Αντισεισμική Στήριξη Δικτύων Πυρόσβεσης

Μετά το σεισμό του Σεπτεμβρίου του 1999 και μόνο λόγω των καταστροφικών αποτελεσμάτων που επέφερε με καταρρεύσεις κτιρίων και απώλεια ανθρώπινων ζωών, εμφανίστηκε η συνήθης κατόπιν εορτής φιλολογία για την επάρκεια της αντισεισμικότητας των κατασκευών που είχε σαν αποτέλεσμα αφενός την αναθεώρηση του αντισεισμικού κανονισμού και αφετέρου την πρόσφατη ψήφιση νόμου για την υποχρεωτική ύπαρξη εδαφολογικών μελετών στα προς ανέγερση κτίρια.

Καμμία όμως μνεία δεν έχει γίνει για τις απαιτούμενες προδιαγραφές αντισεισμικής κατασκευής των ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων, ίσως γιατί δεν είχαμε κάποιο
“χτυπητό” συμβάν το οποίο να οδηγήσει σε σοβαρές επιπτώσεις όπως την απώλεια μερικών ακόμα ανθρώπινων ζωών.

ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΕΣ (Η/Μ) ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ

Οι ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις χρησιμεύουν κυρίως για τη μεταφορά ενέργειας από μία πηγή στο χώρο διαβίωσής μας κατά την εργασία μας ή τον ελεύθερο χρόνο μας
με σκοπό την εξυπηρέτηση των αναγκών μας. “Ένα κτίριο το αγοράζεις λόγω του αρχιτέκτονα αλλά ζεις με τον μηχανολόγο”, όπως χαρακτηριστικά λέγεται.

Στις σύγχρονες κατασκευές, οι τεχνολογικές εξελίξεις απαιτούν μεγαλύτερο όγκο και αριθμό ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων οι οποίες μάλιστα έχουν εξελιχθεί τόσο από πλευράς υλικών όσο και από πλευράς μεθόδων μεταφοράς των διάφορων ενεργειακών μορφών.

Ιδιαίτερα στα κτίρια γραφείων της τελευταίας 20ετίας, όλες οι Η/Μ εγκαταστάσεις διατρέχουν ελεύθερα τις ψευδοροφές των ορόφων στηριγμένες στα σταθερά στοιχεία του κτιρίου.

Οι Η/Μ εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν κυρίως τις ακόλουθες κατηγορίες:

• Ηλεκτρολογικές καλωδιώσεις εναλλασσόμενου ρεύματος (220/380 V) για την τροφοδοσία των ηλεκτρικών συσκευών, σωμάτων και λήψεων
• Σωληνώσεις μεταφοράς θερμών/ψυχρών ρευστών για τον κλιματισμό των κτιρίων
• Σωληνώσεις ύδρευσης
• Σωληνώσεις αποχέτευσης των ρευστών (ορθότερα: μικτών) αποβλήτων
• Σωληνώσεις πυροσβεστικών δικτύων ύδατος για την τροφοδοσία υδροδοτικού δικτύου (πυροσβεστικών φωλεών) και δικτύου καταιωνητήρων (κεφαλών sprinklers)
• Σωληνώσεις μεταφοράς καυσίμων αερίων
• Ηλεκτρολογικές καλωδιώσεις χαμηλής ισχύος για γραμμές δεδομένων, συναγερμού κλπ.
• Δίκτυα αεραγωγών
• Σωληνώσεις δικτύων μεταφοράς ειδικών εφαρμογών που απαντώνται κυρίως στη βιομηχανία όπως:
  1. ατμού
  2. υγραερίου
  3. αερίων άλλων εφαρμογών (οξυγόνο, άζωτο, ασετυλίνη, υδρογόνο κλπ.)
  4. και πολλά άλλα

ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ

Ο σεισμός είναι μία δόνηση η οποία εξαναγκάζει την επιφάνεια της γης σε μία απότομα μεταβαλλόμενη μετακίνηση με αποτέλεσμα οι υπέργειες κατασκευές να την ακολουθούν αναγκαστικά. Λόγω όμως ελαστικότητας, οι κατασκευές μπορεί να αναπτύξουν μία ταλάντωση γύρω από τον κύριο άξονα αδρανείας τους η οποία μπορεί να έχει μεν φθίνουσα πορεία αλλά μέσα σε επικίδυνα μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτό σημαίνει ότι η κατασκευή παραλαμβάνει τη σεισμική ενέργεια που της διοχετεύθηκε από τη φύση, την μετατρέπει σε κινητική (ταλάντωση), την απορροφά στο εσωτερικό των υλικών κατασκευής και την μηδενίζει σταδιακά (την αποσβέννει) στην εσωτερική δομή της κατασκευής (εσωτερικές τριβές και παραμορφώσεις των υλικών).

Οι τάσεις που αναπτύσσονται κατά τη διαδικασία αυτή είναι μικρότερου μεγέθους όταν ισοκατανέμονται στα κατασκευαστικά στοιχεία διότι τότε οι δυνάμεις διαχέονται σε μεγαλύτερη επιφάνεια. Τα προβλήματα προκύπτουν όταν κατά την κατανομή των τάσεων εμφανίζονται “αδύνατα” σημεία, όπου για λόγους διατήρησης της ενέργειας προκύπτουν υπερφορτίσεις.
Αδύνατο σημείο σε μία υπό φορτίο κατασκευή αποτελεί οιαδήποτε ανομοιομορφία ή ασυνέχειαγιατί εκεί υπάρχει συγκέντρωση τάσων και τελικά αστοχία.
Μία μορφή ανομοιομορφίας όπου παρατηρείται υπερφόρτιση είναι οι εγκοπές.

Σκεφθείτε το χαρτί υγείας ή τα αποκόμματα εισητηρίων, επιταγών κλπ. : η διάνοιξη μικροσκοπικών οπών δημιουργούν ασυνέχεια στο υλικό ήτοι αδύνατα σημεία κατά μήκος των οποίων όταν εξασκήσουμε δύναμη δημιουργείται μια τεχνητή αστοχία (κόψιμο) του υλικού λόγω τοπικής υπερφόρτισης. Μία σελίδα όταν την “τσακίζουμε” στα δύο για να την κόψουμε ουσιαστικά αυτό που κάνουμε είναι ότι την παραμορφώνουμε τεχνητά στο σημείο που θέλουμε να αστοχήσει (να κοπεί). Μία δεύτερη μορφή ανομοιομορφίας είναι η διεπιφάνεια (επιφάνεια επαφής) ανόμοιων υλικών τα οποία συμπεριφέρονται διαφορετικά κατά τη φόρτιση (στη συγκεκριμένη περίπτωση την ταλάντωση) με αποτέλεσμα κάποια στιγμή να “διαχωρίζονται”.

Αυτός είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο σε ένα σεισμό οι ρωγμές (αδύνατα σημεία = σημεία αστοχίας) στα κτίρια εμφανίζονται κυρίως στο σημεία όπου τα τούβλα εφάπτονται στο σκελετό από οπλισμένο σκυρόδεμα. Μία τρίτη μορφή ανομοιομορφίας είναι οι οιασδήποτε μορφής ενώσεις, συνδέσεις υλικών και εξαρτημάτων όπως συγκολλήσεις, σημεία σύνδεσης με φλάντζες, μούφες, καμπύλες και άλλα στοιχεία σύνδεσης επειδή και αυτές συμπεριφέρονται διαφορετικά κατά τη φόρτιση περίπου όπως οι εγκοπές με αποτέλεσμα την εμφάνιση ρωγμών και τελικά αστοχιών στα σημεία των ενώσεων.

ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΙΣ Η/Μ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ

Μέχρι σήμερα ελάχιστα συμβάντα έχουν αναφερθεί σχετικά με αστοχίες των Η/Μ εγκαταστάσεων που σχετίζονται με τα σεισμικά φαινόμενα και αυτό κυρίως γιατί:

1. Στις κατοικίες και τα κτίρια γραφείων:

• Οι Η/Μ εγκαταστάσεις δεν ήταν εκτεταμένες και συνεπώς και οι αστοχίες δεν είναι συχνές.
• Οι κτιριακές αστοχίες ήταν πιο σοβαρές σε επιπτώσεις από τις αντίστοιχες των Η/Μ εγκαταστάσεων με αποτέλεσμα η σημασία της σύγχρονης εμφάνισης των δευτέρων (διαρροές, βραχυκυκλώματα κλπ.) να υποβαθμίζεται.
• Είμαστε πιο εξοικειωμένοι με τις αστοχίες των Η/Μ εγκαταστάσεων οι οποίες συμβαίνουν συχνότερα στην καθημερινή μας ζωή και συνεπώς δεν τις αξιολογούμε ανάλογα.

2. Αντίστοιχα στη βιομηχανία:

• Είμαστε πιο εξοικειωμένοι με τις αστοχίες των Η/Μ εγκαταστάσεων οι οποίες συμβαίνουν συχνότερα στην καθημερινή μας ζωή και συνεπώς δεν τις αξιολογούμε ανάλογα.
• Τυχόν αστοχίες είχαν λιγότερο σοβαρές οικονομικές επιπτώσεις στην επιχειρηματική δραστηριότητα, λόγω του μειωμένου ανταγωνισμού.
• Οι εταιρείες όσο και οι αντίστοιχες ασφαλιστικές δεν είχαν την εμπειρία των απωλειών που έχουν σήμερα.

Στη σημερινή όμως εποχή:

1.  Τόσο οι κατοικίες όσο και τα κτίρια γραφείων έχουν πληθώρα εγκαταστάσεων που δεν είχαν στο παρελθόν όπως ηλεκτρολογικά δίκτυα δεδομένων και συναγερμού, εγκαταστάσεις φυσικού αερίου, εγκαταστάσεις κλιματισμού (σωληνώσεων και αεραγωγών), εγκαταστάσεις πυρόσβεσης, ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις μεγαλύτερης πλέον ισχύος, ποικιλίας και αριθμού λήψεων, εφεδρικά δίκτυα παροχής ισχύος κλπ.

2. Οι εγκαταστάσεις παρουσιάζουν μία μεγαλύτερη πολυπλοκότητα και, ιδιαίτερα στους γραφειακούς χώρους, τα δίκτυα διατρέχουν το χώρο μέσα σε ψευδοροφές δηλαδή είναι ουσιαστικά εμφανή ώστε να υπάρχει η ευελίξία της αντικατάστασης, αναβάθμισης, επιθεώρησης, συντήρησης και επισκευής τους.

3. Το κόστος όλων των εργασιών επέμβασης στις εγκαταστάσεις είναι συγκριτικά υψηλότερο.

4. Η εμπειρία από αστοχίες των εγκαταστάσεων (και) λόγω σεισμικής δραστηριότητας είναι πλέον πλούσια και μάλλον ανησυχητική.
Σε περίπτωση ενός σεισμού το κτίριο εξαναγκάζεται σε ταλάντωση. Το τμήμα των εγκαταστάσεων το οποίο παραλαμβάνει ένα μεγάλο μέρος της ταλάντωσης είναι τα δίκτυα που διατρέχουν το κτίριο. Από αυτά, λόγω γεωμετρίας, τα δίκτυα αεραγωγών σπάνια παρουσιάζουν πρόβλημα. Αντίθετα, λόγω γεωμετρίας, οι ψευδοροφές είναι οι πλέον ευάλωτες αλλά με μικρή επικινδυνότητα για τους ανθρώπους λόγω της ελαφριάς τους κατασκευής.

Λόγω ιδιοτήτων της μεταφερόμενης ενέργειας ίσως φαίνεται ότι τη μεγαλύτερη επικινδυνότητα για τους ανθρώπους την ενέχουν τα ηλεκτρολογικά δίκτυα επειδή πιθανή αστοχία τους δημιουργεί προϋποθέσεις βραχυκυκλωμάτων και πυρκαγιάς ακόμα και ηλεκτροπληξίας. Τα δίκτυα όμως αυτά λόγω της εκ κατασκευής ελαστικότητας των καλωδιώσεων αστοχούν μόνο στις συνδέσεις και μία στοιχειώδης τεχνικά ορθή εγκατάσταση βάσει του ΚΕΗΕ σπάνια θα παρουσιάσει πρόβλημα. Τη μεγαλύτερη πιθανότητα αστοχίας αλλά και επικινδυνότητα σε περίπτωση αστοχίας την ενέχουν τα δίκτυα σωληνώσεων τα οποία, θα ελευθερώσουν το μεταφερόμενο υπό πίεση ρευστό με πιθανότατα ολέθριες συνέπειες ανάλογα με την έκταση της αστοχίας και το είδος του ρευστού.

Το πιο επικίνδυνο φαινόμενο το οποίο αναμένεται μετά από ένα ισχυρό σεισμό είναι η πυρκαγιά. Είναι λοιπόν προφανές ότι η ταυτόχρονη αστοχία ενός δικτύου σωληνώσεων καυσίμου αερίου (υγραέριο, φυσικό αέριο, υδρογόνο κλπ.) θα προκαλέσει επιδείνωση της πυρκαγιάς, εκρήξεις και πιθανότατα αδυναμία επέμβασης των πυροσβεστικών δυνάμεων τουλάχιστον με συμβατικά μέσα. Στη χώρα μας όμως τα δίκτυα καυσίμων αερίων δεν χρησιμοποιούνται εκτεταμένα παρά μόνο σε μερικές εφαρμογές στη βιομηχανία. Από τα λοιπά δίκτυα τα πλέον κοινά είναι τα δίκτυα πυρόσβεσης με την αντισεισμική στήριξη των οποίων θα ασχοληθούμε στο επόμενο κεφάλαιο διότι:

• Είναι τα πλέον συχνά απαντώμενα δίκτυα.
• Διατρέχουν όλους τους εργασιακούς χώρους.
• Περιέχουν νερό υπό σχετικά υψηλή πίεση 7-12 bar.
• Είναι σχεδιασμένα να ελευθερώνουν νερό με μεγάλη παροχή.
• Τυχόν αστοχία τους θα απελευθερώσει νερό σε μεγάλες ποσότητες με υψηλή ροή με αποτέλεσμα:
  1. Να στερήσει την επιχείρηση από τη δυνατότητα επέμβασης σε περίπτωση πυρκαγιάς
  2. Να προκαλέσει βραχυχκυκλώματα
  3. Να δημιουργήσει μεγάλης έκτασης καταστροφές στον εξοπλισμό ιδιαίτερα εάν αυτός είναι ευαίσθητος στην υγρασία (ηλεκτρονικά εξαρτήματα, ξύλινες κατασκευές κλπ.)
• Έχουν υψηλότατο κόστος επισκευής.

ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΣΤΗΡΙΞΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΠΥΡΟΣΒΕΣΗΣ

Βάσει των όσων αναπτύχθηκαν ανωτέρω, είναι κατανοητό ότι σε περίπτωση σεισμού το ελαστικό μεταλλικό δίκτυο σωληνώσεων δεν κινείται με τον ίδιο τρόπο με το σαφώς πιο άκαμπτο σκελετό του κτιρίου.         Σε περίπτωση τώρα που ο σεισμός είναι ισχυρός το άκαμπτο κτίριο απορροφά στη δομή του την κινητική ενέργεια γρήγορα και ακινητοποιείται ενώ το ελαστικότερο δίκτυο συνεχίζει να κινείται εξαναγκαζόμενο σε ταλάντωση.

Επειδή κάθε ευθύγραμμο τμήμα σωληνώσεων ταλαντώνεται κυρίως κάθετα προς το μήκος του και ένα δίκτυο σωληνώσεων πυρόσβεσης ακολουθεί διάφορες διευθύνσεις, είναι κατανοητό ότι κάθε ευθύγραμμο τμήμα σε ένα δίκτυο πυρόσβεσης ταλαντώνεται σε διαφορετική διεύθυνση με αποτέλεσμα σε κάθε κάθετη συμβολή σωληνώσεων να αναπτύσσονται ισχυρές τάσεις.

Επιπλέον, τα δίκτυα πυρόσβεσης είναι πλήρη με νερό υψηλής πίεσης και συνεπώς η ανά μονάδα μήκους ίδια μάζα (και βάρος) να είναι σημαντική οπότε τόσο οι αδρανειακές δυνάμεις είναι ισχυρότερες στα δίκτυα αυτά αλλά και η καταπόνηση των στοιχείων σύνδεσης όσο και των σωληνώσεων στα μεγάλα ευθύγραμμα τμήματα είναι αυξημένη.

Ανακεφαλαιώνοντας λοιπόν έχουμε ότι ένα δίκτυο πυρόσβεσης καταπονείται:

1. Στα σημεία συμβολής των κάθετων οδεύσεων των σωληνώσεών του
2. Στα ελεύθερα ευθύγραμμα τμήματά του μεγάλου μήκους

Η βασική λοιπόν αρχή που πρέπει να διέπει το σχεδιασμό της αντισεισμικής προστασίας των δικτύων πυρόσβεσης είναι η σταθερή στήριξή τους στον φέροντα οργανισμό (σκελετό) του κτιρίου ώστε το δίκτυο πυρόσβεσης να ακολουθεί το κτίριο στην ταλάντωσή του και να υποβοηθάται έτσι η απορρόφηση της σεισμικής ενέργειας από το κτίριο χωρίς να μεταρέπεται σε κινητική ενέργεια (ταλάντωση) του δικτύου σωληνώσεων. Η στήριξη των δικτύων στο σκελετό πρέπει να ακολουθεί την αρχή ότι στα σημεία συγκέντρωσης των τάσεων η στήριξη πρέπει να είναι ενισχυμένη.

Μετά την έντονη σεισμική δραστηριότητα που παρατηρείται στη χώρα μας αλλά και αλλού οι μεγάλες ασφαλιστικές εταιρείες απαιτούν αντισεισμική στήριξη των δικτύων πυρόσβεσης από τους πελάτες τους στην Ελλάδα. Κατωτέρω παρατίθενται οι προδιαγραφές αντισεισμικής στήριξης οι οποίες θεωρούνται κατ’ελάχιστον επαρκείς για την αντισεισμική στήριξη των δικτύων πυρόσβεσης σύμφωνα με τις οδηγίες της FM Global. Οι φωτογραφίες έχουν ληφθεί από την κατασκευή αντισεισμικής στήριξης δικτύου πυρόσβεσης στην Ελλάδα από την Εταιρεία “a&c -Τεχνική Κατασκευαστική”.

1. Όλες οι σωληνώσεις του δικτύου πυρόσβεσης διαμέτρου άνω των 2″ θα πρέπει να υπόκεινται σε αντισεισμική στήριξη.

2. Σε κάθε στήλη του δικτύου που διατρέχει κάθετα πολυώροφο κτίριο θα τοποθετείται εύκαμπτος σύνδεσμος σε απόσταση 0.6m από την επιφάνεια του δαπέδου του κάθε ορόφου. (Φωτογραφία 1)

3. Σε κάθε στήλη του δικτύου που διατρέχει κάθετα πολυώροφο κτίριο θα τοποθετείται τετραδιευθυντική στήριξη (εγκάρσια και διαμήκης) σε απόσταση 0.6m από την οροφή του κάθε ορόφου. (Φωτογραφία 2)

4. Εγκάρσια στήριξη θα τοποθετείται σε απόσταση το μέγιστο 1.8m από το τέλος ενός βρόχου και μετά ανά αποστάσεις 12.2m το μέγιστο. (Φωτογραφία 3/ Στήριγμα Α)

5. Διαμήκης στήριξη θα τοποθετείται σε απόσταση το μέγιστο 12.2m από το τέλος ενός βρόχου και μετά ανά αποστάσεις 24.4m το μέγιστο (Φωτογραφία 3/Στήριγμα Β)

6. Τα στηρίγματα θα υπολογίζονται για αντοχή στο φορτίο σχεδιασμού.

7. Το φορτίο σχεδιασμού υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το βαρος της σωλήνωσης με 0.5.

8. Στο τέλος κάθε στήλης θα τοποθετούνται εύκαμπτοι σύνδεσμοι.

9. Οι φλάντζες θα ηλεκτροσυγκολλούνται με ραφή έσω και έξω.

10. Όλα τα εξαρτήματα θα πρέπει να είναι εγκεκριμένα από αρμόδιο φορέα.

Ως εγκάρσια στήριξη εννοείται αυτή που εμποδίζει τη σωλήνωση να κινηθεί κάθετα προς το μήκος της και παράλληλα προς το στήριγμα.

Ως διαμήκης στήριξη εννοείται αυτή που εμποδίζει τη σωλήνωση να κινηθεί παράλληλα προς το μήκος της.

Ως τετραδιευθυντική στήριξη εννοείται αυτή που εμποδίζει τη σωλήνωση να κινηθεί προς οιαδήποτε κατεύθυνση κάθετα προς το μήκος της είτε κάθετα είτα παράλληλα προς το
στήριγμα.

Οι ανωτέρω προδιαγραφές θα πρέπει να περιληφθούν στην ΤΟΤΕΕ 2451 και να έχουν υποχρεωτική αναδρομική ισχύ. Η ΤΟΤΕΕ 2451 θα πρέπει να απορρίψει μερικές από τις περιγραφόμενες στο κείμενό της στηρίξεις ως μη αντισεισμικές και να υιοθετήσει τις ανωτέρω. Θα πρέπει επίσης να συμπεριλάβει κατασκευαστικά σκαριφήματα και φωτογραφίες. Τεχνικά η ενίσχυση των υφιστάμενων στηρίξεων των σωληνώσεων των πυροσβεστικών δικτύων είναι δυνατή και εκ των υστέρων.

Tου Σκρουμπέλου Γιώργου (Μηχανικού Ασφαλείας)