Πώς άντεξε τα Ρίχτερ ο ουρανοξύστης στην Ταϊβάν - Με την ίδια «συνταγή» και ο Πύργος στο Ελληνικό

Είναι πρωί της Τετάρτης. Η πρωτεύουσα της Ταϊβάν, Ταϊπέι, σείεται από έναν τρομακτικό σεισμό, μεγέθους 7,4 βαθμών της κλίμακας Ρίχτερ. Ενώ δεκάδες κτίρια καταρρέουν, τα βλέμματα στρέφονται με αγωνία στο ψηλότερο κτίριο της χώρας: τον ουρανοξύστη Taipei 101, ο οποίος κινείται σχεδόν ανεπαίσθητα στη διάρκεια του σεισμού και βγαίνει αλώβητος από την οργή του Εγκέλαδου.

Αυτό δεν είναι έκπληξη, σχολιάζουν αρχιτέκτονες και μηχανικοί από κάθε γωνιά του πλανήτη. Ο Taipei 101 έχει σχεδιαστεί να δίνει μάχη -και να βγαίνει νικητής- με τα στοιχεία της φύσης, χρησιμοποιώντας μια σειρά από καινοτόμες και παράξενες, στα μάτια των αδαών, μεθόδους. Χαρακτηριστικότερη αυτών, η «χρυσή σφαίρα». Μια τεράστια, βάρους 660 τόνων, ατσάλινη (βαμμένη σε χρυσαφί χρώμα) μπάλα, η οποία κρέμεται στη μέση του 92ου ορόφου του ουρανοξύστη και λειτουργεί ως αντίβαρο που διατηρεί την ισορροπία του κτιρίου ταλαντευόμενη προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτή που κινείται το κτίριο.

«Τα μεγάλα κτίρια», λένε, «χρειάζονται και μεγάλες ιδέες». Ετσι, τέτοιες ασυνήθιστες λύσεις χρησιμοποιούνται ανεξαιρέτως σε κάθε ουρανοξύστη κάθε γωνιάς του κόσμου. Διαφορετικές ανά περίπτωση, καθώς προσαρμόζονται στις συνθήκες στις οποίες πρέπει να στέκουν όρθιες αυτές οι -στα όρια του θαύματος- υπερκατασκευές. Το ψηλότερο κτίριο του πλανήτη, για παράδειγμα, το Burj Khalifa στο Ντουμπάι (το οποίο απέσπασε αυτό τον τίτλο από το Taipei 101, που τον κατείχε έως το 2007), διαθέτει έναν τύπο «αποσβεστήρα μάζας», διαφορετικό του Taipei 101 (για να αντιστέκεται στους ανέμους), όμως το δικό του μεγάλο μυστικό κρύβεται στα θεμέλια. Ο ουρανοξύστης των 830 μέτρων στέκεται επάνω σε μια «σχεδία» από ενισχυμένο σκυρόδεμα υπερυψηλής αντοχής και ατσάλι, η οποία με τη σειρά της στηρίζεται επάνω σε γιγαντιαίους πασσάλους που είναι θαμμένοι σε τεράστιο βάθος. Αυτός ο τύπος θεμελίων, γνωστός ως pile raft foundation ή mat foundation (κατά κάποιους μοιάζει με σχεδία, κατά άλλους μοιάζει με χαλί), αποτρέπει τις καθιζήσεις σε σαθρά εδάφη (όπως η άμμος του Ντουμπάι) και περιορίζει τις πλευρικές κινήσεις του κτιρίου στη διάρκεια σεισμών.

