θεμελίωση

Το υπόγειο τμήμα ενός κτιρίου, γέφυρας ή άλλου χτίσματος που προορίζεται να υποβαστάζει το υπέργειο κτίσμα, δηλαδή τις λεγόμενες υπερυψωμένες κατασκευές. Οι θ. των οικοδομών ταξινομούνται στους εξής κύριους τύπους: συνεχείς, συνολικού οικοπέδου πάνω σε ανεξάρτητα υποστυλώματα, πάνω σε ανεστραμμένες δοκούς (ή πάνω σε ανεστραμμένες αψίδες και υποστυλώματα) και πάνω σε πασσάλους. Η εκλογή του τύπου θ. εξαρτάται κατά ένα μεγάλο μέρος από τη φύση του εδάφους, η οποία χαρακτηρίζεται κυρίως από την τάση που επιτρέπεται (σε Kg/cm²), τη σταθερότητά του, την παρουσία επιφανειακών υδάτων ή του υπεδάφους κλπ. Τα ασφαλέστερα εδάφη είναι τα βραχώδη, αρκεί το πάχος τους να είναι αρκετό και εξασφαλισμένο. Μεγάλη σημασία έχει επίσης η ομοιόμορφη αντοχή του εδάφους. Το έδαφος θ. ελέγχεται με δειγματοληψία από διάφορα βάθη ή με δοκιμές φόρτισης (μέτρηση του οριακού φορτίου σε περίπτωση καθίζησης). Η συνεχής θ. κατασκευάζεται με τοιχοποιία που αποτελεί την προέκταση σε βάθος των τοίχων της επιφάνειας. Για να μην παρατηρηθεί υπέρβαση της επιτρεπόμενης τάσης του εδάφους, απαιτείται συνήθως η κλιμακωτή διεύρυνση του πάχους του τοίχου. Αν χρησιμοποιείται σκυρόδεμα, συνήθως οπλισμένο, η διεύρυνση επιτυγχάνεται με τραπεζοειδή μορφή. Το αποτέλεσμα είναι μια πιο ομοιόμορφη κατανομή των φορτίων πάνω στο έδαφος, προϋπόθεση μεγάλης σημασίας για μια καλή θ. Η θ. συνολικού οικοπέδου αποτελείται από ένα στρώμα σκυροδέματος, οπλισμένου ή μη οπλισμένου, μεγάλου πάχους, που επεκτείνεται κάτω από ολόκληρη την επιφάνεια της οικοδομής, ανεξάρτητα από τη θέση των τοίχων. Το στρώμα αυτό, αν δεν είναι από οπλισμένο σκυρόδεμα, μπορεί να αποκοπεί σε ανεξάρτητα τεμάχια, τα οποία όμως συχνά συγκρατούν ακόμα αρκετά καλά το βάρος του κτιρίου. Στη θ. πάνω σε ανεξάρτητα υποστυλώματα –που κατασκευάζονται από οπλισμένο σκυρόδεμα– κάθε υποστύλωμα έχει βάση ανάλογη με την αντοχή του εδάφους. Παρόμοια υποστυλώματα χρησιμοποιούσαν στο παρελθόν για τη θ. πολλών οικιών σε τοφφώδη εδάφη. Η κατασκευή ξεκινούσε με την εκσκαφή φρεάτων στο έδαφος έως ένα ανθεκτικό στρώμα. Ακολουθούσε η πλήρωση των φρεάτων με τοφφοριπή που απαρτιζόταν από κονίαμα πουζολάνης και τεμάχια τόφφου. Τέλος, μεταξύ των υποστυλωμάτων κατασκευάζονταν αψίδες (θόλοι) με πρότυπο (καλούπι) το ίδιο το έδαφος ύστερα από κατάλληλη διαμόρφωση. Στον τύπο θ. πάνω σε ανεστραμμένες αψίδες, το βάρος της οικοδομής μεταδίδεται από τα υποστυλώματα στις αψίδες και από αυτές στο έδαφος. Η αψίδα καταπονείται, επομένως, με την αντίδραση του εδάφους που κατευθύνεται από τα κάτω προς τα πάνω, αντίθετα δηλαδή από τα συνηθισμένα φορτία· από εδώ προέρχεται και η ονομασία του συστήματος. Σήμερα, αντί για αψίδες κατασκευάζονται συνήθως ανεστραμμένες δοκοί από οπλισμένο σκυρόδεμα. Κατά τα τελευταία έτη έχει διαδοθεί το σύστημα θ. πάνω σε πασσάλους, με το οποίο είναι δυνατή η οικοδόμηση και στα πιο ακατάλληλα εδάφη, ενώ ταυτόχρονα επιτυγχάνονται μεγάλα βάθη για την αξιοποίηση πολυώροφων υπογείων. Χρησιμοποιούνται πάσσαλοι διαφόρων τύπων. Στο πιο συνηθισμένο σύστημα (πάσσαλοι Φράνκι και ανάλογοι) μια σφύρα βυθίζει στο έδαφος έναν χαλύβδινο σωλήνα (χιτώνιο), ενώ ένας ειδικός βαλβιδοφόρος κύλινδρος που πέφτει στον σωλήνα και, κατά την άνοδό του, μεταφέρει στην επιφάνεια ορισμένη ποσότητα χώματος, επιτρέπει την προοδευτική εκκένωση του χιτωνίου. Στο καθορισμένο βάθος προωθείται σταδιακά σκυρόδεμα στον σωλήνα, ο οποίος ταυτόχρονα ανυψώνεται. Σχηματίζεται έτσι ένας ανώμαλος πάσσαλος, η διατομή του οποίου είναι συνήθως μεγαλύτερη στη βάση, γιατί εκεί το σκυρόδεμα ασκεί μεγαλύτερη πίεση, με αποτέλεσμα να διαστέλλεται η οπή που σχηματίζει το χιτώνιο. Η ανώμαλη επιφάνεια βελτιώνει την ικανότητα του πασσάλου, γιατί αυξάνει τη συνοχή του με το έδαφος σε τέτοιο βαθμό, ώστε πολλές φορές η στήριξη βασίζεται μόνο στην τριβή του πασσάλου με το έδαφος. Αυτό συμβαίνει όταν δεν υπάρχει ανθεκτικό στρώμα σε κατάλληλο βάθος· οι πάσσαλοι τότε καλούνται πλωτοί. Αν το έδαφος επιτρέπει, γίνεται εκσκαφή με κατάλληλο γεωτρύπανο και στην οπή εισάγεται μείγμα σκυροδέματος ή προκατασκευασμένος πάσσαλος. Σε όλες τις περιπτώσεις, οι κεφαλές των πασσάλων συνδέονται έπειτα με δοκούς από οπλισμένο σκυρόδεμα, που υποβαστάζουν το κτίριο. Η παρουσία ύδατος στο υπέδαφος περιπλέκει τις εργασίες θ. Μερικές φορές αρκεί να αντληθούν τα ύδατα, αυτό όμως μπορεί να προκαλέσει εισροή υδάτων από τα γύρω, με αποτέλεσμα να διαταραχτεί η υδροστατική ισορροπία στις θ. των γειτονικών κτισμάτων. Η θ. των γεφυρών, όπως και πολλών υδροτεχνικών έργων, πραγματοποιείται υποβρύχια με πολύπλοκες μεθόδους. Ένας τρόπος είναι η περίφραξη του χώρου εργασίας με σανίδες ή μεταλλικά τοιχώματα πακτωμένα στον πυθμένα. Ο χώρος αυτός αποξηραίνεται με αντλίες ή γεμίζεται με ειδικό σκυρόδεμα υποβρύχιας σκλήρυνσης. Συχνά όμως και ιδιαίτερα για μεγάλα βάθη, απαιτούνται πολύπλοκες μέθοδοι, από τις οποίες σημαντικότερη είναι η μέθοδος του αεροθαλάμου: αποτελείται από ένα κιβώτιο των διαστάσεων της στήλης της γέφυρας, που κατασκευάζεται από σιδηρελάσματα ή από οπλισμένο σκυρόδεμα (προτιμότερο για το βάρος του) με μεταλλικά κάτω χείλη. Μια οροφή, κατασκευασμένη σε ορισμένο ύψος, σχηματίζει στο κάτω μέρος έναν κλειστό θάλαμο που ονομάζεται θάλαμος εργασίας. Ένας κατακόρυφος αεραγωγός επιτρέπει την κάθοδο ανθρώπων και υλικών από τον εξωτερικό χώρο στον θάλαμο και αντίστροφα. Το κιβώτιο βυθίζεται ωσότου στερεωθεί με το βάρος του στον πυθμένα, οπότε εισάγεται στον θάλαμο πεπιεσμένος αέρας που απωθεί το νερό και επιτρέπει στους εργάτες να κατέλθουν από τον αεραγωγό, για την εκσκαφή του πυθμένα. Τα προϊόντα της εκσκαφής απομακρύνονται με τον αεραγωγό. Παράλληλα με το προοδευτικό βύθισμα του κιβωτίου στο σκάμμα, χτίζεται στην οροφή του, στον ελεύθερο χώρο, το τοίχωμα της στήλης που βυθίζεται και αυτό προοδευτικά έως το προκαθορισμένο βάθος. Ακολουθεί η εκκένωση του θαλάμου με τον αεραγωγό, ο οποίος αποσυναρμολογείται για να ξαναχρησιμοποιηθεί. Η μέθοδος του αεροθαλάμου είναι αρκετά επίπονη και δαπανηρή, με αυτή όμως λύνονται και τα πιο δύσκολα προβλήματα υποβρύχιας θ. έδαφος θ. Η ακριβής γνώση της φύσης των