Επεμβάσεις κτιρίων: μια διαφορετική προσέγγιση

Tου Βαγγέλη Ματράγκου*

Η ανέγερση ενός νέου κτιρίου συνοδεύεται από μια σειρά μελετών οι οποίες οφείλουν να πληρούν πλήρως τους αντίστοιχους κανονισμούς.

Οι κανονισμοί όμως αυτοί μεταβάλλονται στο χρόνο λόγω της εξέλιξης της επιστημονικής γνώσης και της τεχνολογίας. Κάποιος βέβαια θα περίμενε πως οι κανονισμοί αυτοί θα ήταν ελαστικότεροι ακριβώς για αυτούς τους λόγους.  Οι απαιτήσεις ασφάλειας όμως αλλάζουν και γίνονται αυστηρότερες.

Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα οι κατασκευές που έχουν μελετηθεί με παλαιότερους κανονισμούς να μην πληρούν τους επόμενους. Παρόλα αυτά οι κατασκευές “στέκουν”. Θεωρητικά σε μια κοινωνία όπου η παράμετρος οικονομία έβγαινε από την εξίσωση, σε κάθε αλλαγή των κανονισμών και μιλάμε κυρίως για τον Αντισεισμικό Κανονισμό και τον κανονισμό Οπλισμένου Σκυροδέματος, θα έπρεπε να γίνεται και η αντίστοιχη αναβάθμιση των κατασκευών στις τρέχουσες ελάχιστες απαιτήσεις, όπως γίνεται με την αναβάθμιση των λογισμικών και των λειτουργικών των υπολογιστών.

Σε όρους όμως κόστους τα δύο παραδείγματα δεν είναι συγκρίσιμα. Έτσι η πολιτεία έχει δεχθεί, έχει δηλ. θεσμοθετήσει, πως για κοινωνικοοικονομικούς λόγους, δεν θα απαιτείται η αναβάθμιση των κατασκευών κάθε φορά που αλλάζει ο κανονισμός.

Αντίθετα, αυτή θα απαιτείται, εκτός των περιπτώσεων ανωτέρας βίας όπως σεισμός ή άλλων αστοχιών-γεγονότων, πχ πυρκαγιάς, αστοχία εδάφους  λόγω κατολισθήσεων κλπ και όταν ο ιδιοκτήτης επιθυμεί να κάνει επεμβάσεις στην κατασκευή οι οποίες θίγουν ή επιβαρύνουν ή τροποποιούν τον φέροντα οργανισμό, ή αυξάνονται τα φορτία λόγω χρήσης, όπως αναφέρει το ΦΕΚ 350Β/16.

Σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις ΑΝ απαιτείται επέμβαση σε υφιστάμενο κτίριο, αυτή θα πρέπει να γίνει με βάση των Κανονισμό Επεμβάσεων και να πληροί μια από τις 3 στάθμες επιτελεστικότητας : Άμεσης Χρήσης (Ασήμαντες βλάβες), Προστασία Ζωής  (Μικρές Βλάβες), Οιονεί Κατάρρευση (Σημαντικές Βλάβες) και το αντίστοιχο επίπεδο σεισμικής δράσης: Συχνοί , σπάνιοι και πολύ σπάνιοι σεισμοί.

Σε κάθε περίπτωση, ο φορέας, όλα τα μέλη του δηλ. πρωτεύονται και δευτερεύοντα, θα πρέπει να πληρούν την αντίστοιχη απαίτηση για την επιλεγμένη στάθμη επιτελεστικότητας.

Τι γίνεται όμως όταν ο ιδιοκτήτης δεν υποχρεώνεται να επέμβει σε κάποιο κτίριο, λόγω κάποιας επιθυμητής τροποποίησης, αλλά επιθυμεί να βελτιώσει την συμπεριφορά της κατασκευής σε κάποια ενδεχόμενη σεισμική δράση και να την κάνει ασφαλέστερη από ότι ήταν;

Η νομοθεσία αυτή τη στιγμή δεν δίνει τη δυνατότητα σε έναν ιδιοκτήτη να κάνει οποιαδήποτε βελτίωση στην κατασκευή του, “εθελοντικά”, εάν το αποτέλεσμα της επέμβασης δεν ικανοποιεί κατά το ελάχιστο την ευμενέστερη από τις τρεις προαναφερόμενες στάθμεςεπιτελεστικότηταςδηλ αυτήν της Οιονεί Κατάρρευσης.

