KEILANIEMENRANTA. Tuulisuusselvitys

Transkriptio

1 KEILANIEMENRANTA Tuulisuusselvitys

2 Laadunhallinta Versio/muutokset Versio 1 Muutos 1 Muutos 2 Muutos 3 Huomautukset Päiväys Laatija Risto Kiviluoma Allekirjoitus Tarkastanut Allekirjoitus Hyväksynyt Allekirjoitus Raportin numero Tiedostotunnus Raportin pvm:

3 Keilaniemenranta Tuulisuusselvitys Tilaaja Regenero Oy Helsinki co. SARC Architects ltd Tammasaarenlaituri Helsinki p Yhdyshenkilö: Max Hartman Konsultti WSP Heikkiläntie HELSINKI Puh Rekisteröity osoite WSP Finland Oy FI Heikkiläntie 7, FI Helsinki Konsultin yhdyshenkilö Risto Kiviluoma (tekniset asiat) Karoliina Saarniaho (hallinnolliset asiat) Raportin pvm:

4 Sisällys 1 Johdanto Lähtötiedot Nykytila Kohteen suunnitelma Laskentamenetelmä ja määrittelyt Tuulisuuden laskentamenetelmä Tuulensuuntien koordinaatisto Tuulisuuden tarkastelupisteet Tuulisuuskriteerit Tulokset Kohdealueen perustuulisuus Tuulisuus tarkastelupisteissä Tulosten ohjeellinen tulkinta Lähdeluettelo Liite 1: Tuulisuuden määrittämisen yleisperiaate Liite 2: Tuulitunnelikokeet ja numeerinen virtauslaskenta Liite 3: Tuulisuuskatselmus kohteessa Liite 4: Maaston karheusluokan muutosanalyysi Raportin pvm:

5 1 Johdanto Tässä raportissa esitetään tuulisuusselvitys Keilanimenrannan kehityshankkeesta (kuvat 1 ja 2) kaavakäsittelyä varten. Kohde sijaitsee Espoon Keilaniemessä vuonna 1976 valmistuneen maamerkkirakennuksen Raaden hampaan kohdalla. Kohteen maa-alue laajenee nykyisestä meren päälle. Kuva 1: Havainnekuva kohteesta nykyinen 20-kerroksinen toimistorakennus Raaden hammas kuvassa keskellä (kuva muokattu SARC Arkkitehtitoimiston aineistosta). Kohde sijaitsee merenrannassa Keilalahdessa, ja on alttiina merenlahtien yli puhaltaville tuulille pohjoisen, idän ja etelän väleillä 3 4 km matkalla. Etelän suunnassa saareton avomeri alkaa noin 4 km päässä. Pääkaupunkiseudun asuinalueiden tuulisuuteen merkittävästi vaikuttavien lounaistuulien suhteen kohde on kuitenkin mantereen ja lähisaarien suojassa. Nykytilassa lännen puolella on Kehä- I tunnelityömaasta johtuva laaja aukio. Suunnitelma sisältää n. 160 m korkean tornitalon, jonka pohjan pitempi sivumitta on muuttuva ja noin n m pituinen. Tornitalo tulee toimisto- ja hotellikäyttöön. Suunnitelmaan kuuluu lisäksi viisi matalampaa tornitaloa, jotka tulevat asumiskäyttöön (kerrosluvat 15 22). Nykyinen 20-kerroksinen toimistorakennus kuuluu myös kohteeseen, ja se on suunniteltu säilyväksi toimistokäytössä yläosaltaan nykyisessä ulkomuodossa. Kohteen piha-alueet ja katu ovat parkkikerroksen päällä, ja niissä ei ole olemassa olevaa puustoa suojaamassa tuulisuudelta. Kohteen ympäristö on myös kehityksen kohteena (kuva 3), ja kohteen viereen lännen puolelle on suunniteltu neljän sylinterimäisen korkean tornitalon ryhmä. Raportin pvm:

6 Kuva 2: Kohteeseen liittyvä kaava/alue (kuva Espoo kaupungin aineistosta), Kuva 3: Havainnekuva Keilaniemen alueesta, kun käynnissä olevat kehityskohteet toteutuvat (kuva SARC Arkkitehtitoimisto). Raportin pvm:

7 Kohdealue on nykyisellään kauttaaltaan toimisto- ja liiketilakäytössä, ja siinä esiintyy myös korkeaan rakentamiseen, rantarakentamiseen ja kansirakentamiseen liittyviä tuulisuuskysymyksiä. Toimistorakennusten alimmat kerrokset ja kattopihat ovat pääasiassa parkkipaikkoina, ja alueella ei ole tuulisuudelta suojaavaa puustoa. Keilaniemen metroaseman sisäänkäyntejä on välittömästi kohteen vieressä. Alueen läpi kulkee kevyttä liikennettä, mm. työmatkapyöräilijöitä ja metroaseman jalankulkua. Kohteessa tuulisuuden kannalta tarkasteltavia kysymyksiä ovat erityisesti korkeimman tornin vaikutus liike- ja palvelutilojen sekä kevyen liikenteen reittien viihtyisyyteen ja turvallisuuteen. Toinen oleellinen kysymys on alueen osittainen muuttaminen asumiskäyttöön, ja tässä yhteydessä pihojen oleskelupisteiden viihtyisyys. Viimeisten vuosien aikana tuulisuuskysymyksiltään vastaavia hankkeita on vireillä ja toteutettu pääkaupunkiseudulla useampia. Yhteenveto Konsultin laatimista pääkaupunkiseudun tuulisuusselvitysten kohteiden sijainneista on esitetty kuvassa 4. Tärkeimpänä erona aikaisempiin tutkittuihin kohteisiin on korkeimman tornitalon korkeuden ja geometrian lisäksi se, että se sijaitsee suoraan merenrannassa. Meren suunnasta puhaltavissa tuulissa tornitalon aiheuttama lisä kovien puuskatuulien esiintymiseen voi siten olla aikaisempien selvitysten kohteita suurempi. Toisaalta merenrannassa myrskyssä kuljettaessa kovat tuulet eivät tule yllätyksenä. Tuulisuus on mainittu Espoon korkean rakentamisen periaatteissa [1]. Sen mukaan yli 12-kerroksisen rakennuksen rakennuslupahakemuksen yhteydessä tulisi Espoossa esittää tuulitarkastelu, jonka perusteella voidaan arvioida vaikutukset lähialueen mikroilmastoon. Tämä raportti on tarkoitettu toimimaan kaavoituksen ja suunnittelun tueksi sekä esiselvitykseksi rakennuslupavaiheessa mahdollisesti tehtäviä tarkempia tuulisuusselvityksiä varten. Kohtein korkein torni on korkeudeltaan sellainen, että se todennäköisesti hyötyy rakenneteknisistä tuulitunnelikokeista, jolloin kohdealueen tarkennettu tuulitunnelikopohjainen tuulisuusselvitys voitaisiin luontevasti tehdä näiden yhteydessä. Tuulisuuden yleinen määritysperiaate ja tuulisuuteen liittyviä kriteerejä on käsitelty tarkemmin liitteissä 1 ja 2. Raportin pvm:

8 Tuulitunnelikokeilla tutkitut referenssikohteet (tutkimuksen vuosi suluissa): 1. Keski-Pasila (2004, 2010) 2. Jätkäsaari (2007) 3. Hernesaari (2012) 4. Kalastaman keskus (2011, 2012, 2015) 5. Kaupunkikeskus Tapiola (2014) Ilman kohteen tuulitunnelikokeita tehdyt tutkimukset: Kuva 4: Konsultin aikaisemmin tutkimia pääkaupunkiseudun kohteita. Kohde = piste nro 21. Kuva on muokattu Espoon kaupungin kartta-aineistoon. Raportin pvm:

