1 Matinkatu 22 ja Satukuja 3, Espoo: tuulisuustarkastelu Konsultti:, Prof. TkT Risto Kiiluoma, 5.2.2017 Tämän tarkastelun kohde, Matinkatu 22 ja Satukuja 3 (kuat 1 3), sijaitseat uudelleen kehitettäällä alueella Espoon Matinkylän ostoskeskuksessa. Kohteeseen sisältyy 16- ja 15- kerroksiset tornitalot, joiden korkeus maanpinnan tasosta laskettuna on n. 50 m. Tornitalojen ieressä on kaksi nykyistä 15-kerroksista tornitaloa, jotka oat ympäristöään selästi korkeampia, ja lisääät siten oletettaasti tuulisuutta ierustassaan. a) b) Kua 1: a) Matinkatu 22 haeinnekua (kua SARC Arkkitehtitoimisto) ja b) Satukuja 3 haainnekua (Arkkitehtitoimisto Nea Oy).
2 a) b) Kua 2: a) Matinkatu 22 pihan suunnitelma (kua SARC Arkkitehtitoimisto) ja b) Satukuja 3 tontin käyttösuunnitelman luonnos (Arkkitehtitoimisto Nea Oy).
3 Kua 3: Näkymä ja leikkaus Matinkatu 22 pihakannelta lännen puolelta katsottuna (kuat SARC Arkkitehtitoimisto). Tornitalojen ympärillä on matalampia kerrostaloja, joidenka korkeus on 26 53 m. Kohdealueen maanpinnan korkeus on noin 15 m merenpinnan yläpuolella. Kohde sijaitsee lähialueitaan korkeammalla. Etäisyys merenrantaan on lyhimmillään kaakon ja lounaan suunnissa, n. 1,0 kilometriä.
4 Suomen iimeaikaisissa suunnittelukäytännöissä mm. korkean rakentamisen yhteydessä on alettu tehdä tuulisuustarkasteluita, joissa katutason tuulisuutta tarkastelleen yhtenä iihtyyystekijänä muiden tekijöiden ohella. Esim. Espoon korkean rakentamisen periaatteet julkaisussa [1] ehdotetaan, että yli 12-kerroksisen rakennuksen rakennuslupahakemuksen yhteydessä tulisi aina esittää tuulitarkastelu, jonka perusteella oidaan arioida aikutukset lähialueen mikroilmastoon. Tämä raportti on tarkoitettu täyttämään mm. edellä mainitun tarkoituksen. Konsultin tuulisuustarkastelut perustuat kansainälisen käytännön mukaisesti tuulisuuden numeroarojen määrittämiseen ja sen perusteella tehtyyn arioon tuulisuuskysymysten merkittäyydestä. Tuulisuuden yleinen määritysperiaate on esitetty liitteissä 1 ja 2. Kohde on analysoitu lähteen [2] mukaisella menetelmällä, jossa tuulisuus lasketaan tuulitilaston ja referenssikohteiden (kua 4) tuulitunnelikoetulosten aulla. Tuulitunnelikokeilla tutkitut referenssikohteet (tutkimuksen uosi 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: 6 16. Kua 4: Aikaisemmin tuulisuuden suhteen tutkittuja pääkaupunkiseudun kohteita (kua muokattu Espoon kaupungin kartta-aineistoon).
5 Tuulisuuden aikutuksia oidaan tarkastella kahden tasoisina: iihtyyyteen ja turallisuuteen liittyinä. Turallisuuteen liittyät aikutukset liittyät koiin puuskatuuliin katutasossa, ja niitä arten Konsultti on aikaisemmissa selityksissä määrittänyt esiintymistodennäköisyyksiä raja-aroille 16 m/s puuskatuuli katutasossa taoitteellinen käely aikeaa; ja 23 m/s puuskatuuli katutasossa aarallisen koa tuuli (liite 1). Turallisuuskysymystä oidaan ajatella myös esteettömyyskysymyksenä. Esimerkiksi rakennukseen pitäisi pystyä käelemään tuallisesti kaikissa olosuhteissa. Turallisuuskysymykset oat suhteellisen helposti luokiteltaissa ja niihin oidaan suositella tarittaessa puututtaaksi kaaoitusmääräyksissä tai rakennusluassa. Viihtyyystekijät oat pitkälti subjektiiisia, ja niihin aikuttaat monet tekijät mukaan lukien asukkaiden tottumus, toiminto mitä ollaan tekemässä ja suunnitelman eri alueiden taoiteltu laatutaso tuulisuuden suhteen. Yleisesti korkeiden rakennuksen tuulisuutta lisäää aikutus on ollut kaupunkilaisten huomion kohteena niin pitkään kuin niitä on rakennettu, eli noin 1900-luun alusta (liite 2). Edes modernit tuulisuuden suunnittelumenetelmät tuulitunnelikokeineen ja tuulisuuskriteerien käyttö eiät täysin sulje pois kielteisen huomion mahdollisuutta. Kohteen sijainnista johtuen mereltä puhaltaat tuulet aikuttaat aimentumattomina noin 80 metristä ylöspäin. Tornitalojen korkeuden jäädessä tämän alle korkeasta rakentamisesta aiheutua lisä tuulisuuteen ei muodostu erityisen merkittääksi. Kohdealueen perustuulisuus jää tuulisimpia kaupunginosia (esim. Hernesaari ja Jätkäsaari Helsingissä) pienemmäksi johtuen erityisesti Porkkalanniemen ja Suisaariston antamasta suojasta lounaasta puhaltaissa tuulissa. Nykyisistä rakennuksista johtuen kohteen tornitalot jääät selästi ympäristöään korkeammaksi idän ja lounaan (kua 5) suunnista. Näistä tuulensuunnista tornitalot muodostaat ryhmän, jossa tuulennopeudet oiat kasaa ryhmän reunoilla. Kua 5: Kohdealueen ierustan tornitalot lounaan suunnasta alokuattuna. Analyysissä käytetty tuulensuuntien ja tuulensuuntasektorien koordinaatisto on esitetty kuissa 6 ja 7. Kohteen perustuulisuus on laskettu maaston karheusluokan muutosanalyysin
6 (liite 3) perusteella. Kohdealueen maaston korkeusasemasta aiheutua lisä tuulennopeuksiin on 0 % 2% tuulen suunnasta riippuen. Kohdealueen perustuulisuus on esitetty liitteessä 4 ja sitä on haainnollistettu kuassa 8. Kua 6: Tuulensuuntia astaaat sektorit maaston karheusluokan muutosanalyysiin (kua muokattu Espoon kaupungin kartta-aineistosta); ruudukon kehien äli = 500 m.
Ylittäien tuulien osuus 7 Kua 7: Tuulensuunnan sektorit kohteessa (kua muokattu Espoon kaupungin ja SARC Arkkitehtitoimiston aineistoista). Tuulisuuden perustaso kohdealueella (15 m korkeus) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Kesäkausi (huhtikuu syyskuu) Talikausi (lokakuu maaliskuu) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Tunnin keskituuli 15 m korkeudessa [m/s] Kua 8: Perustuulisuus kohdealueella (summana kaikista tuulensuunnista).
8 Tuulisuuden tarkasteluun on alittu kuan 9 mukaiset pisteet. Pisteiden kirjaintunnukset kuaaat mahdollisia rakentamisen aiheistusta: a b c Matinkatu 22 ja Satukuja 3 oat molemmat rakennettu ain Matinkatu 22 on rakennettu ain Satukuja 3 on rakennettu. Laskennallinen ario tuulisuuden numeroaroista on esitetty kuassa 10. 1. Matinkatu 22 itäinen piha 2. Matinkatu 22 läntinen piha 3. Raitti kahden tornin irtausta kuristaassa aikutuksessa 4. Keyen liikenteen silta 5. Matinkatu kohteen kohdalla 6. Nykyinen piha-alue anhojen tornitalojen aikutuksessa 7. Raitti Satukujan tornin ieressä 8. Nykyinen piha-alue Satukujan tornin aikutuksessa 9. Satukuja 3 piha 10. Raitti kahden tornin irtausta kuristaassa aikutuksessa. Kua 9: Tuulisuuden tarkastelupisteet (kua muokattu SARC Arkkitehtitoimisto aineistoon).