Εδώ επομένως τίθεται ένα βασικό ερώτημα:

Θα έπρεπε κάποιος ιδιοκτήτης εάν το επιθυμεί να μπορεί, κατόπιν μελέτης φυσικά, επεμβαίνει στην κατασκευή του ώστε να της βελτιώσει την συμπεριφορά τόσο όσο έχει τη δυνατότητα;

Δεν πρέπει να ξεχνάμε πως οποιαδήποτε επέμβαση συνοδεύεται από το αντίστοιχο κόστος το οποίο συντίθεται από επί μέρους :

1. Το κόστος των ίδιων των επεμβάσεων (εμφατνούμενα τοιχία, μανδύες κλπ)
2. Το κόστος από την αποκατάσταση των μη φερόντων στοιχείων (τοιχοποιίες, δάπεδα κλπ)
3. Το κόστος από τη μη χρήση ή όχληση των χρηστών κατά τη διάρκεια των ενισχύσεων.

Ο συνδυασμός των παραπάνω δηλ. του συνολικού κόστους και της βελτίωσης της συμπεριφοράς της κατασκευής-αύξησης ασφάλειας, θα δώσει μια βέλτιστη τεχνοοικονομικά λύση η οποία πολλές φορές, αν όχι τις περισσότερες, θα υπολείπεται της ελάχιστης στάθμης επιτελεστικότητας του ΚΑΝΕΠΕ.

Πολλές φορές η βελτίωση της συμπεριφοράς και επομένως η αύξηση του επιπέδου ασφάλειας της κατασκευής, εμπεριέχει την βελτίωση του στατικού συστήματος, την αύξηση της αντοχής και της πλαστιμότητας των μελών και επομένως της κατασκευής κλπ. Κάποιες φορές ενδεχομένως μικρές και οικονομικές παρεμβάσεις ενδέχεται να επιφέρουν πολλαπλά αποτελέσματα, βλ. άρθρο μου Η pilotis για τον αρχιτέκτονα , τον δομοστατικό μηχανικό και την πολιτεία, χωρίς όμως να ικανοποιούν πλήρως τις ελάχιστες απαιτήσεις του ΚΑΝΕΠΕ.

Προς ενίσχυση των παραπάνω παρουσιάζεται ένα παράδειγμα ενός επταώροφου κτιρίου  της δεκαετίας του 1970, το οποίο θα αναλυθεί με την μέθοδο της Στατικής Ανελαστικής Ανάλυσης με τη χρήση του λογισμικού SCADAPRO 20 της εταιρίας ACE-HELLAS. Το συγκεκριμένο λογισμικό έχει ενσωματώσει πλήρως τον ΚΑΝΕΠΕ και έχει τη δυνατότητα υπολογισμού της καμπύλης αντοχής του φορέα και τροποποίησης του μοντέλου σε κάθε βήμα ώστε να ληφθεί υπόψη η διαρροή των άκρων των μελών του. Επίσης παρουσιάζει με συνοπτικό τρόπο τον αριθμό και το είδος των μελών που χρήζουν ενίσχυσης, ώστε η κατασκευή να ικανοποιεί κάθε μια από τις στάθμες επιτελεστικότητας.

Παράλληλα υπολογίζει για κάθε στάθμη επιτελεστικότηταςτην στοχευμένη μετακίνηση, τόσο με τη μέθοδο του ΚΑΝΕΠΕ όσο και με τη μέθοδο Ν2 του Ευρωκώδικα 8, υπολογίζοντας και το φάσμα απαίτησης σε όρους επιταχύνσεων-μετακινήσεων.

Σε ό,τι αφορά το συγκεκριμένο κτίριο, οι διατομές του είναι οι τυπικές εκείνης της εποχής με απομείωσηκαθ’ύψος και ποσοστό οπλισμού που κυμαίνεται από 0,5-1%. Οι συνδετήρες του είναι κατά κανόνα Φ6/20-25.

Πραγματοποιήθηκαν 2 αναλύσεις με τη μέθοδο της Στατικής Ανελαστικής Ανάλυσης (pushoveranalysis) στο SCADAPRO 20. Η μία στον αρχικό φορέα και η δεύτερη στον φορέα κατόπιν προσθήκης περιμετρικών τοιχωμάτων. Τα τοιχώματα έχουν προσομοιωθεί με το μοντέλο Smithμέσω της εύχρηστης εντολής που προσφέρει το SCADAPRO 20. Βάσει αυτής της μεθόδου, στη θέση του τοιχίου, τοποθετούνται δύο ράβδοι χιαστί ανάμεσα στα δύο υποστυλώματα, προσομοιώνοντας το ισοδύναμο τοιχίο. Στην εικόνα φαίνονται στον άξονα Ζ στο πρώτο φάτνωμα σε τρεις στάθμες και κατά τον Χ σε τέσσερα από τα έξι φατνώματα. Όπως παρατηρείτε, όλες οι προσθήκες έγιναν περιμετρικά του σκελετού. Αυτό προέκυψε τόσο λόγω αρχιτεκτονικών απαιτήσεων, όσο και για λόγους κόστους και ελαχιστοποίησης της όχλησης των χρηστών.

