HANGON SATAMA ENGLANNIN MAKASIINI BETONIRAKENTEIDEN 17.11.2010
SISÄLLYSLUETTELO 1 TUTKIMUKSEN KOHDE JA LÄHTÖTIEDOT 3 1.1 Yleistiedot 3 1.2 Tehtävä 3 1.3 Tutkimuksen sisältö, rajaus ja luotettavuus 3 1.4 Lähtötiedot ja aikaisemmin tehdyt selvitykset 4 2 TUTKIMUSTULOKSET 5 2.1 Julkisivun betonirakenteet 5 2.2 Ylikulkusilta 8 2.3 Muut rakenteet 9 3 YHTEENVETO 11 3.1 Turvallisuuteen vaikuttavat tekijät 11 3.2 Rakenteiden kunto 11 3.3 Johtopäätökset 11 4 TOIMENPIDE-EHDOTUKSET 12 4.1 Kiireelliset toimenpiteet 12 4.2 Rakenteiden peruskorjaus 12 4.3 Arviot tulevista korjauksista 13 4.4 Kustannusarvio 13 LIITTEET Liite 1 Valokuvat Liite 2 Näyteluettelo Liite 3 Kloridimääritys Liite 4 Tutkimuskartta 2 (14)
1 TUTKIMUKSEN KOHDE JA LÄHTÖTIEDOT 1.1 Yleistiedot Työn tilaaja: Hangon Satama Länsisatama 10900 Hanko Kohde: Englannin makasiini Tutkimuksen kohteena on makasiinirakennus ja siihen liittyvä kulkusilta. Rakennus on valmistunut saadun tiedon perusteella vuonna 1923. Kohde on suojeltu ja kaavan mukaan kaupunkikuvan säilyttämisen kannalta tärkeä rakennus. Rakennuksen ulkoseinät ovat kantavia paikalla valettuja teräsbetoniseiniä ja sisätiloissa kantavina rakenteina ovat betonipilarit ja palkit. 1.2 Tehtävä Tutkimus sisältää betonisten ulkoseinien kunnon selvittämisen silmämääräisesti ja näytteenotoin. Muita rakenteita arvioidaan vain silmämääräisesti. Tulosten perusteella arvioidaan, onko kohteessa kokonaistaloudellista korjausvaihtoehtoa niin, että rakennelmille saadaan 50 vuoden käyttöikä. Korjauksien tulee olla sellaisia, että julkisivun luonne kaupunkikuvan kannalta säilyy. Kenttätutkimukset kohteessa suoritettiin 1.10.2010. Apuna käytettiin henkilönostinta. Tutkimuksen suoritti RI Petri Sippola ja ins. opp. Paulus Hedenstam WSP Finland Oy:stä. 1.3 Tutkimuksen sisältö, rajaus ja luotettavuus Tutkimuksessa julkisivun betonirakenteille tehtiin silmämääräisen tarkastus. Tutkimuksen yhteydessä tarkastettiin aistinvaraisesti myös julkisivuun liittyvät rakenteet ja niiden kosteustekninen toiminta. Tutkimuksen tulokset ja havainnot on kirjattu tähän raporttiin. Betoninäytteitä ja mittauksia tehtiin julkisivurakenteille seuraavasti: Betoniterästen suojabetonipeitemittauksia näytteenoton yhteydessä Betonin karbonatisoitumissyvyyden määritys 12 kpl Betonin kloridianalyysit 3:sta kohdasta eri syvyyksiltä yhteensä 6 kpl. Tutkimusmenetelmät on suunniteltu siten, että tulosten perusteella voidaan tehdä johtopäätökset julkisivuilla havaituista raudoitteiden korroosiovaurioista. Rakenteiden toimintaa sekä siinä esiintyviä puutteita on tarkasteltu kenttätutkimusten yhteydessä. Tutkittavien rakenteiden kunnosta ja korroosiovaurioista saatiin tutkimuksilla varsin hyvä käsitys. Tutkimuksen luotettavuuden kannalta puutteina voidaan mainita seuraavat asiat: Näytteenotto rakenteista tehtiin otantana, joka voi aiheuttaa jonkinlaista epätarkkuutta tuloksiin. Kuntotutkimus sisältää ehdotuksen korjaustoimenpiteistä, mutta ennen korjaustöitä on tehtävä korjaussuunnittelu, jossa määritetään tarkemmin tehtävät korjaukset, käytettävät materiaalit, laatuvaatimukset ja laadunvarmistustoimenpiteet. 3 (14)
1.4 Lähtötiedot ja aikaisemmin tehdyt selvitykset Aikaisemmin Englannin makasiini-rakennukseen ja siihen liittyvään ylikulkusiltaan on tehty tutkimuksia ja selvityksiä, jotka ovat tämän tutkimuksen lähtötietoina. Käytössä oli seuraavat dokumentit: - Rakennuksen kunnostuksen vaihtoehtoisten toimenpiteiden selvitys 3.11.2005, CM-Urakointi Oy - Rakennustekninen kuntoselvitys 31.10.2005, CM-Urakointi Oy - Historiallisen betonin analyysit ja korjaus 14.5.2003, Tureida, Thorborg von Konow, PhD consultant - Pääpiirustukset kohteesta sekä vanhan palaneen rakennuksen perustusleikkaus. 1.4.1 Lähtötiedoista poimitut keskeiset asiat - Rakennuksen sisäpuoliset tilat ovat epäkäytännöllisiä varastotiloina mm. runsaiden pilarien ja seinien vuoksi. - Rakennus on raporttien mukaan perustettu täyttömaalle. - Vanhojen kuvien perusteella pilariperustusten alla on ollut puuarinan päällä noin 5 metrin korkuinen kivilatomus (mahdollisesti sementtivahvisteinen). Todennäköisesti vanhoja perustusrakenteita on jäänyt nykyisen rakennuksen alle. Mahdollisesti uudet pilarit on osittain kannatettu vanhoista kivilatomuksista ja/tai uudet perustukset on rakennettu puupaalujen varaan. - Rakennuksen pohjoispuolella rakenteiden painuminen ja siitä aiheutuneet vauriot ovat suurimpia. Pohjoisen puoleinen seinä on kallistunut lähinnä keskialueilta ja lastauslaituri on kallistunut irti julkisivupinnasta. Myös eteläjulkisivulla on ollut havaittavissa kallistumista. - Julkisivupinnalla on painumisista ja kallistumisista