Οδηγίες προς Αρχιτέκτονες από έναν Πολιτικό Μηχανικό

[acnt]

Οδηγίες προς Αρχιτέκτονες από έναν Πολιτικό Μηχανικό

 

Ο οδηγός αυτός έχει ως σκοπό να απαντηθούν καίρια ερωτήματα το οποία μπορεί να έχουν οι συνάδελφοι αρχιτέκτονες μηχανικοί, με σκοπό την συμβατότητα της αρχιτεκτονικής και στατικής μελέτης.

 

Η επιλογή φορέα είναι μεν δουλειά του πολιτικού μηχανικού, περιορίζεται δε κατά πολύ από τις αρχιτεκτονικές απαιτήσεις, αλλά οφείλει να υπακούει στον ΕΑΚ και τον ΕΚΟΣ. Ο ατέρμων κύκλος στον οποίο υποπίπτουμε, οδηγεί ίσως σε υποχωρήσεις και από τις δύο μεριές, οι οποίες, όταν γίνονται από την πλευρά του πολιτικού μηχανικού υπέρ των αρχιτεκτονικών απαιτήσεων, μπορεί να αποβεί μοιραία, ενώ καθιστούν μη λειτουργικό το κτίριο ή/και ακαλαίσθητο, σε περίπτωση συμβιβασμού του αρχιτέκτονα.

 

Έτσι, είναι φανερό πως η αλληλοκατανόηση των δύο κλάδων είναι απαραίτητη, έχοντας κατά νου πως σαν μηχανικοί οφείλουμε να δίνουμε χώρο τόσο στην σχεδιαστική μας έμπνευση, όσο και στους νόμους οι οποίοι διέπουν την κατασκευή μιας οικοδομής.

 

α) Διάταξη του Φέροντα οργανισμού.

 

Η πιο σημαντική ίσως απαίτηση στη διαμόρφωση του ΦΟ και άρα στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό, είναι αυτή η οποία ορίζει πως θα πρέπει, έτσι ώστε να αποφύγουμε τον σχηματισμό μαλακού ορόφου, να ικανοποιείται η παρακάτω σχέση:

 

ην>0,60

 

μέσω της ύπαρξης και της κατάλληλης διάταξης τοιχίων στον φορέα μας.

Η διάταξη όμως πρέπει να είναι τέτοια ώστε το Κέντρο Μάζας (ΚΜ) και το Κέντρο Ελαστικής Στροφής (ΚΕΣ) να βρίσκονται όσο το δυνατό πιο κοντά. Αυτή βέβαια, είναι δουλειά των Πολιτικών Μηχανικών, αλλά στην παρακάτω φωτογραφία, ο ΕΑΚ μας δίνει μια ιδέα διατάξεων τοιχίων με σεισμική και στατική καταλληλότητα (α,β,γ), ακατάλληλες (δ,ε,ζ) και άλλες με σεισμική επάρκεια σε συνήθη κτίρια με λόγο πλευρών <4.

 

 

H ύπαρξη επαρκούς διάταξης τοιχίων σε μία οικοδομή είναι απαραίτητη όταν υπάρχει μαλακός όροφος, δηλ. Pilotis ή καταστήματα δίχως τοιχοποιίες. Το επαρκές μήκος ενός τοιχίου είναι 1,5μ και 4 υπέργειους ορόφους και 2,00μ για περισσότερους (Σημ. Στο πλήθος των ορόφων προσμετρούνται και οι προβλεπόμενοι όροφοι. Το υπόγειο δεν μετράται σαν όροφος.).

 

Τέλος, η ομοιόμορφη κατανομή φορτίων είναι επίσης πολύ σημαντική. Ενας απλός, συμμετρικός κάναβος μεταφέρει πολύ καλύτερα τα φορτία της ανωδομής στα θεμέλια απ’ότι ένας ακανόνιστος. Σύνθετες κατόψεις (στις οποίες το οριζόμενο περίγραμμα της οικοδομής μπορεί να διαιρεθεί σε επιμέρους υπολογίσιμα τμήματα) θα πρέπει, κατά ΕΑΚ,να διαιρούνται σε επιμέρους κτήρια.