1,6 1,6 0,2 1,9 1,7 0,4 3,0 1,8 1,3 0,8 1,2 0,3 2,5 1,1 2,5 1,8 1,1 1,2 1,8 0,9 1,9 2,3 1,3 2,3 2,4 2,6 2,4 0,4 0,4 0,3 0,6 0,5 0,2 0,9 0,5 0,5 0,9 1,1 0,7 0,2 0,3 0,2 1,9 1,1 1,9 0,4 0,4 0,4 0,4 0,3 0,4 0,8 0,4 0,8 0,8 0,5 0,8 2 0 6 1 0 5 0,22 0 9 0 4 9 6 6 6 0,21 3 0,21 4 4 4 0 6 0 0,25 9 0,25 0,23 3 0,23 0,7 0,7 0,6 0,5 1,2 0,6 0,4 0,2 0,4 0,4 1,9 1,0 1,0 0,8 0,3 0,8 1,0 0,5 1,0 1,2 1,3 1,2 9 Tunnin keskituuli > 5 m/s M Koko uosi Kesäkausi Piste % ajasta h/uosi h/kk h/k % ajasta* h h/kk h/k 1a % 140 12 3 % 32,0 5,3 1,2 1b % 141 12 3 % 32,4 5,4 1,2 1c % 18 1 0 % 3,,5 2a % 169 14 3 % 26,7 4,4 1,0 2b % 145 12 3 % 21,9 3,7 0,8 2c % 36 3 1 % 4,4 0,7 0,2 3a % 267 22 5 % 52,6 8,8 2,0 3b % 160 13 3 % 24,3 4,1 0,9 3c % 118 10 2 % 18,4 3,1 0,7 4a % 70 6 1 % 3,8 0,6 4b % 101 8 2 % 8,9 1,5 0,3 4c % 31 3 1 % 0,9 0,2 5a % 10 1 0 % 0,9 5b % 10 1 0 % 0,9 5c % 10 1 0 % 0,9 6a % 219 18 4 % 16,7 2,8 0,6 6b % 94 8 2 % 4,5 0,8 0,2 6c % 219 18 4 % 16,7 2,8 0,6 7a % 161 13 3 % 81,2 13,5 3,1 7b % 101 8 2 % 42,4 7,1 1,6 7c % 101 8 2 % 42,4 7,1 1,6 8a % 160 13 3 % 34,8 5,8 1,3 8b % 80 7 2 % 11,8 2,,5 8c % 163 14 3 % 35,7 6,0 1,4 9a % 201 17 4 % 45,4 7,6 1,7 9b % 110 9 2 % 23,5 3,9 0,9 9c % 201 17 4 % 45,4 7,6 1,7 10a % 213 18 4 % 53,5 8,9 2,1 10b % 227 19 4 % 58,0 9,7 2,2 10c % 214 18 4 % 54,0 9,0 2,1 * kesäkauden tunnit = 100 % Puuskatuuli > 10 m/s Koko uosi A Kesäkausi Piste % ajasta h/uosi h/kk h/k % ajasta* h h/kk h/k 1a % 38 3,2 0,7 % 5,3 0,9 0,2 1b % 32 2,7 0,6 % 4,5 0,7 0,2 1c % 27 2,3 0,5 % 2,8 0,5 2a % 50 4,2 1,0 % 5,,8 0,2 2b % 43 3,6 0,8 % 4,2 0,7 0,2 2c % 15 1,2 0,3 % 2,,3 3a % 76 6,4 1,5 % 9,5 1,6 0,4 3b % 47 3,9 0,9 % 4,6 0,8 0,2 3c % 43 3,5 0,8 % 4,2 0,7 0,2 4a % 77 6,4 1,5 % 4,5 0,8 0,2 4b % 95 7,9 1,8 % 6,0 1,,2 4c % 61 5,1 1,2 % 4,1 0,7 0,2 5a % 21 1,7 0,4 % 2,6 0,4 5b % 24 2,,5 % 2,6 0,4 5c % 21 1,7 0,4 % 2,6 0,4 6a % 163 13,5 3,1 % 9,3 1,6 0,4 6b % 99 8,3 1,9 % 5,9 1,,2 6c % 163 13,5 3,1 % 9,3 1,6 0,4 7a % 38 3,2 0,7 % 6,1 1,,2 7b % 38 3,1 0,7 % 6,1 1,,2 7c % 38 3,2 0,7 % 6,1 1,,2 8a % 34 2,9 0,7 % 4,4 0,7 0,2 8b % 27 2,3 0,5 % 2,7 0,5 8c % 34 2,8 0,7 % 4,3 0,7 0,2 9a % 72 6,0 1,4 % 10,8 1,8 0,4 9b % 33 2,7 0,6 % 3,8 0,6 9c % 72 6,0 1,4 % 10,8 1,8 0,4 10a % 70 5,8 1,3 % 1 1,7 0,4 10b % 40 3,3 0,8 % 5,5 0,9 0,2 10c % 70 5,8 1,3 % 1 1,7 0,4 * kesäkauden tunnit = 100 % Kua 10a: Tuulisuuden laskennalliset numeroarot kohteessa.
7 7 3 7 7 8 7 7 4 5 3 6 6 5 2 7 2 1 1 1 3 3 3 0 6 0 2 6 1 0,2 0,2 2 2 1 1 10 Puuskatuuli > 13 m/s Koko uosi B Kesäkausi Piste % ajasta h/uosi h/kk h/k % ajasta* h h/kk h/k 1a % 5 0,4 % 0,3 0,,0 1b % 4 0,4 % 0,3 0,,0 1c % 3 0,2 % 0,,0 2a % 5 0,4 % 0,3 0,,0 2b % 5 0,4 % 0,2 0,,0 2c % 1 0,,0 % 0,,0 3a % 8 0,7 0,2 % 0,5 3b % 5 0,4 % 0,2 0,,0 3c % 5 0,4 % 0,2 0,,0 4a % 5 0,4 % 0,,0 4b % 8 0,6 % 0,,0 4c % 4 0,3 % 0,,0 5a % 3 0,3 % 0,,0 5b % 3 0,3 % 0,,0 5c % 3 0,2 % 0,,0 6a % 16 1,3 0,3 % 0,2 0,,0 6b % 7 0,6 % 0,,0 6c % 16 1,3 0,3 % 0,2 0,,0 7a % 6 0,5 % 0,,0 7b % 6 0,5 % 0,,0 7c % 6 0,5 % 0,,0 8a % 4 0,3 % 0,3 0,,0 8b % 3 0,3 % 0,2 0,,0 8c % 3 0,3 % 0,3 0,,0 9a % 1,8 0,2 % 0,8 9b % 5 0,4 % 0,2 0,,0 9c % 1,8 0,2 % 0,8 10a % 1,8 0,2 % 0,6 10b % 5 0,4 % 0,3 10c % 1,8 0,2 % 0,6 * kesäkauden tunnit = 100 % Puuskatuuli > 16 m/s C Koko uosi Kesäkausi Piste % ajasta h/uosi h/kk h/k % ajasta* h h/kk h/k 1a % 0,6 0,,0 % 0,, 1b % 0,6 0,,0 % 0,, 1c % 0,3 0,,0 % 0,, 2a % 0,6 % 0,, 2b % 0,6 0,,0 % 0,, 2c % 0,,,0 % 0,, 3a % 0,7 % 0,, 3b % 0,6 0,,0 % 0,, 3c % 0,6 0,,0 % 0,, 4a % 0,3 0,,0 % 0,, 4b % 0,5 0,,0 % 0,, 4c % 0,3 0,,0 % 0,, 5a % 0,5 0,,0 % 0,, 5b % 0,5 0,,0 % 0,, 5c % 0,5 0,,0 % 0,, 6a % 1,,1 % 0,, 6b % 0,6 0,,0 % 0,, 6c % 1,,1 % 0,, 7a % 1,,1 % 0,, 7b % 1,,1 % 0,, 7c % 1,,1 % 0,, 8a % 0,3 0,,0 % 0,, 8b % 0,3 0,,0 % 0,, 8c % 0,3 0,,0 % 0,, 9a % 0,9 % 0,,01 9b % 0,6 0,,0 % 0,, 9c % 0,9 % 0,,01 10a % 1,,1 % 0,, 10b % 0,6 0,,0 % 0,, 10c % 1,,1 % 0,, * kesäkauden tunnit = 100 % Kua 10b: Tuulisuuden laskennalliset numeroarot kohteessa.
