Hakutulokset sanalle: "liitos" (10 kpl)

Hitsisauman pettäminen on ollut merkittävässä osassa useissa rakennussortumissa. Tämä virhekortti kuvaa hitsiliitoksien valmistuksessa ja suunnittelussa esiintyneitä ongelmia, jotka on raportoitu onnettomuustutkimuskeskuksen tutkimusraporteissa B1/2003Y, B3/2003Y, Y2013-01 ja Y2018-01. Virhe on kaikissa em. tapauksissa ollut huonolaatuinen hitsisauma ja erittäin suuri vetojännitys poikittain hitsisaumaan nähden sekä erityisesti hitsin juuren puolelle.

Eurokoodissa ohjeistetaan, että hitsiliitoksia, joissa syntyy suuria, pääasiassa hitsisauman pituusakselin ympäri tapahtuvasta momentista ja saumaan nähden poikittaisesta vedosta/epäkeskisyydestä aiheutuvia rasituksia pitäisi välttää ja ainakin ottaa ne hitsin mitoituksessa huomioon. (SFS-EN 1993-1-8 kohta 4.12).

Tutkimusraportin Y2018-01 tapaus

Kyseessä oli kahden liimapuun välinen haasteellinen liitos, jossa n.45 asteen kulmassa pääpalkkiin nähden olevat sekundääripalkit ”ripustettiin” teräskengällä pääpalkkiin (kuva 1). Puupalkkien yläpinnat olivat samassa tasossa.

Kuva 1. Liitoskenkä ”päältä”, ”sekundääripalkin suunnasta” ja pääpalkin ja sekundäärin väliltä.

Ripustuskengän kaikki osalevyt oli hitsattu toisiinsa yksipuolisilla piena/V-hitsillä. Primääripalkin päälle asettuva kansilevy sekä osan paikoillaan pysymisen varmistava ”kynsi” oli myös hitsattu vain toiselta puolelta ja kansilevyyn oli tehty viiste, joka yritettiin täyttää kengän ulkopuolelta. Tutkimusraportin mukaan suunnitelmaa ei löytynyt mistään arkistosta ja siksi ei tiedetä, oliko suunnitelmassa molemmin puolinen (ympärihitsaus) ja puoli-V roilo. Tämä olisi ehkä mahdollistanut täyden 16 mm ainevahvuutta vastaavan hitsauksen. Rikkoutuneen kengän hitsin pienin a-mitta oli 5.60 mm. Murtotapa oli hauras (äkillinen) ja muodonmuutokset erittäin pieniä liittyvissä osissa.

Kuva 2. Kansiosan hitsi ja kanteen kiinnijääneen hitsin murtopinta. (Vasen ja keskimmäinen kuva: Y2018-1, OTKES)

Tutkimusraportin Y2013-01 tapaus

Tutkimusraportti kuvaa useita puutteita hitsaustyössä sekä liitosten muotoilussa. Osa hitsisaumoista on ollut mahdoton toteuttaa lainkaan ja joissakin hitsin vahvuudet ovat jääneet oleellisesti pienemmiksi kuin liittyvien osien paksuudet. Kuva 3a. Kehärakenteessa oli useita vedettyjä ja taivutettuja liitoksia, joista yhdenkin pettäminen olisi voinut aiheuttaa tapahtuneen kaltaisen jatkuvan sortuman. Hitsisaumat eivät olleet paarrejatkoksissa ja päätylevyliitoksissa tiiviitä, koska oletetun sortuman alkupisteen liitoksen sisältä löytyi jäätä (ks. kuva 3b). Murtotapa oli hauras (äkillinen) ja muodonmuutokset pieniä liittyvissä osissa.

Kuva 3a ja 3b. Kriittisen liitoksen hitsin tunkeumaa päätylevyyn ja liittyvän putken sisällä ollut jää (kuvat: Y2013-1, OTKES).

Paarrejatkoksen pitää olla yhtä vahva ja sitkeä, kuin ehyt paarreputki. Sortuneessa kohteessa oli useita paarrejatkoksia, joita ei ollut suunnitelmissa.

