Τρίτη, 11 Φεβρουαρίου 2014

Σεισμός Κεφαλονιάς και κατοικίες με ξύλινο σκελετό



Ιωάννης Κακαράς
Τεχνολόγος ξύλου και ξύλινων κατασκευών, τ. καθηγητής ΤΕΙ.
2014-02-09
Ο πρόσφατος σεισμός της Κεφαλονιάς μας θυμίζει ότι κάθε φορά που είχαμε δυνατό σεισμό στη χώρα μας, διαπιστώναμε την έλλειψη ετοιμότητας και σχεδίου αντιμετώπισης. Ας θυμηθούμε τις ενέργειες της πολιτείας στους μεγάλους σεισμούς της Αθήνας, της Καλαμάτας, του Αλμυρού, της Θεσσαλονίκης.
Είναι γνωστό από την αρχαιότητα ότι η Ελλάδα είναι έντονα σεισμογενής περιοχή και σύμφωνα με τα υπάρχοντα σήμερα στοιχεία, κατέχει την πρώτη θέση στην Ευρώπη από πλευράς σεισμικότητας και την έκτη παγκοσμίως. Εύλογα λοιπόν προκύπτει το ερώτημα:  
Ποιοι είναι οι τύποι των κατοικιών που αντέχουν στους σεισμούς;
Οι ειδικοί μηχανικοί ως αρμόδιοι μας απαντούν: οι κατοικίες με σκελετό από ενισχυμένο μπετόν. Κάποιοι άλλοι (ελάχιστοι) μηχανικοί, ειδικευμένοι στις ξύλινες κατασκευές και τεχνολόγοι ξύλινων κατασκευών, υποστηρίζουν ότι οι.......
ξύλινες κατοικίες (κατοικίες με ξύλινο σκελετό, κορμόσπιτα, κατοικίες από ολόσωμα συμπαγή ξύλινα πάνελς) έχουν τεράστια αντοχή  στους σεισμούς, αρκεί να κατασκευάζονται σύμφωνα με στατική μελέτη και με τήρηση κανόνων και αρχών, όσον αφορά την επιλογή πιστοποιημένων υλικών, τις διαστάσεις των κατασκευαστικών στοιχείων, το είδος των συνδέσεων του σκελετού και της θεμελίωσης. Η άποψη αυτή στηρίζεται σε δεδομένα δυνατών σεισμών που καταγράφηκαν σε διάφορες χώρες και μελετήθηκαν από ειδικούς επιστήμονες (Αλάσκα 1964, San Fernando - Καλιφόρνια 1971, Κεμπέκ 1988,  Lona Prieta -  Καλιφόρνια 1989, Kobe Ιαπωνίας 1995 κ.α.). Οι ξύλινες κατοικίες ήταν οι μόνες κατασκευές που έδειξαν τεράστια αντοχή και έσωσαν ζωές και περιουσίες σε όλους τους μεγάλους σεισμούς που έγιναν στον πλανήτη.
Η καλή σεισμική συμπεριφορά των ξύλινων κτιρίων αποδίδεται κυρίως στην υψηλή ειδική αντοχή του ξύλου  (μηχανική αντοχή/πυκνότητα). Τα τελευταία χρόνια πραγματοποιούνται έρευνες που αποσκοπούν στο σχεδιασμό κτιρίων με ξύλινο σκελετό αυξημένης αντοχής σε σεισμούς. Στα πλαίσια των ερευνών αυτών το Οκτ. του 2007, πολυόροφο κτίριο επτά ορόφων που κατασκευάστηκε από ολόσωμα συμπαγή αντικολλητά πάνελ ερυθρελάτης (Cross Laminated Solid Wood Panels) (Εικ.1) υποβλήθηκε σε επαναλαμβανόμενη δοκιμασία καταστροφικών σεισμών στο Ινστιτούτο NIED (National Institute for Earth Science and Disaster Prevention) που διαθέτει την πιο ισχυρή τράπεζα δοκιμών στον κόσμο, στην πόλη ΜΙΚΙ κοντά στο Kobe της Ιαπωνίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η πολυκατοικία άντεξε σε δέκα επαναλήψεις εν σειρά, τριών από τους πιο ισχυρούς σεισμούς που έχουν καταγραφεί παγκοσμίως μέχρι σήμερα (σεισμός με μέγιστη εδαφική επιτάχυνση 0,68g στο Kobe της Ιαπωνίας to 1995, σεισμός με επιτάχυνση 0,68g στο Νiigata-Ken Chuetsu-Oki το 2007, σεισμός με επιτάχυνση 0,50g στο Umbria-Marche to 1997). H εν λόγω πολυκατοικία διαστάσεων 7.5x15x23m, με ίδιο βάρος 120tn και επιπλέον βάρος αντικειμένων 150tn μετά τη δέκατη επανάληψη των φονικών σεισμών δεν παρουσίασε σφάλματα, παραμορφώσεις ή άλλου είδους αστοχίες. Η μόνη ενέργεια που κρίθηκε απαραίτητη μετά την δέκατη επανάληψη ήταν το σφίξιμο των μπουλονιών και κοχλιών των μεταλλικών συνδέσεων μεταξύ των ορόφων (Ceccotti 2008).
         
