Tutkimussuunnitelma 18.1.2014 Päivitetty 19.3.2014
1 (7) 1 Johdanto Peittävä verhouskorjaus yhdistettynä lisälämmöneristämiseen on yleisesti käytetty menetelmä, jota sovelletaan pitkälle vaurioituneen julkisivurakenteen korjaamisessa. Peittävällä korjauksella parannetaan vanhan rakenteen ulkonäön lisäksi rakenteen teknistä toimivuutta ja rajoitetaan tai parhaimmassa tapauksessa pysäytetään etenevät vauriomekanismit. Oikein mitoitettu eristepaksuus parantaa myös rakennuksen lämpötaloutta ja saattaa seinärakenteen tekniset arvot nykypäivän vaatimusten tasolle. Tyypillisiä verhouskorjausmenetelmiä ovat erilaiset eristerappaukset ja esimerkiksi tuulettuva levyrappaus, jotka voidaan rakenteen kunnosta riippuen kiinnittää suoraan vanhan seinän ulkopintaan. Lisälämmöneristys ja uusi pintaverhous muuttavat vanhan seinärakenteen kuormitusolosuhteita, jolloin usein tulee kyseeseen lisäkiinnitys vanhan seinän ulko- ja sisäkuoren välillä. Lisäkiinnitystarvetta arvioidaan aina tapauskohtaisesti kuntotutkimusdatan pohjalta. Mekaanisia kiinnikkeitä käytetään, mikäli vanhan rakenteen kiinnityksissä havaitaan puutteita tai rakenteen kokonaiskuormitus lisääntyy oleellisesti. Kuorielementtien tapauksessa lisäkiinnitys on aina suositeltavaa, mutta esimerkiksi ansaskiinnitysten kiinnitysvarmuudessa on yleensä selvästi varaa lisäkuormitukselle. 2 Taustaselvitykset ja tutkimuksen valmisteluvaihe 2.1 Miksi tämä tutkimus tehdään? Toteutettaessa verhouskorjausta vanhan rakenteen lisäkiinnitystä sovelletaan lähes kaikissa tapauksissa verhousmenetelmästä riippumatta. Tyypillisesti lisäkiinnitystarvetta perustellaan sillä, että vahvistustoimenpiteet eivät ole mahdollisia enää uuden verhouksen asentamisen jälkeen. Kiinnikevalinta tehdään usein vanhojen periaatteiden pohjalta ilman tarkempaa analyysiä, joka johtaa tarpeettoman lisäkapasiteetin lisäksi ylimääräiseen kustannuserään. 2.2 Mitä tässä tutkimuksessa tutkitaan? Tämän tutkimuksen kohteena on yleisesti peittävien verhouskorjausten muodostama lisäkiinnitystarve vanhassa julkisivurakenteessa. Tarkastelu kohdistetaan kuormitusolosuhdemuutoksiin uuden ja vanhan rakenteen välillä sekä lisäkiinnikkeiden mitoitus- ja valintaperusteisiin erilaisissa kohderakennuksissa. Uutta kuormitustilannetta analysoidaan yksinkertaisella laskentamallilla (huomioiden oman painon lisäys yhdistettynä tuulikuormitukseen) sekä mahdollisesti FEM-laskennalla (ottamalla mukaan myös lämpöjännitysten tuoma kuormituslisä). Saatuja tuloksia verrataan vanhojen kiinnitysosien kantavuuteen sekä vanhan ulkokuoren ankkurointikapasiteettiin.
