Saneeraus UHPC:llä osa I - Liimatut liitokset

 

Liimaliitoksella asennettu malliparveke vanhaan rakennukseen: Ved Volden Kööpenhaminassa. Huomaa, että uuden parvekekaiteen ja seinän välissä näkyy valokaistale, paitsi alareunassa, jossa kiinteä yhteys rakennuksen runkoon paljastaa, että kaide ei ole osa parvekkeen kannatusjärjestelmää.

 

Monissa aiemmissa blogikirjoituksissa olemme näyttäneet erilaisia tapoja käyttää ultrakorkealujuusbetonia (UHPC), mutta useimmat esimerkit ovat olleet uudisrakennusprojekteja.

Edward Verschoor, blogikirjoituksessaan kokemuksista UHPC:n tuomisesta Hollannin markkinoille, esitteli joitain suurimmista CRC i2® -projekteista Hollannissa, jotka olivat saneerausprojekteja.

Joten kolmessa blogikirjoituksessani, joista tämä on ensimmäinen, havainnollistan joitain etuja, mutta myös haasteita UHPC:n käytöstä saneerausprojekteissa. Tämä minisarjan ensimmäinen postaus käsittelee parvekkeiden liimattuja liitoksia. Mutta ensin lyhyt johdatus peruskorjausprojekteihin yleensä.

 

Yleisiä haasteita saneerauksissa

Kaikki saneerausprojektit ovat hankalia:

• Saneerattavan rakennuksen geometrian epävarmuus (tarkkojen piirustusten puute, tuntemattomat toleranssit jne.)
• Kapasiteetin rajoitukset (lisä)kuormille (ja rakenteen todellisen lujuuden epävarmuus)
• Olemassa oleva esteettinen ulkonäkö, joka pitäisi tai ei pitäisi ottaa huomioon
• Vuokralaiset/omistajat ja naapurit, jotka kaikki haluavat kokea mahdollisimman vähän haittaa
• Usein kapeita ulkoalueita, joille pitää voida järjestää rakennustyöalue, materiaalivarastot ja pääsy rakennukseen – mukaan lukien liikenteestä ym. johtuvat työaikarajoitukset jne.

Kaikki tämä johtaa rakennuksen omistajan kustannus-hyötyarviointiin korjaamisen ja purkamisen ja uuden rakenteen rakentamisen välillä.

Joissain tapauksissa rakennus on suojeltu historiallisista tai arkkitehtonisista syistä, ja näissä tapauksissa ainoa vaihtoehto on sen kunnostaminen – tai entisöinti. Rakenteen korjaaminen voi olla mahdollista, mutta monessa tapauksessa se vain vie aikaa – se ei oikeastaan ratkaise rakenteen ongelmia, sisäilmastoa tai mikä tahansa muu voi olla syynä rakennuksen peruskorjaustarpeeseen.

 

Parvekkeiden kunnostusprojektit

Kun harkitaan parvekkeiden peruskorjausta, laajennusta tai lisäystä olemassa olevaan rakenteeseen, käyttämättömän rakennekapasiteetin reservi on olennainen, ja tässä suhteessa rakennustyyppi on tärkeä.

Uudemmissa betoni- tai teräsrakennuksissa on usein ylikapasiteettia, ja ne ovat harvoin suojelukohteita, jolloin useat parvekkeiden kiinnitysvaihtoehdot ovat mahdollisia.

Mutta vanhemmissa tiilirakennuksissa (1930- ja 40-luvuilta tai vanhemmissa) on yleinen haaste, että seinät eivät kestä suurta kuormaa – ei pysty - eikä erityisesti vaakasuoraan, joten jos ulkopuolisia pilareita ei voida käyttää, on rakennukseen kiinnitykseen käytettävissä vain välipohjat.

Jos välipohja on betonia, olemassa olevat parvekkeet on tehty valamalla paikan päällä kannen jatkeeksi parvekelaatta. Tämä on rakennustyyppi, johon keskityn tässä blogikirjoituksessa.

 

Mikä on liimattu liitos?

