Jatkuva sortuma ja rakennusten sisäpuolinen räjähdys

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena ovat jatkuvat sortumat, joita käsitellään onnettomuuskuormien näkökulmasta. Sen lisäksi opinnäytetyössä esitellään rakennusten sisäpuolisia räjähdyksiä. Työn tavoitteena oli luoda kokonaiskuva ja kattava kirjallisuuskatsaus aiheeseen. Opinnäytetyössä on käytetty lähteinä alan kotimaisia ja ulkomaisia artikkeleita ja kirjallisuutta sekä erilaisia verkkolähteitä. Opinnäytetyössä käytettään sovellusesimerkkinä Kotkan Sunilaan rakennettavaa rakennusta, jonka sisällä on turpeen käsittelyn takia räjähdysriski.

Onnettomuuskuormat ovat yllättäviä, usein dynaamisia kuormia rakenteisiin. Tällaisia ovat esimerkiksi räjähdys ja törmäys. Jatkuvasta sortumasta on olemassa erilaisia sortumatyyppejä, joita ovat muun muassa pannukakku- ja dominosortuma. Tarkasteluilla käydään läpi esimerkkejä näistä sortumatyypeistä. Rakennusten sisäpuoliset räjähdykset tulee ottaa huomioon suunnitellessa rakennuksia, joissa ollaan tekemisissä räjähtävän materiaalin kanssa.

Tästä opinnäytetyöstä nousi esille useita suunnittelutyöhön liittyviä havaintoja ja johtopäätöksiä. Onnettomuuskuormat ovat lähes aina yhteydessä jatkuvien sortumien syntyyn. Lisäksi paineen purkaminen ja lisäräjähdysten estäminen ovat suunnittelutyössä tärkeimpiä vaiheita, kun halutaan minimoida jo tapahtuneen räjähdyksen vahinkoja. Rakentamiseen varattavat taloudelliset resurssit tulee aina arvioida suunnitteluvaiheessa niin, että jatkuvan sortuman riski on otettu huomioon tarkoituksenmukaisella tasolla. Toisin sanoen rakenteiden sortumariskin vuoksi rakenteita ei pidä kuitenkaan ylimitoittaa. Suurimpia sortumien ketjureaktioita voidaan ehkäistä parhaiten välttämällä jatkuvia rakenteita. Toisaalta ilman jatkuvia rakenteita paikallisten vaurioiden riski voi kasvaa.

The main topics of this bachelor’s thesis are progressive collapses, explosions inside buildings and accidental actions such as crashes, earthquakes and explosions. Progressive collapses are processed from accidental actions’ point of view. The objective of this bachelor’s thesis was to create a thorough literature review about the topics mentioned. The main sources of information used in this thesis were various domestic and foreign articles, literature, and web-sources. The presented theoretic background will be applied to a building-in-progress, which is located in Kotka. The building has a risk of an explosion due the chemicals used inside it. Required venting-area for dust explosions is also calculated at the end of this example. The venting-area means the required area (for instance a part of a wall or roof) that opens up when an explosion occurs inside the building.

Explosions inside buildings must be taken into account when designing buildings where explosive material is being handled and in buildings that hold explosive material etc. Accidental actions are sudden, usually dynamic forces that affect the structures. Crashes and explosions are considered as such sudden forces. There are many different types of collapses such as domino-type collapses and pancake-type collapses. Examples of these different collapse-types are also presented and discussed in this thesis.

Many conclusions arose from this thesis. The most important ones addressed in this thesis were that accidental actions are usually always at least a partly reason of progressive collapse. In addition, releasing the pressure and preventing a chain of additional explosions are the most important aspects when minimizing the damage of an explosion. Most of the larger collapse chains can be avoided by avoiding continuous structures, although the risk of local damage rises if the structures are not continuous enough. The financial resources should always be estimated in the pre-design phase when considering about the allowed risk level of progressive collapses and undefined accidental actions.