Hennebique-järjestelmän muuntojoustavuus Frenckellin tehtaan korjausrakentamisessa

Abstract

Opinnäytetyön kohteena oli Tampereella sijaitseva Frenckellin vanha paperitehdas, jonka kantava runko on rakennettu vuosien 1904–1907 välillä François Hennebiquen vuonna 1892 patentoimaa rautabetonijärjestelmää soveltaen. Rakennuksen nykyiset toimistotilat muutetaan hotellikäyttöön vuoden 2026 aikana alkavien muutostöiden yhteydessä. Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää rakennuksen torisiivessä sijaitsevan Hennebique-laattapalkin kantavuus nykystandardeja soveltaen sekä tuottaa suomenkielistä materiaalia rakennejärjestelmästä.

Tutkimusmenetelminä käytettiin ainetta rikkomatonta NDT-tutkimusta, raudoitteiden vetokokeita ja aikaisemmin sahattujen rakenteiden pintojen hiontaa. Raudoitteiden halkaisijat, sijainnit ja määrät selvitettiin hiomalla palkkien ja laattojen sahattuja pintoja, ja NDT-tutkimus täydensi näitä tietoja. Vetokokeet tehtiin yhteensä seitsemälle pyöröteräsnäytteelle myötö- ja vetomurtolujuuksien selvittämiseksi. Kantavuuden laskennallinen arviointi toteutettiin murtorajatilassa PTC Mathcad Prime 10-ohjelmalla eurokoodia SFS-EN 1992-1-1 soveltaen kolmella eri betonin puristuslujuudenarvolla: 5 N/mm2, 10 N/mm2 ja 15 N/mm2.

Vetokokeissa halkaisijaltaan 6 mm raudoitteiden vetomurtolujuuden keskiarvoksi saatiin 445,6 N/mm2 ja myötölujuuden keskiarvoksi noin 363 N/mm2. Halkaisijaltaan 12 mm raudoitteiden keskiarvoksi vetomurtolujuudelle saatiin 343,4 N/mm2 ja myötölujuuden keskiarvoksi noin 295 N/mm2. Tulosten välinen hajonta huomioitiin laskennassa käyttämällä myötölujuudelle arvoa 250 N/mm2.

Laskennallisen kantavuuden arvioinnin perusteella rakenne ei täytä hotellin hyötykuormavaatimusta 2 kN/m2 betonin puristuslujuudella 5 N/mm2. Puristuslujuuden ollessa 10 N/mm2 ja 15 N/mm2 rakenne täyttää vaatimuksen. Jatkotutkimuksena suositellaan betonin todellisen puristuslujuuden määrittämistä, jolloin tämän työn laskelmia voidaan hyödyntää suoraan kantavuuden arviointiin.

The purpose of this thesis was to estimate the load-bearing capacity of the Hennebique reinforced concrete slab beam in the old Frenckell paper mill in Tampere, Finland. The structure was built between 1904 and 1907 using the patented Hennebique system. The building is currently being converted from office use to hotel use. The study also aimed to produce material on the Hennebique system in Finnish.

The load-bearing capacity was estimated using three methods: ground-penetrating radar (GPR) surveys, tensile testing of the steel reinforcement samples, and physical measurement of reinforcement diameters by grinding previously cut structural surfaces. The capacity calculations were carried out in the ultimate limit state using PTC Mathcad Prime 10 software in applying the Eurocode SFS-EN 1992-1-1 with three assumed concrete compressive strengths of 5, 10 and 15 N/mm2.

The tensile tests revealed a notable difference in strength between 6 mm and 12 mm diameter bars. The difference was considered in the calculations by using a yield strength of 250 N/mm2. The results show that the structure does not meet the hotel live load requirement of 2 kN/mm2 at a concrete compressive strength of 5 N/mm2, but it meets the requirement at strengths of 10 and 15 N/mm2.

Further research is recommended to determine the actual compressive strength of the concrete through core sampling. After that the calculations produced in this thesis can be applied directly to estimate the load-bearing capacity of the structure.