Εικ. 1. Δυτική και νότια έκθεση του επταώροφου κτιρίου από ολόσωμα αντικολλητά δομικά πάνελ ξύλου ερυθρελάτης


Στη χώρα μας υιοθετούμε ως δομικό υλικό και εθνικό προϊόν μόνο το μπετόν και τον χάλυβα. Τα τεράστια συμφέροντα δεν επιτρέπουν τη χρήση των δομικών προϊόντων ξύλου, ακόμη και για ειδικές περιπτώσεις, όπως αυτές των περιοχών με έντονη σεισμικότητα. Οι Έλληνες μηχανικοί δεν διδάσκονται τα δομικά προϊόντα ξύλου (πάνω από 50 προϊόντα: στύλοι, πελεκητή ξυλεία, πριστή ξυλεία διαφόρων ειδών ξύλου, σύνθετη επικολλητή ξυλεία, ξυλοπλάκες διαφόρων τύπων, τσιμεντοσανίδες κ.α.), ούτε και την τεχνολογία των ξύλινων δομικών κατασκευών.
Το 1825 η πόλη της Λευκάδας καταστράφηκε από μεγάλο σεισμό. Μετά από αυτό οι Άγγλοι κατακτητές (την περίοδο εκείνη) του Νομού καθιέρωσαν τον πρώτο αντισεισμικό κανονισμό. Σύμφωνα με αυτόν το ισόγειο της κατοικίας περιβάλλεται από λιθόκτιστους τοίχους, επάνω στους οποίους στηρίζεται ο ξύλινος σκελετός των πιο πάνω ορόφων μέσω ξύλινων στρωτήρων (Εικ.2α). Στο εσωτερικό των τοίχων του ισογείου υπάρχει δευτερεύον βοηθητικός φέρον οργανισμός από αραιά ξύλινα υποστυλώματα, τα οποία υποβαστάζουν τους ορόφους. Έτσι στη διάρκεια καταστρεπτικών σεισμών, εάν τμήματα της λιθοδομής καταρρεύσουν, το κτίριο συνεχίζει να στηρίζεται στον δευτερεύοντα βοηθητικό ξύλινο οργανισμό έως ότου αποκατασταθεί η ζημιά. (Σχ. 2β,γ), (Τouliatos 2000).  Αυτό το δομικό σύστημα συμπεριφέρεται μέχρι σήμερα με μεγάλη επιτυχία σε ισχυρούς σεισμούς. Η επίσημη πολιτεία ωστόσο προτιμάει την εισαγωγή μεταλλικών container για έκτακτες ανάγκες σεισμών, όπως έκανε στο μεγάλο σεισμό της Καλαμάτας, ξοδεύοντας 5 εκατ. δραχμές. 


 
                                                α
                                                                   
                     β                                                                                γ.  

