BETONI JA KORKEA RAKENTAMINEN CASE T4 REDIN KAPTEENIN BETONIRAKENTEIDEN SUUNNITTELU DI JARI TOIJONEN

Transkriptio

1 BETONI JA KORKEA RAKENTAMINEN CASE T4 REDIN KAPTEENIN BETONIRAKENTEIDEN SUUNNITTELU DI JARI TOIJONEN 1

2 Esittelijä Jari Toijonen 35 vuotta 3 lapsen isä + Coco koira Espoo 2011 Finnmap => Jatkanut Swecolleyrityskauppojen myötä 2013 Diplomi- Insinööri TTY, Rakennesuunnittelu, Vaativien rakenteiden suunnittelu Merkittäviä hankkeita viimeaikoina: Olympiastadion Uudisrakenteet, Projektipäällikkö, m 2 uusia maanalaisia tiloja REDI Jalusta Eteläiset lohkot E3 ja E4, Lohkovastaava (Päällä tornit T4 ja T5) As Oy Helsingin REDIn Kapteeni/ T4, Projektipäällikkö (137m merenpinnasta, 150m kallionpinnasta) As Oy Helsingin REDIn Kompassi/ T1, Projektipäällikkö (120m merenpinnasta, 130m kallionpinnasta) 2

3 Tornin yleisesittely - Asuintornitalo - Bruttoala m asuntoa - 37 kerrosta Kuva: Helin & Co Arkkitehdit 3

4 Arkkitehdin havainnekuvia Kuvat: Helin & Co Arkkitehdit 4

5 Mitoitusperusteet sekä organisaatio Suunnittelujärjestelmänä Eurokoodi ja Suomen Rakentamismääräyskokoelma (Kansalliset liitteet) Suunnitteluohjelmat: RFEM, Strusoft FEM-Design, Adapt, ANSYS, Autodesk Simulation Mechanical, ETABS (Ulkopuolinen tarkastus), Comsol (Rakennusfysiikka), Tekla Structures 2016i Rakennesuunnitteluorganisaatio: Vastaava rakennesuunnittelija: Juha Valjus Projektipäällikkö: Jari Toijonen Projekti-insinööri: Janne Väyrynen Laskenta: Patrik Nybergh Rakennesuunnittelu: Kalle Liukkonen, Jukka-Pekka Pesonen, Hannes Rolander Julkisivut: Jukka Sammi, Andreas Limnell, Henri Passi Teräsrakenteet: Jussi Kallioniemi, Henri Teinonen 5

6 Tuulitunnelikokeet Tuulikuormat on tarkastettu tuulitunnelikokeilla Tornista tehdään pienoismalli, puhalletaan tuulitunnelissa Tornin käyttäytymistä tarkastellaan pienoismallissa olevilla antureilla Tuulitunnelikokeet on suoritettu 2 kertaa Tuulitunnelikokeisiin tarvitaan lähtötietona: ARK: Tornin geometria RAK: Massajakauma Tornin ominaistaajuudet Tarvitaan laskentamalli Vääntöjäyhyys Tuulitunnelikokeista saadaan rakennesuunnittelua varten tuulta vastaavia staattisia pistekuormia tornin mitoitusta varten Kuvat: RWDI 6

7 Tuulitunnelikokeiden arvot RFEM laskentamallissa Tuulikuormat kerroksittain riippuen tuulen suunnasta Tuulikuormat pistekuormia, sidotaan tornin rakenteisiin Murtorajatila mitoitukseen yhteensä 72 kuormitusyhdistelmää Seinien rasitukset on mitoitettu verhokäyrän arvoille, tulostetaan jokaisen seinän suurin rasitus. 7

