Vanhan seinärakenteen lisäkiinnitystarve julkisivun verhouskorjauksissa
Humalajoki, Jani (2015)
2015
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-09-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201508271534
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201508271534
Tiivistelmä
Verhouskorjaus ja siihen liittyvä lisälämmöneristäminen on yleisesti pitkälle vaurioituneissa julkisivuissa sovellettava korjausmenetelmä, jolla on mahdollista parantaa vaurioituneen rakenneosan teknisen toimintakyvyn ohella koko rakennuksen energiataloutta. Vanhan julkisivun ulkopinnalle asennettu uusi verhousjärjestelmä muuttaa seinärakenteen kuormitusolosuhteita, mikä vaikuttaa myös rakenneosien välisiin kiinnitysvarmuuksiin. Tässä tutkimuksessa tutkitaan vanhojen betonisandwich-elementtien käyttäytymistä verhouskorjauksen jälkeen vaikuttavissa olosuhteissa ja pyritään selvittämään, missä tilanteissa vanha julkisivurakenne on tarpeellista lisäkiinnittää.
Tutkimus koostuu kahdesta osasta. Alun kirjallisuustutkimus toimii yleisluontoisena esittelynä verhouskorjattavana olevien elementtirakenteiden kehityksestä ja käytetyistä rakenneratkaisuista aina tyypillisimpiin vaurioihin, korjausmenetelmiin ja menetelmien valintaprosessiin saakka. Taustoittavan osion avulla luodaan perusta FEM-pohjaiselle laskentaosiolle, jossa keskitytään selvittämään diagonaaliansailla varustetuissa elementtityypeissä vaikuttavia rasituksia tarkastelun painopisteen ollessa ansaiden diagonaalivoimissa sekä ulkokuoren betonin jännitystiloissa.
Tutkimus osoittaa, että erityisesti kosteudesta aiheutuvilla muodonmuutosrasituksilla on määräävä vaikutus ansasdiagonaalien kokonaisvoimakehityksessä. Verhouskorjaus kasvattaa ansaiden puristusrasituksia, mutta muuttuvissa olosuhteissa suurimmat vetorasitukset pienenevät lisättyjen rakenteiden painosta huolimatta. Elementtien käyttäytymismalliin vaikuttaa olennaisesti vanhan eristekerroksen puristuslujuus, jonka hyödyntämismahdollisuus tarjoaa elementille huomattavan puristuskapasiteetin lisäyksen. Elementtikohtaisten tarkastelujen perusteella lisäkiinnittämistä voidaan pitää perusteltuna aina, kun kuormitukset siirtyvät pelkän sideraudoitteen välityksellä. Vanhan eristekerroksen toimiessa kantavuusongelmia havaittiin ainoastaan suositusjakoa (k 600) pidemmällä ansasjaolla (k 1200), kun elementtien materiaalien oletettiin olevan vaurioitumattomassa tilassa.
Betonin tai jopa yksittäisen teräsosan paikallinen vaurioituminen riittää muodostamaan lisäkiinnitystarpeen korostetusti silloin, kun vaikutukset keskittyvät rasitetuimpien ansasdiagonaalien alueelle. Myös sisäkuoren kuormitusten epäkeskisyys tuo huomattavia epävarmuustekijöitä vanhan elementin kiinnitysvarmuuteen, minkä osalta jatkotutkimuksia on tehtävä erityisesti kantavia elementtityyppejä ajatellen. Tutkimuksen lopuksi esiteltäviä lisäkiinnikkeiden mitoittamiseen liittyviä yleisperiaatteita voidaan soveltaa kohderakennuksissa, joissa lisäkiinnittäminen on todettu kuntotutkimustulosten ja valitun korjausratkaisun perusteella tarpeelliseksi.
Tutkimus koostuu kahdesta osasta. Alun kirjallisuustutkimus toimii yleisluontoisena esittelynä verhouskorjattavana olevien elementtirakenteiden kehityksestä ja käytetyistä rakenneratkaisuista aina tyypillisimpiin vaurioihin, korjausmenetelmiin ja menetelmien valintaprosessiin saakka. Taustoittavan osion avulla luodaan perusta FEM-pohjaiselle laskentaosiolle, jossa keskitytään selvittämään diagonaaliansailla varustetuissa elementtityypeissä vaikuttavia rasituksia tarkastelun painopisteen ollessa ansaiden diagonaalivoimissa sekä ulkokuoren betonin jännitystiloissa.
Tutkimus osoittaa, että erityisesti kosteudesta aiheutuvilla muodonmuutosrasituksilla on määräävä vaikutus ansasdiagonaalien kokonaisvoimakehityksessä. Verhouskorjaus kasvattaa ansaiden puristusrasituksia, mutta muuttuvissa olosuhteissa suurimmat vetorasitukset pienenevät lisättyjen rakenteiden painosta huolimatta. Elementtien käyttäytymismalliin vaikuttaa olennaisesti vanhan eristekerroksen puristuslujuus, jonka hyödyntämismahdollisuus tarjoaa elementille huomattavan puristuskapasiteetin lisäyksen. Elementtikohtaisten tarkastelujen perusteella lisäkiinnittämistä voidaan pitää perusteltuna aina, kun kuormitukset siirtyvät pelkän sideraudoitteen välityksellä. Vanhan eristekerroksen toimiessa kantavuusongelmia havaittiin ainoastaan suositusjakoa (k 600) pidemmällä ansasjaolla (k 1200), kun elementtien materiaalien oletettiin olevan vaurioitumattomassa tilassa.
Betonin tai jopa yksittäisen teräsosan paikallinen vaurioituminen riittää muodostamaan lisäkiinnitystarpeen korostetusti silloin, kun vaikutukset keskittyvät rasitetuimpien ansasdiagonaalien alueelle. Myös sisäkuoren kuormitusten epäkeskisyys tuo huomattavia epävarmuustekijöitä vanhan elementin kiinnitysvarmuuteen, minkä osalta jatkotutkimuksia on tehtävä erityisesti kantavia elementtityyppejä ajatellen. Tutkimuksen lopuksi esiteltäviä lisäkiinnikkeiden mitoittamiseen liittyviä yleisperiaatteita voidaan soveltaa kohderakennuksissa, joissa lisäkiinnittäminen on todettu kuntotutkimustulosten ja valitun korjausratkaisun perusteella tarpeelliseksi.