Ενεργειακά κτίρια με αντισεισμική προστασία

Ενέργειες και δράσεις για συνδυασμένη ενεργειακή και αντισεισμική προστασία του εξωτερικού κελύφους κτιριακών κατασκευών

Ο σεισμός της 30ης Οκτωβρίου 2020, στην Σάμο και την Σμύρνη, επαναφέρει το ζήτημα της αντισεισμικής συμπεριφοράς των κατασκευών καθώς και της διαχείρισης του σχετικού σεισμικού κινδύνου. Είναι γεγονός ότι κάθε φορά που μια ισχυρή σεισμική δόνηση πλήττει την χώρα ή τις γειτονικές, όλος ο τεχνικός κόσμος, αλλά και η ευρύτερη κοινωνία των πολιτών, ενεργοποιείται, ενώ σε ασεισμικές περιόδους όλοι ξεχνάμε έναν υπαρκτό και ύπουλο κίνδυνο ο οποίος ελλοχεύει ανά πάσα στιγμή και ώρα. Έτσι, τo τελευταίο μεγάλο διάστημα όλοι οι Ευρωπαϊκοί Φορείς και το Ελληνικό κράτος θέτει ως πρώτο ζήτημα την ενεργειακή αναβάθμιση, χωρίς κανείς να διασφαλίζει ότι όλα τα συστήματα που θα προσφέρουν την πολυπόθητη ενεργειακή προστασία θα τοποθετούνται σε μηχανικά επαρκή φέροντα συστήματα, ενώ περαιτέρω και η επίδραση των διαφόρων ενεργειακών προσαρτημάτων (εξωτερική ή αεριζόμενη θερμομόνωση, φωτοβολταϊκά πανέλα όψεων κ.λ.π.), δεν θα αλλοιώνει την αρχική συμπεριφορά ή/και θα επιφέρει ένα πρόσθετο βαθμό προστασίας σε φέροντα ή μη φέροντα δομικά στοιχεία.

Τι γίνεται με την τοιχοποιία
Από μια σειρά σεισμών που συνέβησαν πρόσφατα αλλά και κατά το παρελθόν, έχει διαπιστωθεί ότι ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που εμφανίζονται είναι η αποκόλληση της τοιχοποιίας πλήρωσης και η πτώση αυτής εσωτερικά ή εξωτερικά του κτιρίου προκαλώντας σημαντικές υλικές καταστροφές στους παρακείμενους ακάλυπτους και κοινόχρηστους χώρους και οδούς, καθώς και πιθανές απώλειες σε ζωές. Ταυτόχρονα, οι οικονομικές συνέπειες που προκαλούνται από την ανάγκη επισκευής και τη διακοπή λειτουργίας του κτιρίου, είναι δυσβάστακτες ειδικά σε συνθήκες μετασεισμικής κρίσης. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το σύνολο των συστημάτων θερμομονωτικής προστασίας τοποθετούνται επί της τοιχοποιίας, καθίσταται πλέον επιτακτικό να διερευνηθεί η εν λόγω αντισεισμική συμπεριφορά.

Με εφαλτήριο όλα τα ανωτέρω, η Fibran A.E ως συντονιστής και βιομηχανικός εταίρος, μαζί με τα πανεπιστημιακά εργαστήρια Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών, του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών, καθώς και με το εργαστήριο Πειραματικής Αντοχής Υλικών και Κατασκευών, του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών, του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, επικεντρώνεται στην συνδυασμένη διερεύνηση της ενεργειακής και αντισεισμικής συμπεριφοράς σύνθετων συστημάτων εξωτερικής θερμομόνωσης, ΣΣΕΘ, και συστημάτων αεριζόμενη όψης, στο πλαίσιο του ερευνητικού έργου Ερευνώ-Δημιουργώ-Καινοτομώ, ΕΣΠΑ 2014-2020, υπό τον διακρατικό τίτλο «Ευφυείς όψεις για κτίρια σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας».