Periaatteessa suurin osa liitoksista on jossain määrin liimattuja. Useimmat konsolit kiinnitetään "kemiallisilla ankkureilla", mikä on vain yksi jotenkin luotettavampi tapa sanoa "teräksinen kierretanko, joka on liimattu porattuun reikään".

Joten kun käytetään vain kierretankoja ja liimaa ilman kiinnikkeitä, se on periaatteessa vain monien kemiallisten ankkurien käyttäminen ainoana kiinnityskeinona. Mutta jostain syystä useimmat ihmiset katsovat sinua kuin sinun pitäisi tutkituttaa pääsi, kun kerrot, että olet liimannut parvekkeen rakennukseen…

 

Haasteita käytettäessä liimaliitoksia ja UHPC-elementtejä

Kun kaikki voima on siirrettävä välipohjan kautta, on ensin selvitettävä sen kunto ja kapasiteetti. Alkuperäiset piirustukset antavat sinulle tavallisesti tiedon suunnitellusta geometriasta ja raudoituksesta, mutta eivät kerro mitään todellisesta rakenteesta, tai vanhan betonin ja raudoituksen kunnosta. Siksi ainoa tapa arvioida kapasiteetti tarkasti on testaus.

 

Olemassa olevan välipohjan tutkiminen vanhan parvekkeen irtisahauksen jälkeen: Silmämääräinen tarkastus (ylhäällä vasen), näytelieriöiden poraus (ylhäällä oikea), poratun reiän silmämääräinen tarkastus (vasemmalla alhaalla) ja näytekappaleen silmämääräinen tarkastus irrotuksen jälkeen (alhaalla oikealla). Koelieriö katkesi kahtia.

 

Tässä tapauksessa havaittiin, että alkuperäinen valu oli tehty kahdessa vaiheessa, jolloin toinen (ulompi) kerros oli huokoinen ja ensimmäinen (sisä) välipohja oli tiheämpi ja hyvässä kunnossa. Paikoin ulompi kerros saatiin pois lusikalla…

Alla yleiskuva, jossa näkyy myös vanha sadevesiputki vasemmalla. Tämän piti olla alkuperäisten piirustusten mukaan oikealla…

 

Yleiskuva alkuperäisen rakenteen leikkauksesta, jossa välipohja näyttää aivan sveitsiläisen juuston palalta…

 

Tältä näyttävän vanhan rakenteen suurin ongelma on, että on erittäin vaikea määritellä etukäteen, missä kohtaa kiinnitys ovat mahdollista. Tämä on erityisen vaikeaa käytettäessä UHPC-elementtejä, koska ei ole mahdollista tehdä nopeaa päätöstä siirtää siinä olevaa kiinnitysankkuria 5 cm oikealle tai vasemmalle rakennustyömaalla. Ankkurit on jo asetettu esivalettuun UHPC-elementtiin. Tämä olisi huomattavasti helpompaa, jos liitäntä olisi tehty työmaalla valettavaan parvekkeeseen, mutta työmaalla valu ei ole hyvä vaihtoehto UHPC:lle, koska valuseoksen toleranssit ovat erittäin pienet ja se on herkkää.

Toinen ongelma on, että ultrakorkealujuusbetoni pystyy kohdistamaan suuria jännityksiä puristusvyöhykkeellä olevaan vanhaan betoniin, joka monissa tapauksissa on liian heikko tukemaan niitä keskitetysti, joten UHPC:n ja alkuperäisen välipohjan väliin voidaan tarvita painetta jakava kerros. Yllä olevassa tapauksessa oli jopa tarpeen poistaa osa huokoisesta kerroksesta etukäteen ja käyttää lujaa laastia vanhan välipohjan ja UHPC-parvekkeen välissä toleranssien käsittelemiseksi ja uuden puristusvyöhykkeen muodostamiseksi.

Kolmas liimaliitosten haaste on toleranssit: jotta RST-kierretangot voidaan työntää välipohjaan porattuihin reikiin, on reikien oltava ylimitoitettuja ja vain muutamat – ja suhteellisen kalliit – hartsityypit ovat pitkäaikaisesti kutistumiskompensoituja ja niitä voidaan käyttää tällä tavalla. Ja nämä tyypit eivät yleensä kovetu kovin nopeasti, joten yleensä tarvitaan tilapäisiä tukia usean päivän ajaksi.