 Εικόνα 1.  Επάνω (α): Τυπικό δείγμα φέροντος οργανισμού κτιρίου από τη Λευκάδα. (Από: Μητρόπουλος Μ., Γανδέ Δ. ΕΜΠ 1990).
Κάτω (β,γ): Παραδοσιακή αντισεισμική κατασκευή Λευκάδας. Εάν στη διάρκεια σεισμού κάποιο τμήμα της λιθοδομής αστοχήσει, τότε ο φέρον οργανισμός των ορόφων στηρίζεται προσωρινά σε βοηθητικό φέρον σύστημα υποστυλωμάτων (Touliatos 2000).
        
Η άποψη ότι δεν παράγουμε δομικό ξύλο και καλύπτουμε τις ανάγκες μας με εισαγωγές είναι λαθεμένη. Ίσως παράγουμε περισσότερο ξύλο από χάλυβα. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι δεν εφαρμόζουμε σωστή δασική πολιτική στον τομέα ορθολογικής αξιοποίησης των δασών μας. Το 50% της δασικής βιομάζας που υλοτομείται κάθε χρόνο, εγκαταλείπεται στο δάσος και σαπίζει, ενώ θα μπορούσε να συλλέγεται και να παράγονται από αυτή προϊόντα όπως, δομικές ξυλοπλάκες, πέλετ, προϊόντα κυταρίνης κ.α. Παράλληλα δεν ενεργούνται αναδασώσεις, ειδικά σε είδη που παράγουν δομικά προϊόντα ξύλου όπως κυπαρίσσι, πεύκο, λεύκη.
Η ποσότητα ξυλείας που απαιτείται για να κατασκευασθεί ο σκελετός μιας αντισεισμικής κατοικίας 100 m² είναι μόλις 12 m³, όταν το 40% της ποσότητας αυτής αφορά τη στέγη, ποσότητα η οποία θα χρησιμοποιείτο και σε συμβατική κατοικία. Να λάβουμε δε υπόψη κάποια ακόμη δεδομένα:  (1) Στην συμβατική κατοικία αναλώνεται σοβαρή ποσότητα ξυλείας για τον ξυλότυπο καλουπώματος του μπετόν. (2) Οι δομικές ξυλοπλάκες επικάλυψης των τοίχων κατοικίας με ξύλινο σκελετό (κόντρα πλακέ, μοριοσανίδες, ινοσανίδες, τσιμεντοσανίδες) παράγονται στην Ελλάδα. (3) Η πριστή ξυλεία από εγχώρια δάση ελάτης, πεύκης, κυπαρισσιού, καστανιάς, είναι πολύ καλύτερης ποιότητας από την εισαγόμενη δομική λευκή ξυλεία, για ξύλινες δομικές κατασκευές, όπως στέγες, σκελετοί ξύλινων κατοικιών, εξωτερικές ξύλινες κατασκευές. (4) Το κόστος κατασκευής μιας ξύλινης κατοικίας είναι αρκετά χαμηλότερο από την αντίστοιχη ενισχυμένη αντισεισμική συμβατική κατοικία από μπετόν.
Ας μη ξεχνάμε ότι την αντισεισμική θωράκιση των κατοικιών και μεγάλων κτιρίων τους υιοθετούσαν και οι Αρχαίοι Έλληνες από την Μινωική ακόμη εποχή (πριν από 4.000). Τα Μινωικά ανάκτορα στην Κρήτη ήταν τεράστιες για την εποχή τους κατασκευές σε τρία και τέσσαρα επίπεδα με διπλό ξύλινο σκελετό (σύστημα κατακόρυφων και οριζόντιων δοκών από ξύλο κυπαρισσιού) και χτίσιμο τοίχων από αργολιθοδομή (Τσακανίκα Ε. 2006). Το ξύλο κυπαρισσιού είναι το καλύτερο δομικό υλικό για όλες τις ξύλινες δομικές κατασκευές, γιατί δεν σαπίζει, έχει μεγάλη μηχανική αντοχή και αξιοποιείται σε στύλους (δοκούς) μεγάλου μήκους κατάλληλους για στέγες και σκελετούς κτιρίων. (η στέγη του Παρθενώνα ήταν κατασκευασμένη από δοκούς κυπαρισσιού). Έχει επίσης και εξαιρετικό άρωμα. Εμείς σήμερα φυτεύουμε τα κυπαρίσσια σχεδόν μόνο στα νεκροταφεία και τα υλοτομούμε για καυσόξυλα στα τζάκια! Για τις στέγες μας προτιμάμε τα χαμηλότερης ποιότητας εισαγόμενα πελεκητά ερυθρελάτης.   