Κατασκευαστικές λύσεις
Το προαναφερόμενο ερευνητικό έργο χαρακτηρίζεται από σαφή καινοτόμα πρωτοτυπία τεχνολογικής έρευνας διότι εστιάζεται στην διερεύνηση τεχνικών κατασκευαστικών λύσεων, όπως αυτές εφαρμόζονται στην καθημερινή κατασκευαστική πρακτική, προχωρώντας συνδυασμένα, πέρα από τα ενεργειακά χαρακτηριστικά, στην ανάλυση της μηχανικής συμπεριφοράς συστημάτων ΣΣΕΘ και αεριζόμενων όψεων έναντι σεισμικών δράσεων.

Πιο συγκεκριμένα, για πρώτη φορά στον Ευρωπαϊκό χώρο, εφαρμόζεται μια ολοκληρωμένη πειραματική και αναλυτική προσπάθεια στοχεύοντας στην αποτίμηση της συμπεριφοράς των θερμομονωτικών υλικών (διογκωμένης – EPS – και εξηλασμένης – XPS – πολυστερίνης καθώς και πετροβάμβακα) ως προσαρτημάτων επί των τοιχοπληρώσεων, που μορφώνουν σύνθετα συστήματα εξωτερικής μόνωσης και συστήματα αεριζόμενης όψης, έναντι σεισμικών καταπονήσεων. Τελικός στόχος η ανάπτυξη μεθοδολογίας, η ποιοτική και ποσοτική εκτίμηση και ο προσδιορισμός της αντισεισμικής συμπεριφοράς των ΣΣΕΘ και των συστημάτων αεριζόμενης όψης.

Εν όψει των ανωτέρω και στην φάση των προκαταρκτικών αποτελεσμάτων εξετάστηκε η εντός και εκτός επιπέδου συμπεριφορά τμημάτων τοιχοποιίας με ή χωρίς θερμομονωτικά προσαρτήματα ως μέρος μιας διερεύνησης της συμπεριφοράς θερμομονωτικών προσαρτημάτων που επικολλώνται στις τοιχοπληρώσεις κατασκευών που θα υποστούν σεισμικές καταπονήσεις. Τα πρωτογενή ευρήματα* έδειξαν κάτι το εξαιρετικά ενδιαφέρον και ταυτόχρονα χρήσιμο, ειδικά, για τις θερμοπροσόψεις με πλάκες εξηλασμένης πολυστερίνης (XPS).

Σημαντικά ευρήματα

• Η ύπαρξη του θερμομονωτικού προσαρτήματος σε πιστοποιημένο σύστημα θερμοπρόσοψης που αποτελείται από πλάκες εξηλασμένης πολυστερίνης, XPS, (FIBRANxps ETICS GF), επέφερε μια αύξηση της φέρουσας ικανότητας η οποία είναι της τάξης άνω του 40%, συγκριτικά με μια τοιχοποιία χωρίς μόνωση.
• Η αύξηση της φέρουσας ικανότητας θερμοπρόσοψης με πλάκες εξηλασμένης πολυστερίνης, είναι κατά πολύ μεγαλύτερη έναντι περίπτωσης θερμοπρόσοψης με διογκωμένη πολυστερίνη, EPS, (FIBRANeps 80), και πετροβάμβακα, MW, (FIBRANgeo BP ETICS plus).
• Η οριακή κατάσταση συνοδεύεται με μερική αποκόλληση του θερμομονωτικού προσαρτήματος από την επιφάνεια του τοίχου ενώ η ύπαρξη του βύσματος αποτρέπει την καθ’ ολοκληρία αποκόλληση του μονωτικού υλικού.

Το ερευνητικό πρόγραμμα βρίσκεται σε εξέλιξη και μέχρι το πέρας αυτού θα ακολουθήσουν και άλλες τεχνικές ενημερώσεις και ανακοινώσεις με σχετικές αναρτήσεις στον διαδικτυακό χώρο του προγράμματος (www.ifzeb.gr).