Σε μια άλλη γωνιά του κόσμου, στην Ελλάδα, είδαμε για πρώτη φορά να θεμελιώνεται ουρανοξύστης με αυτή τη μέθοδο. Στο Ελληνικό, εκεί όπου η Lamda Development εξελίσσει το μεγαλύτερο project στην Ευρώπη, ο Riviera Tower αποκάλυψε ότι το δικό του δομικό μυστικό στη μάχη με τα στοιχεία της φύσης είναι μια «σχεδία», μια πλάκα και τεράστιοι πυλώνες. Το pile raft foundation τοποθετήθηκε ήδη στο ψηλότερο κτίριο στην Ελλάδα και ψηλότερο οικιστικό ουρανοξύστη της Μεσογείου, και επάνω του ήδη ανορθώνονται οι όροφοι που θα βλέπουν στο απέραντο γαλάζιο.

Παρόμοια τεχνική χρησιμοποιεί και ο Taipei 101, με τη διαφορά ότι αυτός έχει μια σειρά από «σχεδίες» διαφόρων παχών που παρεμβάλλονται ανάμεσα στους στύλους οι οποίοι τη στηρίζουν. Και στις τρεις περιπτώσεις, πάντως, τα θεμέλια βρίσκονται σε παρόμοιο -εξαιρετικά μεγάλο- βάθος στα έγκατα της γης.

Οι ομοιότητες

Ολοι οι γίγαντες, λοιπόν, έχουν ένα κοινό: έχουν τα δικά τους μυστικά για τη διατήρηση της στατικότητάς τους. Στη δική μας περίπτωση, με τον ψηλότερο ουρανοξύστη του κόσμου, τον Burj Khalifa, να λειτουργεί ως συνδετικός κρίκος (αφού έχει κοινά στοιχεία και με τους δύο), ο Riviera Tower έχει τις δικές του ομοιότητες με το καμάρι της Ταϊβάν, τον Taipei 101. Πρώτη-πρώτη -εάν εξαιρέσει κανείς το γεγονός ότι ο ύψους 508 μέτρων πύργος είναι το ψηλότερο κτίριο της Ταϊβάν και ο ύψους 200 μέτρων πύργος του Ελληνικού θα είναι το ψηλότερο κτίριο της Ελλάδας- η εισαγωγή καινοτομιών που φέρνουν μια νέα πράσινη αρχιτεκτονική φιλοσοφία. Ο Taipei 101 (πήρε το όνομά του από τον αριθμό των ορόφων του) έχει αποσπάσει την πιστοποίηση LEED (Leadership in Energy and Environmental Design Platinum) για τον σχεδιασμό και την ενεργειακή του απόδοση. Το ψηλότερο ενεργειακά αποδοτικό κτίριο στον κόσμο αποτελεί υπόδειγμα σε ό,τι αφορά τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας, τη διαχείριση των σκουπιδιών και την κατανάλωση νερού. Ολα αυτά, λόγω του Συστήματος Παρακολούθησης και Ελέγχου Ενέργειας EMCS της Siemens, με το οποίο το κτίριο να εξοικονομεί 2.995 μετρικούς τόνους μειωμένων εκπομπών CO2 ετησίως.

Φιλικός προς το περιβάλλον χτίζεται και ο Riviera Tower, ο οποίος πριν καν ολοκληρωθεί έχει και αυτός αποσπάσει προ-πιστοποίηση LEED Gold, καθώς θα είναι το ψηλότερο ενεργειακά αποδοτικό, βιοκλιματικό κτίριο της Μεσογείου. Με κρεμαστούς κήπους και πισίνες, από την κατασκευή του, ο ουρανοξύστης συνδέει αρμονικά το πράσινο και το υδάτινο στοιχείo, γεγονός το οποίο ενισχύει τον βιοκλιματικό χαρακτήρα του. Για να πάρει την πιστοποίηση LEED, το κτίριο θα είναι 30% πιο αποδοτικό από τον μέσο όρο των νέων κατασκευών στην Ελλάδα, με χρήση υλικών με χαμηλές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα για να μειωθεί ο αντίκτυπος του κύκλου ζωής του κτιρίου κατά τουλάχιστον 10% και συστήματα smart home μεταξύ άλλων.

