σε σεισμικά ενεργή περιοχή. Βρίσκεται πάνω στην τεκτονική πλάκα της Νότιας Ευρώπης που συγκρούεται με αυτή της Αφρικής, όπου εκδηλώνονται σεισμικές διεγέρσεις. Όπως φαίνεται στον παγκόσμιο χάρτη σεισμικής επικινδυνότητας, στο σχήμα 1, παρουσιάζεται καθαρά το υψηλό επίπεδο της σεισμικής επικινδυνότητας της περιοχής [7]. Οι πηλοκατασκευές θεωρούνται οι πρώτες στην κλίμακα τρωτότητας μεταξύ των οπτοπλινθοκατασκευών, των λιθοκατασκευών, των κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος και χάλυβα [15]. Η τρωτότητα των πηλοκατασκευών στις σεισμικές δράσεις και στην επαφή τους με το νερό κατέστησε τις τοιχοποιίες αυτές ακατάλληλες ως δομικό σύστημα. Έτσι, στις αναπτυγμένες χώρες εγκαταλείφθηκε η χρήση τους, κυρίως, από τότε που το οπλισμένο σκυρόδεμα απαντούσε καλύτερα στις σύγχρονες ανάγκες δόμησης. Μια προσεκτικότερη εξέταση του ζητήματος δείχνει ότι η κακή συμπεριφορά των κατα- 1 Βλέπε Ορολογία, στο τέλος του κειμένου.
ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 25 σκευών από ωμοπλινθοδομές στις σεισμικές δράσεις δεν οφείλεται μόνον στην «ακαταλληλότητα» του υλικού. Η τοιχοποιία από ωμοπλίνθους αποτελεί υλικό που δεν υπόκειται σε κανονισμούς σχεδιασμού (μέχρι πρόσφατα δεν υπόκειντο σε κανονισμούς ούτε η τοιχοποιία από οπτόπλινθους). Τα κτίρια από τοιχοποιία, παραδοσιακά, κατασκευάζονταν σε εμπειρική βάση. Η γνώση της μηχανικής συμπεριφοράς της ωμοπλινθοδομής είναι ιδιαίτερα περιορισμένη. Η επικρατούσα αντίληψη στην κοινωνία θεωρεί ότι οι «πλίθινες κατασκευές» είναι αναξιόπιστες ως προς τη φέρουσα ικανότητά τους, κυρίως, σε σεισμικά φορτία, αλλά και σε ίδια βάρη. Όταν, λοιπόν, μετά από μεγάλα σεισμικά γεγονότα εμφανίζονταν ζημιές στις κατασκευές αυτές όχι μόνο δεν γινόταν προσπάθεια αποκατάστασής τους για τη βελτίωση της σεισμικής τους συμπεριφοράς, αλλά προτεινόταν η κατεδάφιση των κατασκευών αυτών ως προσφιλής λύση. Επιπλέον, οι ωμοπλινθοδομές σπάνια απαντώνται μόνες τους. Συνήθως, εμφανίζονται σε συνδυασμό με οριζόντια ξύλινα διαφράγματα ή εντός ξύλινου πλαισιακού συστήματος. Παραδείγματα αποτελούν οι βαλκανικές κατοικίες, διώροφες ή τριώροφες, όπου σημαντικά τμήματα των ανώτερων ορόφων αποτελούνται, συνήθως, από τσατμά (ξύλινο πλαισιακό σύστημα) με πηλοκονίαμα ή ωμοπλίνθους ως υλικό πλήρωσης. Η τρωτότητα των ωμοπλινθοδομών έτσι περιορίζεται. Σχήμα 1. Χάρτης παγκόσμιας μεσαίας και υψηλής σεισμικής επικινδυνότητας [7] Ακόμη και όταν, κυρίως για λόγους οικονομικούς, γινόταν προσπάθεια για τη βελτίωση της σεισμικής τους συμπεριφοράς, η χρήση χαμηλής ποιότητας υλικών που διέθετε η ντόπια παραγωγή, δεν επέφερε ουσιαστική βελτίωση, ενώ συνήθως δεν δινόταν προσοχή σε κατασκευαστικές λεπτομέρειες.