11 Puuskatuuli > 23 m/s D Koko uosi Kesäkausi Piste % ajasta h/uosi h/kk h/k % ajasta* h h/kk h/k 1a % 0,,,0 % 0,,,0 1b % 0,,,0 % 0,,,0 1c % 0,,,0 % 0,,,0 2a % 0,,,0 % 0,,,0 2b % 0,,,0 % 0,,,0 2c % 0,,,0 % 0,,,0 3a % 0,,,0 % 0,,,0 3b % 0,,,0 % 0,,,0 3c % 0,,,0 % 0,,,0 4a % 0,,,0 % 0,,,0 4b % 0,,,0 % 0,,,0 4c % 0,,,0 % 0,,,0 5a % 0,,,0 % 0,,,0 5b % 0,,,0 % 0,,,0 5c % 0,,,0 % 0,,,0 6a % 0,,,0 % 0,,,0 6b % 0,,,0 % 0,,,0 6c % 0,,,0 % 0,,,0 7a % 0,,,0 % 0,,,0 7b % 0,,,0 % 0,,,0 7c % 0,,,0 % 0,,,0 8a % 0,,,0 % 0,,,0 8b % 0,,,0 % 0,,,0 8c % 0,,,0 % 0,,,0 9a % 0,,,0 % 0,,,0 9b % 0,,,0 % 0,,,0 9c % 0,,,0 % 0,,,0 10a % 0,,,0 % 0,,,0 10b % 0,,,0 % 0,,,0 10c % 0,,,0 % 0,,,0 * kesäkauden tunnit = 100 % Kua 10c: Tuulisuuden laskennalliset numeroarot kohteessa. Tulosten ohjeellisena tulkintana oidaan esittää, että tuulisuudella ei kohteessa ole erityistä merkitystä iihtyyyteen, lukuun ottamatta suurinta iihtyyyttä ( A-kriteeri ) edellyttäiä pisteitä. Tällaisina oidaan pitää pihan oleskelupisteitä, ja niiden tuulisuutta oitaisiin ähentää tuulisuudelta suojaailla istutuksilla, kuten suunnitelmissa on tehty. Satukuja 3 piha on suhteellisen pieni, joten sen oleskelupiste jää lähelle rakennuksen julkisiua. Oleskelupiste on siten suhteellisen tuulineni. Pihan kaakkoiskulmassa olea puusto on eduksi suojaamaan tornitalon lounaiskulman kautta kiertään irtauksen aikutuksilta. Kohteen tuulisuus on käytännössä sama kuin nykytilassa kahden tornitalon aikutuksessa. Kuan 11 mukainen kuristusaikutus kuitenkin hieman lisää tuulisuutta pisteiden 3 ja 10 kohdilla. Käelyä aikeaksi tekeiä puuskatuulia ja aarallisen koia puuskatuulia esiintyy haremmin kuin kerran uodessa, eikä tarkempia tutkimuksia ole tare suositella. Tuulisuuden kannalta tärkeimpänä suunnitteluohjeena oidaan siten pitää, että istutuksia ei karsita pois myöhemmissä suunnitteluaiheissa, ja että pihan pensaat ja puut oat jo istutusaiheessa mahdollisimman suuria ja tuuheita. Pensaat oisiat olla korkeampia errattuna esimerkiksi kuan 12a nykyiseen kansipihaan. Oleskelupisteet on myös hyä pitää kauempana tornitalon julkisiuista, kuten suunnitelmassa on tehty. Paras tulos saautettaisiin, kun oleskelupisteen ympärillä olisi myös puita. Esimerkiksi kuan 12b pienessä metsäkaistaleessa sijaitsea oleskelupiste olisi tuulisuudeltaan iihtyisä.
12 Kua 11: Kuristusaikutukset tornitalojen älissä a) länsituuli (kua muokattu SARC Arkkitehtitoimiston aineistoon) ja b) kaakkoistuuli (kua muokattu Arkkitehtitoimisto Nea Oy:n aineistoon).
13 n a) b) Kua 12: Nykyisiä kohdealueen ierustan piha-alueita a) kannella sijaitsea piha kohdealueen itäpuolella b) luonnollisessa maanpinnassa sijaitsea piha kohdealueen eteläpuolella. Lähdeluettelo [1] Espoon korkean rakentamisen periaatteet. Espoon kaupunkisuunnittelukeskuksen julkaisuja 10/2012.99 s. + liitteet. [2] Helsingin kaupunki, kaupunkisuunnitteluirasto: Jätkäsaaren ja Hernesaaren asemakaaoitus, Tuulisuuden laskenta- ja luokitusohje., 18.10.2013, 78 s.
14 Liite 1 Tuulisuuden määrittämisen yleisperiaate Tuulisuus oidaan määrittää objektiiisesti laskemalla tietyn tuulennopeuden raja-aron ylittäien 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 pisteen alla olean jalankulkutason yläpuolella. Katutason tuulisuus riippuu alueen perustuulisuuden tasosta sekä rakennusten, maastonmuotojen, aukeiden, esialueiden, puiden, pensaiden, aitojen yms. paikallisten tekijöiden aikutuksesta. Kaaoituksen yhteydessä tuulisuus on kiinnostuksen kohteena useimmiten juuri rakennetussa ympäristössä, jossa rakennusten paikallinen merkitys on suuri. Perustuulisuus saadaan määritettyä meteorologisten tuulitilastojen aulla ottaen huomioon maaston karheusluokan erot tuulitilaston mittauspisteen ja kohdealueen sijainnin älillä. Kyseiset tuulitilastot mitataan aoimessa maastossa n. 10 m korkeudella maapinnasta. Tuulen keskinopeus 10 m korkeudessa on aoimessa tasaisessa maastossa likimain 1,5-kertainen katutason keskinopeuteen nähden. Taanomainen tuulisuustarkasteluissa hyödynnettää tuulitilasto on tyypiltään tuuliruusu (kua L1.1), joka esittää säähaaintoaseman mittauspisteen eri keskituulien esiintymisen prosentteina ajasta. Kua L1.1: Esimerkki meteorologisen haaintoaseman mittaustuloksista laaditusta tuuliruususta (Heidrun, Norja). Tuuliruusu esittää eri tuulennopeuksien esiintymisen rajallisella määrällä tuulennopeusalueita. Kuasta L1.1 ei oida esimerkiksi tarkasti päätellä aikaa, jossa tuulen keskinopeus ylittäisi 21 m/s. Tuulisuuden laskennallista määrittämistä arten jatkua esitysmuoto on käytännölli-
15 sempi; ja useasti käytetty otaksuma on, että tuulen keskinopeuksien esiintyminen kullakin tarkasteltaalla tuulen suunnalla ja tarkastelujaksolla noudattaa Weibulltodennäköisyystiheysjakaumaa p( m k m ) k 1 e k ( m / ) missä k = muotoparametri ja λ = skaalausparametri. Kumulatiiinen jakauma ( m ) on tällöin P( m ) 1 e k ( m / ) Tuulen keskinopeuden m ylittäien tuulien osuus tarkasteltaalla tuulen suunnan sektorilla saadaan lausekkeesta P( m ) P e 0 k ( m / ) missä P 0 = tuulen suunnan sektoriin liittyien osuus kaikista tuulista. Weibull-jakauman parametrit k ja λ saadaan käyränsoituksella tuuliruusun aroihin tai tuulitietoja toimittaa organisaatio oi niitä myös määrittää almiiksi. Käyränsoituksesta aiheutua irhe on käytännössä pieni taanomaisella tuulennopeusalueella, jolla tuulitilasto sisältää mittaustuloksia; toisin sanoen Weibull-jakauma sopii hyin sääasemien mitattujen keskituulinen kuaamiseen. Uutta rakennuskantaa suunniteltaessa paikallisten tekijöiden tarkka huomioon ottaminen edellyttää käytännössä tuulitunnelikokeiden suorittamista kohdealueen pienoismallia apuna käyttäen. Tuulisuus määritetään tietyissä suunnitelman kannalta mielenkiintoisissa pisteissä. Tällaisesta yksityiskohtaisesta tarkastelusta käytetään nimeä tuulisuuskartoitus. Tuulisuuden hyäksytty taso oidaan esittää tuulisuuskriteerinä, joka koostuu tyypillisesti tuulennopeuden raja-arosta (katutason keskituuli tai puuskatuuli) ylittäien tuulennopeuksien sallitusta keskimääräisestä kestosta raja-aroa astaten ihmisen toimintaa kuaaasta luokasta (paikoillaan olo, käely jne.) kuauksesta siitä miten kriteerin täyttämättä jääminen aikuttaa (tuulisuus epäiihtyisää tai aarallista). Tuulisuuskriteereitä oat esittäneen kansainälisesti eri tutkimuslaitokset ja yksittäiset tutkijat. Niitä oidaan laatia tuulitunnelikokeiden aulla, tekemällä tuulennopeuden mittauksia todellisessa kohteessa ja haastattelemalla ihmisiä. Tuulisuuskriteereissä oi siten erottua maakohtaisia eroja, esim. ihmisten tottumus tuulen aikutuksiin, sateet, aloisa aika uorokaudessa ja lämpötilan aikutus. Kaupungeissa, joissa tuulisuudella on erityistä merkitystä, kriteerejä oidaan esittää myös 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 selitettää sekä nykytilan tuulisuus, että tuulisuus uuden rakennuksen aikutuksessa.