aiheutunutta rakenteellista halkeilua. Lisäksi julkisivupinnalla on runsaasti betonin lohkeilua raudoitteiden korroosiovaurioiden seurauksena. Ruostuneita raudoitteita on näkyvissä. - Alapohjarakenteet ja kantavat pilarit ovat painuneet. Kantavissa rakenteissa (kattopalkit ja betonilaatat) tapahtuneet siirtymät ja halkeamat ovat saattaneet aiheuttaa kantavuuden heikentymistä. Pilareiden alaosia on vahvistettu valamalla niihin betonimanttelointeja. Valukorjausten syynä ovat todennäköisesti betonirakenteen vauriot. - Pilarien painumat ovat aiheuttaneet kattorakenteen notkahtamista. - Vesikattovuotoja on tapahtunut eri puolilla rakennusta. - Rakennukseen liittyvän jalankulkusillan betonirakenteet ovat rapautuneet ja sillan perustusrakenteet ovat painuneet. Betonin laadun tutkimustulokset: - Julkisivubetonit ovat tiiviitä. - Julkisivubetonin karbonatisoituminen on ollut hyvin vähäistä. - Julkisivubetonissa on merkkejä vähäisestä rapautumisesta. - Julkisivubetoneissa on klorideja ja ne ovat merestä tullutta suolaa. - Ylikulkusillan pinnassa on tiivis kalkkisementtilaasti, mikä on tehty pintaan jälkikäteen. - Ylikulkusillan betoni on epähomogeenista ja huonosti tiivistynyttä, mistä syystä betonin karbonatisoituminen on edennyt syvälle. Karbonatisoituminen ulottuu jopa 40 mm syvyydelle. - Ylikulkusillan betoneissa on havaittavissa rapautumista. 4 (14)
2 TUTKIMUSTULOKSET 2.1 Julkisivun betonirakenteet 2.1.1 Silmämääräiset havainnot julkisivubetonien kunnosta Seinäpinnat: Julkisivupinnoilla on yleisesti betoniraudoitteiden korroosiovaurioita. Korroosiovauriot keskittyvät pääasiassa ikkunarivin kohdalle. Alaosissa, isoilla seinäpinnoilla on selvästi yläosia vähemmän näkyviä korroosiovaurioita. Vaurioiden keskittyminen ikkunalinjoihin johtuu todennäköisesti siitä, että aukkojen ja palkkien pielissä raudoitusta on käytetty enemmän kuin isoilla seinäpinnoilla. Vaurioiden kohdalla betonit ovat lohkeilleet ja raudat ovat näkyvissä. Paikoin ruostuneet raudoitteet ovat olleet jopa 50 mm syvyydellä betonissa. Paikoin ruostuneet raudat ovat lähellä betonipintaa. Julkisivun betoneista poratuissa poralieriönäytteissä betonit vaikuttivat silmämääräisesti tiiviiltä. Yhdessä näytteessä betonin tiivistyneisyys oli puutteellinen ja ulkopinnalla oli silmämääräisesti arvioituna merkkejä pakkasrapautumisesta. Julkisivupinnoilla havaittiin paikoin runsaasti halkeilua. Länsipäädyssä on paikallisesti enemmän halkeilua ja halkeamat ovat paikoin hyvin leveitä. Halkeamat johtuvat todennäköisesti rakennuksen luoteiskulman painumisesta ja pohjoisjulkisivun kallistumisesta. Yksittäisissä kohdissa julkisivulle on aiheutunut runsaasti kosteusrasitusta ja pintabetonissa havaittiin ko. kohdassa pakkasrapautumista. Aikaisempien betonin laadun tutkimusten perusteella julkisivubetonit todettiin hyväkuntoisiksi ja lujiksi. Katokset: Rakennuksen katosten alapinnoilla on runsaasti ruostuneita betoniraudoitteita. Korroosiovauriot ovat joissakin raudoitteissa syövyttäneet kokonaan ohuen teräksen. Julkisivun katosten ulkoreunoilla on runsaasti betonin halkeilua ja putoilevat betonipalaset ovat turvallisuusriski. Katoksen betonirakenteen lävistäviä halkeamia havaittiin erityisesti rakennuksen länsipäädyssä. Vesivuodot katosrakenteisiin ovat paikallisesti lisänneet vaurioriskiä. 2.1.2 Betoniraudoituksen korroosio Betoniraudoitteiden karbonatisoitumiskorroosioastetta tutkittiin mittaamalla raudoitteiden betonipeitemittauksia tutkituista rakenteista ja poralieriöäytteistä mitattiin betonin karbonatisoituminen. Mittausten perusteella tehtiin laskelmia karbonatisoitumiskorroosioriskistä. Kloridikorroosioriskiä tutkittiin porajauhenäytteistä. Näytteitä otettiin sekä pintabetonista, että syvemmältä betonin sisältä. Silmämääräisesti betoniraudoitteiden korroosiovaurioita on julkisivupinnoilla suhteellisen paljon. 5 (14)
Raudoituksen betonipeitteet ja betonin karbonatisoituminen Julkisivu (itä): Itäjulkisivupinnoilta mitattiin suojabetonipeitteitä ja otettiin 3 poralieriönäytteitä karbonatisoitumisen mittaamista varten. Raudoitteista noin 18 % on alle 20 mm:n syvyydessä ja noin 30 % alle 30 mm:n syvyydessä. Betoninäytteissä ulkopinnan karbonatisoituminen on edennyt keskimäärin 33 mm (vaihtelee 17 62 mm). Yhdessä näytteessä betonin huonon tiivistymisen seurauksena karbonatisoituminen on edennyt poikkeuksellisen syvälle (62 mm). Karbonatisoituminen on ollut hidasta lukuun ottamatta yhtä näytettä. Laskennallisesti betoniraudoitteista noin 35% on karbonatisoituneella alueella ja riittävässä kosteusrasituksessa niihin liittyy korroosioriski. Laskennassa jonkinlaista vääristymää aiheuttaa yksittäisen näytteen syvälle edennyt karbonatisoitumien ja todellisuudessa karbonatisoituneella alueella on vähemmän teräksiä (<30%). 