Sivu 1 / 9 MYNTINSYRJÄN JALKAPALLOHALLI Tämä selvitys on tilattu rakenteellisen turvallisuuden arvioimiseksi Myntinsyrjän jalkapallohallista. Hallin rakenne vastaa ko. valmistajan tekemiä halleja 90 ja 2000 luvuilla. Tässä selvityksessä keskitytään pääkannattajan toiminnan arviointiin. Pääkannattajalla tarkoitetaan ristikkokehää, joka jäykistää rakennuksen poikkisuunnassa ja välittää kuormat perustuksille. Ko. rakenteen toimintaa on aluksi selvitetty alkuperäisten rakennelaskelmien avulla (saatu Espoon rakennusvalvonnan arkistosta 28.10.2014). Lisäksi rakenteesta on tehty rakennetta vastaava laskentamalli käyttäen elementtimenetelmää. Laskentamalli perustuu yksinkertaisiin sauvaelementteihin. Laskentamallin avulla arvioitiin, miten rakenne käyttäytyy kuormitettaessa. Kuormitukset on laskettu Eurokoodin mukaan käyttäen Suomen kansallisen liitteen mukaisia parametreja. Laskennassa rakenteeseen syntyneitä jännityksiä verrattiin materiaalin kestävyyteen käyttäen Von Misesin myötöehtoa. Tuloksena saatiin arvio pääkannattajan materiaalin kestävyydestä rasituksiin nähden. Hallin kokonaiskestävyyden arvioimiseksi tarvitsisi selvittää lisäksi mm. liitosten kestävyys, kun ne eivät ole standardien mukaisia nurjahdustuentojen toiminta päädyn tuulikuormien välittyminen perustuksille, pituussuuntainen jäykistys sekundäärirakenteiden toiminta (orret, tuulipilarit) perustusten toiminta. Tämän selvityksen tulokset ovat luonteeltaan arvioita, joiden avulla voidaan arvioida korjaustarvetta. Niitä ei voida suoraan käyttää korjaussuunnitelman tekemiseen.
Sivu 2 / 9 Yleistä rakennejärjestelmästä Hallin runkona ovat teräksiset 2 nivelkantaiset ristikkokehät, joissa ristikkopilarit ovat hallin ulkopuolella. Ristikkokehä muodostuu osista jossa on jalat, laperistikot ja harjaosat. Kehän osat on kiinnitetty toisiinsa pulttiliitoksilla. Kehäjalan vaakavoimat on ankkuroitu vetotangoilla, jotka on kiinnitetty ulkoseinälinjoilla oleviin anturoihin. Vesikattoa kannattavat teräkehiin tukeutuvat teräksiset hattuorret ja niiden päällä oleva profiilipelti. Rakennuksen pinta ala on n. 4050 m². Rakennuksen tilavuus on n. 40 000 m³. Rakenneluokka on alkuperäisten piirustusten mukaan 1. Hitsausluokka on alkuperäisten piirustusten mukaan C.
Sivu 3 / 9 Kuormitukset huomioita alkuperäisistä laskelmista Kuormat oli laskettu Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaan, käyttäen lumikuorman perusarvona 1.8 kn/m² (~180 kg/m²) ja tuulikuorman perusarvona 0.66 kn/m² (~66 kg/m²). Kuormituksissa ei ollut otettu huomioon lisävaakavoimia (alkuvinouksista) kehärakenteille. lämpötilavaihteluista tulevia rasituksia kehärakenteille. Laskentamallit huomioita alkuperäisistä laskelmista Ristikkorakenteiset kehät oli laskettu ilman rakenteissa olevia epäkeskisyyksiä. Ristikon sisäisten liitosten geometriaehdot eivät täytä niille asetettuja vaatimuksia, jotta ne voitaisiin laskea yleisesti tiedossa olevilla mitoituskaavoilla (esim. Eurocode, Ruukin putkipalkkikäsikirja). Lisäksi kehän epäjatkuvuuskohdat oli toteutettu eri lailla kun ne on esitetty laskentamallissa. Alkuperäinen laskentamalli siten ei vastannut toteutettua rakennetta. Laskentamallissa oli oletettu, että paarresauvoille syntyy vain aksiaalisia voimia. Todellisuudessa niille syntyy myös jatkuvuudesta johtuen taivutusmomentteja, joita ei ollut otettu huomioon. Puristettujen sauvojen nurjahdus oli tutkittu vain kehän tasossa, vaikka ko. sauvarakenteet voivat nurjahtaa myös tasosta pois. Laskelmissa oli esitetty yksittäisten rakenneosien tai kokonaisuuksien voimasuureet, mutta jätetty kokonaisuus huomioimatta. Esimerkiksi tuuliristikon paarteisiin syntyviä voimia ei ollut siirretty laskelmissa tasokehäristikon alapaarretta rasittavaksi voimaksi.
