Κτίρια από Φέρουσα τοιχοποιία

Με το παρόν άρθρο επιχειρούμε να δώσουμε στο κοινό συμπυκνωμένα τα βασικά στοιχεία, που αφορούν κτίρια από φέρουσα τοιχοποιία. Τα στοιχεία αυτά έχουν προκύψει από μελέτη της ελληνικής και διεθνούς βιβλιογραφίας, καθώς και από τη μεγάλη εμπειρία των μηχανικών μας σε μελέτες και ανακαινίσεις τέτοιων κτιρίων. Οι περιεχόμενες υποδείξεις πρέπει πάντα να αντιμετωπίζονται και εφαρμόζονται με την απαιτούμενη κρίση του μηχανικού, καθώς ειδικά στα κτίρια αυτά, κάθε περίπτωση ενδέχεται να είναι και διαφορετική, ενώ επιπροσθέτως σε πολλές περιπτώσεις υπάρχουν κατασκευαστικοί περιορισμοί (π.χ. σε διατηρητέα κτίρια, κατασκευαστικοί περιορισμοί λόγω γειτνιάσεως με άλλα παλαιά κτίρια κλπ.).

Η φέρουσα τοιχοποιία στα κτίρια μπορεί να είναι 3 ειδών: είτε άοπλη είτε οπλισμένη είτε διαζωματική. Επειδή όμως στη σεισμογενή χώρα μας οι κατασκευές από οπλισμένη φέρουσα τοιχοποιία είναι λίγες, θα επιμείνουμε στα κτίρια με τοιχοποιία άοπλη ή διαζωματική.

Τα βασικά στοιχεία, τα οποία καθορίζουν τη σεισμική απόκριση των κτιρίων αυτών είναι 4:

1. Ο τύπος των πλακών του κτιρίου (π.χ. πλάκες σκυροδέματος, πλάκες επί σιδηροδοκών, ξύλινα πατώματα κλπ.)
2. Ο τύπος (τα χαρακτηριστικά δηλαδή) των φερόντων τοίχων καθεαυτών (τύπος πλίνθων, τύπος κονιάματος, διαστάσεις και πλήθος ανοιγμάτων κλπ.)
3. Η παρουσία / απουσία εγκαρσίων φερόντων τοίχων
4. Η παρουσία / απουσία ελκυστήρων και διαζωμάτων.

Ας τα δούμε πιο αναλυτικά:

1. Τύποι πλακών (βατών δωμάτων και στεγών)

Α. Πλάκες

Οι πλάκες γενικά ενδέχεται να επηρεάζουν πολύ τη σεισμική συμπεριφορά των κτιρίων αυτών. Ειδικά σε επίπεδο μελέτης θα πρέπει να λαμβάνονται υπ' όψη

• κατά πόσο (σε ποιο βαθμό δηλαδή) οι πλάκες λειτουργούν πραγματικά ως διάφραγμα (ή δεν λειτουργούν ως διάφραγμα) ανακατανέμοντας τα οριζόντια φορτία
• το (μεταφερόμενο) φορτίο βάρους των πλακών στους κατακόρυφους φέροντες τοίχους και
• αν τα κατακόρυφα (μόνιμα & κινητά) φορτία των πλακών προκαλούν οριζόντιες στατικές ωθήσεις στους φέροντες τοίχους.

Πολύ συνοπτικά, οι βασικοί τύποι πλακών, που συναντάμε σε κτίρια από φέρουσα τοιχοποιία είναι:

• 
  Οι πλάκες από ωπλισμένο σκυρόδεμα (μπετόν).  Η δυσκαμψία τους μέσα στο επίπεδό τους είναι πρακτικά άπειρη, δηλ. με την προϋπόθεση ότι οι πλάκες έχουν συνδεθεί σωστά με τους τοίχους, επί των οποίων εδράζονται, παρουσιάζουν ισότροπη και πλήρη διαφραγματική λειτουργία, επιτρέποντας ανακατανομή των οριζόντιων φορτίων στη διάρκεια του σεισμού. Το ίδιον βάρος τους είναι μεγάλο (ανάλογα ασφαλώς και με τις διαστάσεις τους) και δεν ασκούν οριζόντιες ωθήσεις επί των τοιχοποιιών, επί των οποίων εδράζονται.