1) 0...4 5...9 10...14 15...19 20...24 25...29 30...34 35...39 40...44 45...49 Yli 50 2) 3 2 12 17 12 12 24 32 19 21 38 3) 2% 1% 6% 9% 6% 6% 13% 17% 10% 11% 20% Taulukko 2. Betoniraudoitteiden betonipeitemittausten tulokset (itäjulkisivu). ( 1) betonipeitesyvyys alue (mm), 2) mittaustulokset eri syvyysalueilla (kpl), 3) mittaustulosten osuus eri syvyysalueilla (%)) Julkisivu (pohjoinen): Pohjoisjulkisivupinnoilta mitattiin suojabetonipeitteitä ja otettiin 3 poralieriönäytteitä karbonatisoitumisen mittaamista varten. Raudoitteista 12 % on alle 15 mm syvyydessä ja 35 % alle 25 mm:n syvyydessä. Betoninäytteissä ulkopinnan karbonatisoituminen on edennyt keskimäärin 16 mm (vaihtelee 1 28 mm). Yhdessä näytteessä karbonatisoituminen ei ole juurikaan edennyt. Laskennallisesti betoniraudoitteista noin 15% on karbonatisoituneella alueella ja riittävässä kosteusrasituksessa niihin liittyy korroosioriski. 1) 0...4 5...9 10...14 15...19 20...24 25...29 30...34 35...39 40...44 45...49 Yli 50 2) 1 7 11 17 22 30 27 23 13 7 5 3) 1% 4% 7% 10% 13% 19% 17% 14% 8% 4% 3% Taulukko 2. Betoniraudoitteiden betonipeitemittausten tulokset (pohjoisjulkisivu). ( 1) betonipeitesyvyys alue (mm), 2) mittaustulokset eri syvyysalueilla (kpl), 3) mittaustulosten osuus eri syvyysalueilla (%)) Julkisivu (länsi): Pohjoisjulkisivupinnoilta mitattiin suojabetonipeitteitä ja otettiin 1 poralieriönäytteitä karbonatisoitumisen mittaamista varten. Raudoitteista noin 17 % on alle 15 mm:n syvyydessä Betoninäytteessä ulkopinnan karbonatisoituminen on edennyt keskimäärin 13 mm. Laskennallisesti betoniraudoitteista noin 14% on karbonatisoituneella alueella ja riittävässä kosteusrasituksessa niihin liittyy korroosioriski. 1) 0...4 5...9 10...14 15...19 20...24 25...29 30...34 35...39 40...44 45...49 Yli 50 2) 1 2 7 8 8 7 5 4 7 5 4 3) 2% 3% 12% 14% 14% 12% 9% 7% 12% 9% 6% Taulukko 2. Betoniraudoitteiden betonipeitemittausten tulokset (länsijulkisivu). ( 1) betonipeitesyvyys alue (mm), 2) mittaustulokset eri syvyysalueilla (kpl), 3) mittaustulosten osuus eri syvyysalueilla (%)) Julkisivu (etelä): Pohjoisjulkisivupinnoilta mitattiin suojabetonipeitteitä ja otettiin 3 poralieriönäytteitä karbonatisoitumisen mittaamista varten. Betonipeite mittaustuloksista on alle 10 mm noin 5%:a raudoitteista ja alle 15 mm noin 19%:a raudoitteista. Betoninäytteissä ulkopinnan karbonatisoituminen on edennyt keskimäärin 8 mm (vaihtelee 3 14 mm). Eteläjulkisivulla karbonatisoitumien on vähäisempää verrattuna muihin julkisivuihin. Laskennallisesti betoniraudoitteista noin 4% on karbonatisoituneella alueella ja riittävässä kosteusrasituksessa niihin liittyy korroosioriski. 6 (14)
1) 0...4 5...9 10...14 15...19 20...24 25...29 30...34 35...39 40...44 45...49 Yli 50 2) 1 4 15 15 13 8 10 11 10 8 10 3) 1% 4% 14% 14% 12% 8% 10% 10% 10% 7% 10% Taulukko 2. Betoniraudoitteiden betonipeitemittausten tulokset (eteläjulkisivu). ( 1) betonipeitesyvyys alue (mm), 2) mittaustulokset eri syvyysalueilla (kpl), 3) mittaustulosten osuus eri syvyysalueilla (%)) Katokset (alapinta): Betonikatosten alapinnoilta mitattiin suojabetonipeitteitä ja otettiin 2 poralieriönäytteitä karbonatisoitumisen mittaamista varten. Raudoitteista noin 9% on alle 5 mm:n syvyydessä ja noin 25% alle 10 mm:n syvyydessä. Betoninäytteissä ulkopinnan karbonatisoituminen on edennyt keskimäärin 4 mm (vaihtelee 3 4 mm). Eteläjulkisivulla karbonatisoitumien on vähäisempää verrattuna muihin julkisivuihin. Laskennallisesti betoniraudoitteista noin 8% on karbonatisoituneella alueella ja riittävässä kosteusrasituksessa niihin liittyy korroosioriski. Betonin pinnalla näkyvä runsas korroosiovaurioaste ei näy 1) 0...4 5...9 10...14 15...19 20...24 25...29 30...34 35...39 40...44 45...49 Yli 50 2) 11 19 30 21 19 8 6 3 3 1 0 3) 9% 16% 25% 17% 16% 7% 5% 2% 2% 1% 1% Taulukko 2. Betoniraudoitteiden betonipeitemittausten tulokset (katokset). ( 1) betonipeitesyvyys alue (mm), 2) mittaustulokset eri syvyysalueilla (kpl), 3) mittaustulosten osuus eri syvyysalueilla (%)) Betonin kloridipitoisuus Julkisivupinnoilta otettiin porajauhenäytteitä kloridimääritystä varten yhteensä kahdesta kohdasta eri syvyyksiltä 4 kpl. Julkisivuista otettiin näytteet CL 1 (pohjoisjulkisivu) ja CL 2 (eteläjulkisivu). Näytteenottokohdista tutkittiin kloridipitoisuutta pintabetonista 0-20 mm ja syvemmältä 20-40 mm. Eteläjulkisivun näytteessä CL2 betonin kloridipitoisuudet olivat betonin pinnalla (0-20 mm) 0,07 paino-% betonin massasta ja syvemmällä betonissa (20-40 mm) 0,03 paino-% betonin