 

Η καθ'ύψος διαμόρφωση είναι εξίσου σημαντική. Η κατακόρυφη διακοπή υποστυλωμάτων και τοιχίων συνίσταται να αποφεύγεται πλήν του ανωτάτου ορόφου και των απολήξεων κλιμακοστασίων. Η ύπαρξη και μόρφωση φυτευτών υποστυλωμάτων, δίνει αρχιτεκτονικές λύσεις μεν, επιβαρύνει όμως πολύ την κατασκευή από στατική άποψη. Και σε αυτή την περίπτωση επίσης, η δημιουργία τους θα πρέπει να αποφεύγεται πέραν του τελευταίου ορόφου. Αν κρίνεται απαραίτητη, θα πρέπει να υποστηρίζεται από δοκό ικανών διαστάσεων και κυρίως πλάτους τουλάχιστο όσο και το φυτευτό υποστύλωμα.

Τα παραπάνω συνοψίζονται στην φωτογραφία που ακολουθεί (πηγή: Κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα, Α.Καραμπίνης, ΠΜ/ΔΠΘ)

 

[acnt]

β) Δομικά στοιχεία - κλειδιά για καλή σεισμική συμπεριφορά.

Υπάρχουν κάποια δομικά στοιχεία τα οποία προσαυξάνουν κατά πολύ την σεισμική συμπεριφορά του κτιρίου, δίχως να αποτελούν πανάκεια από μόνα τους. Αυτά είναι τα εξής:

 

- Υπόγειοι όροφοι.

Η ύπαρξη τουλάχιστον ενός τέτοιου ορόφου δημιουργεί ένα θεωρητικά μή παραμορφώσιμο "κουτί" το οποίο δρα ευεργετικά στην όλη κατασκευή. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στο γεγονός πως υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ της αρχιτεκτονικής και της στατικής έννοιας/αντίληψης/μετάφρασης του υπογείου. Χώρος με αμεταθετότητα της περιμέτρου του σε ποσοστό λιγότερο του 90% (80% κατά ΕΚΟΣ) αυτής, παύει να έχει την στατική έννοια και την ευεργετική συμπεριφορά ενός υπογείου. Ετσι, μεγάλες είσοδοι γκαράζ, πολλά cour-anglais και φεγγίτες, είναι μειονεκτήματα, τα οποία θα οδηγήσουν σε έναν διαφορετικό ξυλότυπο απ'αυτόν που περιμένατε.

 

- Πυρήνες ανσασέρ - κλιμακοστασίων.

Ίσως τα ισχυρότερα δομικά στοιχεία μια κατασκευής, διαθέτουν τεράστια ακαμψία και "ελκύουν"μεγάλη μερίδα του σεισμικού φορτίου. Κλειδί στη σωστή λειτουργία τους και στην μεγιστοποίηση των ευεργετημάτων τους, η σύνδεση τους με άλλα πλαίσια. Ανοίγματα οποιουδήποτε μεγέθους σε πυρήνες (αλλά και σε μεμονωμένα τοιχία) αν και δεν απαγορεύονται, συνίσταται να αποφεύγονται.

 

- Κοντά υποστυλώματα.

Μία έννοια ευρέως υπολογίσιμη τα τελευταία χρόνια, μπορούν να διαχωριστούν σε φύσει και θέσει κοντά υποστυλώματα.

Δίχως να μπούμε σε λεπτομερή επεξήγηση της συμπεριφοράς τους, τα φύσει κοντά υπ/τα είναι ένα αποτέλεσμα του συνδυασμού του ύψους του ορόφου και της εξεταζόμενης διάστασης του στοιχείου. Για συνήθη ύψη, Η=3,00μ, η μέγιστη διάσταση με την οποία ένα υποστύλωμα δεν ορίζεται ως "κοντό", είναι αυτή των 60cm. Βλέπουμε λοιπόν πως δεδομένων των απαιτήσεων των ΕΑΚ/ΕΚΟΣ, η ύπαρξη τέτοιων στοιχείων είναι σχεδόν μονόδρομος. Η αντιμετώπιση τους όμως έγκειται στην ικανοποίηση του κανόνα ην>0,60 γι'αυτό και το σύνολο των μελετητών πολιτικών μηχανικών επιμένει στην ικανοποίηση της σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις κτιρίων.

