Τρεις καταξιωμένοι μηχανικοί μιλούν στο Construction για την αντισεισμική προστασία των βιομηχανικών κτιρίων και των ενεργειακών υποδομών, αυτών των ειδικών κατασκευών που καλούνται να επιδείξουν υψηλές αντοχές κατά τη διάρκεια του σεισμού και να συνεχίσουν να επιτελούν το έργο τους και μετά τη σεισμική δραστηριότητα.
Σε μία σεισμογενή χώρα, κινούμενοι σε ένα πλέγμα κανονισμών που κατά τις τελευταίες δεκαετίες άλλαξε, με τις νέες τεχνολογίες αντισεισμικής προστασίας να αναπτύσσονται ραγδαία και με την ταυτόχρονη αλλαγή του τοπίου στην ενέργεια, οι μηχανικοί καλούνται να δώσουν λύσεις για αυτές τις «ειδικών αποστολών» κατασκευές που απασχολούν σημαντικό μέρος του εργατικού δυναμικού, στεγάζουν ή και αποτελούν επενδύσεις σημαντικού κόστους και οφείλουν να συνεχίζουν να λειτουργούν παρά τη σεισμική δραστηριότητα, ώστε, παρέχοντας ενέργεια και παράγοντας αγαθά, οι κοινωνίες να μπορέσουν να ορθοποδήσουν μετά το χτύπημα του σεισμού. Και τα υλικά κατασκευής των κτιρίων όμως άλλαξαν μέσα στα χρόνια. Τα βιομηχανικά κτίρια του σήμερα απέχουν πολύ από εκείνα των απαρχών της βιομηχανικής επανάστασης. Κατά τον περασμένο αιώνα, σταδιακά, ο χάλυβας κυριάρχησε.
«H προτίμηση του τεχνικού κόσμου στον χάλυβα οφείλεται σε ιδιότητές του όπως η μεγάλη μηχανική αντοχή ανεξάρτητα από τον τρόπο καταπόνησης, η σκληρότητα και η ελαστικότητα για μικρές παραμορφώσεις, όπως επίσης στην αρχιτεκτονική ευελιξία λόγω χρήσης μικρότερων διατομών, στην κάλυψη μεγάλων ανοιγμάτων με μικρότερο κόστος σε σχέση με άλλα δομικά υλικά και στη μεγάλη αντοχή του σε σχέση με το βάρος του, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα οι αναπτυσσόμενες δυνάμεις αδράνειας να είναι μικρές», εξηγεί ο μηχανολόγος – μηχανικός και ιδρυτής της VIP Construction, Σπύρος Βρεττός, προσθέτοντας πως με αυτόν τον τρόπο οι επιπτώσεις της σεισμικής δράσης στα μονώροφα βιομηχανικά κτίρια είναι μειωμένη σε σχέση με τις υπόλοιπες κατασκευές.
«Ο προσδιορισμός ενός επαναλαμβανομένου πρότυπου μοντέλου είναι καθοριστικός τόσο στον σχεδιασμό όσο και στην κατασκευή – συναρμολόγηση ενός βιομηχανικού μεταλλικού κτιρίου καθώς παρέχει την ευελιξία για πιθανή επέκταση της κατασκευής», αναφέρει ο κ. Βρεττός προσθέτοντας πως η τυποποίηση στις αξονικές αποστάσεις των δομικών στοιχείων στα βιομηχανικά κτίρια είναι σημαντική για τον καθορισμό του πλήθους των δομικών στοιχείων και συντελεί στην ταχύτητα ανέγερσης των μεταλλικών κατασκευών και την ελαχιστοποίηση του κόστους. «Κατασκευές από χάλυβα μειώνουν τον χρόνο εκτέλεσης και παράδοσης κατά 50% έως 75% σε σχέση με τις συμβατικές κατασκευές, συμπιέζοντας το εργοταξιακό κόστος της κατασκευής λόγω της εκτεταμένης χρήσης προκατασκευασμένων», αναφέρει.
Ένα σύνθετο πλέγμα πληροφοριών
Ο χάλυβας, επιδεικνύοντας αντοχή και ολκιμότητα κυριάρχησε στις βιομηχανικές κατασκευές. Ποια είναι όμως τα χαρακτηριστικά μιας επιτυχημένης μελέτης ενός τέτοιου βιομηχανικού κτιρίου και πώς εξασφαλίζεται η αντισεισμική του συμπεριφορά; «Ένας μηχανικός όταν καλείται να σχεδιάσει και να διαστασιολογήσει ένα κτίριο ή μια οποιαδήποτε κατασκευή, καλείται να ισορροπήσει τα αποτελέσματα των δράσεων και των αντίστοιχων αντιδράσεων – αντιστάσεων, μέσω των ιδιοτήτων των δομικών υλικών και φυσικά μέσω της κείμενης νομοθεσίας», μας λέει ο κ. Βρεττός.
