Olympiastadionin pääkatsomon katoksen vahvistaminen

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Sweco Asiantuntijapalvelut Oy:n korjausrakennesuunnitteluosastolle. Opinnäytetyön tavoitteena oli perehtyä vanhojen betonirakenteiden hiilikuiduilla tehtävän liimausvahvistuksen mitoitusteoriaan ja laatia Olympiastadionin pääkatsomon katoksen vahvistusten suunnittelulaskelmat ja rakennesuunnitelmat. Olympiastadionin perusparannuksen yhteydessä vanhan pääkatsomon betonirakenteisen katoksen kuormitukset lisääntyvät ja samalla haluttiin jatkaa betonirakenteiden käyttöikää. Rakenteen kestävyyden varmistamiseksi vanhoja betonirakenteita päätettiin vahvistaa liimattavilla hiilikuituvahvikkeilla.

Opinnäytetyössä selvitettiin hiilikuitujen materiaaliominaisuuksia ja hiilikuiduilla tehtävän liimausvahvistamisen teoriaa. Opinnäytetyössä myös suoritettiin vertailua eri lähteiden antamien mitoitusmenetelmien välillä, jotta voitiin varmistua sopivan ja turvallisia tuloksia antavan mitoitusmenetelmän käytöstä pääkatsomon katoksen vahvistussuunnittelussa.

Opinnäytetyössä havaittiin, että hiilikuiduilla tehtävään betonirakenteiden liimausvahvistamiseen on olemassa melko vähän suomalaista suunnitteluohjeistusta ja se on pääosin tarkoitettu muihin kuin talonrakennuksen kohteisiin. Ulkomaisia suunnitteluohjeita tutkimalla saatiin vertailtua eri mitoitusmenetelmiä ja myös hyvä käsitys hiilikuituvahvistetun betonirakenteen toiminnasta sekä sen kestävyyteen vaikuttavista asioista.

Opinnäytetyön tuloksena tehtiin Olympiastadionin pääkatsomon katoksen vanhojen betonirakenteiden vahvistussuunnitelmat. Olympiastadionin pääkatsomon katoksen liimausvahvistukset tehtiin opinnäytetyössä aikaan saatujen suunnitelmien perusteella. Lisäksi opinnäytetyössä opittuja asioita liimausvahventamisesta voidaan jatkossakin hyödyntää vanhoja betonirakenteita vahvistettaessa.

This thesis was done for the Structural Renovation Department of Sweco Expert Services Ltd. The objective of this thesis was to get acquainted with strengthening of the existing concrete structures by means of carbon fiber reinforced polymers and compile the design calculations and structural design of strengthening of the Olympic Stadium grandstand canopy. During the enhancement of Olympic Stadium, the imposed loads on the old concrete grandstand canopy increase and at the same time the usage time of old concrete structures was to be extended. To ensure the structural integrity of the canopy it was decided to strengthen the old concrete structures with glued carbon fiber reinforced polymers.

For the thesis the material properties of carbon fiber reinforced polymers and the theory of strengthening with carbon fiber was studied. A comparison between design methods found in different sources was also carried out to ensure using a suitable design method, which would give safe results, and would be used in the strengthening design of the grandstand canopy.

During the study it was observed there exists a relatively small amount of Finnish design guidelines for strengthening of existing concrete structures with glued reinforcement. Finnish design guidelines are mainly intended for strengthening other structures than buildings. By examining foreign design guidelines different design methods were compared and a good understanding of the action of carbon fiber reinforced concrete structures and the things influencing the resistance was gained.

As a result of the thesis the strengthening blueprints for the Olympic Stadium grandstand canopy were conducted. The carbon fiber strengthening of the Olympic Stadium grand-stand canopy was carried out according to the design blueprints generated in the thesis. Additionally, the matters learned about carbon fiber strengthening of existing concrete structures may be used in future design projects.