Σεισμός και αντισεισμικές κατασκευές

Ο σεισμός κοντά στη Σαμοθράκη το πρωί της Τρίτης δεν είχε ιδιαίτερα μεγάλο μέγεθος, έγινε όμως αισθητός σε όλη τη Θράκη. Η Ελλάδα είναι η χώρα με τη μεγαλύτερη σεισμικότητα στην Ευρώπη και σεισμοί τέτοιοι ή και μεγαλύτεροι δεν είναι σπάνιοι. 

Βέβαια μετά από κάθε «επίσκεψη του Εγκέλαδου» σαν την παραπάνω διερωτάται κανείς αν υπάρχει κάποιος τρόπος προστασίας από τους σεισμούς και κυρίως από τις συνέπειές του. Για την απάντηση του ερωτήματος αυτού εργάζονται κυρίως δύο κατηγορίες επιστημόνων. Οι σεισμολόγοι και οι πολιτικοί μηχανικοί. Οι μεν πρώτοι προσπαθούν να προβλέψουν το πότε θα γίνει ένας σεισμός, ενώ οι δεύτεροι προσπαθούν να κατασκευάσουν αντισεισμικές κατασκευές.

Έως σήμερα αν και έχει επιτευχθεί μεγάλη πρόοδος στη μεσοπρόθεσμη πρόγνωση των σεισμών, εντούτοις δεν έχει καταστεί δυνατή η αξιόπιστη πρόγνωσή τους με μεγάλη ακρίβεια (π.χ. μήνα). Από την άλλη μεριά στο επίπεδο των κατασκευών είμαστε πλέον ως χώρα σε θέση να πούμε ότι οι σύγχρονες κατασκευές μπορούν να προσφέρουν την επιθυμητή αντισεισμική προστασία, υπό ορισμένες προϋποθέσεις βέβαια που θα αναλύσουμε παρακάτω. Έτσι, το βασικό ζητούμενο στις μέρες μας δεν είναι να αποφύγουμε το σεισμό. Ο σεισμός είναι σίγουρο ότι (ιδίως στην Ελλάδα) θα μας ‘’επισκεφτεί?? αργά ή γρήγορα. Το βασικό ζητούμενο είναι οι κατασκευές μας να είναι σε θέση να μας προστατεύσουν από το σεισμό όταν θα έρθει.

Το πρώτο βήμα στην προσπάθεια αντισεισμικής θωράκισης της χώρας έγινε με την εφαρμογή των αντισεισμικών κανονισμών. Ο πρώτος καθιερώθηκε το 1959 και ακολούθησαν οι υπόλοιποι το 1985, 1992, 1995, 2000 και 2010. Κάθε νεότερος ήταν σαφώς βελτιωμένος σε σχέση με τους προηγούμενους. Τα δύο σημεία καμπής ήταν το 1985 και το 2000. Ιδίως ο κανονισμός του 2000 ήταν σε θέση να προσφέρει (εφόσον γινόταν σωστή εφαρμογή του) μια αντισεισμική προστασία υψηλού επιπέδου. Από το 2010 έκανε την εμφάνισή του ο Ευρωκώδικας 8 που είναι κοινός (με μικρές διαφορές) σε όλη την Ευρώπη και δε διαφέρει πολύ σε σχέση με τον Ελληνικό αντισεισμικό κανονισμό του 2000. Έτσι, γίνεται σαφές ότι ανάλογα με το χρόνο κατασκευής ενός κτιρίου έχουμε και το αντίστοιχο επίπεδο αντισεισμικής προστασίας.

Όμως η ύπαρξη και εφαρμογή ισχυρών κανονιστικών πλαισίων αποτελεί αναγκαία αλλά όχι ικανή συνθήκη. Η ορθή εκπόνηση της στατικής μελέτης, η σωστή επίβλεψη της κατασκευής του έργου από το μηχανικό, η χρησιμοποίηση ποιοτικών υλικών (σκυρόδεμα και χάλυβας) αποτελούν όρους αδιαπραγμάτευτους προς επίτευξη της ζητούμενης αντισεισμικής προστασίας.

