Undersökning av gårdsbjälklag, Frejgatan 46A, Stockholm

Transkript

1 CBI UPPDRAGSRAPPORT PX00223 Undersökning av gårdsbjälklag, Frejgatan 46A, Stockholm

2 CBI Betonginstitutet Konstruktioner Uppdragsrapport PX00223 Undersökning av gårdsbjälklag, Frejgatan 46A, Stockholm Jonas Lind Högskoleingenjör, , Uppdragsgivare: Brf Stina Frejgatan 46A Stockholm Uppdragsnummer: PX00223 Nyckelord: Gårdsbjälklag, balkar, korrosion Antal blad inkl bilagor: 17 Antal bilagor: 2 CBI Betonginstitutet AB Stockholm Borås Lund CBI c/o SP c/o LTH Byggnadsmaterial Plusgiro Org.nummer Stockholm Box 857 Box Besök Drottn Kristinas väg Borås Lund Bankgiro VAT No Stockholm Besök Brinellgatan 4 Besök John Ericssons väg SE Borås Lund Tel Tel Tel Bank Fax Fax Fax Svenska Handelsbanken Säte: Stockholm

3 3 (14) Innehållsförteckning Sammanfattning Orientering Uppdrag Beskrivning av objektet Dokumentation Undersökning av aktuellt objekt Observationer Undersökning av undersida bjälklag Undersökning av översida gård Mätningar och uttagning av prover Resultat av mätningar och observationer Bedömning Förslag till åtgärder Bilagor Bilaga 1. Balktabell Bilaga 2. Tryckhållfasthet hos uttagna betongkärnor

4 4 (14) CBI Betonginstitutet Uppdragsrapport PX00223 Konstruktioner Undersökning av gårdsbjälklag, Frejgatan 46A, Stockholm Sammanfattning Stålbalkarna som frilades under undersökningen, och som också bär gården, är på vissa områden kraftiga korrosionsangripna. De mest drabbade delarna av balkarna är främst överflänsen och den övre delen av livet. Dessa ligger i en något fuktig fyllning av vad som troligtvis innehåller koksaska. Mätningar som utfördes under undersökningen påvisar att stålets ursprungliga godstjocklek på överflänsen pga. korrosionsangrepp lokalt reducerats med ca 60 %. Den övre delen av livet har också reducerad godstjocklek till följd av korrosion. CBI Betonginstitutet bedömer att skadorna är stora nog för att balkarnas bärförmåga ska betraktas som osäker. Gården bör därför inom en snar framtid åtgärdas.

5 5 (14) 1 Orientering CBI Betonginstitutet har på uppdrag av Brf. Stina undersökt föreningens gårdsbjälklag. Anledningen till undersökningen är de korrosionsangrepp som syns på balkarnas undersidor. 2 Uppdrag I undersökningen ingår en besiktning av gården och dess bärande stålbalkar, uppmätning av valvkonstruktionens betongtryckhållfasthet samt upprättandet av rapport redovisande gårdens skick. 3 Beskrivning av objektet Huset är enligt uppgift uppfört i början på 1900-talet. Gårdsbjälklaget bärs upp av sekundära stålbalkar med mellanliggande betongvalv vilka är gjutna mot balkarnas nedre flänsar. Sekundärbalkarna vilar på primärbalkar samt på upplag i form av väggupplag. En schematisk bild av gårdens uppbyggnad redovisas nedan i FIGUR 1. Denna är baserad på de observationer som gjordes i samband med undersökningen och åskådliggör den övre delen av gården från sekundärbalkar och upp mot gårdsbjälklagets översida. Plattor Sättgrus Gjutasfalt Stålbalkar Betongvalv Fyllning Betong FIGUR 1. Principskiss av gårdsbjälklagets lageruppbyggnad. Under gården finns en affär belägen. Gårdsbjälklaget har ett flertal lanterniner som sprider ljus ner till den underliggande lokalen vilket medför en något annorlunda konstruktionslösning vid dessa områden. Gårdens översida nyttjas för lek, cykel förvaring samt gångstråk till förrådsutrymmen och tvättstuga mm. 3.1 Dokumentation Ingen dokumentation i form av ritningar eller andra underlag tillhandahölls av beställaren. 4 Allmänt om skador på gårdsbjälklag och betong Skador på gårdsbjälklag med bärande stålbalkar utgörs vanligen av att fyllnadsmaterialet kring balkarna är fuktutsatt vilket gör att balkarna korroderar. Hos äldre gårdsbjälklag är det