Kuva 4. Paarrejatkosten roilousmalleja ja toteutuneita hitsejä. HUOM! Putken sisusta on ruosteessa ja märkä (eli hitsit eivät ole olleet tiiviitä). (Oikea kuva: Y2013-1, OTKES)

Tutkimusraportin B3/2003Y tapaus

Tutkimusraportti kuvaa sortuman, jossa teräsputkikonsolit pettivät ontelolaattojen saumauksen ja pintavalun teon jälkeen. Konsolien pienahitsin tunkeuma oli pilareihin vähäinen ja kuusi konsolia repeytyi irti aiheuttaen laajahkon välipohjasortuman. Murtotapa oli hauras (äkillinen) ja muodonmuutokset pieniä liittyvissä osissa.

Kuva 5. Hitsisauman tunkeuma pilariin, ehjä konsoli ja konsolin kiinnityshitsaus (kuvat: B3/2003Y, OTKES).

Tutkimusraportin B1/2003Y tapaus

Raportissa käsitellään monitoimihallin sekundääriristikoiden kiinnityskorvakkeiden irti repeytyminen, joka johti em. ristikoiden ja niiden kannattaman katon osan sortumiseen. Korvakkeet olivat moniaksiaalisen taivutuksen altistamina ja ko. liitoksissa pulttiliitoksen epäkeskisyys oli myös suurempi, kuin muissa katon liitoksissa. Irti repeytynyt liitos osa oli osin samanlaisen sauman pituusakselin yli tapahtuvan taivutusmomentin rasittama, kuin tapauksessa Y2018-01. Murtotapa oli hauras (äkillinen) ja muodonmuutokset pieniä liittyvissä osissa.

Kuva 6. Taipunut kiinnityskorvake ja irtirepeytynyt ristikko sekä korvake (kuvat: B1/2003Y, OTKES).

Kuva 7. Taipunut sekundääriristikon alapaarteen kiinnityskorvake tyyppikuva liitoksesta, jossa olisi pääosin vain hitsisauman yli olevaa taivutusta. Tällaista liitosta pitää välttää. (Vasen kuva: B1/2003Y, OTKES)

Keskeneräisen ulkoseinärakenteen alaosa pääsi rakennusaikana haitallisesti kastumaan, mistä seurasi seinärakenteen alaosan vaurioituminen myöhemmin. Kosteusvaurion taustalla oli useita puutteita, joista merkittävimmät olivat seuraavat:

• Betonisokkelin yläpinta oli vaakasuora, paikoitellen jopa sisäänpäin viettävä. Yläpinta ei johtanut sen päälle rakennusaikana kertynyttä vettä tai lumesta sulanutta vettä ulospäin, vaan vesi pääsi kulkeutumaan seinän alaosiin.
• Julkisivuverhoukseksi tarkoitettu tiiliverhous muurattiin vasta kahden vuoden kuluttua seinän rungon rakentamisesta ja rakenne oli siten kahden talven ajan ilman julkisivuverhousta. Tiiliverhouksen alle asennettava ja tuulensuojalevyä vasten nostettava kermi ei ollut tässä vaiheessa vielä paikoillaan. Seinän alaosan puutteellisen sääsuojauksen seurauksena rakenteet kastuivat.
• Höyrynsulkuna toimivat polyuretaanilevyt asennettiin vasta toisena talvena sen jälkeen, kun rakennusta oli jo alettu lämmittää. Sisäilman vesihöyryn pitoisuus oli suuri mm. kuivuvien rakenteiden takia ja sitä tiivistyi tuulensuojana toimivaan rakennuslevyyn.

Kuva 1. Rakennuksen perustusleikkaus.

Kuva 2. Keskeneräinen seinärakenne kuvattuna ajankohtana, jolloin tiiliverhousta ei ollut vielä muurattu. Kuvasta näkyy lumen ja jään kertyminen sokkelin yläreunan päälle ja puutteellinen sääsuojaus.

Julkisivun alareunan ja sokkelin liittymädetalji oli puutteellisesti suunniteltu, minkä lisäksi se oli toteutettu suunnitelmasta poiketen. Seinää pitkin valunut vesi pääsi pellin päältä imeytymään rappauksen alaosaan (ks. kuva 1). Lisäksi rakenteen sisälle oli päässyt vettä rappauksen halkeamista ja huonosti tehdyistä liitospellityksistä.