Αρχικά ο μελετητής μηχανικός έχει την ευθύνη να προσδώσει στην κατασκευή (από τη φάση της στατικής της μελέτης) όλα εκείνα τα χαρακτηριστικά που θα την καταστήσουν αντισεισμική. Τι σημαίνει όμως αντισεισμική κατασκευή στην πράξη και ποια είναι η ισχύουσα σήμερα φιλοσοφία του αντισεισμικού σχεδιασμού των κατασκευών;

Στο σημείο αυτό έχει επικρατήσει μια λανθασμένη εντύπωση στους περισσότερους. Πράγματι μιλώντας κανείς για μια αντισεισμική κατασκευή πιστεύει ότι πρόκειται για μια κατασκευή που μπορεί να περάσει τη δοκιμασία κάθε σεισμού χωρίς ή έστω με μικρές βλάβες. Η εντύπωση αυτή είναι λανθασμένη. Η σύγχρονη φιλοσοφία του αντισεισμικού σχεδιασμού απαιτεί από την κατασκευή να υποστεί ελάχιστες βλάβες μόνο για ασθενείς ή μέτριους σεισμούς. Για ισχυρούς σεισμούς (σεισμός σχεδιασμού της κατασκευής) δέχεται την ύπαρξη βλαβών στα δομικά στοιχειά του φέροντος οργανισμού (κολώνες, δοκάρια, τοιχώματα), αλλά απαιτεί την αποφυγή της κατάρρευσης της κατασκευής. Επίσης απαιτεί την ιεράρχηση των βλαβών του κτιρίου. Δηλαδή επιδιώκουμε η εμφάνιση των βλαβών να γίνει εκεί που εμείς θέλουμε. Για παράδειγμα οι βλάβες να παρουσιαστούν πρώτα στα δοκάρια και μετά στις κολώνες ώστε να αποφύγουμε ακριβώς την κατάρρευση του κτιρίου. Επίσης, ο τύπος της βλάβης να είναι ο επιθυμητός. Για παράδειγμα στις κολώνες δεν επιθυμούμε τα χιαστί ρήγματα άλλα τα οριζόντια.

Το παραπάνω επίπεδο αντισεισμικής προστασίας είναι το ελάχιστα αποδεκτό που επιβάλλουν οι κανονισμοί (μερική αντισεισμική προστασία) και αυτό που εφαρμόζεται στις περισσότερες περιπτώσεις σήμερα για τις νέες κατασκευές. Αν ο ιδιοκτήτης το επιθυμεί ο σχεδιασμός της κατασκευής του μπορεί να γίνει και για ανώτερο επίπεδο αντισεισμικής προστασίας (πλήρης αντισεισμική προστασία), έτσι ώστε υπό το σεισμό σχεδιασμού το κτίριο να υποστεί ελάχιστες βλάβες στο φέροντα οργανισμό του. Σε αυτή τη περίπτωση βέβαια, έχουμε μια αύξηση του κόστους κατασκευής, η οποία όμως δεν ξεπερνά το 10% στις περισσότερες περιπτώσεις, όπως έδειξαν πρόσφατες επιστημονικές μελέτες επί του θέματος.  Σε κάθε περίπτωση η τελική επιλογή του επιπέδου αντισεισμικής προστασίας ανήκει στον ιδιοκτήτη. Ο μηχανικός όμως οφείλει να τον ενημερώσει πως στην περίπτωση που επιλέξει τη μερική αντισεισμική προστασία, το κτίριο του θα υποστεί έντονες βλάβες υπό το σεισμό σχεδιασμού.

Πέρα όμως από τους ??επιθυμητούς και ελέγξιμους?? τρόπους βλάβης του φέροντος οργανισμού, οι οποίοι είναι αποδεκτοί από την ισχύουσα φιλοσοφία αντισεισμικού σχεδιασμού, υπάρχουν και οι ανεπιθύμητοι, οι οποίοι προφανώς και δεν είναι αποδεκτοί. 

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την έκταση των βλαβών στα κτίρια και σε ορισμένες περιπτώσεις οδηγούν σε ανεπιθύμητους τρόπους αστοχίας είναι εν συντομία οι παρακάτω:

•   Η κατασκευή έχει γίνει χωρίς αντισεισμικό κανονισμό (δηλ. πριν το 1959)

?  Το κτίριο δέχεται σεισμό μεγαλύτερο από το σεισμό σχεδιασμού του

?  Έχουν γίνει αυθαίρετες προσθήκες ορόφων

?  Υπάρχει κίνδυνος κρούσης με γειτονικά κτίρια. Ιδίως στην περίπτωση που οι στάθμες των δύο κτιρίων δεν είναι στα ίδια επίπεδα, η πλάκα του ενός μπορεί να εμβολίσει τις κολώνες του άλλου.