πετρωμάτων και των συνθηκών τους, γενικότερα, είναι βασικό στοιχείο για τον προγραμματισμό και τη σύνταξη προμελέτης νέων κατασκευών, έτσι ώστε να αποφευχθούν ζημιές στα θεμέλια, πράγμα που θα μπορούσε να προκαλέσει την άμεση και πλήρη κατάρρευσή τους. Γι’ αυτό, για να μελετηθεί ένα ορισμένο έργο και ο τύπος θ. του, πρέπει να προηγείται προληπτικά μια σειρά από ερευνητικές εργασίες στο έδαφος θ., για τη διερεύνηση γενικά τόσο της επιφάνειας, όσο και των βαθύτερων στρωμάτων με γεωτρήσεις. Οι έρευνες αυτές οδηγούν στη βαθύτερη γνώση των φυσικών χαρακτηριστικών τόσο του εδάφους θ. όσο και των υποκείμενων στρωμάτων που το περιβάλλουν· αποκαλύπτουν επίσης τα ειδικά φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά τους, τη θέση των υδροφόρων οριζόντων ως προς το επίπεδο στήριξης και εξακριβώνεται το βάθος στο οποίο εκτείνεται το κατάλληλο έδαφος θ., ώστε να αποτραπούν οι πιθανές επιπτώσεις που θα προκαλέσει η θ. Από μηχανική άποψη, τα εδάφη θ. συμπεριφέρονται ως ασυμπίεστα (περίπτωση πετρωμάτων συμπαγών), όταν, κάτω από το βάρος μεγάλου φορτίου, συμπιέζονται ελάχιστα και προσαρμόζονται γρήγορα στη νέα κατάσταση ισορροπίας. Αντίθετα, θεωρούνται ως συμπιεστά (άμμοι, χάλικες, άργιλοι), όταν αναπτύσσουν αξιόλογες ελαστικές συνιζήσεις, η εξουδετέρωση των οποίων επιχειρείται προοδευτικά, ενίοτε σε αρκετά μεγάλα χρονικά διαστήματα, με αποτέλεσμα την καθίζηση του εδάφους. Όσο πιο αξιόλογο είναι το έργο κατασκευής τόσο πιο σημαντική και σύνθετη είναι η μελέτη του εδάφους θ. Από γεωτεχνική άποψη, οι έρευνες μπορεί να είναι ποιοτικές και ποσοτικές και να αφορούν: τον προσδιορισμό του ειδικού βάρους του εδάφους, την εκατοστιαία αναλογία των πόρων του, την περιεκτικότητά του σε νερό, καθώς και την επιπλέον απορροφητική του ικανότητα· τη διαπίστωση του ορίου αντοχής (όριο Άπερμπεργκ)· τον προσδιορισμό του κοκκομετρικού τύπου· την αντοχή στη συμπίεση και θραύση· τον προσδιορισμό του βαθμού συμπύκνωσης και συνίζησης κλπ. Από γεωλογική άποψη, τέλος, αναζητούνται τα λιθολογικά χαρακτηριστικά του εδάφους, η σύστασή του κατά την οριζόντια και κάθετη έννοια, τα τεκτονικά φαινόμενα που πιθανόν να είχαν επιδράσει, η διαβρωτική ενέργεια και η εξαλλοίωσή του από ενδογενείς και εξωγενείς παράγοντες κλπ. Η έρευνα σε βάθος πραγματοποιείται με ερευνητικές γεωτρήσεις, με τις οποίες εξάγονται δείγματα των πετρωμάτων συνεχή (καρότα) ή κατά διαστήματα είτε χρησιμοποιούνται γεωφυσικές μέθοδοι. Η τελική φάση της κατασκευής της θεμελίωσης. Θεμελίωση σε μη συμπαγές έδαφος· ειδικά μηχανήματα εκτελούν την εκσκαφή φρεάτων, μέσα στα οποία κατασκευάζονται τα υποστυλώματα. Οι εργασίες θεμελίωσης προϋποθέτουν τον έλεγχο της καταλληλότητας του εδάφους με δειγματοληψία σε διάφορα εδάφη (φωτ. ΑΠΕ).

* * *

η (Α θεμελίωσις) [θεμελιώνω]

το σύνολο τών εργασιών που αποσκοπούν στην έδραση ενός οικοδομήματος, η τοποθέτηση θεμελίων, το θεμέλιωμα («η θεμελίωση έγινε πάνω σε βράχο»)

νεοελλ.

1. όρυγμα υποδοχής τών θεμελίων

2. το θεμέλιο

3. μτφ. καθίδρυση, ίδρυση, στήσιμο

4. μτφ. στήριξη, εδραίωση, τεκμηρίωση.