ΚΕΒΕ: Η συμβολή της τοιχοποιίας πλήρωσης με οπτόπλινθους καθέτων οπών στο φέροντα οργανισμό της κατασκευής

Η τοιχοποιία έως και σήμερα αποτελεί ένα από τα κύρια δομικά στοιχεία στην αρχική φάση μιας κατασκευής, είτε ως τοιχοποιία πλήρωσης, είτε ως φέρουσα. Οι οπτόπλινθοι, αποτελούν την πιο δημοφιλή επιλογή για την κατασκευή της τοιχοποιίας ως και σήμερα, για αυτό και έχει καθιερωθεί η μαζική τους παραγωγή από τις αρχές του 20^ου αιώνα. Καθ’ όλη τη διάρκεια όλων αυτών των ετών, ανεξαρτήτως διαστάσεων, βάρους αλλά και διαφορετικών τρόπων  δόμησης, αποδείχθηκε ότι είναι η πιο αξιόπιστη λύση για μηχανικούς και κατασκευαστές και όχι αδίκως.

Βασικοί λόγοι της αξιοπιστίας και της διαχρονικότητας των οπτόπλινθων είναι η καλή συμπεριφορά τους ως προς την στατικότητα, την ανθεκτικότητα και στιβαρότητά τους, αλλά και την υψηλή αντοχή τους έναντι διείσδυσης υγρασίας.

Παρόλο αυτά, η τοιχοποιία δεν έχει σταματήσει να απασχολεί ως και σήμερα τους μηχανικούς σχετικά με τη σεισμική τρωτότητα της κατασκευής, αλλά και την αποφυγή, σε πρώτη φάση, οριακών αστοχιών, με στόχο να εξασφαλιστεί η αντισεισμική θωράκισή της. Επιπροσθέτως, σκοπός είναι να περιοριστούν ή ακόμη και να εξαλειφθούν μικρές βλάβες, όπως ρηγματώσεις, που προέρχονται από αστοχία διαγώνιας θλιπτικής φόρτισης, αλλά και ρηγματώσεις λόγω αστοχίας στην καμπτική συμπεριφορά της παράλληλα και κάθετα ως προς τους οριζόντιους αρμούς της.

Το παρόν άρθρο στοχεύει στην ανάλυση των αιτίων εμφάνισης ρηγματώσεων, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στην συνεισφορά των οπτόπλινθων καθέτων οπών, ως τοιχοποιία πλήρωσης, στο πλαίσιο του φέροντος οργανισμού. Οι ρωγμές σε τοιχοποιίες πλήρωσης είναι ένα φαινόμενο που μπορεί να προκληθεί από ποικίλους παράγοντες. Την κύρια αστοχία της τοιχοποιίας την προκαλούν οι σεισμικές διεγέρσεις στις δυο οριζόντιες συνιστώσες και κατά δεύτερο λόγο οι τυχόν καθιζήσεις του εδάφους. Καθιζήσεις μπορεί να δημιουργηθούν από μια σεισμική δόνηση, μπορεί να προκληθούν κατά τη φάση της εκσκαφής για την κατασκευή της θεμελίωσης, ή ακόμα και μετά την ανέγερση του οικοδομήματος.

Άλλος ένας παράγοντας, που μπορεί να προκαλέσει ρωγμές στην τοιχοποιία είναι οι έντονες θερμοκρασιακές διακυμάνσεις που προκαλούνται πάνω στην επιφάνειά της. Οι απότομες εναλλαγές της θερμοκρασίας προκαλούν συστολοδιαστολές, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν σε ρηγματώσεις του υλικού σύν δεσης των οπτόπλινθων, κυρίως σε μεγάλες επιφάνειες τοίχων. Ακόμη, η εισροή νερού από όμβρια ύδατα ή από ενδεχόμενη υδραυλική βλάβη, η παρουσία υγρασίας από κατασκευαστικές ατέλειες, αλλά και η μόνιμη παρουσία ανιούσας υγρασίας σε ισόγειους και ημιυπόγειους χώρους, μπορεί να προκαλέσει φθορές και εξασθένιση των αντοχών της τοιχοποιίας ως προς τη συνοχή της.