Tuulennopeus [m/s] 16 Tuulisuuskriteereitä oidaan esittää tuulen keskinopeudelle ja tuulen puuskanopeudelle, tai näiden älimaastoon sijoittuille laskennallisille tuulennopeusaroille. Eri tuulennopeuksien yhteyksiä on haainnollistettu kuassa L1.1. Kuan L1.1 mukaisesti luonnon tuuli on aina turbulenttista, ja hetkellinen tuulennopeus heilahtelee oimakkaasti keskiaron (tuulen keskinopeuden) molemmin puolin. Tuulisuuskriteerissä käytettää tuulennopeus, ja tuulennopeuden huippuaro yleisesti, oidaan yleisesti esittää muodossa g m g missä g = huippuarokerroin ja σ = tuulennopeuden keskihajonta (määritettynä hetkellisistä tuulennopeuden lukemista tarkastelujakson aikana). Tuulen keskinopeutta astaa tällöin huippuarokerroin g = 0. Samasta tuulensuunnasta puhaltaassa koassa tuulessa tuulennopeuden keskihajonnan suhde tuulen keskinopeuteen on mittauspisteessä likimain akio. Keskihajonta määritetään tuulimittarin hetkellisistä mittauslukemista yleensä 1 h ajanjaksolla. Keskihajonnan ja keskituulen suhdetta kutsutaan turbulenssin intensiteetiksi: I m Esimerkiksi kuan L1.1 tapauksessa I = 0,41, ja määritettyä 3 s puuskanopeuden huippuaroa astaa huippuarokerroin g = 3,6. Vastaaasti suorien mittaustulosten huippuaro astaa noin s puuskanopeutta, ja sitä astaa tuloksissa huippuarokerroin g = 5,8. 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 mittaustulos 3 s aikakeskiaro (= puuskatuulen määritystä astaten) 10 min aikakeskiaro (= säätiedotusten keskituuli) 60 min aikakeskiaro (= tunnin keskituuli) mitattu tuulennopeuden huippuaro (anemometrin ominaisuuksia astaten) tuulen puuskanopeus (= tuulennopeuden 3 s huippuaro tarkastelujaksolla) 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 Aika [s] Kua L1.1: Esimerkki tuulennopeuden aihtelusta 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).
17 Kun alueen tuulisuus on kartoitettu, iimekädessä jokainen henkilö oi tehdä oman tulkintansa asian merkittäyydestä. Esimerkiksi katukahilan pitäjä oi arioida montako myyntipäiää hän menettää epäedullisten tuuliolojen johdosta. Taulukossa L1.1 on esitetty kuaus puuskatuulen aikutuksista. Taulukko L1.1: Katutason puuskatuulen aikutuksen kuaus kaupunkiolosuhteissa 3 s puuskatuuli [m/s] Vaikutus 5 8 tuuli nostaa pölyä, kuiaa maata ja irtonaisia papereita, hiukset meneät sekaisin 8 11 tuulen tuntee keholla, hyäksyttään tuulen raja 11 14 käely on epäsäännöllistä, hiukset lepattaat suorina, sateenarjoa on aikea käyttää 14 17 käelyä on aikea hallita, tuulen melu on epäiihtyisää, artalolla on nojattaa tuulta astaan 17 21 tasapainon säilyttämisessä on suuria aikeuksia, artalo siirtyy tuulen mukana, anhuksille aarallinen tuuli 21 24 ihmiset kaatuat tuulen aikutuksessa 24 28 seisominen ilman tukea on mahdotonta, kiinnipitäminen on älttämätöntä > 28 hyin epätodennäköisesti koskaan koettaissa Tuulisuudelle ei Suomessa, kuten ei muissakaan maissa, ole toistaiseksi olemassa iranomaisohjeita. Suunnittelussa oidaan käyttää tutkijoiden esittämiä suosituksia. Suunnittelukäyttöön akiintuneet suositukset aihteleat maittain. Suomen oloissa esim. tuulen ja pakkasen yhteisaikutus (pakkasen pureuus) ja siihen liittyä kasojen paleltumisriski on oma kysymyksensä. Viileässä säässä tuulisuus myös huomataan helpommin mm. kasojen iilennysaikutuksen johdosta. Liiallista tuulisuutta esiintyy tyypillisesti tietyissä ongelmapisteissä korkeiden rakennusten ieressä ja kattoterasseilla; aoimilla alueilla ja korkealla sijaitseilla siltakansilla ja jalankuluäylillä; sekä hyää iihtyyyttä edellyttäissä paikoissa (puistot, aukiot, urheilukentät ja katukahilat jne.). Näille oidaan etsiä korjaaia suunnitteluratkaisuja. Alhaisilla tuulennopeuksilla tuulisuus on iihtyyyskysymys, mutta koimmissa puuskatuulissa siihen liittyy myös turallisuustekijä. Kaaoituksessa ja rakennustarkastuksessa oidaan edellyttää ongelmallisimpien pisteiden korjaamista. Konsultin aikaisemmissa kohteissa on ehdotettu kaaatasoiseksi tuulisuuden raja-aroksi puuskatuulen > 23 m/s esiintymistä korkeintaan kerran uodessa katutasossa. Suomen perustuulisuuden tasosta johtuen tämä kriteeri ei täyty (eli tuulisuus olisi liiallista) pääosin ainoastaan korkeiden rakennusten ierustan ongelmapisteissä sekä korotettujen jalankulkutasojen yhteydessä. Konsultin aikaisemmissa selityksissä käyttämiä toiminnallisia luokkia oat: A B C istuminen pitkiä aikoja; makaaminen; terassit ja kahilat; ulkoilmateatterit; uima-altaat. Kesäkausi (huhtikuu-syyskuu) seisominen/istuminen paikoillaan lyhyitä aikoja; puistot; kauppakeskukset; rakennusten ulko-oet. Kesäkausi (huhtikuu-syyskuu) käely yleisesti; rakennuksiin sisälle meno ja niistä poistuminen. Koko uosi