massasta. Pohjoisjulkisivun näytteessä kloridipitoisuudet olivat 0,01 paino-% tai alle. Haitallisen kloridipitoisuuden kynnysarvona vaurioiden kannalta pidetään yleisesti 0,03 0,07 paino-%. Eteläjulkisivun näytteen kloridipitoisuus on korkea. Betonin historiallisen analyysin mukaan betonin valmistuksessa ei ole valmistusaikana käytetty klorideita. Meren läheisyys aiheuttaa kloridien kulkeutumista betonipinnoille sumun ja sateen mukana. Kloridirasitus on erityisesti etelä ja länsijulkisivuilla, josta viistosateet rasittavat eniten rakennusta. Kloridit ovat päässeet tunkeutumaan syvälle betoniin. Kloridikorroosioriski syntyy kun riittävä kloridipitoisuus on saavuttanut betoniraudoitteen ja kosteusrasitus on riittävä. Karbonatisoituneessa betonissa ja huonosti tiivistyneessä betonissa kosteuden vaikutuksesta kloridikorroosioriski kasvaa mutta riski on myös hyväkuntoisessa betonissa. Kloridikorroosio syntyy alhaisemmassa kosteuspitoisuudessa kuin karbonatisoitumiskorroosio. Kloridianalyysin tulokset kokonaisuudessaan ovat liitteessä 3. Yhteenveto raudoituksen korroosiosta Kaikilla julkisivuilla betoniraudoitteiden karbonatisoitumiskorroosioriski on laskennallisesti 17% (keskiarvo). Betonin kloridipitoisuus on todennäköisesti korkea paikoin etelä ja länsijulkisivulla sekä mahdollisesti muualla, mikä aiheuttaa korroosioriskin myös karbonatisoitumattomassa betonissa. Kosteusrasitus meren rannalla on riittävä jatkuville korroosiovaurioille. Korroosioaste betoniraudoitteissa on näin ollen paljon suurempi kuin laskennallinen karbonatisoitumiskorroosioriski. Havaintojen mukaan betoniraudoitteiden korroosiovaurioita on syntynyt jo hyvinkin syvällä betonissa, mikä viittaa kloridien aiheuttamaan raudoitteiden korroosioon. 7 (14)
Katosten alapinnoilla on runsaasti korroosiovaurioita näkyvissä. Pinnalla olevat teräkset ovat suurelta osin syöpyneet kokonaan ja ko. teräksiä ei näy betonipeitemittaustuloksissa. Karbonatisoitumiskorroosioaste on näin ollen laskennallista arvoa suurempi. Korroosioastetta lisää todennäköisesti paikoin betonin kloridipitoisuus. 2.1.3 Rakenteiden kantavuus Korroosiovauriot eivät ole arviolta aiheuttaneet puutteita julkisivu rakenteiden kantavuuteen. Katoksissa periaatteessa riski on suurempi mutta havaitut vauriot ovat pintateräksissä ja katoksen ulkoreunoilla. Todennäköisesti katoksien kantavina rakenteina ovat teräspalkit ja niiden vaurioita ei ollut havaittavissa. 2.2 Ylikulkusilta 2.2.1 Silmämääräiset havainnot ylikulkusillan kunnosta Ylikulkusillan eteläpää on painunut tuelta suhteessa pohjoispäähän. Pintabetoneissa on paikoin korroosiovaurioita. Erityisesti korroosiovaurioita on sillan ns. reunapalkin alapinnassa, jossa betonit ovat lohkeilleet koko matkalta. Sillan painumista on todennäköisesti aiheutunut rakenteiden liikkeistä ja betonin lohkeamisista. Betonin pakkasrapautumiseen viittaavia vaurioita on kaidepilareissa ja paikoin muilla betonipinnoilla. Kansibetonin vedeneristeet ovat yksittäisissä kohdin rikkoontuneet ja vesivuotoa havaittiin kannen alapinnalla. Teräskaiteet ovat ruostuneet pahoin ja kaideliitokset ovat irtoilleet sekä katkeilleet. Kaidebetonin paksuus näytteenottokohdassa on 286 mm. Paksu kaidebetoni kantaa rakennetta jo itsessään ja alapinnan korroosiovauriot eivät todennäköisesti merkitse tällä hetkellä puutteita sillan kantavuuteen. 2.2.2 Betoniraudoituksen korroosio Betoniraudoitteiden karbonatisoitumiskorroosioastetta tutkittiin mittaamalla raudoitteiden betonipeitemittauksia tutkituista rakenteista ja poralieriönäytteistä mitattiin betonin karbonatisoituminen. Mittausten perusteella tehtiin laskelmia karbonatisoitumiskorroosioriskistä. Kloridikorroosioriskiä tutkittiin porajauhenäytteistä. Näytteitä otettiin sekä pintabetonista, että syvemmältä betonin sisältä. Silmämääräisesti betoniraudoitteiden korroosiovaurioita on sillan ns. reunapalkeissa ja kaidebetoneissa suhteellisen paljon. Raudoituksen betonipeitteet ja betonin karbonatisoituminen Sillan alapinta: Sillan alapinnoilta mitattiin suojabetonipeitteitä ja otettiin 1 poralieriönäytteitä karbonatisoitumisen mittaamista varten. Betonipeitteen mittaustuloksista kaikki ovat yli 15 mm:n syvyydellä ja 15 25 mm syvyydessä raudoitteista on noin 21%. Betoninäytteessä ulkopinnan karbonatisoituminen on edennyt keskimäärin 15 mm. Laskennallisesti betoniraudoitteita ei ole karbonatisoitumisvyohykkeessä ja karbonatisoitumiskorroosioriskiä ei ole. 1) 0...4 5...9 10...14 15...19 20...24 25...29 30...34 35...39 40...44 45...49 Yli 50 2) 0 0 0 2 4 5 7 5 2 2 2 3) 0% 0% 0% 7% 14% 17% 24% 17% 7% 7% 7% Taulukko 2. Betoniraudoitteiden betonipeitemittausten tulokset (sillan alapinta). ( 1) betonipeitesyvyys alue (mm), 2) mittaustulokset eri syvyysalueilla (kpl), 3) mittaustulosten osuus eri syvyysalueilla (%)) 8 (14)