 

Edut liimatuista liitoksista UHPC-elementtien kanssa

Joten kaikkien näiden haasteiden kanssa – miksi vaivautua?

Ensinnäkin siksi, että kyseisissä tapauksissa ei ole todellista vaihtoehtoa.

Kun betonielementtiä tarvitaan – esteettisistä tai muista syistä – vanhan rakenteen kopiointi tavallisella betonilla on suuri ongelma, koska standardit ja normit ovat muuttuneet dramaattisesti rakennuksen suunnittelun jälkeen.

Vaatimukset välipohjille, palonkestävyydelle ja ennen kaikkea parvekkeen muuttuvan kuorman kestävyydelle ovat nousseet merkittävästi. Pelkästään muuttuva kuorma on tarpeeksi paha juttu. Kööpenhaminan tapauksessa kuorma oli noussut alun perin varmuuskertoimella ϒ = 1,3 arvosta 1 kN/m² saatavasta kokonaiskuormasta 1,3 kN/m² varmuuskertoimella ϒ = 1,5 arvosta 2,5 kN/m² saatavaan mitoituskuormaan  3,75 kN/m².

Alkuperäisestä parvekkeesta ei siis ole mahdollista valaa uutta kopiota – se ei vastaisi nykypäivän vaatimuksia. UHPC:llä on mahdollista luoda elementtejä, joiden omapaino on paljon alkuperäistä pienempi, mikä kompensoi lisääntyneen muuttuvan kuorman.

Alla Kööpenhaminan Ved Volden -projektin alkuperäisen parvekkeen mukaisen onton ja ohutseinäisen UHPC-version asennus.

 

Parvekkeen liimaus välipohjaan: Kierretangot parvekkeessa (ylhäällä vasen), parvekkeen siirtäminen paikoilleen (ylhäällä oikea), tankojen pujottaminen reikiin (vasemmalla) ja parveke paikallaan julkisivua vasten (oikealla).

 

Alla toinen esimerkki Marielyst-projektista Gladsaxenista, joka havainnollistaa liimattujen liitosten haasteita. Tässä tapauksessa vanhan parvekelaatan raudoituksen päätangot sijaitsivat täsmälleen samassa paikassa, johon liimatut liitokset asennettiin, minkä vuoksi kaikkien parvekkeiden kantavuus oli testattava asennuksen jälkeen.

 

Marielyst-projekti Gladsaxessa: Yleisnäkymä parvekkeiden katkaisun ja uusien pohjakerroksen parvekkeiden asentamisen jälkeen (vasen ylä), vanha laatta vaurioituneen betonin piikkauksen jälkeen (oikea ylä) ja paremmassa kunnossa oleva laatta, jossa näkyvät ankkuroinnin testauksessa käytetyt tangot (oikea ala) ja lopuksi parveke asennuksen jälkeen, jossa vanhan laatan raudoitusta näkyy alapuolella (vasen ala)

 

Yhteenvetona voidaan todeta, että liimattujen liitosten ja kevyiden UHPC-parvekkeiden yhdistelmä voi olla se tekijä, joka mahdollistaa saneerauksen joissain ääritapauksissa, mutta ei varmasti ilman haasteita:

Saneerausperiaatteiden mukaisesti liimaliitokset ovat ylivoimaisesti monimutkaisimpia ja vaativat paljon ennakkosuunnittelua, dokumentointia ja ennakkohyväksyntää, riskienhallintaa ja luovaa ajattelua sekä nopeaa ongelmanratkaisukykyä sekä suunnittelu- että rakentamisvaiheessa.

Tästä siis pidämme Hi-Conissa: Haastavaa ja monimutkaista, ja siksi erittäin palkitsevaa, kun onnistumme yhdessä yhteistyökumppaniemme kanssa!!

 

Kirjoittaja on Hi-Conin tutkimus- ja kehitysjohtaja Bendt Kjær Aarup.

Jos haluat lisätietoja tästä blogiviestistä, älä epäröi ottaa yhteyttä (englanniksi): Bendt Kjær Aarup

Käännös englanninkielisestä tekstistä: Jarmo Manninen, Hi-Con ApS (Suomi)