ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΕρΓΑΣΤΗΡΙΟ 2018 ΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΤΡΙΚΑΛΑ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΕρΓΑΣΤΗΡΙΟ 2018

Βλάβες κτιρίων και μορφές επέμβασης Βλάβες κτιρίων και μορφές επέμβασης

Εισαγωγή Οι βλάβες που παρατηρούνται και εντοπίζονται στα ιστορικά κτίρια στην τοιχοποιία ποικίλλουν όσον αφορά στη µορφή και την έκτασή τους και εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες.

Εισαγωγή Η λεπτοµερής αποτύπωση των φερόντων στοιχείων, η αναζήτηση στοιχείων που αφορούν µετατροπές και επεµβάσεις στη διάρκεια ζωής της κατασκευής και η παρακολούθηση της εξέλιξης των βλαβών αποτελούν τα βασικά στοιχεία για την ορθή τεκµηρίωση της παθολογίας.

Εισαγωγή Η γνώση των αιτιών που προκάλεσαν τις βλάβες αποτελεί σηµαντική παράµετρο για την ορθή αντιµετώπισή τους µε τις κατάλληλες επισκευές και ενδεχόµενες ενισχύσεις.

Αιτίες βλαβών

Αιτίες βλαβών Τα αίτια που προξενούν τις βλάβες σε ιστορικά κτίρια οφείλονται σε παράγοντες που σχετίζονται µε την ίδια την κατασκευή και τα χαρακτηριστικά της, καθώς και σε εξωτερικούς παράγοντες.

Αιτίες βλαβών Εξετάζοντας την παθολογία αρκετών ιστορικών κτισµάτων προκύπτει ότι οι συνήθεις παράγοντες που επηρεάζουν άµεσα ή έµµεσα την εµφάνιση των βλαβών στα κτίρια και σχετίζονται µε τα χαρακτηριστικά τους είναι οι ακόλουθοι:

Αιτίες βλαβών α) Μορφολογία του κτιρίου (ανοµοιόµορφη κατανοµή των στοιχείων δυσκαµψίας της κατασκευής, ύπαρξη µεγάλων ανοιγµάτων σε γωνίες κτισµάτων, κλπ)

Αιτίες βλαβών β) Ελλιπής σχεδιασµός δοµικών στοιχείων και τρόπος σύνδεσής τους (ανεπαρκείς διαστάσεις δοµικών στοιχείων µε µικρές διατοµές τοίχων, θεµελίων και ξύλινων στοιχείων, απουσία απαραίτητων συνδέσµων µεταξύ τους, µεγάλες σηµειακές φορτίσεις)

Αιτίες βλαβών γ) Χρήση υλικών κακής ποιότητας (σαθροί λίθοι, χαµηλός βαθµός όπτησης πλίνθων, ύπαρξη µεγάλου ποσοστού διαλυτών αλάτων, κονίαµα δόµησης χαµηλής αντοχής) ή χρήση υλικών µε αρκετά διαφορετικά φυσικοχηµικά και µηχανικά χαρακτηριστικά (µεταβολές όγκου λόγω διαφορετικών συνιζήσεων κατά το πάχος ή το µήκος µικτής τοιχοποιίας, που αποτελείται από στρώσεις επιµέρους ποικίλων υλικών)

Αιτίες βλαβών δ) Μεγάλες τροποποιήσεις και αλλοιώσεις του αρχικού δοµικού συστήµατος στη διάρκεια ζωής των κατασκευών (νέες χρήσεις, προσθήκες, υπερφορτίσεις κλπ.)

Αιτίες βλαβών Οι εξωτερικοί παράγοντες πρόκλησης βλαβών στα κτίρια είναι οι τυχηµατικές δράσεις (σεισµοί, πυρκαγιές, πόλεµοι), καθώς και οι περιβαλλοντικές δράσεις (κλιµατολογικοί και βιολογικοί παράγοντες), οι οποίες διαφέρουν ανάλογα µε τις κλιµατολογικές συνθήκες της κάθε περιοχής και επηρεάζουν βραχυπρόθεσµα ή µακροπρόθεσµα τα κτίσµατα.