6 6 (14) vanligt med fyllning av så kallad koksaska. Koksaska är svavelhaltigt och ger en mycket korrosiv miljö för stålbalkarna. En betongkonstruktions livslängd bestäms dels av betongens beständighet och dels av det ingjutna stålets beständighet. Ett vanligaste problem är armeringskorrosion som orsakar sprickor och avskalning av det täckande betongskiktet. Stål som är väl ingjutet i betong korroderar inte på grund av den basiska miljö som råder i ung betong. Det höga ph-värdet (>12,5) beror på de alkaliska hydroxider som bildats vid cementreaktionen. Denna passivisering av stålet kan brytas av två orsaker: karbonatisering och förhöjd kloridhalt. När korrosionsprocessen väl startat kommer korrosionshastigheten att vara starkt beroende av temperaturen och fuktnivån i betongen. Vid korrosions av ingjutet stål upptar korrosionsprodukterna två till fem gånger så stor volym som det ursprungliga stålet. Då uppstår ett tryck mellan stål och betong vilket kan medföra att täckskiktet spräcks bort. 5 Undersökning av aktuellt objekt Undersökningen gjordes av CBI Betonginstitutet den 9 maj De sekundära stålbalkarnas ovan- och undersidor undersöktes. För att inspektera balkarnas ovansidor sågades inspektionsluckor upp i gården. Luckorna gjordes ovan balkar på tre ställen där undersida balk var synligt korrosionsangripen. Balkarnas läge lokaliserades med hjälp av en elektronisk täckskiktsmätare samt genom distansinmätning. För inspektion av balkarnas undre delar bilades två inspektionshål upp. Läget för inspektionsluckorna framgår på BILD 1. Inspektionslucka Ö3 Inspektionshål U2 Inspektionslucka Ö1 Inspektionshål U1 Inspektionslucka Ö2 BILD 1. Gårdsöversikt samt läge för inspektionsluckor. Inspektionsluckor är tagna uppifrån för granskning av överfläns och liv medan inspektionshål är upptagna underifrån för granskning av underfläns och den nedre delen av balkarnas liv.

7 7 (14) 5.1 Observationer Följande observationer gjordes under besiktningen Undersökning av undersida bjälklag Från underliggande lokal synades undersidan av bjälklaget. Enligt uppgift ifrån affärslokalens hyresgäst läcker det igenom bjälklaget vid kraftigt regn. Kraftigt flagnande färg i affärslokalens tak antyder att läckage också förekommer. Under undersökningen anträffades synliga korrosionsangrepp på sekundärbalkarnas nedre flänsar. Två stycken balkar undersöktes genom att balkarna lokalt frilades från betong och korrosionsprodukter med en bilhammare. Därefter synades balkens underfläns samt livets nedre del. Under inspektionslucka Ö2 uppvisar valvkonstruktionen antydan till sprickbildning i valvets mitt. Detta antyder på att balkarnas liv på var sida av betongvalvet korroderat. Volymökningen av det korroderade stålet har troligtvis gett upphov till sidotryckkrafter i valvet vilket lett till sprickbildning i valvets hjässa, se BILD 3. Antydan till sprickbildning BILD 2. Antydan till sprickbildning i hjässan av betongvalvskonstruktionen Inspektionshål U1 Inspektionshål U1 gjordes direkt under inspektionslucka Ö1, se BILD 1 för lokalisering. Längs med balkens påträffades en ca 5 mm bred spricka mellan betong och fläns. Både liv och underfläns uppvisade i det uppbilade inspektionshålet ett relativt gott skick med endast lättare korrosionsangrepp Inspektionshål U2 Inspektionshål U2 togs i ett område som på ovansida gård täcks med en trätrall, se BILD 1 för lokalisering. Området uppvisar ett okulärt dåligt skick på bjälklagets underkant. Kraftigt flagnande färg, korrosionsprodukter och korrosionsmissfärgningar påträffades. Den lokalt