Στο σημείο αυτό αξίζει να σημειωθεί ότι οι οπτόπλινθοι παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη ανθεκτικότητα έναντι υγρασίας, σε σύγκριση με άλλα υλικά κατασκευής τοιχοποιίας, ενώ σε περίπτωση απαίτησης επισκευής, αυτή μπορεί να γίνει εύκολα και τοπικά, χωρίς να απαιτηθούν ολοκληρωτικές επεμβάσεις.

Επιπλέον, οι κατασκευαστικές ασυμβατότητες των υλικών, καθώς και η μη τήρηση των χρόνων αναμονής για τα επόμενα στάδια της κατασκευής του έργου, προκαλούν πολλά μικρά ή και μεγαλύτερα προβλήματα σε αυτήν. Για παράδειγμα, η κακή ποιότητα υλικών, η μη άρτια τεχνική τοποθέτησης οπτόπλινθων και εφαρμογής συνδετικών αρμών, η πίεση για την αποπεράτωση του έργου χωρίς την τήρηση των απαραίτητων χρόνων ωρίμανσης των υλικών, μπορούν να οδηγήσουν σε ασυμβατότητες και κατ’ επέκταση σε άμεσες ή μελλοντικές αστοχίες.

Οι τοιχοποιίες πλήρωσης αποτελούν σημαντικό στοιχείο των κτιριακών κατασκευών, καθώς είναι η πρώτη γραμμή άμυνας έναντι σεισμικών δράσεων, και είναι ιδιαιτέρως σημαντικό να δίδεται μεγάλη προσοχή στην επιλογή των υλικών και τη διαδικασία κατασκευής τους. Η ΚΕΒΕ σε συνεργασία με το τμήμα Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ) και λαμβάνοντας υπόψιν όλα τα παραπάνω, προχώρησε σε ειδική μελέτη, έτσι ώστε να εκτιμηθεί η συνεισφορά των τοιχοπληρώσεων από οπτόπλινθους καθέτων οπών, σε σχέση με τα συνήθη τούβλα οριζοντίων οπών, στη φέρουσα ικανότητα των πλαισίων από οπλισμένο σκυρόδεμα υπό σεισμικές δράσεις. Τα τούβλα των καθέτων οπών παραγωγής της ΚΕΒΕ, λόγω των διαστάσεων τους, του πάχους κελύφους και των εσωτερικών ιστών τους αλλά και της διάταξης των οπών τους, πέραν από τις πολύ καλές τους θερμομονωτικές ιδιότητες, παρουσιάζουν και εξαιρετικά μεγάλη αντοχή σε θλίψη έναντι των οριζοντίων οπών.

Πιο συγκεκριμένα, στη μελέτη διερευνάται η αντοχή τριών πλαισίων από οπλισμένο σκυρόδεμα, διαφορετικών διαστάσεων, ασκώντας οριζόντια φόρτιση με γνώμονα την συνεισφορά πέντε διαφορετικών οπτόπλινθων ως τοίχοι πλήρωσης.

Ως αντιπροσωπευτικό σύστημα επιλέχθηκε μονώροφο δίστυλο πλαίσιο από οπλισμένο σκυρόδεμα κατηγορίας C25/30, με διατομές υποστυλωμάτων 30/30, 50/50 & 80/80cm, αντιπροσωπευτικά μικρού, μεσαίου & μεγάλου ύψους κατασκευών. Για την πλήρωση της τοιχοποιίας επιλέχθηκαν τρία συστήματα με οπτόπλινθους Νο 90, Νο 180 & Νο 250 οριζοντίων οπών και συμβατικό κονίαμα σύνδεσής της γενικής εφαρμογής, κατηγορίας Μ2,5 Ν/mm² αντοχής σε θλίψη Μ2,5 και δύο συστήματα με οπτόπλινθους καθέτων οπών και συγκεκριμένα με ΟΡΘΟBLOCK MK200 & ΟΡΘΟBLOCK NK250 με τη χρήση του συνδετικού κονιάματος λεπτής στρώσης ΟΡΘΟBLOCK κατηγορίας αντοχής σε θλίψη Μ10 Ν/mm² .