Lämmöneristeen alareunassa oli sinkitty teräsohutlevy, jossa oli 6 mm vedenpoistoreiät noin 600 mm jaolla. Pellin alla oli noin 5 mm solumuovikerros, joka käytännössä tukki nämä vedenpoistoreiät. Ratkaisusta johtuen eristeen alaosaan joutunut vesi ei päässyt poistumaan, vaan lämmöneristeen alareuna oli jatkuvasti märkä ja teräsohutlevy oli ruostunut. Muodostuneeseen kaukaloon kertyi ajoittain niin paljon vettä, että se vaurioitti osaltaan rappauksen alareunaa. Rappauksen alareuna vaurioitui myös vesipellin päältä rappaukseen imeytyneen veden takia, sillä rappaus oli suoraan kiinni vesipellissä.

Vauriot olivat selvästi havaittavissa, kun rakennus oli noin kuuden vuoden ikäinen.

Kuva 1. Avattu seinärakenne lämmöneristeen ja sokkelin liittymästä.

Seinän alaosasta ei ollut tehty rakennedetaljia. Arkkitehdin laatimista suunnitelmista löytyi periaatteellinen detaljipiirros (kuva 2), mutta rakennetta ei kuitenkaan ollut toteutettu sen mukaan. Piirros oli tehty lämmöneristeen tuuletusputken kohdalta.

Tilaajan edustajan mukaan rakentamisessa käytetty detaljisuunnitelma luonnosteltiin työmaakokouksessa. Sitä ei koskaan muokattu varsinaiseksi suunnitteludokumentiksi.

Toisen ongelman muodosti se, että rappauspinta oli samalla tasolla sokkelin ulkopinnan kanssa. Tällöin rappauksen alareunaa ei pystytty tekemään yleisten, hyväksi todettujen, suunnitteluohjeiden mukaisesti.

Kuva 2. Arkkitehdin laatima detaljipiirros.

Kuva 1. Hirsitaloon virheellisesti asennettu savupiippu.

Savupiippu oli asennettu hirsitaloon huomioimatta hirsirakenteiden painumista, jolloin savupiipun juuripelti oli painumisen johdosta repinyt kattohuovan irti. Vaurioitunut kate mahdollisti sadeveden pääsyn kattorakenteiden kautta rakennukseen. Savupiippuun kohdistui vesikaton kuormia ja samalla aiheutui savupiipun vaurioitumisvaara.

Kuva 1. Kattilalaitoksen paikalla metallista rakennetun savupiipun virheellinen liitos muurattuun savupiippuun.

Kattilalaitoksen paikalla metallista rakennettu savupiippu oli liitetty paikalla tiilestä muurattuun savupiippuun. Liitos oli tiivistetty palava-aineisen uretaanivaahdon avulla.

Kuvassa 1 on havaittavissa useita muitakin virheitä (esim. puutteelliset suojaetäisyydet, muuratun piipun huono kunto, yhdysputken materiaali ja kunto).

Vuonna 2018 valmistuneessa asuinkerrostalossa tehtiin kantavien seinäelementtien pystysaumauksessa useita virheitä:

• Kantavien sisäkuorielementtien pystysaumat tiivistettiin ulkopuolelta käyttäen polyuretaanivaahtoa, jolloin voimia välittäväksi suunniteltu sauma täyttyi osittain polyuretaanilla. Voimia välittävä betonisauma jäi tällöin vajaaksi (kuva 1).
• Betonivalu saumoissa oli useissa kohdissa epäonnistunut ja saumojen valu oli jäänyt vajaaksi.

Virheet havaittiin rakennusvaiheessa, kun rakennuksesta oli rakennettu jo useita kerroksia. Saumat oli suunnitelmissa suunniteltu tehtäviksi ns. pystysaumabetonilla.

Kuva 1. Kantavien sisäkuorielementtien pystysauma oli tukittu polyuretaanivaahdolla. Vaahto oli tunkeutunut elementtien väliin estäen sauman suunnitelman mukaisen täyttymisen saumabetonilla.

Kuva 2. Yläreunastaan vajaaksi jäänyt ja epäonnistunut seinäelementtien pystysauma.

Kuva 3. Suunniteltu saumaratkaisun periaate.

