Professori Ralf Lindberg
1
LAUSUNTO
27.12.2016
TYKS T3
Projektinjohtaja Timo Seppälä
Asia: Perustusten ja valettujen seinien lujuustilanne lisäselvitysten perusteella
Taustaa
Rautatien ja moottoritien päälle rakennettavan kannen varaan rakennetaan
kahdeksankerroksinen sairaalarakennus. Kannen ja siihen liittyvien seinien ja perustusten
rakentaminen on käynnissä. Kantta tukevat maa- ja välituet, jotka on pääosin perustettu
porapaaluille.
Yhden seinävalun jälkeen havaittiin harvavalua. Tämän johdosta jo valettujen betonien
lujuuksia on selvitetty rakennekoekappalein. Rakennekoekappaleista todetut lujuudet ovat
alittaneet tavoitetason, vaikka valut ovat monilta osin lujittuneet jo kauan.
Varsinais-Suomen sairaanhoitopiirin tiedotteen 11.11.2016 jälkeen on valettujen
betonirakenteiden lujuuskysymyksiä tutkittu laajasti ja kattavasti. Tässä lausunnossa
käsitellään tehtyjen lujuuskartoitusten tuloksia ja tarvittavia toimenpiteitä tämän hetkisen
tiedon perusteella.
Valettujen rakenteiden lujuutta on arvioitu niin kutsutuilla rakennekoekappaleilla, jotka on
porattu rakenteista erillisten suunnitelmien mukaan. Rakennekoekappaleista saatuja
tuloksia ei voida suoraan verrata normikoekappaleista saatuihin lujuustuloksiin. Tulosten
vastaavuutta on normissa parannettu käsittelemällä rakennekoekappaleista saadut
tulokset tietyllä tavalla.
Aiemman kokemuksen mukaan rakennekoekappaleista mitatut lujuustulokset ylittävät
normaalisti suunnittelulujuuden. T3 hankkeessa saadut ensimmäiset tulokset alittuvat
selkeästi lujuusvaatimuksen, jonka vuoksi on tehty suuri joukko lisäkokeita.
Rakenteet ja tehdyt kokeet
Tyksin T3 sairaalan rakennushankkeen tässä vaiheessa tehdään kansi, sitä tukevat
seinärakenteet sekä anturat paalutuksineen.
Tässä vaiheessa on valettu:
• Maatuki MT1 anturoineen on valettu. Sen on rakentanut NCC.
• Välituen VT1 anturan on valanut NCC. Pilarit ja palkit ovat elementtejä.
• Välituki VT2, antura ja seinä on valettu.
• Välituki VT3, antura ja seinä on valettu.
• Välituki VT4, antura on pääosin valettu, osin myös seinä.
• Välituki VT5, antura on pääosin valettu.
2
•
Välituki VT6, antura on pääosin valettu.
Lemminkäinen Infra Oy on toteuttanut muut kuin MT1:n ja VT1:n rakenteet. Välitukien
VT7, VT8 ja VT9 rakentamista ei toistaiseksi ole aloitettu. Maatuen MT2 osalta ovat
käynnissä maanrakennustyöt.
Puristuslujuuskoekappaleita on eri rakenteista otettu kaikkiaan noin 150 kappaletta. Niitä
ovat testanneet: Contesta, Rudus, VTT sekä Kymen ammattikorkeakoulu.
Lujuuskoekappaleista on testattu puristuslujuus ja mitattu tiheys. Näiden lisäksi on tehty
yhteensä 26 kappaletta ohuthieitä, joita ovat tutkineet Contesta, VTT ja Kymen amk.
Ohuthieistä on laskettu ilmamäärä ja mitattu huokosjako. Lisäksi osalle ohuthieistä on
tehty betonin mikroskooppitutkimus.
Koekappaleiden (109 kappaletta) iät testaushetkellä vaihtelivat välillä 11…207 vuorokautta
keskiarvon ollessa noin 67 vuorokautta. Rakenteet on valettu sellaisissa olosuhteissa, että
lujuudenkehityksen olisi pitänyt saavuttaa suunnittelussa edellytetyt lujuustasot.
Puristuslujuuskoekappaleista osa on koetettu heti irrottamisen jälkeen ja osa säilytetty
vesisäilytyksessä kaksi viikkoa mahdollisen lujuusreservin selvittämiseksi.
Puristuslujuus-, tiheys- ja ilmamäärätulokset
Maatuen MT1 rakenteet sekä välituen VT1 anturan valut täyttävät tämän hetken
käsityksen mukaan lujuusvaatimukset.
