Rakenteiden tekninen turvallisuus - katsaus tulevaisuuden haasteisiin

Transkriptio

1 Rakenteiden tekninen turvallisuus - katsaus tulevaisuuden haasteisiin Jari Puttonen Talonrakennustekniikan professori Talonrakennustekniikka 1

2 Rakentamisen kehittyminen Suunnittelussa tietotekniikka on mahdollistanut numeeriset analyysit ja suunnitelmien visuaalisen simuloinnin Materiaalit ovat parantuneet ja uudistuneet Rakennustuotteiden valmistus on tehostunut ja valikoima monipuolistunut Rakentamisen prosessit tunnetaan ja niitä sovelletaan tietoyhdennetysti Rakennusten terveellisyys, tilankäyttö ja rakennettu ympäristö ovat parantuneet Rakentajan näkymä Käyttäjän näkymä Talonrakennustekniikka 2

3 Teknologian kehittyminen luo uusia mahdollisuuksia Mikrotomografiaan perustuva kuva teräskuiduista valetussa betonissa Marika Eik, väitöskirja 2014, Laserkeilauksen käyttö julkisivun kuntotutkimuksessa Al-Neshawy, Fahim; Piironen, Jukka; Peltola, Susanna; Erving, Anna; Heiska, Nina; Nuikka, Milka; Puttonen, Jari (2010) Measuring the bowing of marble panels in building facades using terrestrial laser scanning technology. Journal of Information Technology in Construction eissn: Talonrakennustekniikka 3

4 Runkojärjestelmien valinnanvapaus kasvanut Massiivisissa kivirakenteissa rakenteen hyötykuormiin suhteutettuna suuri oma paino varmisti luotettavuuden Materiaalien ja suunnittelumenetelmien kehittyminen mahdollistaa kevyet ja hoikat rakenteet, joissa omapainon osuus oletetusta kokonaiskuormituksesta ei ole hallitseva Rakennuksia ja rakenteita voidaan kannattaa tai vaikuttaa niiden toimintaan mekaanisilla komponenteilla kuten jousilla ja vaimentimilla Talonrakennustekniikka 4

5 Rakentamisen uutisointia Rakentamisen uutisoinnissa korostuvat asuinrakennukset ja julkinen rakentaminen Yksityisen sektorin rakentamisesta esille nousevat myös yksittäiset hankkeet, kuten kaivokset tai ydinvoima Joitakin alalle positiivisia uutisia on myös esiintynyt Talonrakennustekniikka 5

6 Rakenteiden luotettavuus Yksilölle rakenteiden sortumattomuus on tärkein laadun mittari. Sortumisen laskennallinen todennäköisyys on pieni ollen tasolla ilmaistuna vuotuisena todennäköisyytenä Rakennustekniset järjestelmät ovat usein viimeinen este suuronnettomuuden estäjänä Luotettavuuden kannalta rakennusten ominaispiirre on niiden pitkä ja käytännössä usein etukäteen määrittelemätön käyttöaika Talonrakennustekniikka 6

7 Rakennusten kuormankantokyky Kattosortumien perusteella: Rakennukset eivät kestä suunnitteluperusteena käytettyjä kuormituksia. Pieni omapaino suhteessa hyötykuormiin näyttää lisäävän riskiä Alan pätevyysjärjestelmät eivät riittävän selkeästi yksilöi vaadittavan osaamisen sisältöä Rakenteiden suunnittelussa ei riittävästi tiedosteta, että suunnittelustandardit eivät kata varsinaista rakenteen toiminnan mallintamista. Talonrakennustekniikka 7

8 Käyttöikä ja rakennetekninen turvallisuus Rakennustuotteet ikääntyvät ja myös rakenteet sekä rakennukset ovat rajallisia tekniseltä käyttöiältään, kuten Jyväskylän vesitornin sortuma myös osoitti Vain pitkäaikaisseurannalla saadaan luotettava käsitys kuormien, materiaalien sekä ympäristö- ja käyttöolosuhteiden välisestä vuorovaikutuksesta Turmeltuminen voi olla hidasta, vaikeasti havaittavaa ja ilmetä vasta useiden kymmenien tai satojen vuosien kuluttua Pitkäaikaisen havaintoaineiston rajallisuus rakenteiden kuormien ja rasitusten vuorovaikutuksesta on haitta ylläpidolle ja yleisesti myös alan tutkimukselle Talonrakennustekniikka 8

9 Rakennusvirheiden tai laatupoikkeamien luokittelua Visuaaliset tai helposti korjattavissa olevat puutteet Rakennusaikaan ja kustannuksiin liittyvät poikkeamat rakentamisprosessin ohjaus korostuu Käyttöön vaikuttavat puutteet Terveyteen vaikuttavat ongelmat Viranomaisvaatimusten tärkeys korostuu Turvallisuus Talonrakennustekniikka 9