Kohteena oli 1980-luvulla rakennettu viisikerroksinen toimistorakennus. Vesi pääsi tunkeutumaan tiililaattapintaiseen sandwich-elementtiin ikkunarakenteen ja ulkoseinän epätiiviiden julkisivuliittymien kautta. Virhe havaittiin yhdessä toimistohuoneessa olleen tunkkaisen hajun johdosta. Hajua havaittiin aistinvaraisesti myös muissa tiloissa ikkunan läheisyydessä. Hajun leviämistä edesauttoi ikkunakarmin ja ulkoseinän välisen tilkeraon epätiiviys.

Kuva 1. Ikkunan yläpuolinen pellitys havaitusta vauriokohdasta.

Ikkunan pellitykset oli suunniteltu ulkonäköseikkojen ehdoilla. Aikaisemmin oli yleisesti tapana, että ikkuna-aukon reunat peitettiin ulkopuolelta vain puu- tai peltilistoilla. Tilkeraossa käytettiin pelkästään mineraalivillaa ja sisäpuolelle asennettiin vain peitelistat, mikä ei ole estänyt ilmavuotoja eristekerroksesta sisäilmaan.

Kuva 2. Näytteenottokohta ulkoseinän lämmöneristeestä ikkunan poistamisen jälkeen.

Ontelolaatasto oli tuettu seinäkonsoliin vanerilapuilla, jotka olivat irrotuskaistaksi tarkoitetun neopreeninauhan päällä ja sijaitsivat seinäkonsolin etureunassa. Suunnitelmiin merkitty vaakasauman saumavalu oli jätetty tekemättä. Sauman toteutuksen rakennesuunnitelmien mukaisuuden tarkastaminen oli työmaan työnjohdon toimesta jätetty varmistamatta ennen sisävalmistustöiden aloittamista.

Seinäkonsolien teräkset olivat 45 – 90 millimetrin syvyydellä konsolin etureunasta. Ontelo­laa­toista vanerilappujen välityksellä siirtyvät kuormat kohdistuivat konsolin etureunaan, jossa raudoitus oli puutteellinen ja rakenne pelkkää betonia. Seinäkonsolien terästen oikean sijainnin tarkastaminen oli elementtitehtaan työnjohdon toimesta jätetty varmistamatta ennen elementin valamista.

Maneesirakennuksen teräsrakenteet oli toimitettu osina rakennuspaikalle ja ne oli tarkoitus koota maassa kehärakenteeksi (kuva 1, jänneväli 26 metriä) ja nostaa paikoilleen. Kehää nostettaessa harjan laippaliitoksen laipan kiinnityshitsi irtosi, eikä kehää voitu nostaa paikoil­leen. Suunnitelmien tarkastus osoitti, että kehän nostosuunnitelma oli luonteeltaan yleinen, eikä sitä oltu tarkennettu kyseistä kohdetta varten. Nostosuunnitelma ei ottanut huomioon kehän rakennetta eikä sen suurta jänneväliä tai rakenteen osien painopisteiden paikkoja.

Vaurio aiheutui väärästä nostamistavasta (kuva 1) ja hitsausvirheestä (kuva 2).

Kuva 1. Kehä taivutusmomentteineen, kun nostokohdat (mustat nuolet) on valittu alkuperäi­sen nosto-ohjeen mukaisesti noin 1/3-pisteissä. Kehän puolikkaiden painopisteiden paikat (= optimaaliset nostokohdat) on merkitty punaisilla nuolilla.

Kehän palkin ja pilarin profiilit eivät olleet vakioita, vaan niiden poikkileikkaus muuttui lineaari­sesti korkeammaksi siirryttäessä kohti räystästä. Tämän vuoksi kehän puolikkaan painopiste oli olennaisesti lähempänä räystästä kuin valmistajan toimittamassa nosto-ohjeessa.

Taivutusmomentti on rakennuksen harjalla ollut arviolta noin 10 % mitoitusarvoa suurempi, koska nostopisteet oli valittu hieman 1/3-pisteiden harjan puoleiselta alueelta. Kyseinen ylitys ei voi kuitenkaan yksinään selittää harjan laippalevyn irtoamista.