Έτσι στο συγκεκριμένο έργο λειτουργώντας κατά την αντίστροφη πορεία (reverseengineering), αφού πρώτα διαπιστώθηκε με την αρχική ανάλυση πως το κτίριο δεν επαρκεί για καμία από τις στάθμες επιτελεστικότητας του ΚΑΝΕΠΕ, διαπιστώθηκαν οι επεμβάσεις οι οποίες δύναται να πραγματοποιηθούν ώστε το κτίριο αφενός να διατηρήσει τη λειτουργικότητά του και αφετέρου με κόστος εντός του προϋπολογισμού του κυρίου του έργου.

Κατόπιν πραγματοποιήθηκε μια δεύτερη ανάλυση με τις επεμβάσεις όπως υποδείχθηκαν με βάση τους παραπάνω περιορισμούς, τα αποτελέσματα της οποίας παρουσιάζονται στις επόμενες εικόνες με τη μορφή των καμπυλών αντοχής. Για λόγους οικονομίας χρόνου παρουσιάζονται μόνο τα αποτελέσματα της τριγωνικής κατανομής.

Παρακάτω παρατίθενται οι πίνακες με τα μέλη τα οποία δεν επαρκούν για κάθε φορέα, για κάθε, διεύθυνση φόρτισης και για κάθε στάθμη επιτελεστικότητας όπως τους εξάγει το SCADAPRO 20και μας δίνει μια πολύ καλή εποπτεία του φορέα:

Αρχικός φορέας  

Ενισχυμένος Φορέας

Όπως προκύπτει από την παρατήρηση των καμπυλών αντοχής, η προσθήκη των τοιχίων κατά τον άξονα Ζ, όπου ο αρχικός φορέας δεν είχε την απαιτούμενη ικανότητα να φθάσει καν την στοχευμένη μετακίνηση στην στάθμη επιτελεστικότητας «Οιονεί Κατάρρευση» βελτίωσε την συμπεριφορά τόσο ως προς την αντοχή, αναμενόμενο αφού προστέθηκαν τοιχία, αλλά μετέβαλε και την ενεργό δυσκαμψία της κατασκευής με αποτέλεσμα να μειωθούν οι απαιτούμενες μετακινήσεις.

Αυτό φαίνεται και από τον πίνακα των ελέγχων των μελών, όπου στον αρχικό φορέα δεν ελέγχονταν τα μέλη στη διεύθυνση Ζ, αφού η καμπύλη αντοχής σταματούσε πριν τις στοχευμένες μετακινήσεις για όλες τις στάθμες επιτελεστικότητας, ενώ στον δεύτερο πίνακα του ενισχυμένου φορέα ελέγχονται, και μάλιστα στον τέταρτο συνδυασμό όλες οι δοκοί επαρκούν και μόλις 2 υποστυλώματα χρήζουν ενίσχυσης.

Παρατηρούμε επίσης, πως βελτιώνεται έστω και λίγο και η συμπεριφορά κατά τον άξονα Χ, μιας και στις δύο διευθύνσεις μειώνονται τα μέλη που αστοχούν σε όλες τις στάθμες επιτελεστικότητας.

Η βελτίωση της συμπεριφοράς του κτιρίου προκύπτει και από το γεγονός πως ενώ στον αρχικό φορέα η συμπεριφορά του ήταν εντόνως στρεπτική, μεταβλήθηκε σε κυρίως μεταφορική, όπως προκύπτει από τον πίνακα συμμετοχής των μαζών στις τρεις πρώτες ιδιομορφές.