18 D aarallisen tuulen kriteeri; taoitteellinen käely; nopea käely; parkkipaikat. Koko uosi. Näihin liittyiä hyäksymisluokkia oat esim.: epäiihtyisä aarallinen, ei hyäksyttää. Tuulisuudeltaan ongelmallinen piste tulisi korjata jatkosuunnittelussa. Raja-arot perustuat W. H. Melbournen 1970-luulla esittämään malliin, joka perustuu kerran uodessa esiintyään puuskatuuleen. Puuskatuuli g on laskettu tuulitunnelikokeessa käyttäen irtausnopeuden aakakomponentin keskihajonnalle kerrointa g = 3,5. Tämä astaa likimain taulukon L1.1 mukaista 3 s puuskatuulta. Mallissa todennäköisyyden raja-aro kerran uodessa astaan likimain uotuista ylitystodennäköisyyttä P = 25 % (= 2,2 tuntia uodessa). Tuulisuuskriteerit oat: A: g > 10 m/s; P A 5 % * (epäiihtyisä) B: g > 13 m/s; P B 5 % * (epäiihtyisä) C: g > 16 m/s; P C 25 % (epäiihtyisä) D: g > 23 m/s; P D 25 % (aarallinen) * raja-aro tarkoittaa 2,2 tuntia kesäkautta kohden, joka astaa 5 % kesäkauden tunneista (= 25 % koko uoden tunneista). Edellä esitetyt puuskatuulien ylitystodennäköisyydet tarkoittaat sellaisten keskituulien osuutta ajasta, joissa tuulennopeus oi tuulenpuuskissa tilastollisesti (eli huippuarokertoimella g = 3,5 laskettuna) ylittää raja-aron. Todellinen hetkellisten tuulennopeuksien ylitysten kesto on huomattaasti pienempi (rt. kua L1.1); joitain sekunteja 10 min tarkastelujaksolla. Jos tarkastelu rajoitetaan ain tiettyyn osaan uorokautta, kuten alkuperäisessä Melbournen kriteerissä aloisaan aikaan (12 h uorokaudessa), oidaan kriteerin P-aroja suurentaa astaaasti; jakamalla ne tarkasteltaien tuntien osuudella uorokauden kaikista tunneista. Kun kriteeri ei täyty, tarkoittaa se, että tuulisuutta esiintyy siinä määrin ( liian monta tuntia tarkastelujaksolla ), että kriteerin mukainen toiminto on epäiihtyisää (luokat A, B, C), tai aarallista (luokka D) tarkastelupisteessä. Tuulen puuskanopeuteen perustuat mallit kuaaat tarkasti esimeriksi irtauksen paikallisen turbulenssin ja korkean rakentamisen aiheuttamia aikutuksia tarkastelupisteessä. Melbournen ja Konsultin ehdottama D-kriteeri rakennusten tuulisuusaikutuksen tarkasteluun on yleisesti tiukemmasta päästä, koska se ottaa tuulen puuskaisuuden täysimääräisesti huomioon. Esimerkiksi mainittu Wellingtonin keskustan standardin turallisuutta koskea määräys on kuitenkin tiukempi siten, että g > 20 m/s (laskettuna huippuarokertoimella g = 3,7) ei tulisi uuden rakennuksen johdosta ylittyä missään julkisen alueen pisteessä useammin kuin kerran uodessa. Isossa-Britanniassa konsulttiselityksissä laajasti käytetty Lawsonin-kriteeristö perustuu myös tuulen keskinopeuden (Boforien) raja-arojen esiintymiseen, mutta se ottaa myös huomioon tuulen puuskien aikutuksen. Puuskien aikutus saadaan laskemalla 3 s puuskanopeuden perusteella ekialentti keskinopeus (jakamalla luulla 1,85 tai 2,0, missä suurempaa jakajaa oidaan käyttää rannikolla, jossa ihmiset oat tottuneet tuuleen ). Kriteeri tarkastetaan tällöin määräään aikutuksen mukaan joka keskinopeuden tai ekialentin keskinopeuden mukaan.
19 Soellettaissa oleia keskituuleen perustuia malleja on esim. tanskalisen FORCE Technologyn malli, joka perustuu 1 h keskituuleen: A: h > 5 m/s; P M % (hyäksyttää) B: h > 5 m/s; P M 6 % (hyäksyttää) C: h > 5 m/s; P M 23 % (hyäksyttää) D: h > 5 m/s; P M 43 % (hyäksyttää). Pelkästään keskituuleen perustuat mallit eiät kuaa koin tarkasti esimerkiksi rakennusten paikallisia aikutuksia, ja saattaat yliarioida esimerkiksi puuston, pensaiden ja aitojen suojaaaa aikutusta. FORCEn mallia tulisikin tulkita siten, että se soeltuu tyypilliseen tanskalaiseen rakennuskantaan, maastoon ja ilmastoon.
20 Liite 2: Tuulitunnelikokeet tuulisuustarkasteluissa Katutason tuulisuutta alettiin tutkia tarkemmin maailmanlaajuisesti 1970-luun alkupuolella tuulitunnelikokeiden aulla. Tärkeimpänä kysymyksenä oli käytännössä haaittu tuulisuuden kasu ja aarallisen koat tuulenpuuskat korkeiden rakennusten ierustassa. Korkeiden rakennusten tuulisuutta lisäää aikutus on huomattu yhtä arhain kun niitä on alettu rakentaa; yhtenä arhaisimmista esimerkkinä 22-kerroksinen Flatiron rakennus New Yorkissa, joka almistui uonna 1902. Tuulitunnelikokeiden käytön myötä alettiin esittää myös kriteerejä tuulisuuden sallitulle tasolle, toisin sanoen tuulisuuskriteerit perustuat useimmiten tuulitunnekoetulosten käyttöön. Tuulitunnelikokeet oat säilyneet toistaiseksi luotettaimpana työkaluna uuden asuinalueen tai rakennuksen ympäristöön liittyän tuulisuuden analyysissä. Numeerinen irtauslaskenta (CFD, Computational Fluid Dynamics) kehittyy kuitenkin koko ajan, ja sillä on saatu asiantuntijakäytössä eneneissä määrin käyttökelpoisia tuloksia. Periaatteessa oitaisiin kehittää myös CFD-laskennan tuloksiin perustuia tuulisuuskriteereitä, mikä parantaisi käytettäyyttä edelleen. Tuulitunnelikoe ja CFD eiät kuitenkaan yleisesti anna yhteneiä tuloksia; eiät edes geometrialtaan yksinkertaisissa testimalleissa. Paikalliset tuulennopeudet (suhteessa kohdealueen reunalla aikuttaaan tuulennopeuteen) määritetään luotettaimmin rajakerros-tyyppisessä tuulitunnelissa, jossa irtaukseen luodaan luonnon tuulta astaaa tuulennopeuden korkeusprofiili ja turbulenssi (kua L2.1). Tämä tehdään useimmiten asentamalla karhennuspalikoita tuulitunnelin sisälle lattiaan n. 10 20 m matkalle irtauksen yläpuolelle, sekä käyttämällä irtauksen sisääntulossa pyörteisyyttä aiheuttaia kiiloja. Alueen pienoismallin aulla otetaan huomioon paikalliset tekijät. Pienoismallin mittakaaa määräytyy tuulitunnelin mittatilan koon ja tarkasteltaien rakennusten korkeuden mukaan ja on tyypillisesti 1:1000 1:250. Kua L2.1: Tuulitunnelikoe Jätkäsaaren osayleiskaaaaiheen kaupunkirakennemallin tuulisuuden selittämiseksi (kua WSP).