Kuva 2. Kehän harjaliitoksen irronnut laippalevy a) katsottuna sisäpuolelta, missä näkyy pienahitsin leikkauspinta, mistä putki on irronnut ja väliin h pursunut hitsiaine, b) vastaava detaljipiirustus.

Hitsausvirhe on standardin SFS-EN ISO 5817 (Terästen kaarihitsaus. Hitsiluokat.) mukaan sovitusvirhe pienahitsissä (617) eli liitettävien osien väliin on jäänyt liian suuri rako. Hitsi­luok­kastandardin SFS-EN ISO 5817 mukaan hitsiluokan C sovitusvirhe saa olla enintään 1,5 mm, kun pienahitsin a-mitta on 5 mm. Jotta hitsiluokka C:n vaatimukset täyttyisivät, mitan e kuvas­sa 2b) tulisi olla vähintään 5,5 mm. Mittausten mukaan mitta e oli kuitenkin vain 2 – 3 mm.

Huom! Standardin SFS-EN 1090-2 liitteessä E putkiprofiilien liitoksen sovitusvirheelle annetaan seuraavat ohjeet:

• jos sovitusrako on enintään 2 mm, liitos voidaan hitsata pienahitsinä ilman muita toimenpiteitä
• jos sovitusrako on 2-4 mm, putkiprofiilin pää sovitetaan uudelleen tai viistetään, jolloin liitokseen syntyy läpihitsautunut päittäishitsi.

Standardin SFS-EN 1090-2 (kohta 7.5.8.1) mukaan sallittavan arvon ylittävän sovitusvirheen vaikutus on mahdollista kompensoida myös pienahitsin a-mittaa kasvattamalla.

Nosto-ohjeen puutteellisuudesta aiheutui lisäksi seuraavia vaikutuksia, jotka ovat mahdol­lisesti vaikuttaneet rakenteen vaurioitumiseen ja murtoon:

1. nostaminen yhdellä koukulla, jolloin nostettaessa palkkeihin aiheutuu puristusvoima, jota ei oltu otettu huomioon mitoituslaskelmissa,
2. itse nostotilanteessa kehään voi aiheutua myös (dynaamisia) sysäyksiä,
3. nosto tapahtuu aluksi muussa suunnassa kuin kehän tason suunnassa (kehä makaa alussa sivuttain tukien päällä).

Toimistorakennuksen runko toteutettiin pääasiassa kerroksen korkuisilla betoni­element­tipilareilla ja esijännitetyillä teräslaippaisilla liittopalkeilla. Osa palkeista oli esijännitettyjä betoni-betoni-liitopalkkeja. Pilarin yläpään ja palkin liitoksessa käytettiin juotosbetoniliitoksen sijaan lyijylevylaakeria (1 mm teräslevy – 3 mm lyijylevy – 1 mm teräslevy). Pilarit jatkettiin alemmasta pilarista lähtevillä palkin läpi kulkevilla, yläpäästään kierteytetyillä harjateräs­tartunnoilla, jotka liitettiin ylemmän pilarin pilarikenkään.

Runkoelementtien työselostuksen mukaan pyöreät pilarit tuli betonoida pystyasennossa. Rakenteen toiminnan onnistumisen varmistamiseksi pilarin yläpään tuli olla ehdottoman suora ja tasainen. Aiemman kokemuksen perusteella oli todettu riittäväksi, kun pilarit betonoidaan ”ylösalaisin”. Tällöin pohjamuotin suoruus ja tasaisuus varmistaisivat vaatimuksen täyttymisen. Tämä oli kuitenkin tuotantoteknisesti hankalaa muottia lävistävien harjaterästartuntojen vuoksi. Valmistustapaa muutettiin niin, että pilarit valettiin lopputilanteen mukaisessa asen­nossa. Yläpään betonimassassa tapahtui painuma, jonka johdosta pyöreän pilarin keskialue jäi kuopalle. Tehtaalla ei ollut riittävästi tietoa, kuinka tärkeää pilarin pään tasaisuus ja homogeenisuus lujuuden kannalta oli. Kuoppia yritettiin mm. tasoitella tehtaalla laastilla. Myöskään työmaalla ei pilarin yläpään laatuvaatimuksiin kiinnitetty riittävästi huomiota ja asennus pääsi jatkumaan.