Puurakenteisten kantavien yläpohjarakenteiden vahvistusmenetelmät

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Vahanen Suunnittelupalvelut Oy:lle, joka yritysjärjestelyjen myötä on nykyään AFRY Buildings Finland Oy. Työn tavoitteena oli tutustua erilaisten kantavien puurakenteisten yläpohjarakenteiden vahvistusmenetelmiin ja koota niistä tiivis tietopaketti vahvistusmenetelmien valinnan ja suunnittelun helpottamiseksi. Samalla tarkasteltiin vahvistustarpeen aiheuttavia syitä, kuten kuormien kasvua ja vaurioita.

Vahvistusmenetelmistä käsiteltiin poikkileikkauksen kasvattamista, levyvahvistusta, ruuvi- ja liimatankovahvistusta, vetotankovahvistusta, kuituvahvistetuilla polymeereillä vahvistamista, halkeamien injektointia, liimatuilla levyillä ja tangoilla vahvistamista sekä vaurioituneen osan korvaamista. Työssä käsiteltiin myös yleisimmät puurakenteiset kantavat yläpohjarakenteet ja niiden toimintaperiaatteet, koska eri vahvistusmenetelmät sopivat eri rakenteille. Kuormien kasvun tarkastelussa erityistä huomiota kiinnitettiin aurinkopaneeleihin, joiden määrä Eurooppaa vuonna 2022 koetelleen energiakriisin ja vihreän siirtymän myötä on kasvanut räjähdysmäisesti. Työtä tukemaan tehtiin case-tapauksen tarkastelu vanhan paikalla tehdyn kattoristikon kantokyvystä eri kuormitustilanteissa ja kartoitettiin vahvistustarpeiden laajuutta niissä.

Työn lopputuloksena saatiin kaksi taulukkoa, jotka helpottavat vahvistusmenetelmän valinnassa, sekä tiivis tietopaketti avaamaan eri menetelmien erityispiirteitä, hyötyjä ja haittoja. Työssä todettiin, ettei yhtä ylivertaista vahvistusmenetelmää ole, vaan niiden soveltuvuuteen ja tehokkuuteen vaikuttavat useat eri tekijät. Eniten vaikuttavat vahvistettavan rakenteen tyyppi ja rasitukset, joita vastaan vahvistuksia tarvitaan. Rakenteellisten tekijöiden lisäksi taloudelliset ja arkkitehtoniset valinnat vaikuttavat menetelmien käytettävyyteen. Kantavien puurakenteisten yläpohjarakenteiden vahvistaminen on siis aina tapauskohtaista.

This thesis was commissioned by Vahanen Suunnittelupalvelut Oy, which is now AFRY Buildings Finland Oy. The goal for this thesis was to study different methods to reinforce wooden load-bearing structures and create information pack to help engineers choose the right reinforcement method. Another goal was to investigate the reasons that cause the need for strengthening, such as load increases or damage to the structure.

Methods used in the project were literary review, interviews, and case-study. The strengthening methods studied were increasement of cross section area, strengthening with plywood in sides, different kinds of screws, tension bars, fibre reinforced polymers (FRP), crack injection, glued-in rods, and replacement of damaged parts. The most common types of load bearing roof structures were also studied because different strengthening methods work in different structures. In terms of load increases, this study focuses specifically on solar panel installations. A case-study was carried out to support the main work. The case-study focused on the analysis of an old roof truss and its reinforcement needs.

As a result of this thesis, two tables were created to help choosing effective and suitable strengthening methods for different structures and loads. In addition, various methods and their advantages and disadvantages are presented. It was noted that there is no incomparable strengthening method. The effectiveness and suitability of strengthening method depends on many factors. The most important factors are the type of structure that requires reinforcement and the loads that causes the need. In addition to structural factors, financial and architectural choices can affect the decision of the strengthening method. Strengthening of the load-bearing roof structures must therefore always be done on a case-by-case basis.