8 8 (14) frilaggda balken uppvisade smärre korrosionsangrepp på både underfläns och nedre delar av livet. BILD 3. Inspektionshål U Undersökning av översida gård De övre lagren bestående av plattor, sättgrus, gjutasfalt, betong och fyllning avlägsnades ner till konstruktionsbetongen. Fyllningen bestod av en såkallad byggmästarfyllning vilket innebär att allt möjligt tillgängligt material har används. Krossat tegel, sten, sand, slagg, bitar av marmorplattor samt ett gråaktig fyllnadsmaterial påträffades. Sättgrus Plattor Asfalt Betong Fyllning Balk Konstruktionsbetong BILD 4. Lageruppbyggnad av gårdsbjälklag. Den på undersidan okulärt sämsta delen av gården täcktes på ovansidan av ett trädäck, se BILD 1. Inget inspektionshål kunde därför tas på ovansida bjälklag.

9 9 (14) Inspektionslucka nr: Ö1 Inspektionslucka nr: Ö1 gjordes mitt i gården intill en lanternin, för lokalisering se BILD 1. Balken var kraftigt korrosionsangripen i både liv och överfläns, se BILD 5. Uppmätning av flänsbredd samt flänsens kvarstående godstjocklek utfördes, se TABELL 1. Följande uppmätningar av materialskikten gjordes. Plattor: 3,5 cm Sättgrus: 3 cm Gjutasfalt: 5 cm Betong:17 cm Fyllning:14-16 cm Konstruktionsbetong Korrosionsprodukter Balkens överfläns Balkens liv BILD 5. Inspektionslucka Ö1. Kraftigt korroderad balk. Ett gråaktigt fyllnadsmaterial samt gulaktiga produkter runt korrosionsprodukterna antyder på att koksaska har används som fyllning. Fyllningen som påträffades i inspektionsluckan var också något fuktig. Flänsbredden uppmättes på underflänsen till 78 mm. Enligt diagram bifogad som BILAGA 1 bedöms balken vara en INP-balk nr:17 vars flänsbredd är 78 mm samt har en höjd på 170 mm.

10 10 (14) Inspektionslucka nr: Ö2 Inspektionslucka nr: Ö2 gjordes utanför en förrådsdörr direkt till höger om gårdens entrédörr från Frejgatan 46A, se BILD 1. Luckan tog i ett område intill en brunn och torde därmed vara en av gårdens lågpunkter. Vattenavrinningen sker mot området varför detta är extra fuktutsatt. Balken var kraftigt korrosionsangripen på både liv och fläns. Vid slag med en geologhammare avlägsnades ett 3 cm tjockt lager av korrosionsprodukter från balkens överfläns. Flänsbredden var lokalt mycket ojämn. BILD 6. Frilagd balk. Ett tjockt lager av korrosionsprodukter. BILD 7. Samma balk efter borttagning av 3 cm korrosionsprodukter på översidan av flänsen.

11 11 (14) Följande uppmätningar av materialskikten gjordes. Plattor: 3,5 cm Sättgrus: 3 cm Gjutasfalt: 5 cm Betong: 8 cm Fyllning: ca 16 cm Konstruktionsbetong Flänsbredden uppmättes på balkens underfläns till 78 mm. Enligt diagram bifogad som BILAGA 1 bedöms balken vara en INP-balk nr:17 vars flänsbredd är 78 mm samt har en höjd på 170 mm Inspektionslucka nr: Ö3 Inspektionslucka nr: Ö3 gjordes utanför föreningens tvättstuga intill cykelställen, se BILD 1. Balken var kraftigt korrosions angripen i både liv och överfläns. Uppmätning av flänsbredd samt flänsens kvarstående godstjocklek gjordes, se TABELL 1. BILD 8. Korrosionsangrepp på balkens överfläns. Följande uppmätningar av materialskikten gjordes. Plattor: 3,5 cm Sättgrus: 3 cm Gjutasfalt: 5 cm Betong: 8 cm Fyllning: 3 cm Konstruktionsbetong Flänsbredden uppmättes på balkens underfläns till 110 mm. Enligt diagram bifogad som BILAGA 1 bedöms balken vara en INP-balk nr: 25 vars flänsbredd är 110 mm samt har en höjd på 170 mm.