Sivu 4 / 9 Kuormat Eurokoodin mukaan Rakenteen rungon stabiliteetin laskennassa perustuulikuormaksi valittiin 0.53 kn/m². Ko. tuulikuorma valittiin RIL 201 1 2008 osan 1.4 mukaan seuraavin laskentaoletuksin: C s C d rakennekerroin 0.855 C f voimakerroin 1.03 q p (h) nopeuspaine 0.6 kn/m² A ref tuulikuorman vaikutusala 1710 m² Osapaineisiin perustuvaa tarkastelua ei tehty. Peruslumikuormaksi valittiin 2.0 kn/m² seuraavin laskentaoletuksin: u i lumikuorman muotokerroin 0.8 µ k maassa olevan lumikuorman ominaisarvo 2.5 kn/m² C e ja C t kertoimet 1.0 Lisävaakavoimaksi valittiin pystysuuntainen tukireaktio jaettuna 150:llä. Lisävaakavoiman vaikutuspiste on pilariosan yläpäässä. Rakennuksen seuraamusluokaksi valittiin CC3, jolloin K FI kertoimeksi valittiin 1.1. Kuormitusyhdistelmissä tutkittiin epätasaisesti jakautunut lumikuorma 60 % 100 %.
Sivu 5 / 9 Rakenteen jännitykset Kehän rasitustasoa arvioitiin yleisellä jännitysanalyysillä. Analyysissä verrataan rakenteen materiaalin kestävyyttä rakenteeseen syntyviin jännityksiin, jonka perusteella voidaan arvioida kokonaiskestävyyttä. On huomattava, että ko. laskelmissa ei oteta puristettujen sauvojen nurjahdusta huomioon, mutta se ei liene tässä raportissa vielä tarkoituksenmukaista. Laskennassa käytettiin nk. murtorajatilan kuormia, joissa on varmuuskertoimet EN 1991 normien ja Suomen kansallisen liitteen mukaan. Tuloksena saatiin rakenteen sauvojen käyttöasteita, joissa kaikki yli 1:n käyttöasteet ovat liian suuria (1=100 % käyttöaste) rakenteen materiaalin kestävyyteen nähden. Lujuushypoteesina käytettiin Von Misesin vakiomuodonvääristymisenergiahypoteesia. Materiaalina käytettiin alkuperäisten suunnitelmien mukaan Fe52D teräslaatua, jonka vastaava laatu nykyään on S355 (J2G3, J2H). Havaittiin, että tälle rakenteelle tyypillisiä, suuria rasitustiloja syntyy kehänurkkaan ja ristikkopilarin juureen. Lisäksi tälle ko. rakenteelle syntyy voimakas puristusrasitus harjan alapaarteeseen (RHS 70x3). Tämä johtunee suuresta kattokaltevuudesta.
Sivu 6 / 9 Kuva 1: Kehänurkan ulkopaarteen ja diagonaalin epäkeskeisestä liitoksesta aiheutuu suuri leikkausjännitys, joka yhdistettynä vetojännitykseen aiheuttaa paikallisesti jopa yli 1500 N/mm² vertailujännityksen. Käyttöaste on yli 400 %.
Sivu 7 / 9 Kuva 2: Ristikkopilarin juuressa käyttöasteet ovat myös suuria. Tämä johtuu sisä ja ulkopaarteen voimakkaasta voimaparista: Ulkopaarre on voimakkaasti vedetty sisäpaarteen ollessa voimakkaasti puristettu. Leikkausvoima välittyy diagonaalien kautta, joiden jäykkyys ei ole riittävä.
Sivu 8 / 9 Kuva 3: Harjan jännitystasot ovat yleisesti kohtuullisella tasolla. Puristetun alapaarteen RHS 70x3 (ympyröity) käyttöaste nousee kuitenkin rajatilatarkastelussa yli 300 %:n.
Sivu 9 / 9 Rakenteen kestävyys Rakentamismääräysten edellyttämä rakenteiden varmuustaso ja säilyvyys katsotaan saavutetuksi, kun rakenteet suunnitellaan ja valmistetaan sekä kelpoisuus osoitetaan normien ohjeiden mukaisesti. Ristikkokehien yksittäisten sauvojen ja liitosten suunnitelmissa on kapasiteettivajeita siitä mitä kuormitusnormi EN 1991 edellyttää. Hallin tulisi kestää omapainon ja tuulikuorman lisäksi 2.0 kn/m² lumikuormaa. Tällä hetkellä kantavat teräsrakenteet kestävät laskennallisesti arviolta n. 0.4 kn/m² lumikuormaa, joka on 20 % vaaditusta. Rakennetta ei ole tarkastettu yrityksemme puolesta. On huomattava, että jos rakenteeseen on jo päässyt syntymään vaurioita, kestävyys saattaa olla vielä pienempi. On myös huomattava, että kapasiteetin ylitykset eivät koske koko rakennetta; varmuustaso ei vain ole riittävä joka paikassa. Kokonaiskestävyys määräytyy siis rakenteen heikoimpien lenkkien perusteella. RI A. Rinne Hämeenlinnassa