Sillan kaide: Sillan kaiteen ulkopinnalta mitattiin suojabetonipeitteitä ja otettiin 1 poralieriönäytteitä karbonatisoitumisen mittaamista varten. Raudoitteiden betonipeitemittaustuloksista noin 30% on alle 20 mm. Betoninäytteessä ulkopinnan karbonatisoituminen on edennyt keskimäärin 19 mm. Laskennallisesti betoniraudoitteita on karbonatisoitumisvyöhykkeessä noin 21%. Riittävässä kosteusrasituksessa raudoitteissa on riski korroosiovaurioille. 1) 0...4 5...9 10...14 15...19 20...24 25...29 30...34 35...39 40...44 45...49 Yli 50 2) 0 3 4 4 7 2 3 9 3 2 0 3) 0% 8% 11% 11% 19% 5% 8% 25% 8% 5% 0% Taulukko 2. Betoniraudoitteiden betonipeitemittausten tulokset (sillan kaide ulkopinta). ( 1) betonipeitesyvyys alue (mm), 2) mittaustulokset eri syvyysalueilla (kpl), 3) mittaustulosten osuus eri syvyysalueilla (%)) Betonin kloridipitoisuus Sillan kaiteesta otettiin porajauhenäytteitä kloridimääritystä varten yhdestä kohdasta eri syvyyksiltä 2 kpl (näytteet CL 3). Näytteenottokohdasta tutkittiin kloridipitoisuutta pintabetonista 0-20 mm ja syvemmältä 20-40 mm. Kloridipitoisuus on pintabetonissa (0-20 mm) on 0,02 paino-% ja syvemmällä (20-40 mm) 0,02 paino-% betonin massasta. Haitallisen kloridipitoisuuden kynnysarvona vaurioiden kannalta pidetään yleisesti 0,03 0,07 paino-%. Näytteiden kloridipitoisuus on hieman koholla mutta pitoisuudet eivät ole vielä hälyttäviä. Mahdollisesti sillan ns. reunapelkkien alaosissa kloridipitoisuus voi olla suurempi syvällä betonissa olevien korroosiovaurioiden perusteella. Betonin historiallisen analyysin mukaan betonin valmistuksessa ei ole valmistusaikana käytetty klorideita. Meren läheisyys aiheuttaa kloridien kulkeutumista betonipinnoille sumun ja sateen mukana. Kloridit ovat paikallisesti todennäköisesti tunkeutuneet betoniin.. Kloridikorroosioriski syntyy kun riittävä kloridipitoisuus on saavuttanut betoniraudoitteen ja kosteusrasitus on riittävä. Karbonatisoituneessa betonissa ja huonosti tiivistyneessä betonissa kosteuden vaikutuksesta kloridikorroosioriski kasvaa mutta riski on myös hyväkuntoisessa betonissa. Sillan betoni ovat paikoin huonosti tiivistyneitä. Kloridikorroosio syntyy alhaisemmassa kosteuspitoisuudessa kuin karbonatisoitumiskorroosio. Kloridianalyysin tulokset kokonaisuudessaan ovat liitteessä 3. Yhteenveto raudoituksen korroosiosta Siltarakenteissa karbonatisoitumiskoroosioaste on alapinnalla vähäinen. Kuitenkin korroosiovaurioita on jo paljon näkyvissä syvälläkin betonissa (reunapalkit). Kaiteen ulkopinnalla karbonatisoitumiskorroosioaste on noin 21% betoniraudoitteissa ja betonin kloridipitoisuus lisää korroosioriskiä. Kaiteen ulkopinnoilla on jo paikoin korroosiovaurioita. 2.3 Muut rakenteet Rakennuksen sisällä ovat rakenteet painuneet paikoin. Lattioiden ja pilarien painumisesta on aiheutunut kattopalkkien siirtymiä ja kantavien rakenteiden halkeilua. Katon kannatus on heikentynyt. Painumisesta on myös aiheutunut pohjoisen ulkoseinän kallistumista, josta on aiheutunut vaurioita katon kannatukseen. Vesikatteiden vauriot ja vuodot mahdollisesti johtuvat osittain rakenteiden painumisen aiheuttamista vaurioista. Ikkunoiden puurakenteet ovat paikoin lahonneet ja ikkunoiden tiiviys on huono. Yleisesti ikkunapuut ovat kuitenkin tervettä ja ikkunat ovat korjattavissa. Hallin tilojen isot teräsovet ovat pinnoiltaan ruostuneet. Oviaukkoja on myöhemmin puhkaistu julkisivuun. Ovien käyttö on ilmeisesti vähäistä ja niiden tarpeellisuutta on arvioitava käyttötarpeen mukaan. 9 (14)
Sadevesijärjestelmät ovat huonokuntoisia ja ne ovat paikoin ruostuneet puhki. 10 (14)
3 YHTEENVETO 3.1 Turvallisuuteen vaikuttavat tekijät Englannin makasiinin rakennuksen perustukset ovat painuneet ja rakenteisiin on syntynyt vaurioita. Kattorakenteiden kantavuus on heikentynyt kantavien pilarien painumien aiheuttamien tukipintojen siirtymien ja rakenteiden vaurioiden johdosta. Mahdollisesta kantavien pilarien tuenta voi pettää tulevaisuudessa ja siitä voi muodostua turvallisuusriski. Vesivuodot katolta aiheuttavat sisätiloihin kosteusvaurioita ja mahdollisesti homevaurioita. Homevauriot voivat aiheuttaa tiloissa oleskeleville ihmisille terveyshaittaa. Julkisivuilla korroosiovaurioiden johdosta irtoilee betonipalasia. Tippuvat betonipalaset ovat jonkinlainen turvallisuusriski rakennuksen läheisyydessä. 