9 2 Lähtötiedot 2.1 Nykytila Nykytilassa kohteen alue ja sen ympäristö (kuva 5) on toimistokäytössä. Alue rajoittuu Kehä I ja meren (Keilalahden) väliin siten, että Itärannan asuinrakennukset vanhoine puustoineen jäävät Kehä I länsipuolelle. Itärannan maasto on suurimmillaan n. 10 m kohdealuetta korkeammalla. Kehä I:llä on käynnissä laaja tunnelityömaa (Keilaniementunneli), joka valmistuttuaan jättää Kehä I:n maan alle kohteen länsipuolella. Kohteen vieressä kulkee Keilaniementie, jossa on pääosin työpaikkaliikennettä. Sen varrella on myös Keilaniemen metroaseman sisäänkäyntejä. Kohteen alueen läpi kulkee kevyen liikenteen reitti, ja myös rantaviivaa pitkin on kulkuyhteys (joka nykytilassa on osittain suljettu työmaiden johdosta). Kuva 5: Kohteen alue kesäkuussa 2017 (kohdealue ympyröitynä). Kuva muokattu Espoon kaupungin kartta-aineistoon. Raportin pvm:

10 Kohdealueella ei juurikaan ole tuulisuutta lieventäviä suunnitteluratkaisuja, ja mm. nykyiset 20 ja 16 kerroksiset toimistorakennukset pihakansineen (kuva 6) aiheuttavat korkeaan rakentamiseen liittyviä tuulisuusvaikutuksia. a) b) Kuva 6: Kohteen ja sen ympäristön nykyisiä korkeita toimistorakennuksia: a) 10-kerroksinen Keilaranta 1 ja 20-kerroksinen Raaden hammas sekä b) 16-kerroksinen Kone Building Kohteen odotettavissa olevaa tuulisuutta voidaan arvioida paitsi tämän raportin tuloksista, myös nykytilan katselmuksella paikan päällä. Tällainen katselmus on tehty tämän raportin laadinnan yhteydessä, ja sen tulokset on esitetty liitteessä Kohteen suunnitelma Kohteen suunnitelmaa on havainnollistettu kuvissa 7 9. Korkeimman tornitalon sivumitan ollessa m ja korkeuden 160 m sen tuuliuusvaikutukset ulottuvat lähteen [2] mukaisesti arvioituna n m etäisyydelle tornista. Vastaavasti länsipuolelle suunniteltujen sylinterimäisten tornitalojen vaikutus ulottuu n. 120 m päähän. Kummankin suunnitelman tornit voivat siten vaikuttaa ainakin osaan toistensa suunnitelma-alueista. Kohteen piha-alueet tulevat 7,0...7,5 m korkeudelle parkkitilana olevan kerroksen katolle. Sen mahdollisuudet tuulisuudelta suojaavan vihersuunnittelun toteuttamiseen ovat tältä osin rajalliset. Vihersuunnittelun periaatteita on havainnollistettu kuvassa 10. Rantaviivaa kiertävä kävelykatu on 3,0 3,5 m korkeudella merenpinnasta. Se on suunniteltu aktiivikäyttöön; esimeriksi ravintolaterasseille. Kohteen korkein torni sisältää alaosassaan laajan katoksen, joka toimii alla olevien aleuiden ja sisäänkäyntien tuulensuojana. Katos itsessään on mahdollisesti kattoterassikäytössä. Asumiskäyttöön tulevien tornitalojen pihat on sijoitettu tornitalojen väliin. Kohteen tornitaloihin pääsee kulkemaan suoraan parkkikerroksesta. Kohde toteutetaan todennäköisimmin aloittaen korkeimmasta tornitalosta. Raportin pvm:

11 Kuva 7: Havainnekuvia kohteesta (kuvat muokattu SARC Arkkitehtitoimiston aineistosta). Raportin pvm:

12 Kuva 8: Alustava aluesuunnitelma (kuva SARC Arkkitehtitoimisto). Raportin pvm:

13 Kuva 9: Alustavat leikkaukset: etelä ja itä (kuvat muokattu SARC Arkkitehtitoimiston aineistosta). Raportin pvm:

14 Kuva 10: Vihersuunnittelun periaatteita (kuvat muokattu MASU PLANNING Oy aineistosta) Raportin pvm:

15 3 Laskentamenetelmä ja määrittelyt 3.1 Tuulisuuden laskentamenetelmä Tuulisuuden laskenta/arviointi on tehty lähteen [2] mukaisella menetelmällä, joka perustuu suunnitelmaerojen vaikutusten laskentaan, kun käytössä on viitekohteiden tuulitunnelikoetuloksia. Huomioon otettavia kysymyksiä ovat erityisesti: - tarkastelupisteen korkeuden muutos porrasmaisella rakenteella - korkean rakennuksen vaikutus tai sen korkeuden muutoksen vaikutus (kuva 11) - kahden lähekkäisen rakennuksen aiheuttama kanavointivaikutus (kuva 12). Menetelmässä määritetään lähtötiedoksi kohdealueen perustuulisuus. Se lasketaan maaston karheusluokan muutosanalyysin perusteella paikallisen sääaseman tuulitilastosta. Käytetty tuulitilasto on Ilmatieteenlaitoksen Harmajan sääaseman tulokset 10 v ajalta. Laskennan suorittamiseksi keskituulet on oletettu Weibull-jakaantuneiksi tuulen suunnittain (vrt. liite 1). Menetelmä sijoittuu tarkkuudeltaan suunnittelukohteen tuulitunnelikokeella avulla tehdyn tuulisuuskartoituksen ja kokonaan ilman tuulitunnelikokeita tehdyn työpöytä-tutkimuksen (desk study) välille. Raportin pvm:

16 Kuva 11: Ympäristöään selvästi korkeamman rakennuksen tuulisuutta lisäävä vaikutus lähteen [2] laskentamalleissa. Kuva 12: Kahden rakennuksen aiheuttama kanavointi lähteen [2] laskentamalleissa. Raportin pvm:

17 3.2 Tuulensuuntien koordinaatisto Tuulisuuden numeroarvojen määrittämistä varten tuulen suunnat on jaettu sektoreihin. Näiden suuntakulmat on esitetty kuvassa 13 (sektori 0 o tarkoittaa pohjoistuulta, 90 o itätuulta jne.). Maaston tyyppiä kohteen ympäristössä on havainnollistettu kuvassa 14. Kuva 13: Tuulensuuntien koordinaatisto (kuva muokattu Espoon kaupungin ja SARC Arkkitehtitoimiston aineistoista). Raportin pvm:

18 Kuva 14: Maaston tyyppi maaston karheusluokan muutosanalyysiin; ruudukon kehien väli = 1000 m (kuva muokattu Espoon kaupungin kartta-aineistosta). 3.3 Tuulisuuden tarkastelupisteet Tuulisuuden numeroarvojen laskentaan on valittu kuvan 15 mukaiset pisteet. Raportin pvm:

19 Kuva 15: Tuulisuuden laskentapisteet (kuva muokattu SARC Arkkitehtitoimiston aineistoon). 3.4 Tuulisuuskriteerit Tässä selvityksessä on käytetty samoja tuulisuuskriteereitä (rajatuulennopeuksia katutasossa, toiminnallisia luokkia ja ylittävien tuulien esiintymisaikaa) kuin Konsultin aikaisemmissa tutkimuksissa. Nämä on esitetty taulukossa 1 ja liitteessä 1. Raportin pvm:

20 Taulukko 1: Konsultin Suomen kohteissa käyttämät tuulisuuskriteerit katutason tuulennopeuksille Nimi Kuvaus Vaikutus M tunnin keskituuli > 5 m/s A puuskatuuli > 10 m/s (kesäkausi) B puuskatuuli > 13 m/s (kesäkausi) C puuskatuuli > 16 m/s (koko vuosi) D puuskatuuli > 23 m/s (koko vuosi) Tuulisuutta kuvaava yleinen kriteeri, joka soveltuu käytettäväksi, kun tuulen puuskaisuudella ei ole erityistä merkitystä. Kriteerillä voidaan myös kuvata uuden rakennuksen aiheuttamaa kokonaismuutosta tuulisuudessa, eli kuinka paljon tuulisuus muuttuu uuden rakennuksen johdosta. Jos tuulia esiintyy 5 % ajasta, on tuulisuudella oletettavasti merkitystä. Istuminen pitkiä aikoja; makaaminen; terassit ja kahvilat; ulkoilmateatterit; uima-altaat. Toiminnot ovat epäviihtyisiä, kun tuulia esiintyy kerran kesäkaudella (huhtikuu-syyskuu) tai useammin, 2,2 h * ( 0,05 % kesäkauden tunneista). Seisominen/istuminen paikoillaan lyhyitä aikoja; puistot; kauppakeskukset; rakennusten ulko-ovet. Toiminnot ovat epäviihtyisiä, kun tuulia esiintyy kerran tai useammin kesäkaudella (huhtikuu-syyskuu), 2,2 h * ( 0,05 % kesäkauden tunneista). Kävely yleisesti; rakennuksiin sisälle meno ja niistä poistuminen. Toiminnot ovat epäviihtyisiä tai vaarallisia, kun tuulia esiintyy kerran vuodessa tai useammin 2,2 h * ( 0,025 % ajasta). Vaarallisen kova tuuli toiminnosta riippumatta. Tuulisuus on ei-hyväksyttävä, kun tuulia esiintyy kerran vuodessa tai useammin 2,2 h * ( 0,025 % ajasta). viihtyvyys viihtyvyys viihtyvyys esteettömyys, turvallisuus turvallisuus * sellaisten keskituulien osuus ajasta, joissa tuulennopeus voi puuskissa ylittää raja-arvon. Taulukon tuulennopeuden raja-arvot on annettu katutasossa, eli 1,5 2,0 m korkeudessa tarkastelupisteen alla olevasta maanpinnasta lukien. Raportin pvm:

21 4 Tulokset 4.1 Kohdealueen perustuulisuus Kohdealueen perustuulisuus on määritetty 15 m korkeudessa (tämä korkeus vastaa tuulitilaston mittauspisteen korkeutta). Tuloksia on havainnollistettu kuvissa 16 ja 17. Laskelman perustana oleva maaston karheusluokan muutosanalyysi on esitetty liitteessä 4. Kesäkausi: keskituulien esiintyminen kohdealueessa (% ajasta; 15 m korkeus) kesäkausi = huhtikuu syyskuu % 5% 4% % 2% % 0% 90 > 8 m/s > 6 m/s > 4 m/s Koko vuosi: keskituulien esiintyminen (% ajasta; 15 m korkeus) % 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% > 8 m/s > 6 m/s > 4 m/s Kuva 16: Perustuulisuus kohdealueessa tuulen suunnittain (arvot ovat tunnin keskituulia 15 m korkeudessa). Maasto nykytilassa. Raportin pvm:

22 Tuulisuuden perustaso kohdealueessa (15 m korkeus) Ylittävien tuulien osuus ajasta 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Kesäkausi Talvikausi Tunnin keskituuli 15 m korkeudessa [m/s] Kuva 17: Perustuulisuus kohdealueessa summana kaikista tuulensuunnista. 4.2 Tuulisuus tarkastelupisteissä Lasketut/arvioidut tuulisuuden numeroarvot on esitetty kuvassa 18. Eri rakennusvaiheet on eroteltu pisteen numeroon lisätyllä kirjaimella: a b kohde valmiina mutta ympäristö vastaa kuvan 4 mukaista nykytilaa oletettu lopputilanne kun kohde ja sen ympäristö on rakennettu. Raportin pvm:

23 Tunnin keskituuli > 5 m/s M Koko vuosi Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % * kesäkauden tunnit = 100 % Tunnin keskituuli > 5 m/s M Koko vuosi Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % * kesäkauden tunnit = 100 % Kuva 18a: Keskituulien esiintyminen tarkastelupisteissä (M-kriteeri) Raportin pvm:

24 Puuskatuuli > 10 m/s Koko vuosi A Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % * kesäkauden tunnit = 100 % Puuskatuuli > 10 m/s Koko vuosi A Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % * kesäkauden tunnit = 100 % Puuskatuuli > 13 m/s Koko vuosi B Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % * kesäkauden tunnit = 100 % Puuskatuuli > 13 m/s Koko vuosi B Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % * kesäkauden tunnit = 100 % Kuva 18b: Puuskatuulien esiintyminen tarkastelupisteissä: A ja B kriteerit. Raportin pvm:

25 Puuskatuuli > 16 m/s C Koko vuosi Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % * kesäkauden tunnit = 100 % Puuskatuuli > 16 m/s C Koko vuosi Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % * kesäkauden tunnit = 100 % Puuskatuuli > 23 m/s D Koko vuosi Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % a % % * kesäkauden tunnit = 100 % Puuskatuuli > 23 m/s D Koko vuosi Kesäkausi Piste % ajasta h/vuosi h/kk h/vk % ajasta* h h/kk h/vk 1b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % b % % * kesäkauden tunnit = 100 % Kuva 18c: Puuskatuulien esiintyminen tarkastelupisteissä: C ja D kriteerit. Raportin pvm:

26 6 Tulosten ohjeellinen tulkinta - Kohdealue on pääkaupunkiseudun asuinalueiden mittapuussa tuulinen ja kohteen tuulisuussuunnitteluun on suositeltavaa kiinnittää huomiota. Tuulisuus on pääosin seurausta merenrannan viereen rakentamisesta, korkeasta rakentamisesta ja vanhan korkean puuston puuttumisesta - kohdealue sisältää myös nykytilassa korkeaa toimistorakentamista ja on tuulinen. Tuulisuuden vaikutuksia suunniteltu asumiskäyttö huomioon ottaen voidaan arvioida myös katselmuksilla, kuten tämän raportin yhteydessä on tehty - raportissa esitetyt tuulisuuden numeroarvot ovat kovien puuskatuulien kriteerien osalta (C ja D) herkkiä suunnitelman ja kohteen lähiympäristön yksityiskohdille sekä tarkastelupisteen tarkalle sijainnille. Tuloksia on pidettävä siten ainoastaan suuruusluokkatarkasteluina. Numeroarvot voidaan luottavasti määrittää vain tuulitunnelikokeilla lopullisen suunnitelman pienoismallia apuna käyttäen, jossa on myös mallinnettu kohteen ympäristön tuleva muu korkea rakentaminen - tuulisuus on numeroarvoina oletettavasti lievempää kuin Konsultin yksityiskohtaisesti tuulitunnelikokeilla tutkimissa viimeaikaisissa pääkaupunkiseudun pihakansikohteissa Kaupunkikeskus Tapiolan kirjokansi ja Kalasataman keskuksen viherkansi. Tähän vaikuttaa erityisesti se, että kohteen parkkikerroksen päälle tuleva kattopiha on selvästi alempana. Kalasataman keskuksen tuulitunnelikokeiden mukaan kannen viherrakentamisella, suoja-aidoilla ja muilla rakenteilla voidaan myös vaikuttaa ongelmallisimpien kovien tuulenpuuskien esiintymiseen - kohteeseen kuuluva korkein tornitalo on Suomen kohteet huomioon ottaen ennätyksellinen korkeudeltaan ja suuri kerrosalaltaan; ja sijaitsee suoraan merenlahden (Keilalahden) ääressä. Tuulisuus sen vierustassa, ja korkean rakentamisen lisä siihen, on vastaavasti suurta. Keilalahden johdosta sen katutason tuulisuuteen vaikuttaa erityisesti idän ja etelä väliset kovat tuulet (kuva 19), kun tavanomaisesti lounastuuli aiheuttaa merkittäviä tuulisuusvaikutuksia pääkaupunkiseudun kohteissa. Tuulen keskinopeuden (> 5 m/s) suhteen laskettuna tuulisuus on samaa suuruusluokkaa kuin esimerkiksi Kivenlahden Meritornin vieressä. Meritorni sijaitsee myös rantapenkereellä ja on kooltaan pienempi, mutta sen viereinen merenlahti avautuu epäedullisempaan ilmansuuntaan. Kohteessa kovia puuskatuulia esiintyy kuitenkin enemmän johtuen korkeimman tornin suuresta koosta ja korkeiden tornitalojen yhteisvaikutuksesta - korkeimman tornitalon kerrosluvun mahdollinen pieni muutos ei vaikuta oleellisesti tuulisuustuloksiin. Määräävämpi tekijä kohteen tapauksessa on tornin hoikkuus ja tornin seinäviisteet - tuulisuudeltaan vähäisiä kohtia löytyy metroaseman sisäänkäyntien kohdalta Keilaniementien varrelta (tarkastelupiste 5), jonne suunnitelmassa on myös sijoitettu kahvilarakennus. Myös rantapenkereelle suunniteltu ravintolaterassi (tarkastelupiste 3) on sijainti huomioon ottaen tuulisuusolosuhteiltaan edullinen - Keilaniementien vierustaa lukuun ottamatta kohteessa voi esiintyä kävelyä vaikeaksi tekeviä puuskatuulia (> 16 m/s) useammin kuin kerran vuodessa. Nämä liittyvät talvikauden myrskyihin - kohteen suunnitelmaa voidaan pitää korkean rakentamisen tuulisuuden vaikutusten lieventämisen osalta useilta osin edullisena (taulukko 2) - tulosten mukaan on mahdollista, että vaarallisen kovia puuskatuulia (> 23 m/s) esiintyy korkeimman tornitalon vieressä useammin kuin kerran vuodessa. Konsultin aikaisemman käytännön mukaisesti voidaan ehdottaa, että kaavaan tehtäisiin merkintä, että vaarallisen kovien tuulien esiintyminen katutasossa korkeimman tornin vierustassa on estettävä ja rakennuslupavaiheessa on tältä osin tehtävä tarvittaessa tarkennettu tuulisuusselvitys. Tämä olisi luontevaa toteuttaa korkeimman tornitalon rakenneteknisten tuulitunnelikokeiden yhteydessä Raportin pvm:

27 - mahdollisista myöhemmistä tuulisuusselvityksistä riippumatta voidaan ehdottaa harkittavaksi tuulisuuden vaikutusten lieventämiseen liittyviä suunnitteluratkaisuja: o o o o asumiskäytön tornitalojen pihojen oleskelupisteiden suojaaminen tuulisuudelta viherrakentamisella ja aidoilla (kuva 20) tarkastelupisteen 6 aktiviteettialueen tai kentän suojaaminen viherrakentamisella ja/tai aidoilla Raaden hampaan laajaa julkisivupintaa alaspäin kulkevan virtauksen vaikutukselta virtauksen kulun estäminen korkeimman tornin viereisen lännen puoleisen aukion läpi (tarkastelupiste 2) kuvan 21 mukaisesti laajojen aukeiden rikkominen virtauksiin kitkaa tuovilla istutuksilla, penkeillä, muureilla ja muilla vastaavilla ratkaisuilla Tunnin keskituuli > 5 m/s, koko vuosi yhteensä 10.0 % P M Tuulen suuntakulma [ o ] Puuskakatuuli > 16 m/s, koko vuosi yhteensä % P C Tuulen suuntakulma [ o ] Kuva 19: Tuulisuuden kertyminen tarkastelupisteessä 2A (P M ja P C = ylittävien tuulien osuus ajasta). Raportin pvm:

28 Taulukko 2: Kohteeseen suunniteltuja tuulisuuden vaikutuksia lieventäviä ratkaisuja Kuvaus korkeimman tornitalon alaosan laaja katos korkeimman tornitalon sijainti korkeimman tornitalon pohjan sivumittojen kasvu alaspäin (seinien taite) ja seinien viisteet korkeimman tornitalon yläosan kattoterassien korkea seinä (aita) asumiskäytön tornitalojen pihatason sisäänkäyntien sisennys (parvekkeiden johdosta) tornitalojen kulkuyhteys parkkikerroksesta pihakannen ja rantakävelykadun korkeusasemat Vaikutus pienentää julkisivua alaspäin (tai ylöspäin) kulkevan virtauksen vaikutusta katutasossa. Suojaa rakennuksen sisäänkäyntejä ja toimii varsinaisen tuulensuojakatoksen [3] tavoin pääkaupunkiseudulla tuulisuuden numeroarvoihin voimakkaasti vaikuttavien lounaistuulen osalta tornitalon sijainti on edullinen edessä olevien matalampien tornitalojen johdosta. pienentää julkisivua alaspäin kulkevan virtauksen vaikutusta. Ohjaa Keilalahden suunnalta meren yli puhaltavia tuulia korkeammalle maapinnasta pidentää kattoterassien tuulisuuden suhteen viihtyisää käyttöaikaa. Estää terassin irtokalusteita kaatumasta tai tippumasta myrskyissä suojaa sisäänkäyntejä julkisivua alaspäin kulkevan virtauksen vaikutukselta mahdollistaa esteettömän kulun rakennuksiin kaikissa tuulisuusolosuhteissa lounas- ja länsituulien osalta korkeusasemasta ei synny tuulisuuslisää ja rantakävelykatu jää pihakannen suojaan Raportin pvm:

29 a) b) Kuva 20: a) Pihojen oleskelupisteet (tarkastelupisteet 4 ja 8) ovat osittain kahden tornitalon välisen virtauksen kanavoinnin vaikutuksessa. Suoja-aita meren puolella nostaisi virtausta ylöspäin pois oleskelupisteistä (kuva muokattu SARC Arkkitehtitoimiston aineistosta) b) rakennusten väliin syntyvät suuremmat pyörteet on edullista ohjata ylöspäin oleskelupisteistä ja oleskelupisteet sijoittaa kauemmas ulkoseinistä. Raportin pvm:

30 Kuva 21: Vaarallisen kovien puuskatuulien osalta mahdollisesti yksi ongelmallisimmista pisteistä (tarkastelupiste 2). Avomeren suunalta (135 o 180 o ) tuleva virtaus kanavoituu tornitalojen väliin ja nousee rantapenkereen ja portaan mukana n. 7 m korkeammalle. Alemman kuvan katoksen sulkeminen tai suoja-aita (pistekatkoviiva) nostaisi virtausta ylemmäs katutasosta (kuva muokattu SARC Arkkitehtitoimiston aineistosta). Raportin pvm:

31 Lähdeluettelo 1. Espoon korkean rakentamisen periaatteet. Espoon kaupunkisuunnittelukeskuksen julkaisuja 10/ s. + liitteet. 2. Helsingin kaupunki, kaupunkisuunnitteluvirasto: Jätkäsaaren ja Hernesaaren asemakaavoitus, Tuulisuuden laskenta- ja luokitusohje. WSP Finland Oy, , 78 s. 3. Jessica Bennet, Wind Design Guide Raportin pvm:

32 Liite 1: Tuulisuuden määrittämisen yleisperiaate Tuulisuus voidaan määrittää objektiivisesti laskemalla tietyn tuulennopeuden raja-arvon ylittävien katutason tuulien keskimääräinen kesto (esim. % ajasta). Esim. tuulen keskinopeus > 5 m/s katutasossa 5 % ajasta on toisinaan käytetty nyrkkisääntö olosuhteelle, jossa tuulisuudella on merkitystä. Katutaso tarkoittaa tuulisuusmalleissa korkeutta 1,5 2,0 m jalankulkutason yläpuolella. Katutason tuulisuus riippuu alueen perustuulisuuden tasosta sekä rakennusten, maastonmuotojen, aukeiden, vesialueiden, puiden, pensaiden, aitojen yms. paikallisten tekijöiden vaikutuksesta. Kaavoituksen yhteydessä tuulisuus on kiinnostuksen kohteena useimmiten juuri rakennetussa ympäristössä, jossa rakennusten paikallinen merkitys on suuri. Rakennukset antavat yleisesti tuulensuojaa; tuulisuus ja pakkasen purevuus on kaupunkien keskustan rakennusten keskellä yleisesti pienempää kuin meren rannalla tai aukeilla keskustan ympärillä. Rakennusten sijoittelusta ja erityisesti korkeasta rakentamisesta voi kuitenkin seurata, että tuulensuoja on paikallisesti normaalia pienempi, ja katutason tuulenpuuskat tulevat yllätyksenä muuten suojaisassa ympäristössä. Perustuulisuus saadaan määritettyä meteorologisten tuulitilastojen avulla ottaen huomioon maaston karheusluokan erot tuulitilaston mittauspisteen ja kohdealueen sijainnin välillä tuulen suunnittain. Meteorologiset tuulitilastot mitataan yleisimmin avoimessa maastossa n. 10 m korkeudella maapinnasta, ja mittaukset tilastoidaan 10 min keskinopeuksina. Tuulen puuskanopeus on keskinopeutta suurempi, ja tarkoittaa säätiedotuksissa tuulennopeuden 3 s huippuarvoa. Tällaiset hetkelliset tuulenpuuskat aiheuttavat suurimman osan tuulisuuden epämiellyttävistä tai vaarallisista vaikutuksista. Tuulen keskinopeus 10 m korkeudessa on avoimessa tasaisessa maastossa likimain 1,5-kertainen katutason keskinopeuteen nähden. Tällöin 5 m/s katutason keskituuli vastaa noin 7,5 m/s keskituulta 10 m korkeudessa. Näitä esiintyy Suomessa meren rannikolla tyypillisesti % ajasta, eli tuulisuudella on yleisesti merkitystä merenrantarakentamisessa. Kun tuulisuus selvitetään tarkemmin kohteen eri tarkastelupisteissä, edellä mainittu suhde on määritettävä tarkemmin; esimerkiksi tuulitunnelikokeilla pienoismallia apuna käyttäen tai mittauksilla luonnossa todellisesta kohteesta. Tällöin tarkastelupisteen suhteellinen keskituuli (k m ) ja suhteellisen puuskatuuli (k g ) voidaan esittää tuulen suunnittain kaavoilla k m = v m /v ref k g = v g /v ref missä v m = katutason keskituuli; k g = katutason puuskatuuli, ja v ref = normeerauksessa käytetty tuulennopeus (v ref voi olla esimerkiksi kohdealueen perustuulisuutta kuvaava tuulen keskinopeus korkeammalla maanpinnasta tai suoraan paikallisesta sääasemesta mitattu tuulen keskinopeus). Suhteellinen keskituuli (k m ) ja suhteellinen puuskatuuli (k g ) voidaan olettaa olevan tuulen suunnasta ja tarkastelupisteestä riippuvia vakioita. Katutasossa puuskaisuuden osuus on suhteellisesti suurempi kuin tuulitilastojen mittauskorkeudella. Kun v ref = keskituuli 10 m korkeudessa avoimessa maastossa, ovat kertoimet kaupunkiympäristössä suuruusluokkaa k m = 0,1.1,2 ja k g = 0,2 2,5. Suurimpia kertoimia mitataan yleisesti ympäristöään selvästi korkeampien rakennusten juuressa, kattopihoilla, kansilla ja silloilla. Erityisesti k g voi tietyillä tuulensuunnilla olla suuri, tarkoittaen että katutasossa voi esiintyä tuulisella säällä kovia puuskatuulia. Katutason puuskatuulien vaikutuksia on kuvattu taulukossa L1.1. Raportin pvm:

33 Taulukko L1.1: Katutason puuskatuulen vaikutuksen kuvaus kaupunkiolosuhteissa 3 s puuskatuuli [m/s] Vaikutus 5 8 tuuli nostaa pölyä, kuivaa maata ja irtonaisia papereita, hiukset menevät sekaisin 8 11 tuulen tuntee keholla, hyväksyttävän tuulen raja kävely on epäsäännöllistä, hiukset lepattavat suorina, sateenvarjoa on vaikea käyttää kävelyä on vaikea hallita, tuulen melu on epäviihtyisää, vartalolla on nojattava tuulta vastaan tasapainon säilyttämisessä on suuria vaikeuksia, vartalo siirtyy tuulen mukana, vanhuksille vaarallinen tuuli ihmiset kaatuvat tuulen vaikutuksessa seisominen ilman tukea on mahdotonta, kiinnipitäminen on välttämätöntä > 28 hyvin epätodennäköisesti koskaan koettavissa Perustuulisuuden osalta tärkeä yksittäinen tekijä on kohdealueen etäisyys merenrannasta ja avomerestä suhteessa korkeimpien rakennusten korkeuteen. Rannikon läheisyydessä mereltä päin puhaltavilla tuulilla on tavanomaisesti suurin merkitys tuulisuuden numeroarvoihin. Tuulen ollessa meren suunnalta merialueiden kovat tuulennopeudet vaikuttavat lähes vaimentumattomina mantereen päällä tietystä korkeudesta ylöspäin, missä korkeus on verrannollinen etäisyyteen merenrannasta (tämä korkeus on likimain x/12,5, missä x = kohteen etäisyys merenrannasta). Korkeat rakennukset voivat rannikon läheisyydessä kääntää näitä vaimentumattomia tuulia katutasoon, jolloin korkeasta rakentamisesta aiheutuva lisä tuulisuuteen voi olla erityisen merkittävä. Paitsi rakennuksen korkeus, myös julkisivun leveys (tornin hoikkuus) vaikuttaa syntyvään tuulisuuden lisään, samoin kuin viereisten muiden korkeiden rakennusten yhteisvaikutus. Tavanomainen tuulisuustarkasteluissa hyödynnettävä tuulitilasto on tyypiltään tuuliruusu (kuva L1.1), joka esittää säähavaintoaseman mittauspisteen eri keskituulien esiintymisen prosentteina ajasta. Tuuliruusu esittää tuulennopeuksien esiintymisen rajallisella määrällä tuulennopeusalueita. Kuvasta L1.1 ei voida esimerkiksi tarkasti päätellä aikaa, jossa tuulen keskinopeus ylittäisi 21 m/s. Tuulisuuden laskennallista määrittämistä varten jatkuva esitysmuoto on käytännöllisempi; ja useasti käytetty otaksuma on, että tuulen keskinopeuksien esiintyminen kullakin tarkasteltavalla tuulen suunnalla ja tarkastelujaksolla noudattaa Weibull-todennäköisyystiheysjakaumaa p( v m k v m ) k 1 e k ( v m / ) missä k = muotoparametri ja λ = skaalausparametri. Kumulatiivinen jakauma (v v m ) on tällöin P( v m ) 1 e k ( v m / ) Raportin pvm:

34 Tuulen keskinopeuden v m ylittävien tuulien osuus tarkasteltavalla tuulen suunnan sektorilla saadaan lausekkeesta P( v m ) P e 0 k ( v m / ) missä P 0 = tuulen suunnan sektoriin liittyvien osuus kaikista tuulista. Weibull-jakauman parametrit k ja λ saadaan käyränsovituksella tuuliruusun arvoihin tai tuulitietoja toimittava organisaatio voi niitä määrittää valmiiksi. Käyränsovituksesta aiheutuva virhe on käytännössä pieni tavanomaisella tuulennopeusalueella, jolla tuulitilasto sisältää mittaustuloksia; toisin sanoen Weibull-jakauma sopii hyvin sääasemien mitattujen keskituulinen kuvaamiseen, ja siten tuulisuuden analyysiin. Äärimmäisen kovien tuulien, esim. rakennesuunnittelussa useasti käytettävien 50 v toistumisvälin myrskytuulien, analyysissä tulokset ovat herkkiä parametrin k arvolle, ja näitä analysoidaankin paremmin ns. ääriarvojakaumien avulla. Näissä otetaan tavanomaisesti lisäksi huomioon erilaisia varmuus- ja luotettavuusmarginaaleja liittyen mm. tuulitilastoihin ja sään ääri-ilmiöiden pitkän aikavälin muutoksiin. Periaatteessa tuulisuustarkasteluissakin voitaisiin varautua tuulisuusolosuhteiden pitkän aikavälin muutoksiin. On kuitenkin huomioitava, että nämä tapahtuvat määritelmänsä mukaisesti hitaasti, jolloin ihmiset tottuvat muutokseen, ja myös kaupunkirakenne ja puuston korkeus yms. tekijät voivat muuttua merkittävästi n. 50 v tarkasteluvälillä. Kuva L1.1: Esimerkki meteorologisen havaintoaseman mittaustuloksista laaditusta tuuliruususta (Heidrun, Norja). Kun kohdealueen perustuulisuus on selvitetty, tuulisuuden numeroarvo eri pisteissä riippuu kaupunkiympäristössä erityisesti kohteen ja sen lähiympäristön rakennuksista, puustosta ja jalankulkutason korkeusasemasta; eli kertoimista k m ja k g tarkastelupisteittäin ja tuulen suunnittain. Uutta rakennuskantaa suunniteltaessa paikallisten tekijöiden tarkka huomioon ottaminen edellyttää käytännössä tuulitunnelikokeiden suorittamista kohdealueen pienoismallia apuna käyttäen. Alueen nykytilan tuulisuutta voidaan selvittää myös paikan päällä katselmuksilla ja niiden yhteydessä tehtävillä katutason tuulennopeuden mittauksilla. Tuulisuus määritetään tietyissä suunnitelman kannalta mielenkiintoisissa pisteissä. Tällaisesta yksityiskohtaisesta tarkastelusta käytetään nimeä tuulisuuskartoitus. Raportin pvm:

35 Kaupungeissa, joissa tuulisuudella on erityistä merkitystä, kriteerejä voidaan esittää kaupunginosa- ja aluekohtaisesti. Esimerkkinä tästä on tuuliseksi tunnettu Wellingtonin kaupunki Uudessa-Seelannissa, jossa kaupunki on määritellyt keskustan julkisille alueille standardin, kuinka paljon uusi rakennus saa lisätä tuulisuutta. Tällöin suunnittelussa on selvitettävä sekä nykytilan tuulisuus, että tuulisuus uuden rakennuksen vaikutuksessa. Tuulisuuden hyväksytty taso voidaan esittää tuulisuuskriteerinä, joka koostuu tyypillisesti tuulennopeuden raja-arvosta (katutason keskituuli tai puuskatuuli) ylittävien tuulennopeuksien sallitusta keskimääräisestä kestosta raja-arvoa vastaten ihmisen toimintaa kuvaavasta luokasta (paikoillaan olo, kävely jne.) kuvauksesta siitä miten kriteerin täyttämättä jääminen vaikuttaa (tuulisuus epäviihtyisää tai vaarallista). Tuulisuuskriteereitä ovat esittäneen kansainvälisesti eri tutkimuslaitokset ja yksittäiset tutkijat. Niitä voidaan laatia tuulitunnelikokeiden avulla, tekemällä tuulennopeuden mittauksia todellisessa kohteessa ja haastattelemalla ihmisiä. Tuulisuuskriteereissä voi siten erottua maakohtaisia eroja, esim. ihmisten tottumus tuulen vaikutuksiin, sateet, valoisa aika vuorokaudessa ja lämpötilan vaikutus. Tuulisuuskriteereitä voidaan esittää tuulen keskinopeudelle ja tuulen puuskanopeudelle, tai näiden välimaastoon sijoittuville laskennallisille tuulennopeusarvoille. Eri tuulennopeuksien yhteyksiä on havainnollistettu kuvassa L1.2. Tuulennopeus [m/s] mittaustulos 3 s aikakeskiarvo (= puuskatuulen määritystä vastaten) 10 min aikakeskiarvo (= säätiedotusten keskituuli) 60 min aikakeskiarvo (= tunnin keskituuli) mitattu tuulennopeuden huippuarvo (anemometrin ominaisuuksia vastaten) tuulen puuskanopeus (= tuulennopeuden 3 s huippuarvo tarkastelujaksolla) Aika [s] Kuva L1.2: Esimerkki tuulennopeuden vaihtelusta mittauspisteessä (mitattu 4 m korkeudella): tuulen puuskanopeus = 6,2 m/s; 10 min keskinopeus 2,0 3,0 m/s ja tunnin keskinopeus = 2,4 m/s (Eduskuntatalon lisärakennuksen piha, koillistuuli, ultraääniä-anemometri). Kuvan L1.2 mukaisesti luonnon tuuli on aina turbulenttista, ja hetkellinen tuulennopeus heilahtelee voimakkaasti keskiarvon (tuulen keskinopeuden) molemmin puolin. Tuulisuuskriteerissä käytettävä tuulennopeus, ja tuulennopeuden huippuarvo yleisesti, voidaan yleisesti esittää muodossa Raportin pvm:

36 v g v m g v missä g = huippuarvokerroin ja σ v = tuulennopeuden keskihajonta (määritettynä hetkellisistä tuulennopeuden lukemista tarkastelujakson aikana). Tuulen keskinopeutta vastaa tällöin huippuarvokerroin g = 0. Samasta tuulensuunnasta puhaltavassa kovassa tuulessa tuulennopeuden keskihajonnan suhde tuulen keskinopeuteen on mittauspisteessä likimain vakio. Keskihajonta määritetään tuulimittarin hetkellisistä mittauslukemista yleensä 1 h ajanjaksolla. Keskihajonnan ja keskituulen suhdetta kutsutaan turbulenssin intensiteetiksi: I v v v m Esimerkiksi kuvan L1.2 tapauksessa I v = 0,41, ja määritettyä 3 s puuskanopeuden huippuarvoa vastaa huippuarvokerroin g = 3,6. Vastaavasti suorien mittaustulosten huippuarvo vastaa noin 0,1 s puuskanopeutta, ja sitä vastaa tuloksissa huippuarvokerroin g = 5,8. Tuulisuudelle ei Suomessa, kuten ei muissakaan maissa, ole toistaiseksi olemassa viranomaisohjeita. Suunnittelussa voidaan käyttää tutkijoiden esittämiä suosituksia. Suunnittelukäyttöön vakiintuneet suositukset vaihtelevat maittain. Suomen oloissa esim. tuulen ja pakkasen yhteisvaikutus (pakkasen purevuus) ja siihen liittyvä kasvojen paleltumisriski on oma kysymyksensä. Viileässä säässä tuulisuus myös huomataan helpommin mm. kasvojen viilennysvaikutuksen johdosta. Rakentamisen tuulisuusvaikutuksia ja tuulisuuden numeroarvoja voidaan verrata kaupungin tai kaupunginosan nykytilaan, edellyttäen että nykytilan arvot on määritetty tai tuulisuusvaikutuksia on tiedossa kokemusperäisesti. Tällöin tulee otetuksi huomioon paikallisia tekijöitä, kuten asukkaiden tottumus tuulen vaikutuksiin sekä paikallistieto tuulisista ja tuulettomista kohdista. Liiallista tuulisuutta esiintyy tyypillisesti tietyissä ongelmapisteissä korkeiden rakennusten vieressä ja kattoterasseilla; avoimilla alueilla ja korkealla sijaitsevilla siltakansilla ja jalankuluväylillä; sekä hyvää viihtyvyyttä edellyttävissä paikoissa (puistot, aukiot, urheilukentät ja katukahvilat jne.). Näille voidaan etsiä korjaavia suunnitteluratkaisuja. Kaavoituksessa ja rakennustarkastuksessa voidaan edellyttää ongelmallisimpien pisteiden tuulisuusolosuhteiden korjaamista. Konsultin aikaisemmissa kohteissa on ehdotettu kaavatasoiseksi tuulisuuden raja-arvoksi puuskatuulen > 23 m/s esiintymistä korkeintaan kerran vuodessa katutasossa. Suomen perustuulisuuden tasosta johtuen tämä kriteeri ei täyty (eli tuulisuus olisi liiallista) pääosin ainoastaan korkeiden rakennusten vierustan ongelmapisteissä sekä korotettujen jalankulkutasojen yhteydessä. Konsultin aikaisemmissa selvityksissä käyttämiä toiminnallisia luokkia ovat: A B istuminen pitkiä aikoja; makaaminen; terassit ja kahvilat; ulkoilmateatterit; uima-altaat. Kesäkausi (huhtikuu-syyskuu) seisominen/istuminen paikoillaan lyhyitä aikoja; puistot; kauppakeskukset; rakennusten ulko-ovet. Kesäkausi (huhtikuu-syyskuu) C kävely yleisesti; rakennuksiin sisälle meno ja niistä poistuminen. Koko vuosi D vaarallisen tuulen kriteeri; tavoitteellinen kävely; nopea kävely; parkkipaikat. Koko vuosi. Näihin liittyviä hyväksymisluokkia ovat esim.: Raportin pvm:

37 epäviihtyisä vaarallinen, ei hyväksyttävä. Tuulisuudeltaan ongelmallinen piste tulisi korjata jatkosuunnittelussa. Raja-arvot perustuvat W. H. Melbournen 1970-luvulla esittämään malliin, joka perustuu kerran vuodessa esiintyvään puuskatuuleen. Puuskatuuli v g on laskettu tuulitunnelikokeessa käyttäen virtausnopeuden vaakakomponentin keskihajonnalle kerrointa g = 3,5. Tämä vastaa likimain taulukon L1.1 mukaista 3 s puuskatuulta. Mallissa todennäköisyyden raja-arvo kerran vuodessa vastaan likimain vuotuista ylitystodennäköisyyttä P = 0,025 % (= 2,2 tuntia vuodessa). Tuulisuuskriteerit ovat: A: v g > 10 m/s; P A 0,05 % * (epäviihtyisä) B: v g > 13 m/s; P B 0,05 % * (epäviihtyisä) C: v g > 16 m/s; P C 0,025 % (epäviihtyisä) D: v g > 23 m/s; P D 0,025 % (vaarallinen) * raja-arvo tarkoittaa 2,2 tuntia kesäkautta kohden, joka vastaa 0,05 % kesäkauden tunneista (= 0,025 % koko vuoden tunneista). Edellä esitetyt puuskatuulien ylitystodennäköisyydet tarkoittavat sellaisten keskituulien osuutta ajasta, joissa tuulennopeus voi tuulenpuuskissa tilastollisesti (eli huippuarvokertoimella g = 3,5 laskettuna) ylittää raja-arvon. Todellinen hetkellisten tuulennopeuksien ylitysten kesto on huomattavasti pienempi (vrt. kuva L1.2); joitain sekunteja 10 min tarkastelujaksolla. Jos tarkastelu rajoitetaan vain tiettyyn osaan vuorokautta, kuten alkuperäisessä Melbournen kriteerissä valoisaan aikaan (12 h vuorokaudessa), voidaan kriteerin P-arvoja suurentaa vastaavasti; jakamalla ne tarkasteltavien tuntien osuudella vuorokauden kaikista tunneista. Kun kriteeri ei täyty, tarkoittaa se, että tuulisuutta esiintyy siinä määrin ( liian monta tuntia tarkastelujaksolla ), että kriteerin mukainen toiminto on epäviihtyisää (luokat A, B, C), tai vaarallista (luokka D) tarkastelupisteessä. Tuulen puuskanopeuteen perustuvat mallit kuvaavat tarkasti esimeriksi virtauksen paikallisen turbulenssin ja korkean rakentamisen aiheuttamia vaikutuksia tarkastelupisteessä. Melbournen ja Konsultin ehdottama D-kriteeri rakennusten tuulisuusvaikutuksen tarkasteluun on yleisesti tiukemmasta päästä, koska se ottaa tuulen puuskaisuuden täysimääräisesti huomioon. Esimerkiksi mainittu Wellingtonin keskustan standardin turvallisuutta koskeva määräys on kuitenkin tiukempi siten, että v g > 20 m/s (laskettuna huippuarvokertoimella g = 3,7) ei tulisi uuden rakennuksen johdosta ylittyä missään julkisen alueen pisteessä useammin kuin kerran vuodessa. Isossa-Britanniassa konsulttiselvityksissä laajasti käytetty Lawsonin-kriteeristö perustuu tuulen keskinopeuden (Boforien) raja-arvojen esiintymiseen, mutta se ottaa myös huomioon tuulen puuskien vaikutuksen. Puuskien vaikutus saadaan laskemalla 3 s puuskanopeuden perusteella ekvivalentti keskinopeus (jakamalla luvulla 1,85 tai 2,0, missä suurempaa jakajaa voidaan käyttää rannikolla, jossa ihmiset ovat tottuneet tuuleen ). Kriteeri tarkastetaan tällöin määräävän vaikutuksen mukaan joka keskinopeuden tai ekvivalentin keskinopeuden mukaan. Sovellettavissa olevia keskituuleen perustuvia malleja on esim. tanskalisen FORCE Technologyn malli, joka perustuu 1 h keskituuleen: A: v h > 5 m/s; P M 0,1 % (hyväksyttävä) B: v h > 5 m/s; P M 6 % (hyväksyttävä) Raportin pvm:

38 C: v h > 5 m/s; P M 23 % (hyväksyttävä) D: v h > 5 m/s; P M 43 % (hyväksyttävä). Pelkästään keskituuleen perustuvat mallit eivät kuvaa kovin tarkasti esimerkiksi rakennusten paikallisia vaikutuksia, ja saattavat yliarvioida esimerkiksi puuston, pensaiden ja aitojen suojaavaa vaikutusta. FORCEn mallia tulisikin tulkita siten, että se soveltuu tyypilliseen tanskalaiseen rakennuskantaan, maastoon ja ilmastoon. Raportin pvm:

39 Liite 2: Tuulitunnelikokeet ja numeerinen virtauslaskenta Katutason tuulisuutta alettiin tutkia tarkemmin maailmanlaajuisesti 1970-luvun alkupuolella tuulitunnelikokeiden avulla. Tärkeimpänä kysymyksenä oli käytännössä havaittu tuulisuuden kasvu ja vaarallisen kovat tuulenpuuskat korkeiden rakennusten vierustassa. Korkeiden rakennusten tuulisuutta lisäävä vaikutus on huomattu yhtä varhain kun niitä on alettu rakentaa; yhtenä varhaisimmista esimerkkinä 22-kerroksinen Flatiron rakennus New Yorkissa, joka valmistui vuonna Tuulitunnelikokeiden käytön myötä alettiin esittää myös kriteerejä tuulisuuden sallitulle tasolle, toisin sanoen tuulisuuskriteerit perustuvat useimmiten tuulitunnekoetulosten käyttöön. Tuulitunnelikokeet ovat säilyneet toistaiseksi luotettavimpana työkaluna uuden asuinalueen tai rakennuksen ympäristöön liittyvän tuulisuuden analyysissä. Numeerinen virtauslaskenta (CFD, Computational Fluid Dynamics) kehittyy kuitenkin koko ajan, ja sillä on saatu asiantuntijakäytössä enenevissä määrin käyttökelpoisia tuloksia. Periaatteessa voitaisiin kehittää myös CFD-laskennan tuloksiin perustuvia tuulisuuskriteereitä, mikä parantaisi käytettävyyttä edelleen. Tuulitunnelikoe ja CFD eivät kuitenkaan yleisesti anna yhteneviä tuloksia; eivät edes geometrialtaan yksinkertaisissa testimalleissa. Paikalliset tuulennopeudet (suhteessa kohdealueen reunalla vaikuttavaan tuulennopeuteen) määritetään luotettavimmin rajakerros-tyyppisessä tuulitunnelissa, jossa virtaukseen luodaan luonnon tuulta vastaava tuulennopeuden korkeusprofiili ja turbulenssi (kuva L2.1). Tämä tehdään useimmiten asentamalla karhennuspalikoita tuulitunnelin sisälle lattiaan n m matkalle virtauksen yläpuolelle, sekä käyttämällä virtauksen sisääntulossa pyörteisyyttä aiheuttavia kiiloja. Alueen pienoismallin avulla otetaan huomioon paikalliset tekijät. Pienoismallin mittakaava määräytyy tuulitunnelin mittatilan koon ja tarkasteltavien rakennusten korkeuden mukaan ja on tyypillisesti 1:1000 1:250. Kuva L2.1: Tuulitunnelikoe Jätkäsaaren osayleiskaavavaiheen kaupunkirakennemallin tuulisuuden selvittämiseksi (kuva WSP). Raportin pvm:

40 Pienoismalli voi joissain tapauksissa olla suoraan kohteen kaavoituksen esittelymalli tai se voidaan tehdä erikseen tuulitunnelikoetta varten. Puut ja pensaat ovat yleensä esittelymalleissa jollain tarkkuudella mukana. Ne eivät kuitenkaan hidasta tuulta katutasossa yhtä voimakkaasti kuin todellisuudessa, joten tulokset ovat tältä osin konservatiivisia. Jos pienoismalli tehdään pelkästään tuulitunnelikoetta varten, voidaan puita ja pensaita mallintaa tarkemminkin. Tuulitunnelikokeessa mitataan paikallisia virtausnopeuksia jalankulkijan korkeudella (1,5..2,0 m katutasosta täydessä mittakaavassa, eli 2 5 mm tavanomaisessa pienoismallissa). Mittaukseen käytetään joko kuumalanka-anemometria, jolloin mittaukset tehdään pienoismallin päältä (vrt. kuva L2.1); tai pienoismallin läpi porattuja paineantureita. Mittauksia tehdään tietyissä suunnitelman kannalta mielenkiintoisissa pisteissä eri tuulen suunnilla. Yksittäistä mittaustulosta on havainnollistettu kuvassa L2.2. Tuloksista erotellaan virtauksen keskinopeus v m ja nopeuden keskihajonta σ v. Kuten luonnon tuulen tapauksessa, virtausnopeuden huippuarvo σ v tietyllä tarkastelujaksolla voidaan esittää muodossa v g v m g v missä g = huippuarvokerroin. Huippuarvoon vaikuttaa sen määritysaika. Huippuarvokerroin on lisäksi tilastollinen suure, eli huippuaro voi vaihdella tarkastelujaksosta toiseen liittyen ilmiön luonnolliseen satunnaisuuteen. Luonnon tuulessa huippuarvokerroin on suuruusluokaltaan g = 3,5 kun tarkastellaan n. 1 3 sekunnin tavanomaisia huippuarvoja (eli puuskatuulia) ja v m määritellään 10 min tai tunnin aikakeskiarvona. Virtausnopeuden keskihajonta esitetään useimmiten turbulenssin intensiteetin I v avulla muodossa I v v v m jolloin huippuarvo saadaan lausekkeesta v g v 1 gi m ( v ) Turbulenssin intensiteetti on dimensioton luku, ja se esitetäänkin useasti prosenteissa. Katutasossa mitattuna rakennusten vaikutuksessa I v on suuruusluokkaa 50 % (vrt. kuva L2.2). Tuulisuustarkasteluissa sovellettava huippuarvokerroin g on yleensä annettu tarkasteltavassa tuulisuuskriteerissä, joten sitä ei ole tarvetta määrittää mittausten yhteydessä. Tuulisuuskartoituksiin soveltuva numeerinen virtauslaskenta voidaan tehdä kahdella vaihtoehtoisella menetelmällä: suurten pyörteiden simuloinnilla (LES, Large Eddy Simulation) tai ajasta riippumattomalla RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) -menetelmällä. Ensin mainittu on laskenta-ajaltaan huomattavasti pitempi siten, että RANS on tällä hetkellä käytetyin menetelmä. RANS-menetelmä soveltuu ainoastaan virtauksen keskinopeuden määrittämiseen (kuvan L2.2 yhtenäinen viiva). LES-menetelmällä voidaan simuloida turbulenssin suurempia pyörteitä, jolloin kuvan L2.2 mukainen virtausnopeuden vaihtelu saadaan jollain tarkkuudella tasoitettuna otetuksi huomioon, mutta on selvää että esimerkiksi kuvan L2.1 mukainen laaja kaupunkirakenne on käytännössä mahdotonta simuloida tarkasti kun tavoitteena on erityisesti katutason tuulien selvitys. Supertietokonelaskenta, avoimien vir- Raportin pvm:

41 tauslaskentaohjelmien kehittyminen (jolloin jokaisesta laskentaytimestä ei tarvitse maksaa lisää lisenssimaksua ) ja laskentaytimien määrän kasvu jopa useaan tuhanteen, pitää kuitenkin LES-laskennan mahdollisena tutkijakäytössä. Jotta tulos olisi realistinen, myös kaupunkirakenteen kohtaavaan tuulen, eri laskennan raunaehdon, tulisi olla kuvan L2.2 mukainen turbulenttinen virtaus, joka vastaisi luonnon tuulta tarkasteltavalle tuulensuunnalle. Luonnon tuuli on aina turbulenttista. 5 4 I v = 51 % vm(1+3,5iv) vm mittaustulos 3 [m/s] Aika [s] Kuva L2.2: Esimerkki tuulitunnelikokeessa mitatusta katutason virtausnopeudesta. Numeerisen virtauslaskennan ja tuulitunnelikoetulosten tulosten tulkinnan tärkeä ero on käytännössä se, että virtausnopeuden hetkelliset huippuarvot (tuulen puuskien / turbulenssin vaikutus) tulevat aliarvioiduksi numeerisessa laskennassa. Tämän virheen merkitys on mahdollisesti vähäinen, jos itse tuulisuuskriteeri perustuu tuulen keskinopeuteen ja vastaavasti merkittävä, jos kriteeri perustuu tuulen puuskanopeuteen. Tuulitunnelikokeilla ja numeerisella virtauslaskennalla on myös toinen merkittävä ero: tuulitunnelikokeessa on rajallinen määrä mitattavia pisteitä (tyypillisesti suuruusluokaltaan 50), joissa tuulisuuden numeroarvo määritetään tarkasti. Numeerisessa laskennassa tarkastelupisteiden sijainti ja määrä voidaan valita vapaasti ja virtauksen kulkua kohdealueessa voidaan visualisoida graafisesti. Tuulitunnelikokeessa paikallisia virtauksia voidaan tarkastella ja visualisoida esim. savun avulla. Virtausnopeuden mittausten lisäksi tuulisuuden tarkasteluja on tehty tuulitunneleissa myös hiekka-eroosiokokeilla, jossa pienoismallin ripotellut hiekanjyväset puhaltuvat pois tuulisemmista kohdista, ja lopputulos antaa likimääräisesti visuaalisen kokonaiskuvan tuulisista kohdista kyseisellä tuulensuunnalla. Tuulitunnelikokeen pisteet valitaan suunnitelman kannalta oleellisiin pisteisiin, esimerkiksi pihan oleskelupaikalle, rakennuksen sisääntulon kohdalle tai kävelysillalle. Muilta osin pisteet valitaan yleensä sellaisiin kohtiin, jossa tiedetään esiintyvän suuria tuulen puuskanopeuksia; kuten rakennuksen kulmien kohdelle, rakennusten väliin tai laajojen julkisivupintojen viereen. Vaikka tuulisuuden numeroarvot olisivat näissä suuria, voi lähistöllä olla pisteitä, jotka ovat esimerkiksi puiden ja pensaiden suojassa, ja jossa tuulisuus on vähäistä Raportin pvm:

42 Tuulitunnelikoe tai numeerinen virtauslaskentatulos ei sellaisenaan ole tuulisuuskartoitus, vaan tuulisuuskartoituksen tekemiseksi tarvitaan lisäksi tulosten yhdistäminen paikallisiin tuulitilastoihin, ottaen lisäksi huomioon tuulitilaston mittauspisteen ja kohteen välinen sijaintiero. Tämä edellyttää ns. maaston karheusluokan muutosanalyysiä ja sitä varten laadittujen laskentamallien käyttöä. Tavanomaisesti tuulen suunnat käydään läpi 22,5 o 45 o välein. Rajakerros-tuulitunnelit ovat suurikokoisia. Tuulitunnelikokeita tekevät rutiininomaisesti kymmenkunta tuulitunnelilaboratoriota mm. Kanadassa, USA:ssa, Isossa-Britanniassa, Australiassa, Tanskassa, Ranskassa, Japanissa ja Kiinassa. Suomessa kokeita on suoritettu Espoon Otaniemessä sijainneessa rajakerrostuulitunnelissa vuoteen 2016 asti; tämä tuulitunneli on sittemmin purettu. Raportin pvm:

43 Liite 3: Tuulisuuskatselmus kohteessa Katselmus tehtiin klo 15:40 alkaen tuulen keskinopeuden ollessa merellä (Harmajan sääasemassa) 5 8 m/s ja suunta 202,5 o 225 o. Havainnoituja tuulisuusolosuhteita on kuvattu ohessa (tarkastelupisteen väri kuvaa likimain tuulen suhteellista voimakkuutta kohdealueella; kuva muokattu Espoon kaupungin aineistoon). Raportin pvm:

44 a Tuulinen kohta korkeiden rakennusten johdosta: virtaus ohjautui 10- ja 20- kerroksisten rakennusten väliin. b Tuulinen kohta korkean rakennuksen julkisivua alaspäin kulkevan virtauksen ja pihakannen korkeusaseman johdosta. Korkean rakennuksen tuulisuuslisä kasvoi asteittain rakennusta lähestyessä. c Keilanimen metroaseman itäisten sisäänkäyntien tuulisuuteen vaikuttaa lähinnä katu- ja työmaa-aukiot tuulen puolella. Raportin pvm:

45 d 16-kerroksinen rakennus ja pitkä parkkihallin sivuseinä ohjasivat virtauksia kevyen liikenteen väylälle. Muuten väylä olisi ollut tiepenkereen suojassa. e, f, g Tuulisia pisteitä 16-kerroksinen rakennuksen ja pihakannen korkeusaseman johdosta. Myös pihakannelta rantaan johtava porras oli tuulinen, vaikka oli suojan puolella. Raportin pvm:

46 h, i Rannan vierustaa kulkeva kevyen liikenteen reitti on pihakansia alemmalla tasolla. Se oli katselmuksessa suojan puolella ja vähätuulinen. Raportin pvm: