Teräsbetonirakenteisten asuinkerrostalojen kantavuustarkastelut lisärakentamishankkeessa

Abstract

Väestönkasvu Suomessa on keskittynyt suurimmille kaupunkiseuduille ja ennusteissa on, että tämä kehityskulku jatkuu entisestään. Lisärakentamisella on mahdollista tiivistää nykyisiä kaupunkikeskustoja ja samalla saadaan säilytettyä jo olemassa olevaa rakennuskantaa ja vältytään rakennusten ennenaikaisilta purkamisilta. Lisäkerrosrakentaminen ja ullakoiden käyttötarkoituksen muuttaminen asuinkäyttöön edellyttävät nykyisen rakennusrungon tarkastelua uusilla kuormitustapauksilla. Kantavuustarkastelun laatijalla tulee olla hyvät tiedot eri vuosikymmenten rakennustekniikasta, käytetyistä materiaaleista ja menneiden vuosikymmenten mitoitusmenetelmistä. Rakenneosan kantavuus tarkoittaa sen ominaisuutta vastaanottaa sille tulevat kuormat vaatimusten mukaisesti. Lisärakentamisen kantavuustarkastelun tavoitteena on osoittaa olevien rakenteiden kantavuus riittävällä varmuudella, ja mikäli kantavuutta ei voida osoittaa, kartoittaa vahvistusta edellyttävät rakenneosat. Kantavuustarkastelun edellytyksenä on, että rakennesuunnittelijalla on oltava riittävät lähtötiedot tarkasteltavista rakenteista. Lähtötietoja kerätään suunnitteluasiakirjoista, kenttätutkimuksilla sekä laboratoriotutkimuksilla. Rakennesuunnittelijan tulee rajata tutkimukset lähtötietojen perusteella siten, että tutkimukset kohdentuvat kriittisimmille rakenneosille ja perustuksille. Aina rakenteet eivät kestä lisäkuormitusta, jolloin niitä tulee vahvistaa. Asuinkerrostalojen tapauksessa tulee huomioida, että muutokset huoneistoissa ovat haasteellisia asunto-osakeyhtiöiden byrokratiasta johtuen ja toisaalta ahtaat kellaritilat luovat haasteita perustusten vahvistustapojen valintaan. Vahvistusmenetelmät tulee valita siten, että aiheutetaan mahdollisimman vähän häiriöitä olemassa oleville rakenteille ja perustuksille. Tässä diplomityössä pyritään luomaan järjestelmällinen toimintatapa lisärakentamisen kantavuustarkastelun laatimiseen. Rakenteen kantavuus pyritään osoittamaan aluksi yksinkertaisilla konservatiivisilla menetelmillä ja siirrytään vasta tarvittaessa enemmän aikaa vaativiin tarkempiin tarkasteluihin. Lisäkerrokset ja vahvistettavat rakenteet tulee aina suunnitella ajanmukaisten ohjeiden ja kuormitusten mukaan, mutta vanhan rakenteen kantavuus voidaan tarkistaa soveltamalla rakennusaikaisia säädöksiä. Rakennesuunnittelija määrittää kokemuksensa mukaan tapauskohtaisesti parhaaksi arvioimansa mitoitusmenetelmän, jolla rakenteiden kantavuus on osoitettavissa riittävällä varmuudella.

The population growth in Finland has been concentrated in the largest urban areas, and forecasts suggest that this trend will continue in the future. Building additional floors to existing residential buildings provide the possibility to increase the population in cities while preserving existing building stock and avoiding premature demolition of buildings. Building additional floors or changing the use of attics to residential use require the assessment of existing building structures for new load cases. The structural engineer that does the load capacity assessment must have good knowledge of construction technology from different decades, materials used, and design methods from past. Load-bearing capacity of a structural element refers to its ability to handle loads according to requirements. The objective of load capacity assessment in additional construction by new floors is to make sure with sufficient certainty the load-bearing capacity of existing structures. If load-bearing capacity cannot be stated, structural engineer needs to determine reinforcement methods. A prerequisite for a load capacity assessment of existing structures is that the structural designer has enough initial information about the structures being examined. Initial information is collected from construction documents, field investigations and laboratory investigations. Based on the original construction documents, the structural designer should narrow down the investigations so that they focus on the most critical structural elements and foundations. Sometimes, structures cannot withstand additional loads, and they need to be reinforced. In the case of residential buildings, it should be noted that all changes in apartments are difficult to do due to the bureaucracy of condominiums. Narrow basement spaces pose challenges in selecting reinforcement methods for foundations. Reinforcement methods should be selected so that they cause as little disruption as possible to existing structures and foundations. This thesis aims to create a systematic approach to load capacity assessment of existing sturctures in residential buildings’ upward extension project. Firstly, the load capacity of the structure is assessed using simple conservative methods, and only if necessary, more detailed and time-consuming assessments are performed. Additional floors and reinforced structures must always be designed according to current guidelines and loads, but the load-bearing capacity of the existing structure can be checked by applying building regulations from the construction period. The structural designer determines the most suitable design method case-by-case based on their experience.