3.2 Rakenteiden kunto Englannin makasiinin merkittävimpänä vauriona voidaan pitää rakenteiden painumista aiheutuneita rakennevaurioita. Kantavien pilarien ja palkkien tukipinnoilla on tapahtunut painumisen seurauksena rakenteiden siirtymistä ja kantavien rakenteiden vaurioita. Rakennuksen katon kantavuus on heikentynyt. Kattorakenteet ovat vaurioituneet ja niissä on paikoin vesivuotoja. Kantavien pilarien ja kattorakenteiden osalta rakenteiden uusiminen on suositeltavin vaihtoehto korjauksen luotettavuuden kannalta. Toinen merkittävä ongelma on julkisivun betonirakenteiden laajat vauriot. Vauriot ovat lähinnä raudoitteiden korroosiovaurioiden aiheuttamia betonin lohkeamisia. Korroosiovauriot ovat syntyneet paikoin pienistä suojabetonipeitteistä ja betonin kloridipitoisuudesta. Meren läheisyys on aiheuttanut kloridien tunkeutumista betoniin. Betoniraudoitteiden korroosiovauriot eivät ole toistaiseksi aiheuttaneet ulkoseinärakenteen kantavuuden merkittävää heikentymistä mutta korjaustarpeet ovat laajoja. Rakennuksen yhteydessä olevassa ylikulkusillassa on tapahtunut rakenteen painumista ja betonivaurioita. Painumisen seurauksena betonirakenteissa on tapahtunut halkeilua. Betoniraudoitteen korroosiovauriota on siltabetonissa paljon. Ruostuneet raudoitteet ovat aiheuttaneet betonin lohkeilua etenkin sillan alapinnan ns. reunapalkeissa ja paikoin kaiderakenteissa. Siltarakenteet ovat hyvin massiivisia paksuja rakenteita ja sillan kantavuuteen vaurioilla ei ole arviolta vaikutusta. Siltarakenteet sinänsä ovat korjattavissa laajoista vaurioista huolimatta. 3.3 Johtopäätökset Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta, että Englannin makasiinin ja siihen liittyvän ylikulkusillan rakenteelliset vauriot ovat niin laajoja, että teknillistaloudellisesti ei ole järkevää lähteä korjaamaan niitä. Pelkästään rakenteiden kunnon kannalta rakennuksen purkaminen ja sen korvaaminen uudella olisi suositeltavaa. Rakennus on suojeltu ja on todettu kaupunkikuvan kannalta merkittäväksi. Nykyisen julkisivurakenteen korjaaminen niin, että julkisivun luonne ei muutu merkittävästi on mahdollista. Laajat rakenteiden uusimiset ja peruskorjaukset aiheuttavat mittavan korjaustarpeen rakenteiden saattamiseksi turvalliseksi ja käyttökuntoon. Käyttöturvallisuuden kannalta korjaukset tulisi aloittaa lähivuosina. Jäljempänä ehdotettujen julkisivukorjausten elinikä on kuitenkin todennäköisesti lyhyt, koska alkaneita vauriomekanismeja ei voida korjauksissa kokonaan eliminoida. Näin ollen peruskorjauksen jälkeenkin uusia korjauksia on odotettavissa 15-20 vuoden kuluttua. 11 (14)
4 TOIMENPIDE-EHDOTUKSET Englannin makasiinin ja ylikulkusillan rakenteiden korjaustarpeet ovat laajoja. Toimenpide-ehdotukset on laadittu siten että julkisivun kaupunkikuvan kannalta merkittävä luonne ei muutu. Julkisivu- ja siltabetonirakenteet vaativat perusparannuksen ja rakenteiden painuminen tulee estää vahvistamalla perustusrakenteita. Matalan osan kattorakenteet ja kattoa kannattavat pilari- ja palkkirakenteet on järkevää uusi kokonaisuudessaan sekä painumien aiheuttamien vaurioiden että tilatarpeen muutosten kannalta. Turvallisuuden takaamiseksi rakenteiden korjauksiin tulee ryhtyä lähivuosina. Peruskorjauksen toimenpidesuosituksien lisäksi arvioidaan rakenteiden korjaustoimenpiteitä 50 vuoden ajanjaksolla. Huomioitavaa on, että julkisivun ja ylikulkusillan betonirakenteiden klorideita ei voida poistaa. Korjausten jälkeenkin julkisivubetoneissa on jonkin asteinen kloridikorroosioriski ja tulevaisuudessa korroosiovaurioita syntyy lisää. 4.1 Kiireelliset toimenpiteet Betonirakenteisten julkisivujen ja katosten lohkeamassa olevat betonit on hyvä pudottaa kauttaaltaan tai muuten estää betonikappaleiden tippuminen. 4.2 Rakenteiden peruskorjaus Kohteen rakenteiden peruskorjaustoimenpiteet ovat esitetty pääpiirteissään alla. Perustukset - Matalan osan sisäpuolisen maatäytön poiston yhteydessä ulkoseinälinjan perustusrakenteiden kunnon selvittäminen (paalutusten kunto yms.). - Samassa yhteydessä tulevien painumavaurioiden arviointi perustusten kunnon perusteella. - Tarvittavat perustusrakenteiden vahvistukset ja todennäköisesti lisäpaalutus. - Pilariperustusten purkaminen ja uusien perustusten rakentaminen paaluttamalla. - Lattiapinnan tason alentaminen mahdollisuuksien mukaan. (tilan käyttötarve ja korkeus). Kantavat pilarit ja kattorakenteet - Matalan osan kantavien pilareiden ja kattorakenteiden purkaminen kokonaisuudessaan. - Uudet pilarit ja kattopalkit. - Uuden vesikaton rakentaminen kauttaaltaan. - Uudet sadevesijärjestelmät. Julkisivun betonirakenteiden korjaukset - Betonipintojen vesipiikkaus (rapautuneen betonin poisto) - Korroosiotilassa olevien betoniraudoitteiden paikantaminen. - Korroosiovaurioiden avaus, raudoitteiden puhdistus ja perusteellinen laastipaikkaus - Paikoin betonipaikkaukset vaativat valukorjauksia. - Tarvittaessa betoniraudoitteiden lisäys. - Rakenteellisten halkeamien sulkeminen / injektointi - Julkisivun oikaisu ja tasoitus laastilla - Pinnoittaminen Ylikulkusillan betonirakenteiden korjaukset - Sillan perustusrakenteiden kunnon selvitys. 12 (14)