?  Υπάρχει πυλωτή χωρίς ισχυρά τοιχώματα αλλά μόνο με κολώνες (μαλακός όροφος). Σε αυτή την περίπτωση οι βλάβες εμφανίζονται στο σύνολό τους στις κολώνες του ισογείου. Ο κίνδυνος μεγάλων αστοχιών ακόμη και κατάρρευσης του κτιρίου είναι υψηλός.

?  Η κάτοψη του κτιρίου δεν είναι απλή (έχει σχήμα Π η Γ) χωρίς την παρουσία αντισεισμικών αρμών.

?  Τα τοιχώματα οπλισμένου σκυροδέματος του κτιρίου είναι συγκεντρωμένα σε μια πλευρά του κτιρίου. Τότε έχουμε έντονη στρεπτική επιβάρυνση του κτιρίου.

?  Δεν υπάρχουν τοιχώματα οπλισμένου σκυροδέματος στο κτίριο αλλά μόνο κολώνες ως κατακόρυφα δομικά στοιχεία.

?  Υπάρχουν κοντές κολώνες (κοντά υποστυλώματα) στο κτίριο. Σε αυτή την περίπτωση οι βλάβες συγκεντρώνονται σε αυτές τις κολώνες. Ο κίνδυνος μεγάλων αστοχιών, ακόμη και κατάρρευσης του κτιρίου είναι υψηλός.

?  Τα θεμέλια είναι ασύνδετα μεταξύ τους ή έχουν έντονες ανισοσταθμίες μεταξύ τους

Μετά την παρουσίαση όλων αυτών των παραγόντων τίθεται επιτακτικά το ερώτημα: Τι μπορούμε να κάνουμε για τα υφιστάμενα κτίρια που έχουν ένα ή περισσότερα από τα παραπάνω χαρακτηριστικά; Η απάντηση είναι η διενέργεια προσεισμικού ελέγχου. Τόσο σε επίπεδο ιδιωτικών όσο πρωτίστως και σε επίπεδο δημοσίων κτιρίων.

Ο προσεισμικός έλεγχος γίνεται σε δύο στάδια. Αρχικά γίνεται ένας ταχύς οπτικός έλεγχος στον οποίο ο μηχανικός συμπληρώνει ένα τυποποιημένο έντυπο. Με τη διαδικασία αυτή είναι κατόπιν σε θέση να αποκτήσει μία πρώτη εικόνα για το επίπεδο αντισεισμικής επάρκειας του κτιρίου χωρίς να εκπονήσει στατική μελέτη. Αν βέβαια προκύψει από αυτό το πρώτο στάδιο ότι το κτίριο έχει έντονα προβλήματα τότε προχωρά στο δεύτερο στάδιο, το οποίο περιλαμβάνει αφενός μεν την εκπόνηση μελέτης αποτίμησης της φέρουσας ικανότητας του κτιρίου και αφετέρου μελέτη επισκευής- ενίσχυσής του εφόσον απαιτείται.

Ο οργανισμός αντισεισμικού σχεδιασμού και προστασίας (Ο.Α.Σ.Π.) με τη βοήθεια διάφορων κρατικών φορέων και πανεπιστημιακών ιδρυμάτων έχει ολοκληρώσει το πρώτο στάδιο του προσεισμικού ελέγχου για ένα ποσοστό των δημόσιων κτιρίων. Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό η προσπάθεια αυτή θα πρέπει να συνεχιστεί και να ολοκληρωθεί και για τα υπόλοιπα, ιδίως για τα σχολεία και τα νοσοκομεία. Όσον αφορά τα ιδιωτικά κτίρια εναπόκειται στους ιδιοκτήτες τους η διενέργεια προσεισμικού ελέγχου.

Κλείνοντας πρέπει να τονιστεί ότι ο σεισμός δε δημιουργεί αλλά αποκαλύπτει τα κρυμμένα προβλήματα μιας κατασκευής. Υπό την επίδραση δηλαδή των κατακόρυφων φορτίων βαρύτητας όλες οι κατασκευές ανταποκρίνονται άψογα. Όταν όμως έρθει ο σεισμός (οριζόντια δύναμη στην κατασκευή) όλες οι αδυναμίες τους βγαίνουν στην επιφάνεια. Για αυτό και ο σωστός αντισεισμικός σχεδιασμός αποτελεί μονόδρομο για λόγους ασφάλειας.