2 (7) 3 Vanhan seinärakenteen lisäkiinnitystarve julkisivun verhouskorjauksissa (tutkimusaihe) 3.1 Tutkimuksen tavoitteet Päätavoitteet Päätavoitteena on muodostaa käsitys siitä, missä tilanteissa vanha seinärakenne on tarpeellista lisäkiinnittää. Tutkimuksessa pyritään arvioimaan lisäkiinnikkeiltä vaadittavia ominaisuuksia eri tilanteissa (vaatimukset veto-/puristusankkureille) sekä tarvittavia kiinnikemääriä. Lisäksi tutkimuksessa pyritään esittämään luotettavat perusteet lisäkiinnittämisen mitoittamiseen. 3.2 Tutkimuksen yhteistyökumppanit 3.2.1 Julkiset Julkisivuyhdistys ry - hankkeen organisointi yleistasolla, kattojärjestö - rahoituksen organisointi Tampereen teknillinen yliopisto - opinnäytetyön ohjaus 3.2.2 Yritykset Rahoittavat yritykset: - A-Insinöörit Suunnittelu Oy (tutkimuksen käytännön organisointi ja toimintaympäristön hallinta) Muut yhteistyökumppanit: - 3.2.3 Toistaiseksi vahvistamatta olevat yhteistyökumppanit - Hilti Suomi Oy - Saint Gobain Weber Oy - Sormat Oy - SFS Intec Oy - Ferrometal Oy -
3 (7) 3.3 Tutkimuksen toteutus Tutkimus toteutetaan diplomi-insinöörin opinnäytetyönä. Lähtökohtaisesti aihetta tarkastellaan teoreettisesta näkökulmasta. Sisällön perusteella työ on jaettavissa seuraaviin osioihin Osio1: Kirjallisuustutkimus Tässä osiossa kootaan tiedot tyypillisistä julkisivujen kuntotutkimusten kohteena olevista rakennetyypeistä keskittyen 20-30 vuotta vanhoihin betonielementtirakenteisiin. Osiossa eritellään materiaalien ja kiinnitysmenetelmien lisäksi tyypillisimmät julkisivujen ulkokuorten vauriomekanismit sekä näiden vaikutukset betonin materiaaliominaisuuksiin ja korjaustapavalintaan. Käsittely keskitetään ansas- ja kuorielementteihin. Tarkasteluun otetaan myös eri verhouskorjausvaihtoehdot, joista esitellään perusperiaatteet. Lisäksi käydään läpi taustateoriaa laskentaa varten, johon sisällytetään mm. ansaiden mitoitusperusteet ja voimasuureiden jakautuminen kiinnitysosille eri kuormitustapauksissa. Tarkasteluun pyritään ottamaan myös mahdollisimman kattavasti teräskiinnikkeiden ankkurointi ja murtomekanismit betonirakenteissa yleensä ja erityisesti vaurioituneessa betonissa. Osio2: Laskenta Muodostetaan yksinkertainen tuulen vaikutukset ja oman painon lisäyksen huomioiva Eurokoodeihin perustuva laskentamalli lisäkiinnitystarpeen arviointiin. Määritetään kiinnikkeiden rasitukset ja suoritetaan vertailua teoreettisiin arvoihin. Kehitetään mallia edelleen lisäkiinnikemäärien arviointiin soveltuvaksi. Laskenta suoritetaan esimerkiksi kahdelle esimerkkirakenteelle (ansas- ja kuorielementtirakenne). Mahdollisuuksien mukaan hyödynnetään myös FEM-laskentaa lämpöjännitysten suuruuden arvioimisessa vanhassa seinärakenteessa. 3.4 Julkaiseminen - Tutkimuksen päätösseminaari pidetään Julkisivuyhdistyksen kevät- tai syyskokouksen yhteydessä. - Diplomityö ja mahdollisesti Julkisivuyhdistyksen oma julkaisu, ainakin internetversio JU- KO-tutkimuksen tapaan. 3.5 Hallinto - ohjausryhmä, kokouksia arviolta 2-3 kpl - hankkeen tilanteen raportointi yhteistyökumppaneille Julkisivuyhdistys ry:n koordinoimana
4 (7) 3.6 Budjetti MENOT (alv 0%) - tutkija 7 kk á 2 000 = 14 000 - tutkimuksen muut kulut (matkakulut ja päivärahat, postitus) = 3 000 - ohjausryhmän toiminta = 3 000 - julkaisutoiminta = 5 000 YHTEENSÄ = 25 000 TULOT (alv 0%) - Julkisivuyhdistys ry = 4 000 - rahoittavat yritykset (min. 7 kpl) = 3 000 YHTEENSÄ = 25 000 Mikäli hankkeeseen osallistuu muita kuin Julkisivuyhdistys r.y.:n jäsenyrityksiä, näiltä peritään tutkimushankkeen rahoitusosuuden lisäksi 10% hallinnollinen maksu. 3.7 Aikataulu Tutkimushanke käynnistyy 1.4.2014 ja se valmistuu arviolta syksyllä 2014. 4 Viitetutkimukset Viitetutkimusaineistona käytetään ensisijaisesti BeKo-hankkeen kuntotutkimuksista kerättyä tilastotietoa sekä tutkimukseen osallistuvien rahoittajayritysten itsenäisesti teettämiä tutkimuksia tai selvityksiä. Viitetutkimusaineisto tarkennetaan tutkimushankkeen alussa.
5 (7) 5 Hallinnolliset kysymykset 5.1 Projektin tulosten julkisuus Tutkimustulokset julkaistaan täysin julkisina sekä diplomityön että Julkisivuyhdistys ry:n julkaisun muodossa. 5.2 Ohjausryhmä Julkisivuyhdistys ry:n hallitus ja TTY yhteistyössä nimeävät hankkeelle ohjausryhmän, johon kuuluu 3 5 henkilöä. Ohjausryhmään kuuluvat opinnäytetyön ohjaajat sekä tutkimuksen kannalta tarkoituksenmukaisiksi katsotut henkilöt muiden yhteistyökumppaneiden edustajista. 6 Riskit Projektin riskejä ovat mm. - projektin viivästyminen tai hidastuminen asiantuntijoiden kiireiden vuoksi - henkilövaihdokset - ennakoimattomat vaikeudet perustutkimuksessa.