- Sillan painuman estäminen vahvistamalla perustuksia (eteläpää) - Sillan betonipintojen vesipiikkaus (rapautuneen betonin poisto). - Korroosiotilassa olevien betoniraudoitteiden paikantaminen. - Korroosiovaurioiden avaus, raudoitteiden puhdistus ja perusteellinen laastipaikkaus - Mm. sillan alapinnan ns. reunapalkkien alapinnoissa betonin valukorjauksia. - Tarvittaessa betoniraudoitteiden lisäys ja rakenteiden vahvistaminen. - Rakenteellisten halkeamien sulkeminen. - Sillan kannen vedeneristyksen uusiminen. - Betonipintojen oikaisu ja tasoitus laastilla - Teräskaiteiden uusiminen - Betonipintojen pinnoittaminen ja kannen pintarakenteiden uusiminen. Muut korjaukset - Ikkunoiden perusteellinen kunnostus tai ikkunoiden uusiminen - Isojen ns. lastausovien tarve tulee selvittää. Tarpeettomien ovien purkaminen ja oviaukkojen paikkaaminen betonivalulla ja uusien oviaukkojen rakentaminen tarpeen mukaan. - Vesi- viemäri- ja lämmityslaitteiden uusiminen 4.3 Arviot tulevista korjauksista Laskelmien perusteella rakennuksen purkaminen ja uuden rakentaminen on teknisesti ja taloudellisesti kannattavampaa kuin vanhan rakennuksen mittavat korjaukset. Julkisivun ja sillan betonirakenteiden paikkakorjauksille ei voida luvata 50 vuoden käyttöikää ja todennäköisesti korjauksia joudutaan tekemään ajoittain 50 vuoden aikana. Tulevia korjauksia on arvioitu 50 vuoden aikajänteellä. Tulevaisuudessa ulkoilmaan rajoittuvien betonirakenteiden korroosiovauriot tulevat lisääntymään. Arviot tulevista korjaustapeista ovat seuraavat: - Ikkunoiden huoltokunnostus noin 15 vuoden välein. - 15-20 vuoden kuluttua julkisivun korroosiovaurioiden paikkakorjaus ja pintavaurioiden korjaukset. - 25-30 vuoden kuluttua vesikaton huoltokunnostus ja sadevesijärjestelmien uusiminen - 30-40 vuoden kuluttua julkisivun korroosiovaurioiden paikkakorjaus ja pintavaurioiden korjaukset. 4.4 Kustannusarvio Peruskorjaus toimenpiteiden kustannusarvio on edellä kuvatun kokonaisuuden perusteella karkeasti arvioituna 3 900 000 (alv. 0%). Kustannusarvio on suuntaa antava ja tarkemmat kustannukset määräytyvät tarkempien korjaussuunnitelmien perusteella. 50 vuoden aikana arvioidut tarpeelliset ylläpitokorjaukset ja niiden kustannukset määräytyvät tilanteen mukaan ja rakenteen todellisen kunnon mukaan. Kustannukset ovat sidoksissa kulloinkin voimassa olevaan hintatasoon. - Ylläpitokorjauksien kustannukset ovat arviolta 500 000 (alv 0%) 13 (14)
WSP Finland Oy Tutkimus ja mittaus Petri Sippola RI, projektipäällikkö Jorma Jurmu RI, tutkimusinsinööri 14 (14)
Liite 1 Hangon Satama, Englannin makasiini, kuntotutkimus VALOKUVAT 1 (4) Kuva 1. Yleiskuva Englannin makasiinin eteläjulkisivulta. Kuva 4. Räystäsbetonin korroosiovaurioita itäjulkisivulla. Kuva 2. Rakennuksen pohjoisjulkisivu. Katos on purettu. Kuva 5. Pohjoisjulkisivulla on paikoin runsaasti betoniraudoitteiden korroosiovaurioita ja syöksytorven kohdalla betonin pakkasrapautumista. Kuva 3. Itäjulkisivun ikkunan on päällä korroosiovaurioita. Raudoitteet ovat lähellä betonipintaa. Kuva 6. Vesivuotokohta rakennuksen räystäällä, koillisnurkalla. WSP Finland Oy Tutkimus Heikkiläntie 7 D 00210 HELSINKI Kiviharjunlenkki 1 D 90220 OULU Pinninkatu 45 A 33100 TAMPERE Sipolantie 3 96100 ROVANIEMI Y-tunnus 0875416-5 www.wspgroup.fi
Liite 1 Hangon Satama, Englannin makasiini, kuntotutkimus VALOKUVAT 2 (4) Kuva 7. Korroosiovaurioita on syvällä olevissa raudoitteissa (betonipeite noin 40 mm). Kuva 10. Betoni on lohjennut ja tippunut. Tippuvat betonipalaset aiheuttavat turvallisuusriskin. Kuva 8. Rakennuksen luoteisnurkalla korroosiovaurioita runsaasti katoksen alapinnalla ja seinäpinnalla. Kuva 11. Katoksen reunassa betoni on lohkeamaisillaan ja tippumisvaarassa. Kuva 9. Rakennuksen luoteisnurkan painumasta johtuen julkisivupinnalla on runsaasti leveitä halkeamia. Kuva 12. Eteläjulkisivun korroosiovaurioita. Ikkunapellitykset puuttuvat. WSP Finland Oy Tutkimus Heikkiläntie 7 D 00210 HELSINKI Kiviharjunlenkki 1 D 90220 OULU Pinninkatu 45 A 33100 TAMPERE Sipolantie 3 96100 ROVANIEMI Y-tunnus 0875416-5 www.wspgroup.fi