Επιπλέον, όπως στον Taipei 101, έτσι και στον Riviera Tower χρησιμοποιούνται τα κορυφαία κατασκευαστικά υλικά. Ενισχυμένο σκυρόδεμα υπερυψηλής αντοχής και ατσάλι αποτελούν τα κύρια στοιχεία από τα οποία είναι κατασκευασμένος ο ουρανοξύστης της Ταϊβάν και έτσι κατασκευάζεται ο ουρανοξύστης της Ελλάδας. Τα εμπνευσμένα από στοιχεία της φύσης (ο Taipei 101 είναι εμπνευσμένος από μπαμπού, ενώ ο Riviera Tower είναι σχεδιασμένος ώστε να «δένει» με τη θάλασσα και το πράσινο της Αθηναϊκής Ριβιέρας) κτίρια χρησιμοποιούν τα μεγαλύτερης αντοχής υλικά που έχει στη διάθεσή της η ανθρωπότητα για να έχουν, αντίστοιχα, αντοχή απέναντι στις πιο δύσκολες συνθήκες. Ομως, όσες ομοιότητες και αν έχουν οι γίγαντες, είναι κάποιες (όχι και τόσο) λεπτομέρειες που αποτελούν τις μεγάλες διαφορές μεταξύ τους. Αυτές επικεντρώνονται κυρίως στις εφευρετικές μεθόδους που έχουν καταφύγει οι σχεδιαστές και κατασκευαστές τους για να αντέχουν σε σεισμούς, ανέμους, κατολισθήσεις του εδάφους κ.ά. τα θεόρατα κτίρια.

Η αιωρούμενη μπάλα

Χτισμένος σε μια περιοχή που βρίσκεται στο «Δαχτυλίδι της Φωτιάς», ο Taipei 101, που ολοκληρώθηκε το 2004, έπρεπε να κατασκευαστεί έτσι ώστε να αντέχει τους ισχυρούς σεισμούς, που είναι συχνό φαινόμενο για την Ταϊβάν. Οπως συχνό φαινόμενο για την ασιατική χώρα είναι και οι τυφώνες, με τους ισχυρούς ανέμους να αποτελούν έναν από τους μεγαλύτερους κινδύνους για έναν ουρανοξύστη.

Για να τα ξεπεράσουν αυτά τα προβλήματα, οι Ταϊβανέζοι μηχανικοί χρησιμοποίησαν τη μέθοδο του «αντίβαρου» στην πιο ακραία της μορφή: μεταξύ του 87ου και του 92ου ορόφου, σε ένα τεράστιο κενό που έχει δημιουργηθεί, κρέμεται από 92 χοντρά ατσάλινα καλώδια μια χρυσαφί ατσάλινη σφαίρα. Στη βάση της στηρίζεται σε μια σειρά αμορτισέρ που της επιτρέπουν να κινείται κατά 1,5 μέτρο. Με τα δομικά στοιχεία του κτιρίου να του παρέχουν μια γενικότερη ελαστικότητα, η μπάλα αυτή λειτουργεί ως ένα τεράστιο αντίβαρο. Οπως εξηγούν μηχανικοί, όταν το κτίριο αρχίζει να κουνιέται λόγω ενός σεισμού (όπως έγινε στην περίπτωση των 7,4 ρίχτερ της Τετάρτης) ή ισχυρών ανέμων, η μπάλα, ή αποσβεστήρας συντονισμένης μάζας όπως ονομάζεται, θα κινηθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση. Στην περίπτωση του Taipei 101, καθώς ο πύργος ταλαντώνεται, η σφαίρα θα απορροφήσει την κινητική ενέργεια κινούμενη προς την αντίθετη κατεύθυνση. Και κάτι άλλο εντυπωσιακό: οι υδραυλικοί κύλινδροι που έχουν τοποθετηθεί μεταξύ της μπάλας και του κτιρίου μετατρέπουν αυτή την ενέργεια σε θερμότητα, η οποία στη συνέχεια διαχέεται στο κτίριο.