Εν κατακλείδι θα ήταν σωστό η πολιτεία να στηρίξει την ανάπτυξη του τομέα σχεδιασμού και παραγωγής αντισεισμικών κατοικιών με ξύλινο σκελετό για την κάλυψη έκτακτων αναγκών σε περιπτώσεις δυνατών σεισμών. Θα μπορούσε π.χ. να εκσυγχρονισθεί η υπάρχουσα μονάδα ξυλοκατασκευών στην κρατική βιομηχανία ξύλου στην Καλαμπάκα, η οποία παράγει επί 40 και πλέον χρόνια ξύλινα οικήματα και κατασκευές υπαίθρου, με στόχο την παραγωγή ξύλινων οικημάτων σχεδιασμένων ώστε να έχουν υψηλή αντοχή σε σεισμούς.  Στον τομέα της μελέτης του θέματος αυτού θα μπορούσαν να συμβάλλουν και τα Πολυτεχνία και ΤΕΙ της χώρας και να καταλήξουν σε συγκεκριμένες προτάσεις τύπων κατοικιών με ξύλινο σκελετό ή σύμμεικτων κατασκευών, προσαρμοσμένων στα ελληνικά δεδομένα και  σχεδιασμένων ώστε να έχουν αυξημένη αντισεισμική θωράκιση.
Για περισσότερη ενημέρωση επάνω στην τεχνολογία των ξύλινων κατοικιών και την συμπεριφορά των διαφόρων τύπων ξύλινων κατοικιών στους σεισμούς, μπορείτε να ανατρέξετε στο βιβλίο: Τεχνολογία ξύλινων δομικών κατασκευών, Κεφ. 3 και  4 του Ι. Κακαρά, εκδόσεις Ιων 2013, το οποίο διδάσκεται στο Τμήμα Σχεδιασμού και Τεχνολογίας Ξύλου και Επίπλου.

         
  
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
  • Ceccotti Α. 2008.Seismic safety in seven-storey buildings – a practical test . Internationales Holzbau-Forum 08.
·         Gante, M. Mitropoulos, "Lefkas earthquake Resistant building technology of the 17th Century. Research Ntua", Athens 1990.
  • Κακαράς  Ι, 2013. Τεχνολογία ξύλινων δομικών κατασκευών. Ξύλινες κατοικίες, κουφώματα, στέγες, πατώματα, ξύλινες κατασκευές εξωτερικών χώρων.  (Κεφ. 3 και 4). Εκδόσεις ΙΩΝ 2013.
·         Κατσαραγάκης  Ε, 2000, Ξύλινες κατασκευές. Πανεπιστημιακές Εκδόσεις, Αθήνα.
·         Srpcic J. 2000.Timber buildings in seismic regions, past experience, present status and future development, The Slovenian experience. Venezia 2000.
·         Toulliatos P. 1992. "The seismic design of the timber construction of the past and today", 1st Greek Conference οn Antiseismic Engineering and Seismology, 2nd Volume, Athens 1992.
·         Τσακανίκα Ελευθερία, 2006. Ο δομικός ρόλος του ξύλου στην τοιχοποιία των ανακτορικού τύπου κτιρίων της μινωϊκής Κρήτης. Διδακτορική διατριβή 2006, Ε.Μ.Π. 2006.
·         Πολυβού Κ. (1988). «Ακρωτήρι Θήρας. Οικοδομική Τέχνη και Μορφολογικά στοιχεία    στην Υστεροκυκλαδική Αρχιτεκτονική. Διδακτορική εργασία, Ε.Μ.Π., Αθήνα.

·         U.S. Department of Housing and Urban Development, 1994. Assessment of damage to residential buildings caused by the Northridge earthquake, 1994.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Παρακαλούμε για τα σχόλια, να χρησιμοποιείτε Ελληνική γραμματοσειρά και σε ευπρεπές επίπεδο, χωρίς να θίγεται η τιμή και η υπόληψη κανενός πολίτη.