8 Jalustan kuormansiirtorakenteet Jalustassa pilari-palkki runko Tornissa kantavat seinät ja laatta Kuormansiirtorakenteet ovat avainrakenneosia ja niiden toiminta tulee olla selkeästi esitettävissä tasomalleina. Kuormansiirtorakenteiden toimintaperiaatteina on käytetty Strut And Tie malleja sekä yleisesti hyväksyttyjä laskentamenetelmiä. Varmistetaan että 5 alinta paikallavalettua kerrosta pystyy kantamaan koko yläpuolisen seinälinjan kuormat Pääjännityssuunnat on tarkasteltu FEM malleista. Jakaantuminen on tyypillisesti 2:1 8

9 Kuormansiirtorakenteita jalustassa 9

10 Kuormansiirtorakenteet 10

11 Elementointi Väliseinäelementin koon rajoittaa nosturikapasiteetti ~15t Nostettavien osien lukumäärä pyritty minimoimaan mahdollisimman suurilla elementeillä 11

12 Kantavien elementtien asentaminen Tornin elementoinnissa hyödynnetään paikallavalettuja Vaarna osuuksia Saavutettuja etuja: + Vähemmän asennettavia elementtejä => Kustannustehokkuus + Vähemmän liitoksia => Rakenteellinen turvallisuus + Rakenteen suurempi monoliittisyys => Rakenteellinen turvallisuus + Nostot eivät vaadi erikoispuomeja => Työturvallisuus, suurempi elementtikoko 12

13 Oviaukkopalkkien kehittäminen Talotekniikan rei itystä varten on jätetty keskelle palkkia vapaa reikävarausalue Ovipalkit on laskettu ja raudoitettu kahdessa osassa Palkkeihin muodostuva taivutusmomentti on laskettu leikkausvoimien perusteella Helppoa tyypittää palkit kun momentti ja leikkaus on toisistaan riippuvaisia! Palkit on laskettu Fem-mallissa palkkielementteinä Gunter Rombach esittämällä tavalla, jäykkinä T- sauvaelementteinä Raudoitusten hakakorit puolivalmisteina 13

14 Tornikuilu Paikallavalettu hissi- ja porraskuilu Jalustaosalla jännitetty Tornivaiheessa kuilun kiipeävä muotti kulkee 3krs muuta runkoa edellä Kuilun nurkissa olevat ovet haasteellisia raudoituksen kannalta Raudoitusten mahtuminen varmistettu tarkalla mallinnustyöllä 14

15 Laatta Paikallavalettu 300mm paksu laatta Raudoitukset optimoitu lähelle minimiraudoitusta Käytetty julkisivuratkaisu aiheuttaa laatalle tiukat taipumavaatimukset <10mm Laatta pystyrakenteiden välissä ja tornikuilun kyljessä 15

16 Niksautuskohta Torni kiertyy korkotasossa +93 Muodostuu vesikatto sekä alapohja Laatta ripustettu vetoteräksillä jälkijännitettyihin ulokepalkkeihin 2kpl Paikallavalettuja osioita kuormansiirtorakenteissa Vesikaton vedenpoisto Alakaton ripustus laatasta Julkisivujen asennus ulokeosan alle teräspalkkia hyödyntäen Huoltokelkan tukirakenteet Muotitus ja työjärjestys tehdään yhdessä urakoitsijan kanssa 16

17 Jälkijännitetyt ulokepalkit Arkkitehtonisista syistä sekä julkisivun tiukasta taipumarajasta johtuen valittu jälkijännitetyt ulokepalkit Jälkijännitetyllä rakenteella mahdollistetaan ohut kantava rakenne Punokset sekä raudoitukset mallinnettu, jotta varmistetaan hyvä toteutettavuus sekä riittävät vapaat välit Jännitys pystytään tekemään asunnon kautta ilman varauskoloja 17