Välituen VT1 pilari- ja palkkielementtien lujuuden selvitykset jatkuvat vielä.
Rakenteiden betonin lujuudet eivät ole saavuttaneet vaadittua tasoa. Eri rakenneosista
saadut normin mukaiset vertailulujuuksien tasot vaadituista ovat seuraavat:
•
•
•
•
•
Välituki VT2, anturan eri osien vertailulujuudet ovat välillä 70…95 % vaaditusta ja
seinän eri osien välillä 50…60 % vaaditusta.
Välituen VT3 seinän eri osien vertailulujuus on välillä 71…76 % vaaditusta.
Välituen VT4 anturan eri osien vertailulujuus on välillä 71…76 % vaaditusta.
Välituen VT5 anturan eri osien vertailulujuus on välillä 79…84 % vaaditusta.
Välituen VT6 anturan eri osien vertailulujuus on välillä 63…89 % vaaditusta.
Paalujen betonin lujuuksia voidaan arvioida vasta myöhemmin.
Kaikki muutkin lujuustulokset osoittavat mielestäni sen, että lopullinen lujuustaso tulee
jäämään alle vaaditun. Monessa kohdassa alitus tulee olemaan merkittävä.
Rakennekoekappaleista (140 kappaletta) mitatut tiheydet vaihtelivat välillä 2030…2350
kg/m3 keskiarvon ollessa 2196 kg/m3. Tiheyden tulisi olla luokkaa 2350…2450 kg/m3.
’
Ilmamäärä mitattiin yhteensä 26 ohuthieestä. Vaihteluväli oli 4,8…16,0 % ja mittausten
keskiarvo oli 8,7 %, mikä on selvästi tavoiteilmamäärää enemmän.
3
Jos koko tiheyden alenema johtuisi kasvaneesta ilmamäärästä, ilmaa olisi betonissa
keskimäärin noin 9,5 %. Tiheys voi alentua myös betonin erottumisen seurauksena, mutta
karkealla tasolla tiheyden alenema, ohuthieistä mitatut ilmamäärät ja alentunut lujuustaso
selittävät betoniin liittyvät lujuuspuutteet.
Rakenteen rasituksista
Kannen pinta-ala on noin 9000 m2 ja sen päälle rakennetaan yhteensä noin 54000 m2
kahdeksaan kerrokseen. Kaikkien rakenteiden kokonaiskuorma on luokkaa 1000 MN, joka
välitetään kannen ja sen tukirakenteiden kautta perustuksille.
Paalujen ja anturan liitoskohdassa on niin korkea rasitusaste, että betonirakenteiden
lujuus on täysin hyödynnetty. Myös onnettomuusrajatilassa betonin lujuusominaisuudet
on täysin hyödynnetty. Radan ja liikenneväylän kohdalla onnettomuustilanteen kuormat
ovat erittäin suuret.
Rakenteellisesta näkökulmasta eräät yksityiskohdat perustuksissa ja kannen tukina
toimivissa seinissä ovat niin kriittisiä, että betonin suunnittelulujuuden alittuminen
merkitsee varmuustason laskua alle sallitun. Varmuus on riittämätön betonin nykyisellä
todetulla lujuustasolla.
Yhteenveto
Käsitykseni ja näkemykseni mukaan rakennekoekappaleista saatujen lujuustulosten pitäisi
täyttää normin käsittelytavalla suunnittelulujuus. Tehdyt puristuslujuus- ja muut kokeet
osoittavat, että suunnittelulujuustasoa ei tulla saavuttamaan maatukea MT1 ja välituen
VT1 anturaa lukuun ottamatta.
Alituksen taustalla ovat liian pieni betonin tiheys ja liian suuri ilmamäärä. Tutkimusten
tässä vaiheessa ei ole todennäköistä, että kyseessä on työvirhe. Ongelmat liittyvät
todennäköisesti valmisbetoniin.
T3 hankkeessa rakenteiden eräät rakennetut yksityiskohdat ovat niin rasitettuja, että
lujuuden alittumiseen ei ole mielestäni mahdollisuutta.
Rakenteiden rasitetuimpien kohtien korjaaminen turvallisiksi on todennäköisesti erittäin
vaikeaa, jopa mahdotonta. Sen vuoksi tulee harkita jo valettujen rakenteiden purkamista
siltä osin, kun lujuusvaatimukset eivät ole täyttyneet.
Ralf Lindberg, tekniikan tohtori
talonrakennustekniikan professori