21 Pienoismalli oi joissain tapauksissa olla suoraan kohteen kaaoituksen esittelymalli tai se oidaan tehdä erikseen tuulitunnelikoetta arten. Puut ja pensaat oat yleensä esittelymalleissa jollain tarkkuudella mukana. Ne eiät kuitenkaan hidasta tuulta katutasossa yhtä oimakkaasti kuin todellisuudessa, joten tulokset oat tältä osin konseratiiisia. Jos pienoismalli tehdään pelkästään tuulitunnelikoetta arten, oidaan puita ja pensaita mallintaa tarkemminkin. Tuulitunnelikokeessa mitataan paikallisia irtausnopeuksia jalankulkijan korkeudella (1,5..2,0 m katutasosta täydessä mittakaaassa, eli 2 5 mm taanomaisessa pienoismallissa). Mittaukseen käytetään joko kuumalanka-anemometria, jolloin mittaukset tehdään pienoismallin päältä (rt. kua L2.1); tai pienoismallin läpi porattuja paineantureita. Mittauksia tehdään tietyissä suunnitelman kannalta mielenkiintoisissa pisteissä eri tuulen suunnilla. Yksittäistä mittaustulosta on haainnollistettu kuassa L2.2. Tuloksista erotellaan irtauksen keskinopeus m ja nopeuden keskihajonta σ. Kuten luonnon tuulen tapauksessa, irtausnopeuden huippuaro σ tietyllä tarkastelujaksolla oidaan esittää muodossa g m g missä g = huippuarokerroin. Huippuaroon aikuttaa sen määritysaika. Huippuarokerroin on lisäksi tilastollinen suure, eli huippuaro oi aihdella tarkastelujaksosta toiseen liittyen ilmiön luonnolliseen satunnaisuuteen. Luonnon tuulessa huippuarokerroin on suuruusluokaltaan g = 3,5 kun tarkastellaan n. 1 3 sekunnin taanomaisia huippuaroja (eli puuskatuulia) ja m määritellään 10 min tai tunnin aikakeskiarona. Virtausnopeuden keskihajonta esitetään useimmiten turbulenssin intensiteetin I aulla muodossa I m jolloin huippuaro saadaan lausekkeesta g 1 gi m ( ) Turbulenssin intensiteetti on dimensioton luku, ja se esitetäänkin useasti prosenteissa. Katutasossa mitattuna rakennusten aikutuksessa I on suuruusluokkaa 50 % (rt. kua L2.2). Tuulisuustarkasteluissa soellettaa huippuarokerroin g on yleensä annettu tarkasteltaassa tuulisuuskriteerissä, joten sitä ei ole taretta määrittää mittausten yhteydessä. Tuulisuuskartoituksiin soeltua numeerinen irtauslaskenta oidaan tehdä kahdella aihtoehtoisella menetelmällä: suurten pyörteiden simuloinnilla (LES, Large Eddy Simulation) tai ajasta riippumattomalla RANS (Reynolds Aeraged Naier-Stokes) -menetelmällä. Ensin mainittu on laskenta-ajaltaan huomattaasti pitempi siten, että RANS on tällä hetkellä käytetyin menetelmä. RANS-menetelmä soeltuu ainoastaan irtauksen keskinopeuden määrittämiseen (kuan L2.2 yhtenäinen iia). LES-menetelmällä oidaan simuloida turbulenssin suurempia pyörteitä, jolloin kuan L2.2 mukainen irtausnopeuden aihtelu saadaan jollain tarkkuudella tasoitettuna otetuksi huomioon, mutta on selää että esimerkiksi kuan L2.1 mukainen laaja kaupunkirakenne on käytännössä mahdotonta simuloida tarkasti kun taoitteena on erityisesti katutason tuulien selitys. Supertietokonelaskenta, aoimien irtauslaskentaohjelmien kehittyminen (jolloin jokaisesta laskentaytimestä ei taritse maksaa lisää li-
22 senssimaksua ) ja laskentaytimien määrän kasu jopa useaan tuhanteen, pitää kuitenkin LES-laskennan mahdollisena tutkijakäytössä. Jotta tulos olisi realistinen, myös kaupunkirakenteen kohtaaaan tuulen, eri laskennan raunaehdon, tulisi olla kuan L2.2 mukainen turbulenttinen irtaus, joka astaisi luonnon tuulta tarkasteltaalle tuulensuunnalle. Luonnon tuuli on aina turbulenttista. 5 4 I = 51 % m(1+3,5i) m mittaustulos 3 [m/s] 2 1 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Aika [s] Kua L2.2: Esimerkki tuulitunnelikokeessa mitatusta katutason irtausnopeudesta. Numeerisen irtauslaskennan ja tuulitunnelikoetulosten tulosten tulkinnan tärkeä ero on käytännössä se, että irtausnopeuden hetkelliset huippuarot (tuulen puuskien / turbulenssin aikutus) tuleat aliarioiduksi numeerisessa laskennassa. Tämän irheen merkitys on ähäinen, jos itse tuulisuuskriteeri perustuu tuulen keskinopeuteen ja astaaasti merkittää, jos kriteeri perustuu tuulen puuskanopeuteen. Tuulitunnelikokeilla ja numeerisella irtauslaskennalla on myös toinen merkittää ero: tuulitunnelikokeessa on rajallinen määrä mitattaia pisteitä (tyypillisesti suuruusluokaltaan 50), joissa tuulisuuden numeroaro määritetään tarkasti. Numeerisessa laskennassa tarkastelupisteiden sijainti ja määrä oidaan alita apaasti ja irtauksen kulkua kohdealueessa oidaan isualisoida graafisesti. Tuulitunnelikokeessa paikallisia irtauksia oidaan tarkastella ja isualisoida esim. saun aulla. Virtausnopeuden mittausten lisäksi tuulisuuden tarkasteluja on tehty tuulitunneleissa myös hiekka-eroosiokokeilla, jossa pienoismallin ripotellut hiekanjyäset puhaltuat pois tuulisemmista kohdista, ja lopputulos antaa likimääräisesti isuaalisen kokonaiskuan tuulisista kohdista kyseisellä tuulensuunnalla. Tuulitunnelikokeen pisteet alitaan suunnitelman kannalta oleellisiin pisteisiin, esimerkiksi pihan oleskelupaikalle, rakennuksen sisääntulon kohdalle tai käelysillalle. Muilta osin pisteet alitaan yleensä sellaisiin kohtiin, jossa tiedetään esiintyän suuria tuulen puuskanopeuksia; kuten rakennuksen kulmien kohdelle, rakennusten äliin tai laajojen julkisiupintojen iereen. Vaikka tuulisuuden numeroarot olisiat näissä suuria, oi lähistöllä olla pisteitä, jotka oat esimerkiksi puiden ja pensaiden suojassa, ja jossa tuulisuus on ähäistä Tuulitunnelikoe tai numeerinen irtauslaskentatulos ei sellaisenaan ole tuulisuuskartoitus, aan tuulisuuskartoituksen tekemiseksi taritaan lisäksi tulosten yhdistäminen paikallisiin tuu-
23 litilastoihin, ottaen lisäksi huomioon tuulitilaston mittauspisteen ja kohteen älinen sijaintiero. Tämä edellyttää ns. maaston karheusluokan muutosanalyysiä ja sitä arten laadittujen laskentamallien käyttöä. Taanomaisesti tuulen suunnat käydään läpi 22,5 o 45 o älein. Rajakerros-tuulitunnelit oat suurikokoisia. Tuulitunnelikokeita tekeät rutiininomaisesti kymmenkunta tuulitunnelilaboratoriota mm. Kanadassa, USA:ssa, Isossa-Britanniassa, Australiassa, Tanskassa, Ranskassa, Japanissa ja Kiinassa. Suomessa kokeita on suoritettu Espoon Otaniemessä sijaitseassa rajakerrostuulitunnelissa.