• 
  Πλάκες κατασκευασμένες από σιδηροδοκούς. Οι σιδηροδοκοί είναι συνήθως διατομής διπλού ταυ ανά αποστάσεις 40 - 70 cm. Το κενό μεταξύ των σιδηροδοκών γεφυρώνεται είτε με χτισμένες διάτρητες πλίνθους (με απλή παράθεση ή καμαρωτή πλινθοδόμηση) είτε με ξύλινες τάβλες, οι οποίες τοποθετούνται εγκάρσια στον άξονα των σιδηροδοκών. Η διαφραγματική τους λειτουργία θεωρείται μικρή έως μέση και επί τω δυσμενεστέρω δεν λαμβάνεται υπ' όψιν. Επιπλέον, η διαφραγματική αυτή λειτουργία είναι ανισότροπη ανά διεύθυνση, δεδομένης της έδρασης των σιδηροδοκών σε μία μόνο διεύθυνση της πλάκας. Σε βάθος χρόνου είναι πιθανές μικροολισθήσεις στα σημεία έδρασης  των σιδηροδοκών επί των πλίνθων, λόγω επιβολής των κατακορύφων φορτίων. Το βάρος τους είναι γενικά μέσο. Θεωρείται ότι δεν ασκούν οριζόντιες ωθήσεις επί των υποκείμενων φερουσών τοιχοποιών υπό κατακόρυφα φορτία. Ωστόσο, στην ανάλυση πρέπει να λαμβάνονται υπ' όψιν οι ασθενείς ωθήσεις των καμαρών από στοιχεία πλήρωσης (π.χ. τούβλα) μόνο στις ακραίες σιδηροδοκούς (καθότι στις μεσαίες οι ωθήσεις αυτές αλληλοαναιρούνται). Στην κατασκευή απλά προσθέτουμε (συγκολλητά) ελκυστήρες σύνδεσης των σιδηροδοκών μεταξύ τους (π.χ. της τελευταίας και προτελευταίας σιδηροδοκού).
• Ξύλινα πατώματα (δηλ. σανίδωμα επί ισχυρών ξύλινων δοκών). Το φορέα αποτελούν ισχυρές ξύλινες δοκοί (ανά αποστάσεις περίπου 0,40 - 0,60 m), επί των οποίων έχουν καρφωθεί (είτε σε παράθεση είτε ενωμένες τύπου "ραμποτέ") ξύλινες σανίδες. Συχνά απαντούμε επί των κάτω πελμάτων των δοκών καρφωμένο λεπτό μη φέρον σανίδωμα. Τέτοιου τύπου πλάκες εξασφαλίζουν μικρή δυσκαμψία στο επίπεδό τους. Επίσης, η (μικρή) αυτή διαφραγματική λειτουργία παρουσιάζει μεγάλες διαφοροποιήσεις ανά διεύθυνση, λόγω της έδρασης των ξύλινων φερουσών δοκών (επί των φερουσών τοιχοποιιών) σε μία μόνο από τις κύριες διευθύνσεις του κτιρίου. Από την άλλη, διαθέτουν μικρό βάρος και δεν ασκούν (υπό κατακόρυφα φορτία) οριζόντιες ωθήσεις επί των φερουσών τοιχοποιιών.
• Κτιστά πατώματα (μονής ή διπλής καμπυλότητας). Αποτελούνται από λιθόκτιστες καμάρες (απλή καμπυλότητα), διασταυρούμενες καμάρες (τα λεγόμενα "σταυροθόλια") ή θόλους (διπλή καμπυλότητα). Οι δύο τελευταίοι τύποι απαντώνται σε ναούς της βυζαντινής περιόδου. Η επιπέδωση πραγματοποιείται με μπάζωμα. Τα πατώματα αυτού του τύπου εξασφαλίζουν ισχυρή διαφραγματική λειτουργία και μεγάλη δυσκαμψία (με σχετικά ασαφή την ακριβή στάθμη/θέση του Κέντρου του διαφράγματος). Το βάρος των πλακών αυτών είναι γενικά πολύ μεγάλο και πρέπει να λαμβάνεται υπ' όψη στους υπολογισμούς. Θεωρούμε ότι ασκούν μεγάλες πιέσεις στους φέροντες τοίχους, επί των οποίων εδράζονται, και γι' αυτόν τον λόγο απαιτούνται μεγάλα πάχη φερόντων τοίχων.

Β. Στέγες

Οι στέγες των κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία αποτελούνται συνήθως από ξύλινα ζευκτά σε αποστάσεις μεταξύ τους (δηλ. των ζευκτών) 1,0 - 2,0 m. Πάνω από τα ζευκτά υπάρχουν συνήθως τεγίδες, σανίδωμα και επικεράμωση. Τα ζευκτά εδράζονται είτε στο ανώτερο διάζωμα της φέρουσας τοιχοποιίας (αν η τοιχοποιία είναι διαζωματική) είτε σε ξύλινες δοκούς ενσωματωμένες κατά μήκος της στέψης των τοίχων ("ποταμοί").

Η εγκάρσια σύνδεση των ζευκτών εξασφαλίζεται μέσω εγκάρσιων συνδέσμων (βλ. ακόλουθο σχήμα), αντιανεμίων συνδέσμων (στα κεκλιμένα επίπεδα της στέγης) καθώς και μέσω των
τεγίδων (οι οποίες φέρουν το σανίδωμα). Σε περίπτωση ορθογωνικής κάτοψης με δικλινή στέγη (βλ. και σχήμα αριστερά), τα ζευκτά τοποθετούνται παράλληλα προς τη μικρή
διάσταση του κτιρίου. Ομοίως και στην περίπτωση ορθογωνικής κάτοψης με τετρακλινή στέγη.