Δρώσες Ιδιομορφικές Μάζες Αρχικού Φορέα (Συνολική Μάζα = 4094.554 kN/g)

———————————————————————

   α/α     |         Μ Ε Τ Α Φ Ο Ρ Ι Κ Ε Σ     Μ Α Ζ Ε Σ

Ιδιομορφής |κατά Χ   /   %    |κατά Y   /   %    |κατά Z   /   %

———–+——————+——————+——————-

   1       | 2454.94 /  59.96 |    0.00 /   0.00 |    6.68 /   0.16

   2       |    3.60 /   0.09 |    0.01 /   0.00 |  701.18 /  17.12

   3       |    9.16 /   0.22 |    0.00 /   0.00 | 2053.23 /  50.15

Δρώσες Ιδιομορφικές Μάζες Ενισχυμένου Φορέα (Συνολική Μάζα = 4208.631 kN/g)

———————————————————————

   α/α     |         Μ Ε Τ Α Φ Ο Ρ Ι Κ Ε Σ     Μ Α Ζ Ε Σ

Ιδιομορφής |κατά Χ   /   %    |κατά Y   /   %    |κατά Z   /   %

———–+——————+——————+——————-

   1       | 1348.14 /  32.03 |    0.01 /   0.00 |    0.64 /   0.02

   2       |  112.38 /   2.67 |    0.09 /   0.00 | 1794.85 /  42.65

   3       |  395.14 /   9.39 |    0.00 /   0.00 |  440.40 /  10.46

Παρόλα αυτά, σύμφωνα με τον ΚΑΝΕΠΕ, η «μερικού τύπου» ενίσχυση, δηλαδή η ενίσχυση ενός κτιρίου που όλα τα μέλη του δεν επαρκούν για την επιλεγμένη στάθμη επιτελεστικότητας, δεν επιτρέπεται.

Στην συγκεκριμένη περίπτωση, όπως και σε άλλες περιπτώσεις υφιστάμενων κτιρίων, υπάρχουν τα εξής δεδομένα:

• Οι ιδιοκτήτες δέχονται αυτοβούλως να ενισχύσουν το κτίριο.
• Το ενισχυμένο κτίριο αναβαθμίζεται αντισεισμικά και γίνεται ασφαλέστερο σε σχέση με την προγενέστερη κατάσταση.
• Αυτή η αναβάθμιση πληροί τους αρχιτεκτονικούς και οικονομικούς περιορισμούς που έχουν τεθεί από τον ιδιοκτήτη, επομένως είναι τεχνοοικονομικά ευφικτή.
• Το κτίριο δεν πληροί τον ΚΑΝΕΠΕ.

Η απόφαση των ιδιοκτητών να διερευνήσουν αν μπορούν να κάνουν το κτίριό τους περισσότερο ασφαλές, λήφθηκε όχι λόγω πολεοδομικής απαίτησης, αλλά μόνο για λόγους ασφαλείας.

Σύμφωνα με τον ΚΑΝΕΠΕ, όπως αυτός ισχύει σήμερα, οι ιδιοκτήτες έχουν δύο επιλογές:

Είτε να ενισχύσουν πλήρως το κτίριο, με ό,τι αυτό συνεπάγεται σε όρους λειτουργικότητας και κόστους, ή να το αφήσουν όπως είναι και να συνεχίσουν νόμιμα να το χρησιμοποιούν ως έχει.

Αυτό που προτείνεται με την παρούσα ανάλυση, είναι να δοθεί νομοθετικά η δυνατότητα σε ιδιοκτήτες οι οποίοι αυτοβούλως ενισχύουν τα κτίριά του, χωρίς δηλαδή να απαιτείται αυτό πολεοδομικά λόγω αλλαγής χρήσης, έκδοσης οικοδομικής άδειας κλπ., να το κάνουν αυτό μερικώς δηλαδή όσο «αντέχει η τσέπη τους» και όσο «αντέχει λειτουργικά το κτίριο»

Κατά αντιστοιχία δηλ. με την ενεργειακή αναβάθμιση των κτιρίων όπου δεν απαιτείται σε υφιστάμενα κτίρια τα οποία αναβαθμίζονται με τα προγράμματα εξοικονόμηση κατ’οίκον να φθάνουν την ενεργειακή κλάση Β, ενός νεόδμητου, αλλά να αναβαθμίζονται έστω και κατά ένα ποσοστό, αρκεί δηλ. να γίνονται ενεργειακά αποδοτικότερα σε σχέση με πριν.

Είναι σημαντικό επομένως να δοθεί η νομική-κανονιστική λύση, ώστε τα υφιστάμενα κτίρια να δύναται να γίνουν πιο ασφαλή από ό,τι είναι σήμερα, αντί να αφεθούν ως έχουν, και να μην εγκλωβίζονται  οι ιδιοκτήτες στη σημερινή λογική του Κανονισμού «ή όλα ή τίποτα».

*Πολιτικός Μηχανικός ΕΜΠ, MSc