12 12 (14) 5.2 Mätningar och uttagning av prover Uppmätning av balkarna skedde med hjälp av skjutmått. Med hjälp av flänsbredd kan balknummer bestämmas enligt bifogad tabell i BILAGA 1. Efter bortskrapning av korrosionsprodukter mätes balkens kvarvarande godsarea i flänsen upp (¼-dels punkten). Måttet jämförs därefter med balkens ursprungliga godsarea, se TABELL 1. Under besiktningen togs 5 st. borrkärnor i valven för uppmätning av betongens tryckhållfasthet. Borrkärnorna togs slumpvis med en relativt stor spridning mellan valven. Se TABELL 3 för uppmätta värden. I BILAGA 2 redovisas tryckhållfastheten för uttagna cylindrar i sin helhet. 6 Resultat av mätningar och observationer Balk 1 och 2 bedöms vara INP-balk nr 17 samt balk 3 en INP-balk nr 25 Tabell 1. Uppmätta värden av stålbalkar. Balk Min τ Max τ Ursprunglig Min flänsbredd Max flänsbredd Ursprungligen [mm] [mm] enligt tabell: τ [mm] [mm] enligt tabell: 1 7 7,5 9, ,5 9, , Tabell 2. Uppmätta värden av materiallager (samtliga mått är cirka mått). Inspektions lucka nr: Platta [cm] Sättgrus [cm] Gjutasfalt [cm] Betong [cm] Fyllning [cm] Konstruktions betong [cm] 1 3, , , Tabell 3. Uppmätt tryckhållfasthet hos uttagna cylindrar. Prov nr: Tryckhållfasthet, f c MPa Anmärkning B1 10,6 Ena tryckytan defekt B2 10,2 Ena tryckytan något defekt B3 23,5 - B B5 32,2 -

13 13 (14) 7 Bedömning Genom inspektionsluckorna som gjordes under undersökningen påträffades kraftiga korrosionsangrepp på de frilagda balkarna. Korrosionsangreppen på balkarna har kraftigt reducerat godstjockleken. Som åskådliggörs i TABELL 1 är balken som frilades i inspektionshål 2 den mest skadade balken. Tjockleken τ på den övre flänsen uppmättes på sämsta stället till 4 mm. Detta kan jämföras med den ursprungliga flänstjockleken som på motsvarande ställe varit 9,9 mm. Således är endast 40 % av den ursprungliga godstjockleken kvar på det uppmätta stället. Utöver detta saknas det på en lokal del en stor del av flänsgodset. Efter slag med geologhammare lossnade stålet i detta område varför τ på denna del av balken är lika med noll. Vid en överslagsräkning framgick att högst ca 70 % av balkens ursprungliga böjmotstånd kvarstår i detta snitt. De andra två undersökta balkarna uppvisar ett något bättre tillstånd. Korrosionsangreppen har dock både reducerat överflänsens bredd och godstjocklek samt livets godstjocklek. Den uppmätta tryckhållfastigheten varierar kraftigt. Detta stämmer väl överens med de observationer som gjordes under utborrningen av kärnorna då vissa var mycket svåra att få ut hela. Vid slipning av kärnorna på labb, som är en preparering innan dessa trycks, trasade två betongcylindrarnas ändar sönder en aning. Uttagna prover påvisar att betongkvaliteten varierar kraftigt mellan de olika valven och att dessa stundtals håller en låg tryckhållfasthet. CBI Betonginstitutet bedömer att gården måste åtgärdas med anledning av de korrosionsangrepp som finns på balkarna. De tre inspektionshålen åskådliggör endast en lokal del av balkarna varför det inte går att utesluta att det finns områden som är kraftigare angripna. De gulaktiga korrosionsprodukterna samt att fyllnadsmaterialet bl.a. bestod av slagprodukter samt ett gråaktigt finmaterial antyder om att koksaska har används i fyllnadslagret. Koksaska ger en mycket korrosiv miljö för stålbalkarna pga. svavelinnehållet i askan. Tillgången till fukt och svavel ger upphov till en mycket ojämn korrosion med lokalt mycket kraftiga angrepp. Eftersom nedbrytningsprocessen under en längre tid pågått och också fortlöper i den något fuktiga miljön som balkarna befinner sig i är balkarnas bärighet är att betrakta som osäker.

14

15 BILAGA 1

16

17