Οσο εντυπωσιακό και αν φαίνεται, είναι απλή Φυσική, καθώς ο αποσβεστήρας παράγει αρκετή δύναμη αντίδρασης για να αναιρέσει ή να αντισταθμίσει την εξωτερική δύναμη που μπορεί να προκληθεί στο κτίριο από δονήσεις και κραδασμούς από έναν σεισμό, για παράδειγμα.

Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται σε πολύ λεπτά κτίρια που υποφέρουν από ανέμους για να διατηρείται η στατικότητά τους.

Παρ’ όλα αυτά, η γιγαντιαία σφαίρα δεν είναι το μόνο σχεδιαστικό χαρακτηριστικό που συμβάλλει στη σταθεροποίηση του πύργου. Μεγάλη σημασία έχει δοθεί και στη θεμελίωση του Taipei 101, ο οποίος στηρίζεται σε εξαιρετικά βαθιά θεμέλια με την τεχνική piled raft. Για την ακρίβεια, ο πύργος στέκεται επάνω σε 380 στύλους διαμέτρου 1,5 μέτρου από οπλισμένο σκυρόδεμα και χάλυβα και η «σχεδία» του σε 167 πασσάλους που έχουν βυθιστεί σε βάθος 47 μέτρων. Οι πάσσαλοι καλύφθηκαν με πλάκες σκυροδέματος 3 έως 4,7 μέτρων για τη μεταφορά του φορτίου των υποστυλωμάτων και των τοίχων. Πάνω από αυτούς, ο πυρήνας του κτιρίου συνδέεται με μια σειρά από μεγα-κολόνες που βρίσκονται περιμετρικά του μέσω τεράστιων χαλύβδινων δοκών.

Η «σχεδία»

Στην παραλιακή λεωφόρο της ελληνικής πρωτεύουσας που φέρει το όνομα του μυθικού θεού της θάλασσας, οι σχεδιαστές και κατασκευαστές του Riviera Tower βρέθηκαν μπροστά σε έναν διαφορετικής φύσης γρίφο της Mηχανικής και της Aρχιτεκτονικής. Ο ουρανοξύστης των 200 μέτρων δεν χτίζεται «απλώς» μέσα στο γιγαντιαίο έργο του Ελληνικού που αναπτύσσει η Lamda Development (άρα υπάρχει η «υποχρέωση» να χρησιμοποιηθεί η τελευταία λέξη της τεχνολογίας), αλλά και σε μια περιοχή υψηλής σεισμικότητας (τέτοια είναι η Ελλάδα) και με ασταθές έδαφος καθώς βρίσκεται δίπλα στη θάλασσα. Το κτίριο, λοιπόν, θα πρέπει να βγαίνει εγγυημένα νικητής στη μάχη με το έδαφος, τους σεισμούς και, σε μικρότερο βαθμό, τους ανέμους.

Ο δομικός σχεδιασμός ακολουθεί τα διεθνή πρότυπα για την επίτευξη ενός εξαιρετικά αποδοτικού, στιβαρού και υπερσύγχρονου κτιρίου, που πληροί τις σκληρότερες απαιτήσεις επιδόσεων που σχετίζονται με τον σεισμικό σχεδιασμό, ενώ παράλληλα σέβεται την ανάγκη το κτίριο να διαδραματίσει ρόλο στη βιώσιμη στρατηγική του έργου μέσω της έξυπνης χρήσης υλικών που μειώνουν το ενσωματωμένο αποτύπωμα άνθρακα.