24 Liite 3 Maaston karheusluokan muutosanalyysi Tulokset ilman maaston korkeusasemesta aiheutuaa lisää. Korkeusasemasta aiheutua lisä on 0 %...2 % tuule suunnasta riippuen. Tuulen suuntakulma Symboli Yks. 0 22,5 45 67,5 90 112,5 135 157,5 180 202,5 225 247,5 270 292,5 315 337,5 Kommentti Viite mr m/s 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 31,0 keskituulen perusaro (10 min, 10 m, 50, z 0r) Tuulitilastot k 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 toistumisälin kerroin ref m/s 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 23,3 1 toistumisälin tuuli u* r m/s 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 1,010 kitkanopeus (friction elocity) astaten z 0r z 0r m 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 rosoisuusmitta (roughness length) keskituulen perusaroon liittyen ESDU z 01 m 0,3 0,3 0,3 0,3 3 3 3 3 5 5 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 kohdealueen ympäristössä Eurokoodi (z 01/z 0r) 7 m/s 1,491 1,491 1,491 1,491 1,380 1,080 1,080 1,080 1,080 1,315 1,315 1,491 1,491 1,491 1,491 1,491 u* 1 m/s 1,505 1,505 1,505 1,505 1,394 1,090 1,090 1,090 1,090 1,328 1,328 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 kitkanopeus astaten z 01 Eurokoodi, Simiu & Scanlan I(z =10 m) 0,29 0,29 0,29 0,29 0,22 2 2 2 2 9 9 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 turbulenssin intensiteetti Eurokoodi I(z =15 m) 0,26 0,26 0,26 0,26 0,2,12 2 2 2 8 8 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 I(z =33 m) 0,21 0,21 0,21 0,21 7 1 1 1 1 5 5 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 I(z =55 m) 9 9 9 9 6,1,1,1,14 4 9 9 9 9 9 m(z =10 m) m/s 13 13 13 13 16 22 22 22 22 18 18 13 13 13 13 13 10 min keskituuli Eurokoodi m(z =15 m) m/s 15 15 15 15 17 23 23 23 23 19 19 15 15 15 15 15 m(z =33 m) m/s 18 18 18 18 20 25 25 25 25 22 22 18 18 18 18 18 m(z =55 m) m/s 20 20 20 20 22 27 27 27 27 23 23 20 20 20 20 20 h(z =10 m) m/s 12 12 12 12 15 21 21 21 21 16 16 12 12 12 12 12 tunnin keskituuli Simiu&Scanlan h(z =15 m) m/s 13 13 13 13 16 22 22 22 22 18 18 13 13 13 13 13 h(z =33 m) m/s 16 16 16 16 19 24 24 24 24 20 20 16 16 16 16 16 h(z =55 m) m/s 18 18 18 18 21 26 26 26 26 22 22 18 18 18 18 18 (z =10 m) m/s 23 23 23 23 25 30 30 30 30 27 27 23 23 23 23 23 puuskatuuli Eurokoodi (z =15 m) m/s 25 25 25 25 27 31 31 31 31 28 28 25 25 25 25 25 (z =33 m) m/s 28 28 28 28 30 34 34 34 34 31 31 28 28 28 28 28 (z =55 m) m/s 30 30 30 30 32 35 35 35 35 33 33 30 30 30 30 30 z 02 m 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 kohdealueella Eurokoodi (z 02/z 01) 7 1,000 1,000 1,000 1,000 1,080 1,380 1,380 1,380 1,380 1,134 1,134 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 u* 2 m/s 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 1,505 kitkanopeus astaten z 02 I(z =10 m) 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 turbulenssin intensiteetti Eurokoodi I(z =15 m) 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 I(z =33 m) 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 I(z =55 m) 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 m(z =10 m) m/s 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 10 min keskituuli Eurokoodi m(z =15 m) m/s 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 m(z =33 m) m/s 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 m(z =55 m) m/s 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 h(z =10 m) m/s 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 tunnin keskituuli Simiu&Scanlan h(z =15 m) m/s 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 h(z =33 m) m/s 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 h(z =55 m) m/s 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 (z =10 m) m/s 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 puuskatuuli Eurokoodi (z =15 m) m/s 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 (z =33 m) m/s 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 (z =55 m) m/s 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Maaston rosoisuuden muutoksen (z 01 - > z 02) aikutus ESDU85020 mukaisesti x m 100000 100000 100000 100000 2000 3500 1000 2000 2000 2000 1000 100000 100000 100000 100000 100000 etäisyys muutoskohtaan zi m 7000 7000 7000 7000 80 121 47 80 80 80 47 7000 7000 7000 7000 7000 sis. rajakerroksen korkeus I(z =10 m) 0,29 0,29 0,29 0,29 0,26 0,23 0,21 0,22 0,22 0,25 0,24 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 I(z =15 m) 0,26 0,26 0,26 0,26 0,23 0,2,19 0,2,2,22 0,22 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 I(z =33 m) 0,21 0,21 0,21 0,21 9 7 5 6 6 9 8 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 I(z =55 m) 9 9 9 9 7 5 2 4 4 7 6 9 9 9 9 9 10 min keskituuli Tarkastelupisteessä: m(z =10 m) m/s 13 13 13 13 14 16 17 16 16 15 15 13 13 13 13 13 m(z =15 m) m/s 15 15 15 15 16 18 19 18 18 17 17 15 15 15 15 15 m(z =33 m) m/s 18 18 18 18 19 21 22 21 21 20 20 18 18 18 18 18 m(z =55 m) m/s 20 20 20 20 21 23 25 24 24 22 22 20 20 20 20 20 Tunnin keskituuli h(z =10 m) m/s 12 12 12 12 13 15 16 15 15 14 14 12 12 12 12 12 h(z =15 m) m/s 13 13 13 13 15 17 18 17 17 15 16 13 13 13 13 13 h(z =33 m) m/s 16 16 16 16 18 20 21 20 20 18 19 16 16 16 16 16 h(z =55 m) m/s 18 18 18 18 20 22 24 23 23 20 21 18 18 18 18 18 Puuskatuuli (EN1991-1-4:2005 puuskamäärittely) n. 1 s huippuaro (z =10 m) m/s 23 23 23 23 24 26 27 26 26 25 25 23 23 23 23 23 (z =15 m) m/s 25 25 25 25 26 28 28 28 28 26 27 25 25 25 25 25 (z =33 m) m/s 28 28 28 28 29 31 32 31 31 30 30 28 28 28 28 28 (z =55 m) m/s 30 30 30 30 31 33 34 34 34 32 32 30 30 30 30 30 Puuskatuulen nopeuspaine (EN1991-1-4:2005 puuskatuulimäärittely): ilman tiheys = 1,25 kg/m3 1 toistumisälin tuuli NA q(z =10 m) kn/m 2 0,33 0,33 0,33 0,33 0,36 0,41 0,44 0,42 0,42 0,38 0,38 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 q(z =15 m) kn/m 2 0,38 0,38 0,38 0,38 0,42 0,48 0,51 0,49 0,49 0,44 0,44 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 q(z =33 m) kn/m 2 0,49 0,49 0,49 0,49 0,53 0,61 0,64 0,61 0,61 0,55 0,56 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 q(z =55 m) kn/m 2 0,56 0,56 0,56 0,56 0,61 0,69 0,73 0,71 0,71 0,63 0,64 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56