26 Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 3 ΚΙΝΗΤΡΑ ΧΡΗΣΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΤΟΥ ΠΗΛΟΥ Υπολογίζεται ότι το ένα τρίτο των κτιρίων του κόσμου είναι πλιθόκτιστα από οπτόπλινθους ή ωμόπλινθους [12]. Τις τελευταίες δεκαετίες η ανθρωπότητα έχει συνειδητοποιήσει την αναγκαιότητα διατήρησης της πολιτισμικής κληρονομιάς. Προκειμένου, λοιπόν, να διατηρηθεί αυτή η κληρονομιά, η μελέτη του υλικού όσον αφορά στη συμπεριφορά του επιβάλλεται, ώστε να προκύψουν κατάλληλα συμπεράσματα για τις δομοστατικές επεμβάσεις στα κτίρια αυτά. Οι κατασκευές από πηλό, που επί αιώνες προστάτευαν τον άνθρωπο από τις υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, αποτελούν υπόδειγμα μελέτης από πλευράς δομικής φυσική, αφού, χωρίς πρόσθετα μονωτικά υλικά, επιτυγχάνεται το εσωτερικό κλίμα που σήμερα επιδιώκεται με επιπλέον μόνωση. Η συνειδητοποίηση αυτής της κατάστασης, σε συνδυασμό με την πληθώρα των πλεονεκτημάτων της φτηνής δομικής μεθόδου της τοιχοποιίας από ωμοπλίνθους οδήγησε στην επανεκτίμηση του υλικού πηλός κατά τις τελευταίες δεκαετίες. Παρακάτω παρουσιάζονται οι τεχνικές των κατασκευών από πηλό που χρησιμοποιούνται σε όλον το κόσμο, ώστε να δοθεί μια πληρέστερη εικόνα της εφαρμογής τους. 4 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΑΠΟ ΠΗΛΟ Οι πιο συνήθεις τεχνικές κατασκευής από πηλό είναι: Ωμόπλινθος (η), πλιθί (το): 1. δομική πρισματική πλίνθος, με βασικό υλικό τον πηλό σε διάφορες συνθέσεις, 2. πλίνθος, που δεν υπόκειται σε όπτηση. Συμπιεσμένη ωμόπλινθος: Σύγχρονη ωμόπλινθος, που παράγεται υπό συμπύκνωση, για βελτιωμένες μηχανικές αντοχές. Γέμισμα από πηλό: Συνθέσεις πηλοκονιαμάτων πηλού, με ίνες σε διάφορες αναμίξεις, που τοποθετούνται σε ξύλινα συνήθως πλαίσια, υπό μορφή επιχρίσματος ή πλίνθου, διαμορφώνοντας ελαφριές κατασκευές. Πηλοεπιχρίσματα: Εμφανίζονται είτε στην παραδοσιακή τους μορφή είτε σε μορφή τελάρων συμπιεσμένου πηλοεπιχρίσματος. Προϊόντα πηλού: Σειρά από προκατασκευασμένα προϊόντα πηλού, συμπεριλαμβανομένων πλίνθων και τελάρων. Κυρίως, παράγονται στη Γερμανία.
ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 27 Χυτός πηλότοιχος: Tεχνική χυτού μονολιθικού τοίχου,μέσα σε καλούπια σε συμπυκνωμένες στρώσεις. Λασπότοιχος: Απλή παραδοσιακή τεχνική μονολιθικού τοίχου, με πηλό και άχυρο. 5 ΚΑΝΟΝΙΣΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ Η σύγχρονη αγορά των πηλοκατασκευών είναι περιορισμένη και προσανατολισμένη σε ανθρώπους με υψηλή περιβαλλοντική ευαισθησία (Morel J.C. et al., 2001). Προσφιλή τομέα εφαρμογής αποτελεί η αποκατάσταση των ιστορικών κτιρίων με πηλό. Ωστόσο, στη χώρα μας, η υιοθέτηση των υλικών του πηλού ακόμη και σε αυτούς τους τομείς χρειάζεται πληροφόρηση, τεχνική υποστήριξη και κατάλληλο νομικό πλαίσιο. Στη χώρα μας δεν υπάρχουν κανονισμοί δόμησης με πηλό. Σε άλλες χώρες το κανονιστικό πλαίσιο της τεχνολογίας κατασκευής με πηλό ποικίλει και προς το παρόν βρίσκεται σε πρώιμη φάση. Περιορίζεται στην υιοθέτηση οδηγιών δόμησης που είτε έχουν εγκριθεί σε τοπικό επίπεδο είτε βρίσκονται σε επεξεργασία. Ωστόσο, σήμερα, χώρες