Ετσι, χρησιμοποιήθηκε μια μέθοδος πρωτόγνωρη για τα ελληνικά δεδομένα, αλλά ευρέως χρησιμοποιημένη στην κατασκευή ουρανοξυστών. Πρόκειται για την τεχνική θεμελίωσης pile raft foundation. Δηλαδή, για θεμέλια-«σχεδία» με πυλώνες, τεχνική η οποία χρησιμοποιείται συνήθως όταν το αποτύπωμα του κτιρίου είναι σχετικά μικρό, όταν οι κολόνες είναι κοντά μεταξύ τους και όταν το έδαφος στο οποίο «πατάει» μπορεί να γίνει ασταθές. Με αυτή την τεχνική συνδυάζονται τα πλεονεκτήματα που έχουν τα ρηχά με τα πολύ βαθιά θεμέλια.

Ουσιαστικά, η raft ή mat θεμελίωση είναι ένα τύπος θεμελίωσης όπου συνήθως μια τεράστια πλάκα στο υπόγειο λειτουργεί ως θεμέλιο. Αυτή η πλάκα απλώνεται εξ ολοκλήρου στην περιοχή του κτιρίου και αναλαμβάνει το έργο να υποστηρίζει βαριά φορτία από κολόνες ή τοίχους, παρόμοια με μια πλάκα στο έδαφος. Σκεφτείτε λοιπόν ότι το κτίριο «πατάει» σε μια τεράστια σχεδία (ή χαλί αν προτιμάτε). Με αυτόν τον τρόπο τα κτιριακά φορτία κατανέμονται σε μια εξαιρετικά μεγάλη έκταση - πολύ μεγαλύτερη από του κτιρίου αυτού καθαυτού.

Αυτός ο τύπος θεμελίωσης καθώς κατανέμει το φορτίο ενός πολυώροφου κτιρίου σε μεγάλη έκταση, μειώνοντας την καταπόνηση του εδάφους και αποφεύγοντας τις καθιζήσεις, είναι κατάλληλος για τοποθεσίες με χαμηλή φέρουσα ικανότητα, υψηλό υδροφόρο ορίζοντα ή πολύπλοκες εδαφικές συνθήκες. Σε περιπτώσεις πολύπλοκες, όπως η δική μας, τα θεμέλια-«σχεδία» σχεδιάζονται πολύ άκαμπτα, γεγονός που μπορεί να συμβάλλει στον περιορισμό της πλευρικής μετακίνησης του κτιρίου κατά τη διάρκεια ενός σεισμού.

Οι επιστήμονες που σχεδίασαν τον Riviera Tower επέλεξαν να μη μείνουν μόνο στα θεμέλια-«σχεδία», αλλά να χρησιμοποιήσουν έναν συνδυασμό λύσεων, τον οποίο το ευρύ κοινό γνώρισε στην κατασκευή του ψηλότερου κτιρίου του πλανήτη, του Burj Khalifa στο Ντουμπάι. Εκεί οι τεχνικοί, για να αντιμετωπίσουν το αμμώδες έδαφος του Ντουμπάι, επέλεξαν τη θεμελίωση piled raft foundation. Δηλαδή τη «σχεδία» σε συνδυασμό με τεράστιους πυλώνες, σχεδιασμός ο οποίος ακολουθήθηκε σχεδόν κατά γράμμα και στην περίπτωση του Riviera Tower.

Η σκυροδέτηση

Στην περίπτωση του Burj Khalifa, το θεμέλιο έχει το ίδιο μέγεθος με το ίχνος του κτιρίου. Ξεκινά με χαλύβδινους, γεμισμένους με σκυρόδεμα υψηλής αντοχής πυλώνες διαμέτρου 1,6 μέτρων που εκτείνονται σε βάθος 50 μέτρων κάτω από τον πυθμένα του θεμελίου. Πάνω από αυτούς υπάρχει μία «σχεδία» από οπλισμένο σκυρόδεμα πάχους 3,7 μέτρων για να στηρίξει ένα κτίριο που ζυγίζει περίπου 500.000 τόνους. Το εντυπωσιακό της υπόθεσης είναι πως καθώς οι Αραβες επέλεξαν την τεχνική θεμελίωσης που συνδυάζει πυλώνες και «σχεδία» σε βάθος 54 μέτρων για ένα κτίριο ύψους 830 μέτρων, οι Ελληνες επέλεξαν το ίδιο σχέδιο σε βάθος 50 μέτρων για ένα κτίριο 200 μέτρων. Ενδεικτικό της σημασίας που δόθηκε ώστε να έχει ακραία αντοχή ο Riviera Tower σε κάθε περίπτωση - κάτι που δοκιμάστηκε εκτενώς στις προσομοιώσεις που έκανε το αρχιτεκτονικό γραφείο Foster + Partners και η εταιρεία μηχανικών Burro Happold για λογαριασμό της Lamda Development.