Τα θέσει κοντά υποστυλώματα ορίζονται από την επίδραση εξωγενών παραγόντων στα υποστυλώματα, ο πιο συνήθης από τους οποίους είναι η τοιχοποιία. Ετσι είναι οι κατασκευαστικές επιλογές αυτές οι οποίες οδηγούν στην δημιουργία τέτοιων στοιχείων. Κύριος ένοχος η καθ'ύψος διακοπή των τοιχοποιιών, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

 

 

- Πρόβολοι.

Ενα από τα κύρια χαρακτηριστικά της ελληνικής αρχιτεκτονικής είναι οι πρόβολοι με την μορφή εξωστών. Μεγάλοι πρόβολοι (>2,00μ) χαρίζουν την αίγλη την οποία επιθυμεί τόσο ο αρχιτέκτονας όσο και ο ιδιοκτήτης. Επιβαρύνουν όμως σημαντικότατα την στατική συμπεριφορά της οικοδομής και αυτό πέραν της οικονομικής επιβάρυνσης την οποία επιφέρουν τόσο σε αύξηση βάρους οπλισμού προβόλου,δοκών και στύλων, όσο και στην υποχρεωτική αύξηση των διατομών πλακών και δοκών εκατέρωθεν της παρειά στήριξης ενός τέτοιου προβόλου. Η συμπεριφορά τους δε σε κατακόρυφη σεισμική διέγερση είναι ελλειπώς μελετημένη και άρα, αμφίβολη.

 

- Πλάκες.

Πρόκειται για την πρώτη γραμμή άμυνας του κτιρίου. Και αυτό διότι επιβάλλουν την λεγόμενη "διαφραγματική λειτουργία" στον όροφο, όταν διατάσσονται και διαμορφώνονται κατάλληλα. Η λειτουργία αυτή παύει σε περιπτώσεις που:

~ τα κενά στις πλάκες ενός ορόφου, ξεπερνούν το 30-35% της κάτοψης,

~ υπάρχουν πολλές ανισοσταθμίες στον ίδιο όροφο.

 

γ) Διαμόρφωση έδρασης δοκών στύλων.

Πρόκειται για ένα πολύ σημαντικό θέμα-έριδα μεταξύ αρχιτεκτόνων και πολιτικών μηχανικών, η ρίζα του οποίου ίσως να βρίσκεται στο ότι οι ισχύουσες νομοθεσίες οι οποίες διέπουν τον κάθε κλάδο (ΓΟΚ και ΕΑΚ/ΕΚΟΣ) έως ένα πολύ μεγάλο βαθμό δεν αλληλοκαλύπτουν η μία την άλλη.

Το πρόβλημα για τους επαγγελματίες μηχανικούς ξεκινά από την απαίτηση αγκύρωσης των ράβδων των δοκών μέσα στον εκάστοτε κόμβο δοκού-υποστυλώματος. Η μορφή της αγκύρωσης μπορεί να είναι είτε καμπύλη, είτε ευθύγραμμη. Aπό τι μελέτες που έχουν γίνει, μπορούμε ως "απόσταγμα" να κρατήσουμε τα παρακάτω:

 

~ Για καμπύλες αγκυρώσεις και σκυρόδεμα ποιότητας C20/25, το ελάχιστο μήκος αγκύρωσης (= διάσταση στύλου κάθετη στη φορά της εξεταζόμενης δοκού) είναι:

28cm για ράβδους Φ12 (που είναι η ελάχιστη διατομή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια δοκό),

32cm για Φ14

36cm για Φ16

40cm για Φ18

43cm για Φ20

Τα παραπάνω ισχύουν μόνο εάν οι ράβδοι αυτές καμφθούν κατά 90 μοίρες με διάμετρο τυμπάνου D=20Φ κάτι που στην Ελληνική πραγματικότητα δεν συμβαίνει.