18 Kattoterassi ja Nopan rakenteet Nopan rakenteet muutettu osin pilarilaataksi tilojen käytön parantamiseksi Kattoterassilla teräsrakenteisia pergoloita, tuulensuojaseiniä sekä huoltokelkan kannattimia Teräsrakenteinen pääkatos tukeutuu vinoilla pilareilla kattoterassikerrokseen ja teräspollareilla vesikattoon Teräskatoksen toteuttaminen yli 130m korkeuteen on haasteellista 18

19 SPA 5 kerroksessa sijaitseva asukkaiden käyttöön tarkoitettu SPA tila ollut rakennusfysikaalisesti haastava Suunnittelu vaatinut useita yhteensovituspalavereita sekä rakennusfysiikkapalavereita koko suunnitteluryhmän kesken 19

20 Toteutuksen kehittäminen Pohjoislinjan kantavaa runkoa on kehitetty Toimenpiteet: Elementointi Seinälinjojen siirrot sekä mittojen muuttaminen Varauskolojen lisääminen Riittävä monoliittisuus on saavutettu kierresaumaputkin sekä jatkuvin raudoituskaistoin Saavutettuja etuja: + Julkisivutöiden helpottaminen edesauttaa työturvallisuutta + Elementoinnilla nopeutetaan runkoaikataulua => Ei tarvetta kiipeävälle muotille 20

21 Ulkopuolinen tarkastus ja LaskelmaWorkShopit Tornin laskentaa on tarkastanut myös ulkopuolinen tarkastaja Ulkopuolinen tarkastaja on tehnyt ETABS FEM vertailulaskentamallin Ulkopuolisen tarkastajan ja rakennelaskijan tuloksia on vertailtu keskenään => Suuret erot tuloksissa on tarkasteltu lähemmin Haastavat ja kehitystä kaipaavat kohdat on katsottu yhdessä laskelmaworkshopeissa Kuva: Työmaakamera SRV 21

22 Julkisivurakenteet Alumiini-lasi kevyitä elementtejä Schuco USC 65 + lisäeristys ja levytys Avattavat osat AWS 102 Elementtien kannatus laatasta ripustettuna. Elementin koko pääosin 1820*

23 Jatkuvan sortuman estäminen CC3b luokka => Sidejärjestelmä + vaihtoehtoinen kuormansiirtoreitti Jokainen rakenneosa voidaan poistaa koko tornin sortumatta Paikallavaluseinien pystyteräkset pitkänä ylempiin seiniin Koska elementtien päissä on vaarnat voidaan elementit sitoa vaarnojen kautta Elementtiseinissä joissa ei ole vaarnoja tai vaarnojen väli on yli 6m => sidonta yläpuolisiin rakenteisiin poimuputkissa sijaitsevilla harjateräksillä 23

24 Kaakkoispilarilinjan onnettomuustilanteen hallinta Tornin kaakkoislinjalla sijaitsee pilarilinja, joka sijoittuu katutasolle. Kantavan rungon toiminta on varmistettu ilman pilarilinjaa. Pilarin äkillinen poistuminen aiheuttaa tornin nurkkalaattoihin alle 150mm siirtymätilan. Laatat ovat paikallavalettuja ja kykenevät plastisoitumaan tähän tilaan, säilyttäen edelleen kantavuutensa. Kuvat: Helin & Co Arkkitehdit 24

25 Huomioita Seinämäiset pilarit laidoilla hankalia rungon toteutuksen ja julkisivuelementtien asennuksen kannalta. Tilan käytön kannalta hyvä ratkaisu Oviaukot kuilun nurkissa => Oviaukkopalkkien ankkurointihaasteet, pystykuormakapasiteetti? Seinä-palkki liitoksissa seinän elementointi hankalaa => Liitoksen kestävyys sekä jatkuvan sortuman estäminen? Kuormansiirtorakenteissa kokonaisuuksien hallinta tärkeää: Selkeä toiminta, paikalliset rasitukset, solmut, veto- ja puristussauvat, leikkaus, työsaumat, ankkurointi, toteutettavuus 25

26 Kysymyksiä? 26

27