Στην περίπτωση του Riviera Tower, λοιπόν, τοποθετήθηκαν 111 πάσσαλοι, διαμέτρου 1,5 μέτρου σε βάθος 50 μέτρων, πάνω στους οποίους εδράζεται η πλάκα, η «σχεδία» του ελληνικού ουρανοξύστη. Για να του δώσουμε μια πιο «δική μας» διάσταση, αφήνοντας τη σύγκριση με το Burj Khalifa, το βάθος των θεμελίων του Riviera Tower είναι όσο ο μισός Πύργος των Αθηνών, ή περίπου 5 φορές το ύψος των κιόνων του Παρθενώνα (οι οποίοι έχουν ύψος 10,4 μέτρα), ενώ το πάχος κάθε πυλώνα των θεμελίων είναι κατά τι μικρότερο από αυτό του κάθε κίονα του Παρθενώνα (κατά μέσο όρο είναι 1,91 μέτρα, αν και λεπταίνει ανεβαίνοντας). Αντίστοιχα, ο Taipei 101 χρησιμοποιεί 167 πασσάλους πάχους 1,5 μέτρου σε βάθος 47 μέτρων. Για να διασφαλιστεί η ποιότητα των δομικών υλικών της θεμελίωσης δεν χρησιμοποιήθηκαν απλώς τα κορυφαία υλικά που υπάρχουν, αλλά έγινε και η μεγαλύτερη, συνεχούς διάρκειας, σκυροδέτηση που έχει γίνει ποτέ στην Ελλάδα.

Για τη μοναδική -πρωτοποριακή για τα ελληνικά δεδομένα- μέθοδο σκυροδέτησης δεν απαιτήθηκαν μόνο 7.500 κ.μ. σκυροδέματος, το οποίο παρήγαγαν 5 διαφορετικά παρασκευαστήρια της Αττικής, αλλά και 8 αντλίες σκυροδέματος οι οποίες επί 40 συνεχείς ώρες που γινόταν η έγχυση δούλευαν ταυτόχρονα και ασταμάτητα. Το σκυρόδεμα μετέφεραν περισσότερα από 120 εξειδικευμένα οχήματα μεταφοράς (βαρέλες), τα οποία έκαναν περισσότερα από 1.000 δρομολόγια από και προς τα παρασκευαστήρια. Προηγουμένως, για να διασφαλιστεί η πλήρης συμμόρφωση με τα διεθνή πρότυπα κατασκευών τόσο σε επίπεδο επιδόσεων όσο και σε επίπεδο τεχνικών χαρακτηριστικών, διενεργήθηκαν περισσότεροι από 2.250 ποιοτικοί έλεγχοι του σκυροδέματος.

Γιατί σημαντικότερο και από τον τύπο θεμελίων είναι η ποιότητα των υλικών που χρησιμοποιούνται. Στην περίπτωση του Riviera Tower, τα καλύτερα που υπάρχουν χρησιμοποιούνται ως «όπλα» στην περίπτωση που θα χρειαστεί να χρησιμοποιηθούν στην αιώνια μάχη που δίνουν οι ανθρώπινες κατασκευές με τα στοιχεία της φύσης.