όπως η Νέα Ζηλανδία που είναι σεισμογενής, σχεδόν το 1% του οικιστικού συνόλου είναι μερικώς ή εξολοκλήρου κατασκευασμένο από πηλό [13]. Προς το παρόν, υπάρχουν ελάχιστες σύγχρονες κατασκευές από πηλό στην Ελλάδα, που συνήθως ενσωματώνονται ως στοιχεία πλήρωσης σε φέρουσες κατασκευές από άλλα υλικά. Χωρίς κανονισμούς, προφανώς, περιορίζεται η ανάπτυξη της δομικής του χρήσης. Παρόλα αυτά, τελευταίες έρευνες έδειξαν ότι οι κατασκευές με πηλό θα μπορούσαν να συμμορφωθούν με τους σύγχρονους κανόνες δόμησης. 6 ΓΝΩΣΗ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ Το πεδίο έρευνας αυξάνεται συνεχώς τόσο στην Ευρώπη όσο και στην Αμερική (CraTERRE, The Getty Conservation Institute, PUCP, EBANZ, BASIN κ.α.). Η έρευνα γύρω από το υλικό έχει ήδη ξεκινήσει και στην Ελλάδα [2,14]. Επίσης έχουν ξεκινήσει πρόσφατα δραστηριότητες εκπαίδευσης, στο πλαίσιο αυτοχρηματοδοτούμενων σεμιναρίων του IEKEM-ΤΕΕ [16]. Η γερμανική εμπειρία έδειξε ότι η διάδοση της γνώσης, μέσω της εκπαίδευσης, αποτελεί ισχυρή δυναμική για την επίσημη αναγνώριση των αρχών και το ενδιαφέρον της βιομηχανίας.
28 Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 7 ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΩΜΟΠΛΙΝΟΔΟΜΩΝ ΣΕ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ Κατά τη διάρκεια του σεισμού, στα κτίρια από ωμοπλίνθους παρατηρείται η κυρίαρχη τάση για αποκόλληση των εγκάρσιων τοίχων, παρουσιάζοντας κατακόρυφες ρωγμές στις γωνίες και στους εσωτερικούς εγκάρσιους τοίχους [19,20]. Αυτή η συμπεριφορά επιβεβαιώθηκε και από τα πειράματα του Blondet [4] στη σεισμική τράπεζα του Καθολικού Πανεπιστημίου της Λίμα στο Περού. Οι διάφορες μέθοδοι που έχουν αναπτυχθεί, όπως η χρήση μεταλλικών ράβδων ως ελκυστήρων, περιμετρικών δοκών-διαζωμάτων ή προσαρτημένου πλέγματος ενίσχυσης στοχεύουν στην παρεμπόδιση της αποκόλλησης των εγκάρσιων τοίχων από ωμοπλίνθους. Ο τρόπος αστοχίας εμφανίζεται σχηματικά στο σχήμα 2α. Όπως φαίνεται στο σχήμα, οι ρωγμές που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια ενός σεισμού είναι λίγες σε αριθμό, αλλά μεγάλου εύρους και μπορούν να οδηγήσουν σε αποκόλληση τμημάτων τοίχου από το υπόλοιπο κτίριο. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η κατάρρευση δεν είναι άμεση και γίνεται ύστερα από αρκετές ταλαντώσεις. Εάν η μετακίνηση του άνω τμήματος της τοιχοποιίας μπορεί να περιοριστεί, τότε μπορούν να μειωθούν οι παραμορφώσεις του. Έτσι, θα αυξηθεί η στατική επάρκεια του τοίχου κατά τη διάρκεια των αυξανόμενων ανακυκλίσεων. Όταν συμβεί η αποκόλληση των τοίχων με τη μετατόπισή τους εκτός του επιπέδου τους, η στέγη ή η οροφή την οποία στηρίζουν θα καταρρεύσει (σχήμα 2β). (2α) (2β) Σχήμα 2α. Σχηματική αναπαράσταση βασικών αστοχιών ωμοπλινθοδομών σε σεισμό. Σχήμα 2β. Κατάρρευση οροφής από μετατόπιση άνω τμήματος τοίχου
ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 29 8 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΠΗΛΟΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Με βάση τις μέχρι σήμερα μελέτες και πειράματα, οι παράμετροι που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη για τη βελτίωση της σεισμικής συμπεριφοράς των ωμοπλινθοδομών είναι: η σύνθεση των ωμοπλίνθων, η πιστοποιημένη ποιότητα κατασκευής των ωμοπλίνθων, ο κατάλληλος σχεδιασμός και οι τεχνικές βελτίωσης και αντισεισμικής ενίσχυσης. Τα χαρακτηριστικά του πηλού παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της εν ξηρώ θλιπτικής αντοχής και της διαδικασίας συστολής ξήρανσης της ωμοπλίνθου και του πηλοκονιάματος και συνολικά της αντοχής της τοιχοποιίας. Βασικό στοιχείο για την αξιολόγησή τους είναι η περιεχόμενη άργιλος στη σύνθεση του πηλού. Η άργιλος είναι το πιο σημαντικό συστατικό του εδάφους, που εξασφαλίζει μηχανική αντοχή και προκαλεί συστολή κατά την ξήρανση. Επιπλέον, ο έλεγχος της μικρορηγμάτωσης του πηλοκονιάματος κατά την ξήρανση, καθώς η ποιότητα και ποσότητα των πρόσθετων (άμμος, ίνες, τσιμέντο, θηραϊκή γη κ.ά.) στη σύνθεσή του, είναι απαραίτητος για την εξασφάλιση ισχυρής τοιχοποιίας από ωμοπλίνθους. Η ποιότητα δόμησης, τέλος, παίζει ίσως τον σημαντικότερο ρόλο στα μηχανικά χαρακτηριστικά της ωμοπλινθοδομής. Κακή κατασκευή μπορεί να υποβιβάσει τη συμπεριφορά της τοιχοποιίας, σε ποσοστά που προσεγγίζουν το 100% (Υποβιβασμός κατά 100% σημαίνει μηδενισμός!). Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει προσπάθειες για τη βελτίωση των ιδιοτήτων των δομικών μονάδων της ωμοπλινθοδομής (ωμόπλινθοι, πηλοκονιάματα) Χρησιμοποιήθηκαν ποικίλες συνθέσεις υλικών και διαφορετικοί τρόποι ενίσχυσης τοίχων για τον σχεδιασμό κτιρίων από πηλό. Ο Kafescioglou κ.α. [10] συνέστησε τη χρήση γύψου και ασβέστου για την σταθεροποίηση 2 των ωμοπλίνθων. Ωστόσο, η χρήση της γύψου αφήνει πολλά ερωτηματικά ως προς την ποιότητα του παραγόμενου υλικού που δεν είναι σκόπιμο να αναλυθούν στην παρούσα εργασία. Μια εναλλακτική χρήση της γύψου για τη σταθερο- 2 Βλέπε Ορολογία στο τέλος του κειμένου.
30 Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ ποίηση των ωμοπλίνθων παρουσιάστηκε στην Ινδία [17] και χρησιμοποιήθηκε αργότερα στην Ελλάδα (με αντικατάσταση της γύψου με τσιμέντο Portland;) για τη σταθεροποίηση πηλοκονιαμάτων [2]. Ο τύπος αυτός είναι γνωστός ως soil cement brick και αποτελείται από 10% τσιμέντο Πόρτλαντ, 10% άμμο, 80% πηλό και μικρή ποσότητα νερού. Σχετικές φωτογραφίες ωμοπλίνθων και αντίστοιχων δομημάτων παρουσιάζονται στο σχήμα 3. Η Bei [2] για τα πηλοκονιάματα και οι Blondet et al. για τις ωμοπλίνθους [3] χρησιμοποίησαν άχυρο και/ή χονδρόκοκκη άμμο, ως πρόσθετα για τον έλεγχο των μικρορηγματώσεων που προκαλούνται κατά την ξήρανση. Σχήμα 3. Κατασκευές από ωμοπλίνθους Σχετικά με τον κατάλληλο σχεδιασμό, βασική αρχή μονώροφης αντισεισμικής κατασκευής με ωμοπλίνθους είναι η δόμηση κτιρίου σχήματος συμπαγούς κουτιού [5] (Σχήμα 4). Πολλές απλές και φτηνές οδηγίες έχουν αναπτυχθεί για τη βελτίωση της σεισμικής συμπεριφοράς των πλιθόκτιστων. Στις μονώροφες κατασκευές έχουν προταθεί από διάφορους ερευνητές [1,3,8] η χρήση ελαφριών μονωμένων στεγών, διασταυρώσεων τοίχων, παραστάδων και αντιστηρίξεων, ξύλινων ανωφλίων, μικρών ανοιγμάτων και η κατασκευή κατά το δυνατό ακλόνητης θεμελίωσης.
ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 31 Σχήμα 4. Μονώροφο συμπαγές κτίριο σχήματος κουτιού Ποικίλες οδηγίες έχουν δοθεί για τις διαστάσεις των ανοιγμάτων και τις αποστάσεις των πηλότοιχων. Πολύ συχνά, προτείνεται η χρήση της ενισχυτικής περιμετρικής δοκού-διαζώματος στην απόληξη της τοιχοποιίας κάτω από τη στέγη του κτιρίου. Η δοκός συνδέει όλες μαζί τις πλευρές του κτιρίου και συμβάλλει στην αύξηση της δυσκαμψίας του κτιρίου, εμποδίζοντας την αποκόλληση των γωνιών και την ολίσθηση του κτιρίου από τη βάση του. (Η δοκός στη στέψη των τοίχων πως είναι δυνατόν να εμποδίζει την ολίσθηση του κτιρίου από τη βάση του;) Πολλές από αυτές τις προτάσεις συμπεριλαμβάνονται στο σκίτσο του σχήματος 5. Κάποιες συστάσεις δίνονται στο κείμενο «Συστάσεις από την Επεξεργασία των Τεχνικών Κανονισμών Κτιρίων από Παραδοσιακές Ωμοπλίνθους και Σταθεροποιημένες Ωμοπλίνθους με τσιμέντο», που συντάχθηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού και τεχνολογικού προγράμματος αμερικανοηβιρικής συνεργασίας και είναι οι παρακάτω [6]: Το ύψος των φερόντων τοίχων δεν πρέπει να ξεπερνά το 8πλάσιο του πάχους της βάσης τους και σε καμιά περίπτωση τα 3.5m. Τα ανοίγματα δεν πρέπει να ξεπερνούν το 1/3 του συνολικού μήκους του τοίχου. Κανένα άνοιγμα δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 1.2m. Οι πεσσοί μεταξύ των ανοιγμάτων να είναι τουλάχιστον 1.2m.
32 Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 1. Ωμοπλίνθοδομή 2. Θεμελίωση 3. Οπτοπλίνθοδομή 4. Παραστάδες 5. Συνδετήρια δοκός 6.Αδιάβροχο επίχρισμα 7. Αέτωμα 8. Άνω ξύλινο φύλλο 9. Ξύλινο φύλλο κάτω από τον κορφιά 10.Δοκάρι υποστήριξης στέγης 11. Διαδοκίδες 12. Κορφιάς Σχήμα 5. Οδηγίες βελτίωσης κατασκευών ωμοπλινθοδομών [18] Πολύ σημαντική οδηγία είναι η χρήση οριζόντιων και κατακόρυφων οπλισμών εντός του επιπέδου της τοιχοποιίας των ωμοπλίνθων. Οι οπλισμοί μπορούν να αποτελούνται από ξύλα, καλάμια, μπαμπού ακόμη και μεταλλικές ράβδους σαν τους συμβατικούς οπλισμούς της οπλισμένης τοιχοποιίας [9]. Οι ενισχύσεις αυτές αυξάνουν την εντός επιπέδου διατμητική αντοχή. Οι οριζόντιοι οπλισμοί τοποθετούνται στους αρμούς του κονιάματος και μειώνουν την οριζόντια καμπτική παραμόρφωση του ανοίγματος μεταξύ δύο κάθετων τοίχων. Στο σχήμα 6, παρουσιάζονται φωτογραφία και σκίτσο οριζόντιας και κατακόρυφης ενίσχυσης τοίχων από ωμοπλίνθους. Τα πειράματα που έγιναν από τους Blondet et al. [4] και Dowling [8] επιβεβαίωσαν την αποτελεσματικότητα αυτών των σχεδιασμών όσον αφορά στη βελτίωση της συμπεριφοράς των ωμοπλινθοδομών στις σεισμικές καταπονήσεις. Επιπλέον, ο Morris και Walker [13] έχουν προτείνει μεταλλικούς οπλισμούς για την ενίσχυση των ωμοπλινθοδομών. Ωστόσο, είναι βέβαιο ότι αυτές οι προσεγγίσεις ακολουθούν βασικά τις σύγχρονες αρχές των κωδίκων που εφαρμόζονται στην τοιχοποιία και στο σκυρόδεμα.
ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 33 ( ) Σχήμα 6. Οριζόντιος και κατακόρυφος οπλισμός από καλάμια (α) EERI, report 14, 2003) (β) [4] Είναι γενικά αποδεκτό ότι τα ενισχυτικά μέτρα που λαμβάνονται για τις υφιστάμενες ωμοπλινθοδομές στοχεύουν στη διατήρηση της στατικής τους επάρκειας στους σεισμούς. Επίσης, είναι κατανοητό ότι το αντικείμενο των ενισχύσεων στοχεύει πρώτιστα στην προστασία της ζωής των κατοίκων στα κτίρια αυτά και έπειτα στη διάσωση των ίδιων κτιρίων και τη μείωση των βλαβών τους. Επειδή υπάρχουν ομοιότητες της συμπεριφοράς της συμβατικής τοιχοποιίας και της ωμοπλινθοδομής, πολλά σχήματα ενίσχυσης που προτάθηκαν για ωμοπλινθοδομές έχουν τις ίδιες αρχές. 9. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΣΥΝΟΨΗ Στο παρόν άρθρο παρουσιάστηκαν και αναπτύχθηκαν συλλογιστικές για τη σύγχρονη δόμηση ωμοπλινθοδομών, με έμφαση στην αντισεισμική συμπεριφορά τους. Εξετάστηκαν τα πλεονεκτήματά της τονίζοντας τις εξαιρετικές ιδιότητες βιοκλιματικής συμπεριφοράς
34 Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ της. Καταγράφτηκε σχετική ελληνική ορολογία για τις τεχνικές κατασκευής με πηλό. Η αναξιοπιστία των παραδοσιακών πηλοκατασκευών εξετάστηκε τόσο, κυρίως, λόγω της σεισμικής τρωτότητάς τους, που ως ένα ποσοστό οδήγησε στην εγκατάλειψή τους, αλλά και λόγω της σύνδεσης αυτών των υλικών με κοινωνίες και οικονομίες υποβαθμισμένες. Η επανεκτίμηση που δίνεται στις σύγχρονες κοινωνίες σε υλικά φιλικά προς το περιβάλλον όπως ο πηλός αλλά και στη διατήρηση της αρχιτεκτονικής κληρονομιάς φαίνεται να οδηγεί στην επανεκτίμηση και στην επιστημονική προσέγγιση της συμπεριφοράς του υλικού. Τονίστηκε ότι ο βασικός άξονας, για την προσέγγιση του ενδιαφέροντος της δόμησης με πηλό, αποτελεί η γνώση και πληροφορία μέσω της έρευνας και της εκπαίδευσης. Συμπερασματικά, αναφέρθηκε ότι για να προκύψουν κατάλληλες δομοστατικές επεμβάσεις στα πλινθόκτιστα είναι αναγκαίο ένα κανονιστικό πλαίσιο που να ξεπερνά τα όρια μιας περιοχής ή μιας χώρας. Η αναγκαιότητα αυτή είναι μεγαλύτερη στη χώρα μας, όπου η αγροτική κληρονομιά των πλινθόκτιστων είναι σημαντική και τα δείγματα της κληρονομιάς αυτής μειώνονται χρόνο με τον χρόνο, εξαιτίας της υψηλής σεισμικότητας. Φάνηκε ότι οι αρχές ενίσχυσης των υφιστάμενων τοιχοποιιών, που διέπουν τη συμβατική τοιχοποιία, ομοιάζουν με αυτές της τοιχοποιίας ωμοπλίνθων. Προς αυτήν την κατεύθυνση παρουσιάστηκαν οδηγίες που έχουν αναπτυχθεί ύστερα από μελέτες για τη βελτίωση της συμπεριφοράς των κτιρίων από ωμοπλίνθους στο σεισμό. Ειδικότερα, παρουσιάστηκαν ενδεικτικά οι μέγιστες και ελάχιστες διαστάσεις πηλότοιχων, καθώς και αναλογίες ανοιγμάτων προς τα μήκη τοίχων από τον σχετικό περουβιανό αντισεισμικό κανονισμό. Τέλος, δόθηκαν οι άξονες αντισεισμικής συμπεριφοράς, που θα πρέπει να διέπουν ένα πλινθόκτιστο κτίριο, όπως η χρήση ελαφριών στεγών, ξύλινων περιμετρικών δοκών, μικρών ανοιγμάτων τοίχων, διασταυρώσεων τοίχων, παραστάδων και αντιστηρίξεων και ισχυρής θεμελίωσης. Γενικά, στις σύγχρονες κατασκευές η χρήση οπλισμένης (κατακόρυφα και οριζόντια) ωμοπλινθοδομής αυξάνει την εκτός επιπέδου καμπτική και την εντός επιπέδου διατμητική αντοχή. Έτσι, οπλισμένες ωμοπλινθοδομές θα μπορούσαν να συστήνονται ως το βέλτιστο σύστημα δόμησης, σε σεισμογενείς περιοχές. Αυτές οι οδηγίες θα βοηθήσουν στην κατασκευή ασφαλέστερων κτιρίων από ωμο-
ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 35 πλίνθους. Ωστόσο, υπάρχει ακόμη αρκετός δρόμος προς την ανάπτυξη κανονισμών αποδεκτών από όλη την ερευνητική κοινότητα, ώστε να βρεθούν οι αποτελεσματικότερες λύσεις. Προς αυτήν την κατεύθυνση χρειάζεται ακόμη αρκετός χρόνος ερευνών. Παράμετροι όπως η σύνθεση των ωμοπλίνθων πιστοποιημένη ποιότητα κατασκευής ωμοπλίνθων, ο κατάλληλος σχεδιασμός και οι βελτιωμένες τεχνικές αντισεισμικής ενίσχυσης φαίνεται να οδηγούν στην κατασκευή ασφαλέστερων κτιρίων από πηλό. Σκοπός του άρθρου μου είναι να τονίσει την ανάγκη δημιουργίας κανονιστικού πλαισίου, που δεν υπάρχει στη χώρα μας, παροτρύνοντας την ερευνητική κοινότητα προς αυτή την κατεύθυνση, ώστε να εξαλειφθεί η τάση του εμπειρισμού που δεν συνάδει με τους σύγχρονους όρους δόμησης για την ασφάλεια των ενοίκων στον σεισμό. Να γίνει ανασκόπηση της σύγχρονης βιβλιογραφίας και να παρουσιαστεί για πρώτη φορά στους έλληνες μηχανικούς ένα υλικό δόμησης που ανήκει στην παραδοσιακή μας κληρονομιά, αλλά είναι απόν και άγνωστο στη σύγχρονη δόμηση της χώρας, με απώτερο στόχο το ενδιαφέρον της ερευνητικής κοινότητας της χώρας μας (σεισμογενής χώρα) με το θέμα αυτό. Στη χώρα μας, σήμερα, έχει ξεκινήσει μια τάση ιδιοκατασκευών από πηλό, κυρίως από ομάδες εμπειροτεχνών που ασχολούνται με τη λεγόμενη «φυσική δόμηση». Ωστόσο, οι κατασκευές αυτές δεν υπόκεινται σε κανένα κανονισμό δόμησης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Arya A., Non Engineered construction in developing countries an approach toward earthquake risk reduction, Proceedings of the 12 th World Conference on Earthquake Engineering., Auchland, New Zealand, January 30-Febrauary 4, paper no. 2824, 2000. 2. Bei Georgia, Raw earth: an ancient and modern building material, Master Thesis, Katholieke Universiteit Leuven, R. Lemaire, Centre for the Conservation of Historic Towns and Buildings, Lοuvain, Belgium, 1996. 3. Blondet M., Garcia GV, Brzev S., 2003. Earthquake Resistant construction of adobe buildings: a tutorial, EER/IAEE World Housing Encyclopedia. www.world-housing.net
36 Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 4. Blondet M., Torrealva D and Garcia GV, Adobe in Peru: tradition, research and future. Proceedings of Modern Earth Building International Conference and Fair, Berlin, Germany, April 19-21, 2002. 5. Coburn A., Hughes R., Pomonis A., Spence R., Technical Principles of Building for Safety, Intermadiate Technology Publications, London, UK, 1995. 6. CYTED, Recomendaciones para la Elaboracion de Normas Tecnicas de Edificaciones de Adobe Tapial Laddrillos y Bloques de Suelo- Cemento, 1993. 7. De Sensi, Terracruda, La diffusione dell architettura di Terra, www.terracruda.com/ architetturadiffusione.htm,2003. 8. Dowling D., Investigation of improved seismic resistance of mudbrick buildings, Proceedings of the 12 th European Conference on Earthquake Engineering, Elsevier Science Ltd. London, U.K.m Paper no 838, September 9-13, 2002. 9. Drysdale RG, Hamid AA and Baker LR, Masonry structures Behavior and Design, 2 nd ed. The Masonry Society, Boulder, Colorado, 1999. 10. Kafescioglou R., Guerdal E., Guner A and Akman MS, Adobe blocks stabilized with gypsum, Proceedings of Symposium on Appropriate Building Materials for Low Cost Housing: African Region, Nairobi, Kenya, pp 3-11, 1983. 11. Meli R. Hernandez O. and Padilla M., 1980, Strengthening of adobe houses for seismic actions, Proceedings of the 7 th World Conference on Earthquake Engineering, Istanbul, Turkey, pp. 465-472. 12. Morel J.C. Mesbah A, Oggero M., Walker P., Building houses with local materials: means to drastically reduce the environmental inmpact of construction Building and Environement, vol. 36, pp. 1119-1126,. 2001. 13. Morris HW and Walker R., Aseismic design and construction of earth buildings in New Zealand, Proceedings of the 12 th World Conference on Earthquake Engineering, January 30-February 4, paper no 2193, 2000. 14. Μπέη Γεωργία, Τοιχοποιία από πηλό: Πειραματική διερεύνηση φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών δομικών μονάδων και τοίχων από συμπιεσμένες ωμόπλινθους, Διδακτορική Διατριβή, ΑΠΘ, 2004.
ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 37 15. Tomazevič M., Earthquake Resistant Design of Masonry Buildings, Imperial College Press, 1999. 16. ΙΕΚΕΜ-ΤΕΕ Παράρτημα Θεσσαλονίκης, Αυτοχρηματοδοτούμενο σεμινάριο επιμόρφωσης με θέμα: «Τεχνολογία πηλού ως δομικό υλικό. Στερέωση συντήρηση ιστορικών πλινθόκτιστων κατασκευών», 7-11 Νοεμβρίου 2005. 17. Venkatarama R.B.V., Jagadish J.S., Properties of Soil Cement Block Masonry, Proc. Masonry International, vol.3, no2, pp.80-84, October, 1989). 18. Virdi KS and Rashkoff RD, Low rise residential Construction Detailing to Resist Earthquakes www.staff.city.ac.uk/earthquakes.masonryadobe. City University, London, 2005. 19. Webster F and Tolles E, Earthquake damage to historic and older adobe buildings during the 1994 Northridge, California Earthquake, Proceedings of the 12 th World Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zealand, January 30- February 4, paper no 0628, 2000. 20. Zegarra L., Bartolome AS, Quium D and Garcia GV. Reinforcement of existing adobe houses, Arid Lands Newsletter, issue no 47, The University of Arizona, Tucson, May pp.1-9, 2000. Ορολογία πηλός (ο) 1. το έδαφος, που χρησιμοποιείται στη δόμηση κτιρίων 2. υλικό, που χρησιμοποιείται για την παραγωγή κεραμικών προϊόντων ωμόπλινθος (η), πλιθί (το) 1. δομική πρισματική πλίνθος από ωμό πηλό, 2. πλίνθος, που δεν υπόκειται σε όπτηση πηλοκατασκευές ωμοπλινθοδομή σταθεροποίηση κατασκευές από πηλό (έδαφος), χωρίς όπτηση δόμηση, με ωμοπλίνθους 1. όρος της εδαφομηχανικής, που αφορά στη βελτίωση της ποιότητας και των μηχανικών χαρακτηριστικών του εδάφους, με την προσθήκη πρόσθετων όπως άσβεστου, τσιμέντου, τέφρας κ.ά.
38 Νοέμβριος - Δεκέμβριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 2. όρος της οικοδομικής, με ωμό πηλό που χαρακτηρίζει τη βελτίωση του πηλού, με προσθήκη πρόσθετων (υδρασβέστου, τσιμέντου, τέφρας κ.ά.), με σκοπό να καταστεί ανθεκτικός στη διαβρωτική επίδραση του νερού και να μειώσει την απορρόφηση του νερού (New Mexico Adobe and Rammed Earth Building- Code, 1991). Συντομογραφίες CraTERRE Centre de Recherche pour l architecture de terre, Grenoble Κέντρο έρευνας για την αρχιτεκτονική του πηλού. The Getty Conservation Institute PUCP EBANZ Ινστιτούτο Συντήρησης Γκεττύ. Καθολικό Πανεπιστήμιο του Περού. Earth Building Association of New Zealand, Σύλλογος Κατασκευών Κτιρίων από Πηλό της Νέας Ζηλανδίας. BASIN Building Advisory Service and Information Network, Συμβουλευτική Υπηρεσία Κτιρίων και Δικτύου Πληροφοριών.