Αιτίες βλαβών Η πιο συνηθισµένη επίπτωση που αφορά στις περιβαλλοντικές επιδράσεις σχετίζεται µε την ύπαρξη του νερού ή την εµφάνιση της υγρασίας σε τµήµα της κατασκευής, η οποία µε την πάροδο του χρόνου µπορεί να οδηγήσει σε διάβρωση της τοιχοποιίας και σε µεγάλες κρίσιµες παραµορφώσεις δοµικών στοιχείων. Οι πιο ευπαθείς περιοχές των κτιρίων είναι στα σηµεία έδρασης των στεγών, υδρορροών, ή επαφής µε γειτονικά κτίσµατα, καθώς και τα τµήµατα ξυλόπηκτων “ελαστικών” κατασκευών.

Αιτίες βλαβών Οι διαδοχικοί κύκλοι ύγρανσης - ξήρανσης της τοιχοποιίας σε συνδυασµό µε θερµικές µεταβολές έχουν ως αποτέλεσµα τη δηµιουργία αλάτων µέσα στους πόρους των πορωδών υλικών και την αποσάθρωσή τους µετά από αρκετούς κύκλους. Τα άλατα είτε υπάρχουν στο υλικό από τη φύση του, είτε µεταφέρονται από το έδαφος, γειτονικά υλικά ή τον άνεµο και ενεργοποιούνται µε την παρουσία του νερού.

Αιτίες βλαβών Οι απότοµες θερµοκρασιακές µεταβολές και ιδιαίτερα οι συνθήκες δηµιουργίας πάγου οδηγούν στη διαστολή του εγκλωβισµένου νερού στο εσωτερικό των δοµικών στοιχείων και σε µετέπειτα µικρορηγµατώσεις και διάβρωση κυρίως του κονιάµατος δόµησης. Παρόµοιο φαινόµενο παρατηρείται και σε περιπτώσεις γειτονικών υλικών µε διαφορετικό µέτρο Ελαστικότητας µε την εµφάνιση ρηγµατώσεων.

Αιτίες βλαβών Εκτός από το νερό της βροχής που διεισδύει στο εσωτερικό της τοιχοποιίας λόγω της εκτεθειµένης προσβολής της στις καιρικές συνθήκες, η ανερχόµενη υγρασία του εδάφους σε περίπτωση ύπαρξης λεπτού τριχοειδούς στη µάζα του τοίχου και η υγροποίηση των υδρατµών στο εσωτερικό της τοιχοποιίας, µπορούν να αποτελέσουν αίτια που επίσης έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην αντοχή και ανθεκτικότητά της.

Αιτίες βλαβών Οι βιολογικοί παράγοντες έχουν ως αποτέλεσµα την εµφάνιση βλαβών στα κτίρια. Τα έντοµα και οι µύκητες καταστρέφουν τα ξύλινα στοιχεία και τα βρύα και οι λειχήνες παράγουν διαβρωτικά οξέα µ ε τις ρίζες τους. Η ύπαρξη ισχυρών ριζικών συστηµάτων από φυτά και δέντρα που βρίσκονται κοντά ή ακόµη και σε επαφή µε κτίσµατα µπορούν να επηρεάσουν την αντοχή τους µε την εµφάνιση αυτεντατικής κατάστασης.

Αιτίες βλαβών Οι συνήθεις επιπτώσεις που παρατηρούνται είναι η διάβρωση του κονιάµατος δόµησης ή ακόµη και των λιθοσωµάτων καθώς και η παραµόρφωση φερόντων στοιχείων. Επίσης, στην περιοχή της θεµελίωσης ενδέχεται να υπάρξουν καθιζήσεις, λόγω της µεταβολής της ποσότητας του ύδατος που οφείλεται σε µικρή ή µεγάλη απορρόφησή του από το ριζικό σύστηµα.

Αιτίες βλαβών Οι παραπάνω περιβαλλοντικές επιδράσεις έχουν ως αποτέλεσµα τη γήρανση των υλικών και ιδιαίτερα τη διάβρωση των ευπαθών ξυλοκατασκευών (σαχνισιά, ξυλοδεσιές, κλπ) ή την οξείδωση των µεταλλικών στοιχείων (ελκυστήρων και δοκών πατωµάτων).