 

~ Για ευθύγραμμες αγκυρώσεις, οι διαστάσεις αυτές γίνονται

64cm για Φ12

74cm για Φ14

85cm για Φ16

96cm για Φ18

106cm για Φ20

 

Στην πράξη αυτό μεταφράζεται σε μιά πολύ συνηθισμένη περίπτωση: Σε διώροφη κατοικία επί pillotis με υπόγειο, σε οικόπεδο με πρόσωπο 10-14μ, επιβάλλεται η ικανοποίηση της σχέσης ην>0,60. Όμως οι αρχιτεκτονικές απαιτήσεις απαγορεύουν την ύπαρξη τοιχίου παράλληλο με το πρόσωπο της οικοδομής, αφήνοντας τον πολιτικό μηχανικό με (το πολύ) 2 θέσεις για στύλους πέραν των δύο στα όρια. Υποθέτοντας πως η δοκός η οποία τρέχει παράλληλα στο πρόσωπο της οικοδομή είναι συνεχής (η πιό ευνοϊκή περίπτωση), θέμα αγκύρωσης κατ'αυτή την διεύθυνση και για αυτή την δοκό, τίθεται μόνο στους στύλους ή τοιχία στα όρια. Οι κανόνες των πολιτικών μηχανικών απαιτούν ένα ισχυρά άκρα, πλάτους >40cm, αλλά οι αρχιτεκτονικές απαιτήσεις το απαγορεύουν...

Ενα τέτοιο παράδειγμα αποδεκτών διαστάσεων στύλων σε κτίριο των παραπάνω προδιαγραφών φαίνεται παρακάτω

 

 

ενώ στο ίδιο κτίριο μια κακή διάταξη τα ήταν η ακόλουθη:

 

 

Το παρακάτω σχήμα εξετάζει περίπτωση μη συνεχούς δοκού.

 

 

δ) Κατασκευαστικά θέματα

Καθότι – ίσως δικαίως – και οι αρχιτέκτονες μπορούν να κάνουν επίβλεψη στατικών, κρίνεται σκόπιμο να παρατεθούν κάποιες απλές και σημαντικές κατασκευαστικές συμβουλές.

 

1) Απαγορεύεται η προσθήκη νερού στο σκυρόδεμα! Η αύξηση εργασιμότητας να επιτυγχάνεται μόνο με υπερρευστοποιητή.

2) Η διακοπή της σκυροδέτησης σε κατακόρυφα στοιχεία γίνεται μόνο καθ'ύψος.

3) Απαγορεύεται το στάρωμα στις πλάκες (δηλ. η τμηματική καθ'ύψος ή κατά μήκος συμπληρωματική σκυροδέτηση).

4) Καλή συντήρηση σκυροδέματος, είτε με αντιεξατμιστικά μέσα, είτε με συνεχή διαβροχή για 7 ημέρες.

5) Αποφεύγουμε να σκυροδετούμε σε θερμοκρασίες άνω των 35 oC και κάτω των 5 oC.

6) H σκυροδέτηση κατακόρυφων στοιχείων γίνεται έως τους “πάτους” δοκών. Αυτό είναι ένα μεγάλο θέμα στα τοιχία υπογείου, όπου πολλοί μάστορες σκυροδετούν τα τοιχία, εκατέρωθεν των δοκών, έως το κάτω μέρος της πλάκας, πρακτική η οποία είναι λανθασμένη.

7) Το σωστό μπάζωμα, γίνεται με λεπτόκοκκα υλικά στον πυθμένα της εκσκαφής και προοδευτικά αύξουσας διατομής όσο “ανεβαίνουμε”. Η σωστή συμπύκνωση επιχωματώσεων, είναι πάντα ωφέλιμη.

