Asuinkerrostalon perustusten vahvistamisen suunnittelu
Puupaalutettujen rakennusten perustusten vahvistamisen suunnittelu vaatii erityisosaamista, jota tarvitaan erityisesti Turun seudulla. Alueen haastavat geologiset olosuhteet ja kaupungissa sijaitsevat noin 400 puupaalutettua rakennusta tekevät suunnittelutyöstä alueellisesti merkittävää.
Puupaaluilla perustetun rakennuksen vahvistussuunnittelun taustalla ovat tyypillisesti rakennuksen epätasainen painumakäyttäytyminen tai rakenteissa havaitut vauriot, jotka molemmat ovat yleensä seurausta puupaalujen huonosta kunnosta. Puupaalujen yläpäiden vaurioituminen johtuu usein savikerroksen päällä olevan orsiveden pinnan alenemisesta, sillä paalujen altistuessa hapellisille olosuhteille, alkavat puuta lahottavat sienet ja bakteerit lisääntyä.
Useiden Turun alueella sijaitsevien puupaalutettujen kerrostalojen painumakäyttäytymistä ja paaluja ympäröiviä olosuhteita seurataankin vuosittain suoritettavin painuma- ja orsivesimittauksin. Seurannan avulla haitalliset muutokset on mahdollista havaita jo varhain ennen kuin rakenteisiin syntyy silmin nähtäviä vaurioita.
Suomessa yleisimmin käytetyt vahvistusmenetelmät
Turussa sijaitsevista puupaalutetuista rakennuksista on jo arviolta liki puolet vahvistettu ja yleisimpänä korjaustapana on käytetty rakennuksen uudelleen paalutusta teräspaaluilla. Korjausrakentamisessa teräspaalutuksen yhteydessä joudutaan rakentamaan myös kuormansiirtorakenteita, joiden tehtävä on siirtää rakennuksen kuormat vanhoilta puupaaluilta uusille teräspaaluille.
Toinen vaihtoehtoinen vahvistusmenetelmä on suihkuinjektointi. Suihkuinjektoinnissa maahan porataan tanko, jonka kärkiosassa sijaitsevien suuttimien kautta maaperään suihkutetaan kovalla paineella vesi-sementtisuspensiota. Suihkutuksen aikana tankoa nostetaan samanaikaisesti pyörittäen, jolloin sementti sekoittuu maa-aineksen kanssa ja lopputuloksena syntyy kantava maabetonipilari.
Suihkuinjektoinnissa pilarit voidaan suihkuttaa suoraan vanhojen anturoiden alle, eikä teräspaalutuksessa käytettäviä tilaa vieviä kuormansiirtorakenteita tarvita. Suihkuinjektoinnin toteutusta kuitenkin rajoittaa vahvistettavan rakennuksen alla olevan savikerroksen paksuus, sillä suihkuinjektointipilarin maksimi syvyys on 20 metriä.
Vahvistushankkeen geo- ja rakennetekninen suunnittelu lyhykäisyydessään
Opinnäytetyössä perehdyttiin Turun Nummessa sijaitsevan As Oy Nummenkorvan kahden nelikerroksisen rakennuksen perustusten vahvistamisen geo- ja rakennetekniseen suunnitteluun. Asuinkerrostalot on perustettu vuonna 1960 pääosin puupaluilla kantavan pohjakerrostuman varaan. Vuonna 2024 tehdyissä tutkimuksissa puupaalujen pintaosissa havaittiin puun lujuutta heikentäviä lahovaurioita, jonka seurauksena vahvistushankkeen suunnittelu käynnistyi alkuvuodesta 2025. Hankkeen geosuunnittelusta vastasi geotekniikkaan ja pohjarakentamiseen erikoistunut insinööritoimisto Geo-Master Oy ja rakennesuunnittelusta korjausrakentamiseen erikoistunut suunnittelutoimisto Blääni Oy.
Kohteessa suoritettujen maaperätutkimusten perusteella sekä teräspaalutusta että suihkuinjektointia voitiin pitää toteutuskelpoisina vahvistusmenetelminä. Urakkalaskentaa varten suunnitelmat laadittiin molemmille vahvistusvaihtoehdoille.
Vahvistushankkeen geotekniset suunnitelmat ohjaavat pohjarakennustöiden toteutusta ja niissä esitetään tiedot kohteessa tehdyistä tutkimuksista ja maaperäolosuhteista. Geoteknisessä suunnittelussa määritetään teräspaalun ja suihkuinjektointipilarin kestävyys alueen pohjasuhteiden mukaan. Suunnitelmissa arvioidaan pohjatutkimusten perusteella teräspaalujen ja suihkuinjektointipilarien alapäiden upotussyvyydet.
Rakennesuunnittelussa määritetään rakennuksen mitoituskuormat ja suunnitellaan teräspaalujen ja suihkuinjektointipilarien määrä ja sijainnit niin, että geosuunnitelmissa määritetyt vahvistusmenetelmäkohtaiset sallitut kuormat eivät ylity. Suunnittelussa tulee ottaa huomioon kellaritilojen ahtaus, käyttötarkoitus ja talotekniikan sijainnit sekä varmistaa vanhojen rakenteiden toteutuksenaikainen kestävyys. Teräspaalutuksen osalta suunnitellaan kohteeseen sopivat kuormansiirtorakenteet, jotka mitoitetaan siirtämään rakennuksen kuormat vanhoilta puupaaluilta uusille teräspaaluille.
Uusien rakenteiden mitoitus korjaussuunnittelun haasteena
Opinnäytetyössä syvennyttiin kohteeseen suunniteltujen kuormansiirtorakenteiden mitoitukseen ja tavoitteena oli selvittää uusimmat mitoitusta koskevat määräykset. Kuormien siirto suunniteltiin toteutettavaksi teräspaalujen päälle valettavien betonisten pilastereiden avulla, jossa pilasterin ja vanhan rakenteen välisten liitosten kokonaiskestävyys toimii rakenteen mitoittavana tekijänä.
Työn edetessä pilasterin mitoitus osoittautui suunnittelutyön haastavimmaksi osaksi, sillä kantavien rakenteiden suunnittelussa noudatettavissa Suomen standardisoimisliitto SFS ry:n eurokoodeissa ja niiden kansallisissa liitteissä ei esitä kaikkiin sen mitoituksen osa-alueisiin soveltuvia laskentamenetelmiä. Opinnäytetyössä hyödynnettiin oppikirjoista ja muista lähteistä löytyviä laskentateorioita, joita vertailemalla valittiin rakenteen mitoitukseen parhaiten sopiva laskentamenetelmä.
Yhteenveto
Perustusten vahvistaminen on korjaustoimenpiteenä vaativa ja laaja suunnittelukokonaisuus. Suunnittelutyö vaatii erityisosaamista, jota tarvitaan erityisesti Turun seudulla, sillä vahvistettavia kohteita riittää vielä pitkälle tulevaisuuteen. Korjaussuunnittelun haastavuutta lisää mitoitukseen soveltuvien laskentamenetelmien puuttuminen eurokoodeista ja niiden kansallisista liitteistä.