Επιστημονική διερεύνηση
Η FIBRAN ως παραγωγός και των τριών τύπων θερμομονωτικών υλικών που χρησιμοποιούνται σε συστήματα μόνωσης (Εξηλασμένης/Διογκωμένης πολυστερίνη και Πετροβάμβακα), μετέχει σε πλήθος ερευνητικών προγραμμάτων. Σκοπός πάντα είναι η επιστημονική διερεύνηση των φαινόμενων δομικής φυσικής σε συνδυασμό με την δομική μηχανική, ώστε να προσφέρεται στους μηχανικούς μια ολοκληρωμένη επιστημονική γνώση για τα όρια, τις δυνατότητες και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των διαφόρων συστημάτων μόνωσης. Άρα, στην ερώτηση που συχνά γίνεται: «Ποιο είναι το καλύτερο σύστημα θερμοπρόσοψης», η απάντηση δεν είναι μονοσήμαντη, καθώς αυτή εξαρτάται από τον τύπο του κτιρίου και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά που επιθυμεί να προσδώσει ο μελετητής στο κτίριο.

Σωστή επιλογή υλικών
Γενικά θα λέγαμε πως η Εξηλασμένη πολυστερίνη είναι μια ενδεδειγμένη επιλογή όταν ο μελετητής επιθυμεί εκτός από την θερμομόνωση να βελτιώσει την συμπεριφορά του κτιρίου σε περίπτωση σεισμού καθώς επιφέρει μια αύξηση της φέρουσας ικανότητας της τοιχοποιίας πλήρωσης  άνω του 40%(α). Από την άλλη όμως, υπάρχουν πολυ-λειτουργικά υλικά όπως ο Πετροβάμβακας, που εκτός από την θερμομόνωση, προσφέρει πυροπροστασία, ηχομόνωση, διαπνοή με συνεχή αφύγρανση, καλύτερη διαστατική σταθερότητα και χαμηλότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Έτσι αν π.χ. μιλάμε για ένα νεόδμητο κτίριο ή ένα υφιστάμενο αλλά σχετικά καινούργιο κτίριο τότε η επιλογή γέρνει στον Πετροβάμβακα. Όπως επίσης για λόγους πυροπροστασίας αν πρόκειται για ένα σχολείο ή ένα νοσοκομείο. Αν όμως η θερμοπρόσοψη αφορά π.χ. κτίρια του 1970  στο κέντρο της Θεσσαλονίκης ή της Αθήνας, όπου ο μελετητής κρίνει πως σημαντικότερη είναι η προστασία σε περίπτωση σεισμού τότε θα ήταν συνετό να επιλέξει Εξηλασμένη πολυστερίνη και πυροφραγή με λωρίδες πετροβάμβακα περιμετρικά του κτιρίου. Σε κάθε όμως περίπτωση, από τις προαναφερόμενες, σημαντικό στοιχείο μπορεί να αποτελέσει η εξωτερική θερμομόνωση ως στοιχείο συνεισφοράς στην δομική προστασία και ακεραιότητα της μη φέρουσας τοιχοποιίας, επιτυγχάνοντας τον επιθυμητό διττό στόχο ενεργειακής και μηχανικής προστασίας.

Είναι λοιπόν στη διακριτική ευχέρεια του εκάστοτε καλά ενημερωμένου μελετητή να επιλέξει μεταξύ των υλικών, αναλογιζόμενος τα όρια των υλικών και τα χαρακτηριστικά που αυτά μπορούν να προσδώσουν στο προς ενεργειακή αναβάθμιση κτίριο.

*Μάνος Γ., Κατάκαλο Κ., Μελίδης Λ., Αναστασιάδης Α., (2019): Η συμπεριφορά τοιχοπληρώσεων με θερμομονωτικά προσαρτήματα σε εκτός επιπέδου σεισμικές δράσεις. 4ο Πανελλήνιο Συνέδριο Αντισεισμικής Μηχανικής και Τεχνικής Σεισμολογίας, 5 έως 7 Σεπτεμβρίου 2017, Αθήνα.