Όπως αναφέρει η ορθή αξιολόγηση παραμέτρων όπως «τα σεισμολογικά δεδομένα, τα γεωλογικά – γεωτεκτονικά δεδομένα τα μηχανικά χαρακτηριστικά εδάφους, η πρόβλεψη τυχηματικών καταστάσεων, ο προσδιορισμός μεταβλητών φορτίων βάσει γεωγραφικής θέσης, ο προσδιορισμός μονίμων φορτίων βάσει χρήσης κατασκευής και ο προσδιορισμός μεταβλητών φορτίων βάσει κείμενης νομοθεσίας» συνθέτει ένα σύμπλεγμα πληροφοριών με κύριο σκοπό τον δομοστατικό σχεδιασμό ενός βιομηχανικού μεταλλικού κτιρίου.
«Κατά τον σχεδιασμό ενός βιομηχανικού κτιρίου λαμβάνοντας υπόψη το ανώτερο σύμπλεγμα πληροφοριών και με την ορθή χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών και σχετικών λογισμικών διαστασιολόγησης κατασκευών, επιτυγχάνεται η αντισεισμική θωράκιση της κατασκευής, με λίγα λογία η αντιμετώπιση μιας δυναμικά επιβαλλόμενης μετακίνησης λόγω της οποίας η κατασκευή τείνει να εκτελέσει εξαναγκασμένη ταλάντωση», επισημαίνει ο κ. Βρεττός. «Η εξαναγκασμένη ταλάντωση κυρίως οριζόντιας κίνησης εξασφαλίζεται στα βιομηχανικά κτίρια και με τη χρήση στοιχείων δυσκαμψίας κατακόρυφων διαγώνιων ή έκκεντρων συνδέσμων – μεταλλικών δοκών κατάλληλης διατομής».
Σύνδεση μελέτης και κατασκευής
Ως ένα κρίσιμο ζήτημα, αναδεικνύουν οι συνομιλητές μας τη σύνδεση μελέτης και κατασκευής και στις ενεργειακές υποδομές, με τον Νίκο Δεληγιώργη, μηχανολόγο – μηχανικό και υπεύθυνο κλάδου ΑΠΕ του ομίλου Δέλτα Τεχνική να αναφέρει ότι «δεν είναι σπάνιο η μελέτη και η σχεδίαση να μην λαμβάνει υπόψη ενδεχόμενους κατασκευαστικούς περιορισμούς και πρακτικά προβλήματα, με αποτέλεσμα να μην μπορεί να υλοποιηθεί με αρτιότητα στην πράξη». Το αποτέλεσμα; Σύμφωνα με τον κ. Δεληγιώργη τέτοια φαινόμενα συνήθως οδηγούν σε συμβιβασμούς, «πατέντες», παραλείψεις και γενικά ασυμφωνίες μελέτης και κατασκευής που «μερικές φορές μάλιστα αποκαλύπτονται κατόπιν εκδήλωσης κάποιας αστοχίας». «Προκειμένου να αποφευχθούν αυτά, απαραίτητη είναι η διασφάλιση επάρκειας των εμπλεκόμενων φορέων και ιδανικά η εκτέλεση των εν λόγω κρίσιμων μελετών σχεδίασης από τον κατασκευαστή ή έστω η συμβουλευτική εμπλοκή του κατά τη φάση σχεδίασης», υπογραμμίζει.
Νέες τεχνολογίες στο προσκήνιο
Οι νέες τεχνολογίες συνεισφέρουν στην περεταίρω προστασία των βιομηχανικών και ενεργειακών υποδομών. Τα συστήματα δομικής παρακολούθησης και η τεχνητή νοημοσύνη, όπως ανέφεραν οι ερευνητές του ΙΤΣΑΚ σε συνέντευξη που παραχώρησαν γι’ αυτό το αφιέρωμα, μετασχηματίζουν την αντισεισμική προστασία. Όπως συνοψίζει δρ. Όλγα Μαρκογιαννάκη, διευθύντρια του τμήματος Έρευνας και Ανάπτυξης της εταιρείας Τεχνική Ανάπτυξη, η ανάγκη διατήρησης της λειτουργίας των ενεργειακών υποδομών και των βιομηχανιών ακόμη και μετά από ισχυρά σεισμικά συμβάντα καθιστά προτεραιότητα την αυξημένη αντισεισμική προστασία των φερόντων και μη στοιχείων τους. «Νέες τεχνολογίες επεμβάσεων, όπως τα συστήματα σεισμικής μόνωσης, ενισχύουν σημαντικά την αντισεισμική ασφάλεια», αναφέρει προσθέτοντας πως «η συνδρομή τεχνολογιών αιχμής είναι κρίσιμη για την ορθή λήψη αποφάσεων, είτε για την προληπτική συντήρηση, είτε για την αντισεισμική αναβάθμισή των υποδομών αυτών».
Ποιες τεχνολογίες ξεχωρίζει η ίδια; «Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι τα συστήματα παρακολούθησης της δομικής υγείας για πρόβλεψη βλαβών και τα εργαλεία αποτίμησης της δομικής τρωτότητας και διακινδύνευσης», μας λέει, προσθέτοντας πως «η χρήση συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης παρέχει τη δυνατότητα δράσης λίγα δευτερόλεπτα πριν γίνει ένας σεισμός ώστε να αποτρέπονται βλάβες στα δίκτυα αλλά και τραυματισμοί».
Περιορισμένη εισχώρηση στις πραγματικές εφαρμογές
Ποιες από αυτές τις νέες τεχνολογίες έχουν αναπτυχθεί ή εφαρμοστεί στη σεισμογενή Ελλάδα και σε τι έργα; «Παρόλο που η επιστημονική κοινότητα, ιδιαίτερα στην Ελλάδα, έχει να επιδείξει σημαντικά επιτεύγματα σε νέες τεχνολογίες για την αντισεισμική προστασία, η εισχώρηση τους σε πραγματικές εφαρμογές είναι ακόμη περιορισμένη» υποστηρίζει η δρ. Μαρκογιαννάκη σημειώνοντας πως τόσο το μεγάλο κόστος εφαρμογής αντισεισμικών συστημάτων όσο και η απαιτούμενη τεχνογνωσία δρουν αποτρεπτικά. Σύμφωνα με τη συνομιλήτριά μας, στην Ελλάδα, έχουν χρησιμοποιηθεί συστηματικά νέες τεχνολογίες σε έργα – ορόσημα, όπως η παρακολούθηση της γέφυρας Μετσόβου. «Βέβαια το τελευταίο διάστημα υλοποιούνται προσπάθειες με πιλοτικά προγράμματα και με τη σύσταση κέντρων ικανοτήτων για τη μεταφορά της ακαδημαϊκής γνώσης στην πράξη», αναφέρει, στηλιτεύοντας ωστόσο πως ειδικά στις ενεργειακές υποδομές, οι επεμβάσεις πραγματοποιούνται χωρίς τεκμηριωμένη προτεραιοποίηση και ιεράρχηση των απαιτούμενων επεμβάσεων.
«Αυτό είναι εμφανές όχι μόνο από τα συνεχή προβλήματα που δημιουργούνται μετά από σεισμούς αλλά και μετά από οποιαδήποτε άλλη φυσική καταστροφή», υπογραμμίζει.
Αιολικά Πάρκα: Ανεμογεννήτριες, θεμέλια και πρανή στο επίκεντρο
«Τα αιολικά πάρκα είναι εγκαταστάσεις ιδιαίτερα εκτεθειμένες στη σεισμική δραστηριότητα λόγω του χαρακτήρα τους», αναφέρει ο κ. Δεληγιώργης προσθέτοντας πως κύρια σημεία προσοχής αποτελούν οι ανεμογεννήτριες, τα θεμέλια τους αλλά και τα πρανή της περιοχής εγκατάστασής τους έναντι σεισμογενών κατολισθήσεων. «Όσον αφορά τις ανεμογεννήτριες, λόγω της βιομηχανοποίησης τους, είναι απολύτως εφικτό να διασφαλιστεί η πλήρης συμμόρφωση τους με τις αντισεισμικές απαιτήσεις. Τα θεμέλια από την άλλη πλευρά, τα οποία στη χώρα μας έχουν βαρυτικό χαρακτήρα, απαιτείται να μελετηθούν και σχεδιαστούν από έμπειρους και εξειδικευμένους μηχανικούς, με τους απαραίτητους συντελεστές ασφαλείας και λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά του εδάφους». Σύμφωνα με τον κ. Δεληγιώργη, με την κατάλληλη διερευνητική μελέτη οφείλει να διασφαλιστεί ότι οι ανεμογεννήτριες αλλά και άλλες κρίσιμες υποδομές των αιολικών πάρκων όπως τα καλώδια και οι οδοί πρόσβασης δεν εγκαθίστανται σε πρανή τα οποία είναι πιθανό να υποστούν κατολίσθηση σε σεισμικά φαινόμενα. «Δεν χρειάζεται τέλος να υπογραμμίσω πόσο σημαντικό είναι η υλοποίηση των θεμελίων και λοιπών υποδομών να γίνει από έμπειρους φορείς και συνεργεία με συνεχή και αυστηρή επίβλεψη», αναφέρει χαρακτηριστικά.