 

 

ε) Ο δεκάλογος του michanikos.gr

Συμπερασματικά, θυμόμαστε:

1) Επαρκή τοιχώματα μήκους τουλάχιστον 1,50μ για μέχρι και 4 υπέργειους ορόφους και 2,00μ για παραπάνω. Αυτό είναι υποχρεωτικό εφόσον έχουμε pilotis, καταστήματα με μεγάλες τζαμαρίες και γενικά μεγάλες αυξομειώσεις των τοιχοποιιών από το ισόγειο ως τον τελευταίο όροφο.

2) Κατάλληλη διάταξη των παραπάνω τοιχωμάτων όταν αυτό είναι υποχρεωτικό. Δηλαδή, τουλάχιστον δύο σε κάθε διεύθυνση και σ' όλους τους ορόφους εκτός του τελευταίου με απόσταση μεταξύ τους μεγαλύτερη από το 1/3 της αντίστοιχης πλευράς του κτηρίου.

3) Αποφεύγουμε τα θέσει "κοντά" υποστυλώματα αφήνοντας απόσταση μεταξύ παραθύρων και στύλου τουλάχιστον 50cm αν και το νούμερο αυτό μεταβάλλεται αναλόγως των ιδιαίτερων συνθηκών.

4) Ελάχιστες διαστάσεις στύλων στις οποίες καταλήγουν δοκοί για επαρκείς αγκυρώσεις των σιδήρων των δοκών.

5) Διαίρεση της κάτοψης σε τμήματα με αντισεισμικούς αρμούς όταν η γεωμετρία της κάτοψης δεν είναι καλή από στατικής πλευράς.

6) Υποχρεωτικά αντισεισμικοί αρμοί όταν το κτήριο εφάπτεται στο όριο του οικοπέδου. Τουλάχιστον 4cm, 8cm, 10cm για μέχρι 3, μέχρι 8, περισσότερους από 8 ορόφους αντίστοιχα. Η επιλεγόμενη τιμή αρμού, πάντως, θα πρέπει να είναι σε κάθε περίπτωση μεγαλύτερη απο την τιμή 1,414ψ, όπου ψ ο απαιτούμενος αρμός ο οποίος υπολογίζεται στην στατική μελέτη.

7) Προτιμούμε στύλους τετράγωνους καθότι έχουν καλύτερη συμπεριφορά από ορθογωνικούς ιδιαίτερα με μεγάλο λόγο πλευρών και άλλους μορφής Γ, Ζ, Τ κ.λ.π. που έχουν και μεγαλύτερη κατασκευαστική δυσκολία.

8 ) Ένα υπόγειο συνεισφέρει πολλά στην αύξηση της αντοχής ενός κτηρίου.

9) Αποφεύγουμε φυτευτά υποστυλώματα και δοκούς που εδράζονται σε δοκούς και όχι στύλους. Φαινόμενα συνήθη σε οικοδομές του '50 και του '60 τα οποία έχουν πολλή μεγάλη αρνητική επίδραση στην αντισεισμική συμπεριφορά του κτηρίου.

10) Οι αποστάσεις των στύλων να μην είναι πολύ μεγάλες (>6m) γιατί αυτό σημαίνει μεγάλες δοκούς σε ύψος και πλάτος προκειμένου να χωρέσουν τα σίδερα, μεγαλύτερους στύλους και μεγαλύτερα πάχη πλακών.

 

Μερικά από τα παραπάνω είναι υποχρεωτικά όπως τα (1), (2), (4), (5) και (6). Άλλα προαιρετικά που καλό είναι να τηρούνται.

Γενικότερα καλό είναι ο Αρχιτέκτονας να προβλέπει από την αρχική φάση μόρφωσης του κτηρίου τον τρόπο στήριξης αυτού (θέσεις στύλων, τοιχωμάτων, περασιές δοκών) ώστε:

α) να κρατηθεί το κατασκευαστικό κόστος χαμηλά,

β) να αποφύγουμε στύλους και δοκούς σε σημεία που δεν επιθυμούμε και

γ) να έχουμε ένα κτήριο ασφαλές σε σεισμούς.

 

____________________________________________

Συνάδελφοι, καλές μελέτες, καλές κατασκευές και καλές δουλειές.

Η ομάδα του michanikos.gr

____________________________________________