10 Asiakkaiden kokemia laatupoikkeamia asuntotuotannossa erään rakennusliikkeen omaperusteisessa tuotannossa Rakennusvirheitä ja niiden suhteellinen vaikutus takuukustannuksiin 1. Maalaustyöt 2. Halkeamat betonirakenteissa 3. Parvekeovet, ikkunat ja ulkoovet 4. Betonipintojen jälkityöt 5. Sisäpuoliset laatoitukset, vedeneristeet sekä kaatolattiat Takuukustannusten osuus tuotantokustannuksista keskimäärin 0,68%, joista luetellut kattoivat noin 50% Palvelupyyntöjen ( ) jakauma vikakoodeittain omaperustaisessa tuotannossa. 1. Lämpö ja vesi 2. Ovet ja ikkunat 3. Sähkö ja valaistus 4. Ilmanvaihto 5. Parvekkeet ja pihat Luetellut kohdat kattoivat noin 60% kokonaismäärästä Esa-Matti Paavola, diplomityö 2015, Talonrakennustekniikka 10

11 Haasteita rakenteiden turvallisuudelle Rakennukselle asetetun käyttöiän sekä rakenneratkaisuiden yhteys kunnonvalvonnan tarpeeseen ja peruskorjausmahdollisuuksiin ei tule selkeästi esille rakennusvaiheessa Laatu, myyntihinta ja ylläpitokustannukset eivät ole läpinäkyvästi alan yritysten kilpailutekijänä varsinkaan asuinrakentamisessa Rakentamisessa on määräysten ja standardien ohjaama kulttuuri, joka määrittelee kulloinkin hyväksyttävän tavan rakentaa. Teknistä laatua ja ratkaisua yleisiin ongelmiin ei nähdä yrityskohtaisena vastuuna tai kilpailutekijänä Talonrakennustekniikka 11

12 Uusien rakenneratkaisuiden käyttöönotto: tutkimalla vai kokeilemalla Jännitettyjen teräskierretankojen käyttö rakennuksen runkoon tuulesta syntyvien pystysuuntaisten vetovoimien hallintaan kevyissä rakennusrungoissa Pyrkimys soveltaa lyhyillä teräskuiduilla vahvistettujen betonirakenteiden mitoitukseen sitkeille materiaaleille kehitettyä myötöviivateoriaa Talonrakennustekniikka 12

13 Rakentamisessa useita osapuolia - panostettava rakennettavuuden kehittämiseen Suunnittelu ja toteutus ovat liiaksi eriytyneet Toteutuksen suunnittelu aloitetaan usein valmiiden suunnitelmien pohjalta Työteknisesti hyvät suunnitelmat edellyttävät jo suunnitteluvaiheessa rakentamisen tuotantotekniikan ja suunnittelun edustajien vuorovaikutusta ja tietomallien hyödyntämistä rakennettavuuden edistämiseksi Talonrakennustekniikka 13

14 Rakennusten käyttö teknistyy Rakennus on muuttumassa passiivisesta järjestelmästä aktiivisesti säädettävään ja ylläpidettävään suuntaan. Muutos tuo yllätyksiä, koska laitetekniset järjestelmät vaativat systemaattista ylläpitoa esimerkkinä uutiset huoneistokohtaisen vedenkulutuksen mittauksen vaikeudesta Koska teknisesti rakennuksen toiminta on monimutkainen fysikaaliskemiallinen prosessi, yhden teeman ylikorostaminen kuten energiatehokkuus johtaa helposti ongelmiin rakenteiden toiminnan toisilla osa-alueilla ja epävarmuuteen ratkaisujen pitkäaikaisluotettavuudesta Talonrakennustekniikka 14

15 Yhteenveto Rakentamiseen liittyvät viime vuosien ongelmat merkitsevät tarvetta kehittää alan tutkimusta, teknillisen osaamisen tasoa ja eri osapuolien välistä yhteistoimintaa Rakentamisen luotettavuuden sekä lopputuotteen ylläpitotarpeen ja käyttöiän on eduksi korostua kilpailutekijöinä, jolloin myös laadun ja hinnan välinen läpinäkyvyys voisi lisääntyä Rakentamisen teknisen ohjauksen painopisteen siirtäminen valmiista rakennuksesta tai rakenteesta mitattaviin suureisiin ja niiden sallittuihin arvoihin edistäisi rakennusten turvallisuutta ja laatua Talonrakennustekniikka 15