Δρ. Κ. Σαχπάζης: Δομοστατική και Γεωτεχνική Μηχανική – Γιατί Πρέπει Πάντα να Πηγαίνουν Μαζί – Ο Καθοριστικός Ρόλος των Ευρωκωδίκων

Των: Δρ. Κώστα Σαχπάζη, Πολιτικού Μηχανικού, Καθηγητή της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας, Κωνσταντίνας Σαχπάζη, Πολιτικού Μηχανικού, και Δέσποινας Σαχπάζη, Αρχιτέκτονος Μηχανικού

____________________  ..  ____________________

Το Αόρατο Θεμέλιο της Ασφάλειας

Σε κάθε κατασκευή, είτε πρόκειται για ένα πολυώροφο κτίριο είτε για μια γέφυρα ή ένα λιμενικό έργο, η επιτυχία και η αντοχή της εξαρτώνται από δύο αλληλένδετους κόσμους: τη δομοστατική μηχανική και τη γεωτεχνική μηχανική. Αν και συχνά θεωρούνται χωριστές επιστημονικές ειδικότητες, στην πράξη δεν πρέπει ποτέ να αντιμετωπίζονται αποκομμένα. Είναι δύο κλάδοι που “συνομιλούν” διαρκώς – και η γλώσσα αυτής της επικοινωνίας είναι οι Ευρωκώδικες.

1. Δομοστατική & Γεωτεχνική: Δύο επιστήμες, ένα έργο

Η δομοστατική μηχανική (structural engineering) ασχολείται με τον σχεδιασμό φερόντων στοιχείων – πλάκες, δοκούς, υποστυλώματα, τοιχία, κελύφη. Αντίστοιχα, η γεωτεχνική μηχανική (geotechnical engineering) ερευνά και μοντελοποιεί τη συμπεριφορά του εδάφους που «σηκώνει» αυτές τις κατασκευές. Το έδαφος, με όλες τις γεωλογικές του αβεβαιότητες, είναι ένας μη-γραμμικός, ανισότροπος και χρονικά μεταβαλλόμενος φορέας.

Η παραμικρή αστοχία στη γεωτεχνική πρόβλεψη μπορεί να καταστήσει αδύναμη ή ακόμη και επικίνδυνη τη δομή. Παράδειγμα: ένας εξαιρετικός στατικός σχεδιασμός μιας πολυκατοικίας σε περιοχή με υψηλό συντελεστή σεισμικής επιτάχυνσης (ag), είναι εξ ορισμού ανεπαρκής αν το έδαφος έχει χαμηλή φέρουσα ικανότητα ή προβληματική συμπιεστότητα.

2. Οι Ευρωκώδικες ως κοινή γλώσσα συνεργασίας

Η σειρά των Ευρωκωδίκων (EN 1990 – EN 1999) έχει μεταμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζονται τα έργα πολιτικού μηχανικού. Ο Ευρωκώδικας 7 (EN 1997), που αφορά τη γεωτεχνική μηχανική, και οι Ευρωκώδικες 2 και 3 (οπλισμένο σκυρόδεμα και χάλυβας), δεν είναι απλώς τεχνικά πρότυπα. Είναι συμβάσεις ορθής πρακτικής που υποχρεώνουν τους μελετητές να εργάζονται βάσει αλληλεξαρτήσεων.

Ειδικά στο Μέρος 1 του EC7, τίθενται:

• Κανόνες για το γεωτεχνικό σχέδιο σχεδιασμού,
• Τύποι θεμελίωσης (ρηχή, βαθιά, ειδικές μέθοδοι),
• Θεμελιώδεις αρχές ασφάλειας με συντελεστές μερικής ασφάλειας,
• Μέθοδοι επαλήθευσης (DA1, DA2, DA3) που απαιτούν διεπιστημονική τεκμηρίωση.

Οι Ευρωκώδικες επιβάλλουν την αλληλοτροφοδότηση μεταξύ γεωτεχνικών και δομοστατικών μελετών. Ένα παράδειγμα: τα φορτία σχεδιάζονται με βάση τον EN 1991, μεταφέρονται μέσω του φορέα (EN 1992/1993) και καταλήγουν σε εδάφη σύμφωνα με την εδαφική καμπύλη καθίζησης του EN 1997. Χωρίς ολοκληρωμένο feedback loop, η τελική συμπεριφορά του έργου παραμένει αβέβαιη.

3. Πραγματικά περιστατικά: Όταν η απομόνωση κοστίζει

Ας μην πάμε μακριά. Πλήθος έργων στην Ελλάδα έχουν παρουσιάσει καθιζήσεις, ρηγματώσεις και αποκολλήσεις όχι λόγω εσφαλμένου στατικού υπολογισμού, αλλά επειδή δεν ελήφθη υπόψη η επιρροή των γεωλογικών στρωμάτων (π.χ. αργιλικά στρώματα με συμπεριφορά creep).

Σε πρόσφατη μελέτη του ΤΕΕ, διαπιστώθηκε ότι το 30% των αστοχιών σε ιδιωτικά κτίρια οφείλονται σε κακή ή ανύπαρκτη γεωτεχνική διερεύνηση. Στο δημόσιο τομέα, έργα όπως οδικές γέφυρες ή τοιχία αντιστήριξης παρουσίασαν προβλήματα που θα μπορούσαν να είχαν προληφθεί με πιο στενή συνεργασία γεωτεχνικού και στατικού.

4. Τα κρίσιμα κοινά βήματα στο Design Process

Οι μελέτες πρέπει να διατρέχουν την εξής αλυσιδωτή πορεία:

1. Γεωτεχνική έρευνα πεδίου (γεωτρήσεις, SPT, CPT)
2. Ερμηνεία και χαρακτηρισμός του υπεδάφους
3. Καθορισμός γεωτεχνικών παραμέτρων με χαρακτηριστικές και σχεδιαστικές τιμές
4. Αρχικός δομοστατικός σχεδιασμός
5. Ανάλυση αλληλεπίδρασης εδάφους – κατασκευής
6. Τελική στατική και γεωτεχνική επαλήθευση υπό κοινό μοντέλο φόρτισης

Χωρίς τον βηματισμό αυτό, απουσιάζει ο αναγκαίος συνδυαστικός έλεγχος οριακών καταστάσεων φέρουσας ικανότητας (ULS) και λειτουργικότητας (SLS), που είναι θεμέλιο των Ευρωκωδίκων.

5. Το μέλλον: Από τη συνεργασία στη συν-υπογραφή

Η ελληνική εμπειρία υποδεικνύει πως οι μελέτες συντάσσονται, συχνά, απομονωμένα: ο στατικός φτιάχνει τον φέροντα οργανισμό, ο γεωτεχνικός «σφραγίζει» μια παράγραφο. Αυτό πρέπει να αλλάξει. Η λύση είναι η συν-ευθύνη μελέτης, όπου ο φέρων οργανισμός και η θεμελίωση ελέγχονται ως ενιαίο σύστημα.

Η τεχνολογία BIM (Building Information Modeling), οι ψηφιακές πλατφόρμες και τα advanced FEM λογισμικά επιτρέπουν πλέον συνδυασμένες αναλύσεις που ενσωματώνουν παραμέτρους υποστρώματος σε χρόνο σχεδόν πραγματικό.

Συμπεράσματα

Η δομοστατική και η γεωτεχνική μηχανική δεν είναι ανεξάρτητες – είναι οι δύο όψεις της ίδιας μηχανικής αλήθειας. Η θεμελίωση, οι πιέσεις, οι καθιζήσεις, οι σεισμικές παραμορφώσεις και οι αλληλεπιδράσεις φορέα-εδάφους απαιτούν συνδυασμένη τεχνική αντιμετώπιση.

Οι Ευρωκώδικες μάς προσφέρουν το θεσμικό πλαίσιο. Εμείς, ως μηχανικοί, οφείλουμε να το αξιοποιούμε ενεργά και συνεργατικά, ώστε να εξασφαλίσουμε ότι τα έργα μας θα στέκουν όρθια και ασφαλή – όχι μόνο σήμερα, αλλά και για τις γενιές που έρχονται.

—————–

Ο Δρ. Κώστας Σαχπάζης είναι Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας (www.uowm.gr και www.geodomisi.com, email: sachpazis@teemail.gr), η Κωνσταντίνα Σαχπάζη είναι Πολιτικός Μηχανικός, και η Δέσποινα Σαχπάζη είναι Αρχιτέκτων Μηχανικός

 

Image by Ziaur Chowdhury from Pixabay

---