Στο Διάγραμμα 1 παρουσιάζεται ο σημαντικότερος δείκτης της συνεισφοράς των τοιχοπληρώσεων στη φέρουσα ικανότητα του συστήματος. Ο δείκτης αυτός, που ονομάστηκε Δείκτης Υπεραντοχής, απεικονίζει τον αυξητικό πολλαπλασιαστή του εξωτερικού φορτίου, ώστε η τέμνουσα κάθε υποστυλώματος να προκύπτει ίση με την τέμνουσα του γυμνού πλαισίου.

Από το παραπάνω διάγραμμα μπορεί να παρατηρήσει κάποιος πως στην περίπτωση του δίστυλου ζυγώματος του πλαισίου, με υποστυλώματα διαστάσεων 30/30, η συνεισφορά των τοιχοπληρώσεων είναι σημαντική και αυξανόμενη όσο πιο ισχυρή γίνεται η τοιχοπλήρωση. Σε χαμηλά κτίρια, ακόμη και ασθενείς τοίχοι προσφέρουν υπεραντοχή της τάξεως του 1.8  έως 2.5, όμως η υπεραντοχή που προσφέρουν οι ισχυροί τοίχοι από οπτόπλινθους υψηλής αντοχής με κατακόρυφες οπές ΟΡΘΟBLOCK ΜΚ200 και ΟΡΘΟBLOCK ΝΚ250 είναι πολλαπλάσια, της τάξεως του 4.5 έως 5.5.

Για τη δεύτερη ομάδα των πλαισίων με διατομή υποστυλώματος 50/50, η συνεισφορά των τοιχοπληρώσεων με συμβατικές οπτόπλινθους οριζοντίων οπών έχει περιορισθεί σημαντικά και δεν είναι αξιόλογη. Αντίθετα, τα πλαίσια με οπτόπλινθους κατακόρυφων οπών ΟΡΘΟBLOCK ΜΚ200 και ΟΡΘΟBLOCK ΝΚ250 εξακολουθούν να διαθέτουν σοβαρή υπεραντοχή, της τάξεως του 2.0.

Για την τρίτη ομάδα των πλαισίων με διατομή υποστυλώματος 80/80, η συνεισφορά των τοιχοπληρώσεων με συμβατικά τούβλα οριζοντίων οπών έχει πρακτικώς μηδενισθεί, διότι η τέμνουσα βάσης του πλαισίου για την στήριξή του παραλαμβάνεται από το ίδιο το πλαίσιο της κατασκευής. Ενώ η πλήρωση των ίδιων πλαισίων με οπτόπλινθους κατακόρυφων οπών ΟΡΘΟBLOCK ΜΚ200 και ΟΡΘΟBLOCK ΝΚ250 εξακολουθούν να διαθέτουν μια υπολογίσιμη υπεραντοχή, της τάξεως του 1.1 έως 1.3.

Είναι προφανές, λοιπόν, ότι θα πρέπει να προτιμώνται οι ισχυροί τοίχοι, οι οποίοι προκύπτουν από οπτόπλινθους υψηλής αντοχής, όπως το ΟΡΘΟBLOCK ΜΚ200 και το ΟΡΘΟBLOCK ΝΚ250 της παρούσας μελέτης, σε συνδυασμό με το κονίαμα ΟΡΘΟBLOCK λεπτής στρώσης, το οποίο συμπληρώνει το σύστημα δόμησης ΟΡΘΟBLOCK.

Ο σύγχρονος τρόπος δόμησης έχει πολλές προκλήσεις, καθώς οι απαιτήσεις των νέων κτιρίων πολλαπλασιάζονται σε σχέση με αυτές του παρελθόντος. Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που έχει να αντιμετωπίσει ο μηχανικός είναι ο σχεδιασμός και η κατασκευή ανθεκτικών κτιρίων. Οι οπτόπλινθοι καθέτων οπών, εκτός των άλλων ιδιοτήτων τους, αποτελούν μία από τις πιο σύγχρονες και αποδοτικές λύσεις όσον αφορά θωράκιση της τοιχοποιίας έναντι των στατικών προκλήσεων.