25 Liite 4 Perustuulisuus kohdealueella Kesäkausi (ylittäien tuulien osuus ajasta) m,ref Tuulen suuntakulma Kaikki [m/s] 0 22,5 45 67,5 90 112,5 135 157,5 180 202,5 225 247,5 270 292,5 315 337,5 kulmat 20 5,1E-33 2,2E-52 8,3E-42 4,4E-34 5,8E-15 1,4E-09 7,8E-20 7,4E-11 1,3E-13 1,9E-18 2,1E-19 4,1E-35 3,7E-30 1,4E-32 5,6E-34 4,2E-32 1,4E-09 17 2,6E-23 9,8E-36 1,6E-29 1,2E-23 1,8E-11 9,5E-08 2,8E-14 2,3E-08 5,4E-10 3,8E-13 1,7E-13 2,5E-24 9,2E-22 6,6E-23 4,4E-24 2,4E-22 1,2E-07 14 1,3E-15 7,2E-23 1,0E-19 1,7E-15 1,7E-08 3,9E-06 6,9E-10 2,6E-06 4,0E-07 5,5E-09 5,9E-09 6,2E-16 6,1E-15 3,0E-15 3,5E-16 9,5E-15 6,9E-06 12 1,6E-11 3,1E-16 1,7E-14 2,9E-11 7,9E-07 3,4E-05 1,5E-07 3,6E-05 1,3E-05 8,3E-07 1,2E-06 1,5E-11 3,1E-11 3,3E-11 5,7E-12 8,7E-11 8,6E-05 10 3,3E-08 4,8E-11 2,9E-10 6,5E-08 2,1E-05 2,2E-04 1,1E-05 3,3E-04 2,2E-04 4,4E-05 7,9E-05 4,3E-08 3,4E-08 5,6E-08 1,5E-08 1,2E-07 9,3E-04 8 1,1E-05 3,6E-07 5,7E-07 2,1E-05 3,1E-04 1,1E-03 2,8E-04 1,9E-03 1,9E-03 9,0E-04 1,7E-03 1,7E-05 8,6E-06 1,7E-05 6,3E-06 2,7E-05 8,3E-03 7 1,1E-04 1,1E-05 1,1E-05 2,0E-04 9,8E-04 2,3E-03 1,0E-03 4,0E-03 4,6E-03 2,9E-03 5,5E-03 1,8E-04 8,0E-05 1,6E-04 7,0E-05 2,2E-04 2,2E-02 6 7,8E-04 1,8E-04 1,4E-04 1,3E-03 2,6E-03 4,4E-03 3,0E-03 7,5E-03 9,4E-03 7,6E-03 1,4E-02 1,2E-03 5,3E-04 9,8E-04 5,2E-04 1,3E-03 5,6E-02 5 37 15 1,0053 61 77 71 27 66 64 297 53 25 43 27 49 28 4 2,0078 5,0158 23 25 37 94 258 293 512 64 86 34 94 38 0,266 3 284 241 57 339 214 85 219 269 356 442 744 364 214 302 234 284 0,485 2 5,048 33 54 32 25 3,034 44 57 93 6,04,051 42 45 0,737 1 66 67 49 69 41 31 35 39 49 65 04 76 56 66 58 56 0,925 P,071 72 54 73 44 34 36 4,05,067 06 81 62 71 63 59 0,982 k 2,30 2,46 2,27 2,41 1,95 1,76 2,32 2,06 2,30 2,38 2,50 2,41 2,17 2,33 2,27 2,40 2,23 [m/s] 3,11 2,90 2,73 3,36 3,53 4,01 4,06 4,67 4,79 4,33 4,54 3,30 2,93 3,22 3,01 3,43 Talikausi (ylittäien tuulien osuus ajasta) m,ref Tuulen suuntakulma Kaikki [m/s] 0 22,5 45 67,5 90 112,5 135 157,5 180 202,5 225 247,5 270 292,5 315 337,5 kulmat 20 8,2E-19 7,4E-36 2,3E-30 1,0E-10 2,0E-07 7,9E-08 3,9E-11 4,5E-11 1,8E-11 2,0E-09 1,0E-09 8,0E-17 3,5E-32 4,6E-18 2,8E-22 1,7E-24 2,9E-07 17 1,1E-13 1,5E-24 8,4E-21 1,4E-08 3,0E-06 3,4E-06 3,5E-08 4,1E-08 4,6E-08 6,1E-07 5,1E-07 6,2E-12 8,1E-22 2,5E-13 5,2E-16 7,0E-17 7,6E-06 14 1,5E-09 7,5E-16 1,7E-13 1,1E-06 3,3E-05 7,3E-05 6,8E-06 8,2E-06 1,5E-05 5,2E-05 5,8E-05 4,0E-08 5,7E-14 1,9E-09 5,3E-11 4,4E-11 2,5E-04 12 2,5E-07 2,1E-11 9,5E-10 1,3E-05 1,4E-04 4,0E-04 1,1E-04 1,3E-04 2,7E-04 5,2E-04 6,5E-04 3,8E-06 5,4E-10 2,5E-07 2,5E-08 3,9E-08 2,2E-03 10 1,6E-05 6,3E-08 7,6E-07 1,2E-04 5,0E-04 1,6E-03 9,1E-04 1,1E-03 2,4E-03 3,2E-03 4,1E-03 1,4E-04 6,1E-07 1,4E-05 3,6E-06 7,5E-06 1,4E-02 8 4,1E-04 2,4E-05 1,0E-04 8,3E-04 1,6E-03 5,1E-03 4,6E-03 5,3E-03 1,1E-02 1,2E-02 1,6E-02 2,1E-03 1,0E-04 3,4E-04 1,7E-04 3,6E-04 6,1E-02 7 15 2 7 19 26 81 86 98 95 21,0272 59 7 12 8 15 11 6 45 14 3,004,0041 2,0144 62 304 322 411 39 34 38 28 49 92 5 08 58 98 78 63 67 216 239 425 45,0566 272 1,0094 77 21 0,314 4 217 65 231 38 91 217 292 321 54,0578 716 452 263 94 71 235 0,482 3 36,034,0416 222 25 265 361 394 632 69,084,0646 472 335 304 369 0,677 2 5,053 59 32 6 31 41 45 69 77 92 81 67 49 44 48 0,854 1 6,065 7,041 9 33 44 47 72 81 96 9,078 6,054 55 0,966 P,063 68 72 46 21 34 44 48 72 82 97 92 81 63 57 56 0,998 k 2,23 2,49 2,52 1,75 1,62 2,10 2,42 2,45 2,69 2,43 2,54 2,42 2,57 2,14 2,27 2,54 2,20 [m/s] 3,88 3,48 3,79 3,61 4,43 5,89 5,71 5,79 6,33 6,17 6,36 4,61 3,83 3,69 3,69 4,22 Koko uosi (ylittäien tuulien osuus ajasta) m,ref Tuulen suuntakulma Kaikki [m/s] 0 22,5 45 67,5 90 112,5 135 157,5 180 202,5 225 247,5 270 292,5 315 337,5 kulmat 20 4,1E-19 3,7E-36 1,1E-30 5,2E-11 1,0E-07 4,0E-08 1,9E-11 6,0E-11 9,2E-12 9,8E-10 5,1E-10 4,0E-17 1,9E-30 2,3E-18 1,4E-22 8,6E-25 1,4E-07 17 5,6E-14 7,7E-25 4,2E-21 7,1E-09 1,5E-06 1,7E-06 1,7E-08 3,2E-08 2,3E-08 3,0E-07 2,6E-07 3,1E-12 8,6E-22 1,3E-13 2,6E-16 3,5E-17 3,8E-06 14 7,6E-10 3,7E-16 8,7E-14 5,3E-07 1,6E-05 3,9E-05 3,4E-06 5,4E-06 7,8E-06 2,6E-05 2,9E-05 2,0E-08 3,2E-14 9,5E-10 2,7E-11 2,2E-11 1,3E-04 12 1,2E-07 1,1E-11 4,7E-10 6,6E-06 6,9E-05 2,2E-04 5,3E-05 8,1E-05 1,4E-04 2,6E-04 3,2E-04 1,9E-06 2,8E-10 1,2E-07 1,2E-08 2,0E-08 1,2E-03 10 8,0E-06 3,2E-08 3,8E-07 6,1E-05 2,6E-04 9,3E-04 4,6E-04 7,0E-04 1,3E-03 1,6E-03 2,1E-03 6,9E-05 3,2E-07 7,0E-06 1,8E-06 3,8E-06 7,5E-03 8 2,1E-04 1,2E-05 5,2E-05 4,2E-04 9,4E-04 3,1E-03 2,5E-03 3,6E-03 6,5E-03 6,7E-03 9,0E-03 1,0E-03 5,7E-05 1,8E-04 8,7E-05 1,9E-04 3,5E-02 7 8 1 3 11 18 52 48 69 2,012,0164 3,0004 7 4 9 67 6 26 8 16 26 34 82 87 18 99 99 277 75 19 24 16 31 24 5 72 36 54 66 62 22 43 83 296 307 431 63 68 69 52 85 0,221 4 68 22 41 48 07 71 214 258 399 436 614 308 74 64 32 86 0,374 3 322 29,0287 28,017,0225 29,0331 494 566 792 505 343 318 269 327 0,581 2 5,05,046 43 24 28 35 39 56 67 93 7,053 5,043 47 0,796 1 63 66 6,055 3,032 39 43 6,073 83 67 63 56 55 0,946,067 7,063 59 33 34 4,044 61 75 02 86 71 67 6,057 0,990 Eri tuulensuuntien osuus ajasta, P 0 Weibull-jakauman skaalausparametri [m/s] Weibull-jakauman muotoparametri k 292,5 315 337,5 0 12% 10% 8% 6% 4% 22,5 45 67,5 292,5 315 337,5 0 7 6 5 4 3 2 22,5 45 67,5 292,5 315 337,5 0 3 2,5 2 1,5 1 22,5 45 67,5 2% 1 0,5 270 0% 90 270 0 90 270 0 90 247,5 112,5 247,5 112,5 247,5 112,5 225 135 225 135 225 135 202,5 180 käsäkausi talikausi 157,5 202,5 180 kesäkausi talikausi 157,5 202,5 180 kesäkausi talikausi 157,5