Αιτίες βλαβών Εκτός των αιτιών βλαβών που αναφέρθηκαν, ένας ακόµη σηµαντικός παράγοντας ο οποίος σχετίζεται µ ε την πρόκληση αρκετών ζηµιών στις ιστορικές κατασκευές, είναι η επιρροή του εδάφους και του τρόπου θεµελίωσής τους.

Αιτίες βλαβών Ο συνήθης αυτός τρόπος εµφάνισης των βλαβών στα κτίσµατα φαίνεται στο σχέδιο, όπου οι διαφορικές καθιζήσεις της θεµελίωσης έχουν ως αποτέλεσµα την εµφάνιση παραµορφώσεων και ρηγµατώσεων στην ανωδοµή (διαγώνιες ρωγµές που διακρίνονται στην τοιχοποιία των κτιρίων µε το ανώτερο σηµείο τους προς την πλευρά της µεγαλύτερης καθίζησης).

Αιτίες βλαβών Τα συνήθη αίτια που προκαλούν τις διαφορικές καθιζήσεις στα ιστορικά κτίρια είναι η έλλειψη σταθερού εδάφους θεµελίωσης ( συµπύκνωση εδάφους λόγω θεµελίωσης σε πρόσφατες γαιώδεις αποθέσεις, ολίσθηση λόγω απότοµης κλίσης πρανούς, ανύψωση εδάφους λόγω βλάστησης), η υπερφόρτιση του εδάφους λόγω µετατροπών (διεύρυνση ανοιγµάτων και αύξηση φόρτισης των πεσσών, προσθήκη νέου κτιρίου σε επαφή µε το παλιό) ή ανεπάρκειας ικανής διατοµής και βάθους θεµελίωσης και η υποσκαφή των θεµελίων (λόγω κίνησης υπόγειων υδάτων ή λόγω βραδείας διαρροής του συστήµατος αποχέτευσης ή πηγαδιού)

Παραδείγματα συνήθων βλαβών ιστορικών κτιρίων

Παρατηρείται έντονη παραµόρφωση του ανωφλίου εξαιτίας του µεγάλου βάρους της τοιχοποιίας, λόγω επιλογής µικρής διατοµής ξύλινου πρεκιού. Εµφανίζεται κατακόρυφη ρωγµή σε τεταρτοσφαιρικό ανώφλι µειωµένης διατοµής, εξαιτίας της σηµειακής έδρασης δοκού που φέρει σηµαντικό φορτίο.

Η τοπική κύρτωση ή “φούσκωµα” τοίχων προέρχεται από λυγισµό των πεσσών και οφείλεται σε µεγάλες θλιπτικές δυνάµεις που δέχεται η τοιχοποιία, σε συνδυασµό συνήθως µε την απώλεια συνοχής της κατά την έννοια του πάχους της λόγω διάβρωσης του εσωτερικού της. Η χρήση υλικών µε διαφορετικά φυσικά και µηχανικά χαρακτηριστικά στην αρχική ή και σε µεταγενέστερη φάση των κτιρίων οδηγεί σε αποκολλήσεις τµηµάτων τοίχων και µεταβολή της εντατικής τους κατάστασης.

Τοπική κύρτωση τοιχοποιίας λόγω µεγάλου φορτίου και ύψους κτιρίου Αποκόλληση τοίχων λόγω χρήσης διαφορετικών υλικών σε τοιχοποιία του ορόφου

Χρησιµοποιούνται υλικά επισκευής µε διαφορετικές ιδιότητες από τα αρχικά, µε συνέπεια την αποκόλλησή τους από την υφιστάµενη αρχική τοιχοποιία.

Αποκολλήσεις οπτόπλινθων από τοιχοποιία ωµόπλινθων Αποκόλληση των παραστάδων και ανωφλίου λόγω χρήσης διαφορετικών υλικών αλλά και πρόχειρης επισκευής Αποκολλήσεις οπτόπλινθων από τοιχοποιία ωµόπλινθων

Εµφανείς αποκολλήσεις επιχρισµάτων και διάβρωση της τοιχοποιίας λόγω των δυσµενών καιρικών συνθηκών αλλά και της ανερχόµενης υγρασίας του εδάφους.

Αποκολλήσεις επιχρισµάτων Βλάβες λόγω ανερχόµενης υγρασίας

Φθορές ξυλόπηκτης τοιχοποιίας σαχνισιών Παρατηρούνται έντονες φθορές της ξυλόπηκτης τοιχοποιίας σε σαχνισιά λόγω της εγκατάλειψης των κτιρίων.

Παρατηρούνται βλάβες και παραµορφώσεις ξύλινων και µεταλλικών στοιχείων των εξωστών, λόγω διάβρωσης και γήρανσης των υλικών. Βλάβες και παραµορφώσεις ξύλινων στοιχείων Φθορές λόγω οξείδωσης µεταλλικών στοιχείων του εξώστη

Βλάβες στην περιοχή της έδρασης της στέγης Παρατηρούνται φθορές στα ευπαθή σηµεία των ανωφλίων των ανοιγµάτων και της έδρασης της στέγης, λόγω διείσδυσης των νερών της βροχής.

Αποσάθρωση κονιάµατος δόµησης σε τοιχοποιία λόγω ανάπτυξης φυτών Ανάπτυξη των φυτών στην τοιχοποιία µε συνέπεια την αποσάθρωση του κονιάµατος και τη διάβρωση του τοίχου.

Οι βλάβες λόγω σεισµών που εµφανίζονται στα κτίρια εξαρτώνται από την ένταση και διεύθυνση του σεισµού και σε συνδυασµό µε τα χαρακτηριστικά της κατασκευής.

Βλάβες στα ανώφλια λόγω σεισµού Ρωγµές πιθανώς λόγω σεισµικών δράσεων στα ανώφλια των ανοιγµάτων και την περιοχή της στέγης.

Αποκολλήσεις διασταυρούµενων τοίχων σε κτίρια από τοιχοποιία Αποκολλήσεις τοίχων λόγω σεισµικών δράσεων στις γωνίες κτιρίων, λόγω ανεπαρκούς σύνδεσης µεταξύ τους και απουσίας οριζόντιου διαφράγµατος στις στάθµες των πατωµάτων.

Μερική κατάρρευση τοίχων του ορόφου σε κτίριο εξαιτίας των σεισµών της δεκαετίας του 1950.

Σε περιπτώσεις εµφάνισης πυρκαγιάς στα κτίρια οι βλάβες είναι έντονες και µπορούν να οδηγήσουν σε τµηµατική ή ολική κατάρρευση. Το συνδετικό κονίαµα διαβρώνεται ενώ τα φέροντα ξύλινα στοιχεία (στέγη και πατώµατα) καταστρέφονται ολοσχερώς.

Μύλος του Παππά-Λάρισα

Μύλος του Παππά-Λάρισα

Βλάβες σε καπναποθήκη µετά από βοµβαρδισµό σε πόλεµο της δεκαετίας του 1940.

Σηµαντικές βλάβες και ρωγµές στα κτίρια λόγω υποχώρησης της θεµελίωσης στα άκρα των κτιρίων. Εµφάνιση ρωγµών και παραµορφώσεων λόγω καθίζησης της γωνίας του κτιρίου

Βλάβες λόγω καθίζησης στο άκρα των κτιρίων

Μορφές Επέµβασης

Μορφές Επέµβασης Οι επεµβάσεις που παρατηρούνται στα ιστορικά κτίρια είναι ποικίλων µορφών (ήπιων ή βαριών) και διαφορετικών εποχών. Η επισκευή και ενίσχυση ενός ιστορικού κτιρίου αποτελεί πολύπλοκο ζήτηµα, όπου χρειάζεται να ληφθούν υπόψη αρκετοί παράγοντες ανάλογα µε τον επιθυµητό ή απαιτούµενο βαθµό ασφαλείας της κατασκευής, σύµφωνα µε τα νέα σύγχρονα δεδοµένα µετά την επέµβαση και τη διατήρηση ή αλλαγή της χρήσης αλλά και των φορτίσεων του κτιρίου.

Μορφές Επέµβασης Η µελέτη της παθολογίας του κτιρίου και η αξιολόγηση του ελέγχου εντατικής κατάστασης για τα κατακόρυφα και οριζόντια φορτία αποτελούν χρήσιµα βοηθήµατα για την εκτίµηση της υπάρχουσας κατάστασης και την ανάγκη ενίσχυσης µιας κατασκευής. Η κάθε περίπτωση επέµβασης ενός ιστορικού κτιρίου είναι ξεχωριστή και απαιτεί ορθολογιστική εκτίµηση της κατάλληλης τεχνικής ενίσχυσης, λαµβάνοντας υπόψη το κόστος αλλά και την ιστορική, καλλιτεχνική και πολιτιστική αξία της κατασκευής

Είδη και τεχνικές επεµβάσεων Τα είδη των επεµβάσεων που παρατηρούνται σε ιστορικά κτίρια από φέρουσα τοιχοποιία διακρίνονται σε επισκευές, όταν πρόκειται για φθορές υλικών ή βλάβες τοπικού χαρακτήρα, σε ενισχύσεις για περιπτώσεις αστοχίας της κατασκευής λόγω περιορισµένης ικανότητας ανάληψης των υφιστάµενων ή νέων φορτίσεων, σε ανακατασκευές (τµηµατικές ή ολικές) και σε µεταφορές ολόσωµες ή τµηµάτων των κτισµάτων.

Είδη και τεχνικές επεµβάσεων Η επιλογή της τεχνικής επέµβασης σε ένα κτίριο εξαρτάται από το είδος της κατασκευής, την ανάγκη διατήρησης της µορφής, τυπολογίας και του φέροντος δοµικού συστήµατος, την επιθυµία αναστρεψιµότητας της επέµβασης και την απαίτηση συµβατότητας των υλικών επισκευής.

Είδη και τεχνικές επεµβάσεων Οι συνήθεις τεχνικές επεµβάσεων που παρατηρούνται σε ιστορικά κτίρια της εξεταζόµενης περιοχής είναι οι εξής: αρµολογήµατα, οπλισµένο ή ινοπλισµένο επίχρισµα, συρραφή ρωγµών (µε οπλισµούς) και αποκολληµένων τοίχων (µε ελκυστήρες, λιθοσυρραφή), καθαίρεση και τοπική ανάκτηση της τοιχοποιίας, επισκευή ή κατασκευή διαζωµάτων, ενίσχυση τοιχοποιίας µε µανδύες, ενέµατα - εµποτισµοί, ενίσχυση οριζόντιων διαφραγµάτων και διεύρυνση της θεµελίωσης.

Παραδείγµατα επεµβάσεων σε κτίρια από τοιχοποιία Παραδείγµατα επεµβάσεων σε κτίρια από τοιχοποιία

Η στέγη βρίσκεται σε στάδιο ανακατασκευής µε προσπάθεια διατήρησης των υφιστάµενων αρχικών ξύλινων στοιχείων που βρίσκονται σε καλή κατάσταση. Βαθιά αρµολογήµατα µε τσιµεντοκονίαµα στην τοιχοποιία µετά από καθαίρεση των σαθρών τµηµάτων του κονιάµατος και καθαρισµό µε υδροβολή. Οι ξυλοδεσιές της τοιχοποιίας συντηρήθηκαν έπειτα από επάλειψη µε κατάλληλα βερνίκια εµποτισµού και προστασίας του ξύλου.

Εισαγωγή ενέµατος υπό πίεση για την πλήρωση των κενών και ρωγµών της λιθοδοµής.

Κατασκευή οριζόντιου διαζώµατος από οπλισµένο σκυρόδεµα (σενάζ) στη στέψη του κτιρίου για την έδραση της νέας στέγης παρόµοιας µορφής. Προσθήκη σενάζ από οπλισμένο σκυρόδεµα για τη στήριξη της νέας ξύλινης στέγης

Προσθήκη µεταλλικού σκελετού στο εσωτερικό του µύλου για τη στήριξη του ξύλινου πατώµατος

Μεταλλικές κολώνες διατοµής Ι για τη στήριξη του νέου πατώµατος, αλλά και η τοποθέτηση του οπλισµού του µανδύα οπλισµένου σκυροδέµατος για την ενίσχυση της τοιχοποιίας του αρχοντικού και την µετατροπή του από κατοικία σε ξενώνα.

Ενίσχυση και διεύρυνση της θεµελίωσης λιθοδοµών των κτιρίων Ενισχύσεις θεµελίωσης κτιρίων από λιθοδοµή µε την κατασκευή περιµετρικής εξωτερικής ζώνης από οπλισµένο σκυρόδεµα, που αγκυρώνεται µέσω φωλιών στην τοιχοποιία.

Ενίσχυση της οριζόντιας δυσκαµψίας του πατώµατος µε τη χρήση οριζόντιων µεταλλικών στοιχείων (διατοµής L). Μεταλλικοί οριζόντιοι τένοντες περίδεσης της καµινάδας µεγάλου ύψους από οπτοπλινθοδοµή.

Αντικατάσταση του τοξωτού υπέρθυρου του ανοίγµατος από συµπαγείς οπτόπλινθους µε νέο από οπλισµένο σκυρόδεµα.

Μια συνηθισµένη µορφή επέµβασης σε παλιά κτίρια από λιθοδοµή ορεινών χωριών της Κεντρικής Ελλάδας είναι η προσθήκη εξωστών από σκυρόδεµα σε προέκταση της υφιστάµενης αρχικής λιθοδοµής. Οι εξώστες στηρίζονται σε κολώνες οπλισμένου σκυροδέµατος αλλά και περιµετρικά στη λιθοδοµή, όπου συνήθως κατασκευάζεται σενάζ οπλισμένου σκυροδέµατος. Σε πιθανή σεισµική φόρτιση ενδεχοµένως να παρουσιαστούν βλάβες στη σύνδεση των νέων στοιχείων σκυροδέµατος µε την αρχική τοιχοποιία, λόγω της ύπαρξης κατασκευών διαφορετικής δυσκαµψίας.

Αλλοίωση δοµικού συστήµατος του κτιρίου µε µεγάλες προσθήκες στοιχείων σκυροδέµατος στο εσωτερικό του κτιρίου Η µεγάλη χρήση στοιχείων οπλισµένου σκυροδέµατος στο εσωτερικό του κτιρίου είχε ως αποτέλεσµα την αλλοίωση του αρχικού δοµικού συστήµατος της κατασκευής από λιθοδοµή.

Προσθήκες οριζόντιων και κατακόρυφων στοιχείων σκυροδέµατος αµφίπλευρα της τοιχοποιίας µετά τους ισχυρούς σεισµούς της δεκαετίας του 1950. Βαριές επεµβάσεις µε προσθήκη στοιχείων σκυροδέµατος τη δεκαετία του 1950-60. Λόγω εµφάνισης βλαβών στον ακριανό τοίχο, προστέθηκε πλαίσιο οπλισµένου σκυροδέµατος µε πλήρωση από οπτοπλινθοδοµή σε επαφή µε την αρχική λιθοδοµή. Επίσης προστέθηκαν δοκοί και πλάκα οπλ. σκυροδέµατος στην οροφή του ισογείου και αντικαταστάθηκαν τα ανώφλια των παραθύρων µε νέα από σκυρόδεµα.

Προστέθηκαν κατακόρυφα στοιχεία σκυροδέµατος στα µέσα της δεκαετίας του 20ου αιώνα µετά από βλάβες που παρουσιάστηκαν από τους σεισµούς. Το αρχοντικό από λιθοδοµή ανακατασκευάστηκε σχεδόν από την αρχή µε νέο εσωτερικό σκελετό από οπλισµένο σκυρόδεµα, που συνδέθηκε µε την περιµετρική λιθοδοµή κατά τη µετατροπή του κτιρίου σε ξενώνα.

Ευχαριστώ για την προσοχή σας Ευχαριστώ για την προσοχή σας