Liite 1 Hangon Satama, Englannin makasiini, kuntotutkimus VALOKUVAT 3 (4) Kuva 13. Paikoin julkisivupinnalla on jälkikäteen tehty tasoitus. Ikkunan alapuolisessa palkissa on noin 15 mm täyttökerros (lohjennut). Kuva 16. Räystäspellit aiheuttavat kosteusrasitusta räystäsbetoneihin. Tippanokka paikoin liian lyhyt. Kuva 14. Uusien aukkojen kohdalle on valettu betonipalkit. Myös niissä on korroosiovaurioita. Kuva 17. Ylikulkusillan reunoilla betonit ovat rapautuneet ja raudoitteet näkyvissä. Kuva 15. Katoksen alapinnan raudoitteet ovat paikoin syöpyneet kokonaan ja terästä ei enää ole. Kuva 18. Sillan reunapalkeissa alapinnan teräkset ovat ruostuneet hyvin syvällä. WSP Finland Oy Tutkimus Heikkiläntie 7 D 00210 HELSINKI Kiviharjunlenkki 1 D 90220 OULU Pinninkatu 45 A 33100 TAMPERE Sipolantie 3 96100 ROVANIEMI Y-tunnus 0875416-5 www.wspgroup.fi
Liite 1 Hangon Satama, Englannin makasiini, kuntotutkimus VALOKUVAT 4 (4) Kuva 19. Ylikulkusillan rakenteissa runsaasti betonivaurioita. Kuva 22. Sillan kannen vedeneristys näkyvissä ja rikkoontunut. Kuva 20. Sillan eteläpää on painunut. Kuva 23. Puhkiruostuneista räystäskouruista aiheutuu kosteusrasitusta julkisivupinnalle. Kuva 21. Kaiteiden betonipilarit ovat rapautuneet ja teräsputket ovat ruostuneet. WSP Finland Oy Tutkimus Heikkiläntie 7 D 00210 HELSINKI Kiviharjunlenkki 1 D 90220 OULU Pinninkatu 45 A 33100 TAMPERE Sipolantie 3 96100 ROVANIEMI Y-tunnus 0875416-5 www.wspgroup.fi
Liite 2 NÄYTELUETTELO 1 (2) Kohde Hangon Satama Englannin makasiini Projektinro. 302635 Näytenro WHS 1 WHS 1(2) WHS 2 WHS 3 WHS 4 WHS 5 WHS 6 Näytteenottopaikka (ja materiaali) julkisivu itään, 3.krs. ikkunan päältä julkisivu itään, 3.krs. ikkunan päältä julkisivu itään, 2.krs. ikkunan välistä julkisivu pohjoiseen, 2.krs. ikkunan välistä julkisivu pohjoiseen, 2.krs. ikkunan välistä julkisivu pohjoiseen, 1.krs. seinäpinta julkisivu länteen, katoksen alapinta Rakennekerrokset - pinnoite(maali + laasti) noin 3 mm - betoni 56 mm - lautamuotti - ilmarako noin 150 mm - pinnoite - betoni yli 130 mm - pinnoite (maali + laasti) noin 2 mm - betoni 58 mm - lautamuotti - ilmarako - pinnoite (maali + laasti) noin 2 mm - betoni 77 mm - lautamuotti - ilmarako - pinnoite noin 1 mm - betoni yli 40 mm - pinnoite noin 1 mm - betoni yli 90 mm --pinnoite noin 1 mm - betoni yli 60 mm karb mm min-max/ka. up. 13-25/17 mm sp. 0-3/1 mm up. 56-67/62 mm up. 2-40/ 20 mm sp. 0 up. 21-35/ 28 mm sp. 0-1 up. 6-30/ 20 mm up. 0-3/ 1 ap. 1-15/ 3 mm Havainnot näytteestä betoni harvaa, ulkopinnalla rapautumiseen viittaavaa halkeilua osittain avoimet runkoainetartunnat, jossa karbonatisoituminen paikallisesti syvällä teräs 24 mm ulkopinnasta karbonatisoituneessa betonissa, ruostesyöpymiä WSP Finland Oy Tutkimus Heikkiläntie 7 D 00210 HELSINKI Kiviharjunlenkki 1 D 90220 OULU Pinninkatu 45 A 33100 TAMPERE Sipolantie 3 96100 ROVANIEMI Y-tunnus 0875416-5 www.wspgroup.fi
Liite 2 NÄYTELUETTELO 2 (2) Näytenro WHS 7 WHS 8 WHS 9 WHS 10 Näytteenottopaikka (ja materiaali) julkisivu länteen, 2.krs, ikkunan välistä julkisivu etelään, 2.krs, ikkunalinja julkisivu etelään, 1.krs, seinäpinta julkisivu etelään, 2.krs, ikkunalinja Rakennekerrokset - pinnoite alle 1 mm - betoni 83 mm - lautamuotti - ilmarako - pinnoite alle 1 mm - betoni 72 mm - lautamuotti - ilmarako - pinnoite noin 1 mm - betoni 86 mm - lautamuotti - ilmarako - pinnoite noin 1 mm - betoni 91 mm - lautamuotti - ilmarako - pinnoite noin 1 mm karb mm min-max/ka. up.7-15/13 mm sp. 0 up. 1-5/ 3 mm sp. 0 up. 5-12/ 8 mm sp.0-10/3 mm up. 10-19/ 14 mm sp. 0-1 WHS 10(2) julkisivu etelään, katoksen ap. 0-10/ 4 mm alapinta - betoni yli 70 mm WHS 11 silta, alapinta -betoni ap. 10-20/ 15 mm WHS 12 silta, kaide -betoni 286 mm up. 14-26/ 19 mm sp. 0 Havainnot näytteestä WSP Finland Oy Tutkimus Heikkiläntie 7 D 00210 HELSINKI Kiviharjunlenkki 1 D 90220 OULU Pinninkatu 45 A 33100 TAMPERE Sipolantie 3 96100 ROVANIEMI Y-tunnus 0875416-5 www.wspgroup.fi
LIITE 3 4612.1/KLO/10 KLORIDIANALYYSI 1 (1) WSP Finland Oy Laboratoriopalvelut Kiviharjunlenkki 1 D 90220 OULU 17.11.2010 Fax 0207 864 800 KLORIDIPITOISUUDEN MÄÄRITYS Kohde Englannin makasiini, Hangon satama. Menetelmä Näytteiden kokonaiskloridipitoisuudet on määritetty standardin SFS 5451 mukaisesti. Tulokset Näyte Näytteenottopaikka Cl (paino-%) WHS julkisivubetoni, pohjoisjulkisivu /0-20 mm <0,01 CL1 WHS julkisivubetoni, pohjoisjulkisivu /20-40 mm 0,01 CL1 WHS julkisivubetoni, eteläjulkisivu /0-20 mm 0,07 CL2 WHS julkisivubetoni, eteläjulkisivu /20-40 mm 0,03 CL2 WHS ylikulkusilta, kaidebetoni /0-20 mm 0,02 CL3 WHS CL3 ylikulkusilta, kaidebetoni /20-40 mm 0,02 Näytteet ovat porausjauheita. WSP FINLAND OY Laboratoriopalvelut Tomi Tolppi laboratoriopäällikkö, FM Mika Ylikangas laborantti WSP Finland Oy Laboratoriopalvelut Kiviharjunlenkki 1 D 90220 OULU Heikkiläntie 7 D 00210 HELSINKI Sipolantie 3 96100 ROVANIEMI Y-tunnus 0875416-5 www.wspgroup.fi