Rapport Utredning befintliga bärande konstruktioner Påbyggnad av centrumfastighet

Transkript

1 Rapport Utredning befintliga bärande konstruktioner Påbyggnad av centrumfastighet Beställare (kund): Fittja Centrumfastigheter AB Uppdragsnamn: Utredning Fittja centrum, etapp 1 Uppdragsnummer: ESKILSTUNA, STRUCTOR ESKILSTUNA AB Rikard Kamgren Uppdragsledande konstruktör Ingenjör Rasmus Eriksson Widfors Konstruktör Civilingenjör Fredrik Lavén Kvalitetsgranskare Civilingenjör, SVR, CSK 015 Rev nr Datum Omfattning Granskad av Godkänd av Upprättad Fastställd FL RK Antal sidor: 12 Antal bilagor: 3

2 Sida 2 (13) Innehållsförteckning 1. Uppdragsbeskrivning AVGRÄNSNINGAR Befintlig stomme & grund BÄRFÖRMÅGA OCH KAPACITET Geoteknisk bärförmåga Grundsulor Pelare Totalstabilitet Påbyggnad STOMFÖRSLAG STOMFÖRSLAG STOMFÖRSLAG TOTALSTABILITET Kommande etapper FITTJA TOWER TAKTERRASS Rekommendationer Bilagor/Hänvisningar Gällande datum Bilaga 1 Fittja Centrum etappindelning Oss tillhanda Bilaga 2 Ritning K Bilaga 3 Idéskiss etapp 1 av Enter Arkitektur

3 Sida 3 (13) 1. Uppdragsbeskrivning På uppdrag av Fittja Centrumfastigheter AB, Martin Sundquist, har Structor Eskilstuna AB utfört utredning av konstruktiva konsekvenser på befintliga bärande konstruktioner för omoch påbyggnad av centrumfastighet i Kv. Forbonden 4 Botkyrka. Befintlig fastighet med fyra våningar lokaler plus källare byggs omoch på till äldreboende med ytterligare tre våningar. Projektet är del av en större omoch nybyggnad av Fittja centrum där aktuell del är benämnd etapp 1, se Bilaga 1. Ett konstruktivt beaktande har i utredningen tagits till senare byggetapper i den mån de påverkar den planerade påbyggnationen av centrumfastigheten. Ursprungliga konstruktionsritningar daterade 1971 från Kadesjös Ingenjörsbyrå AB och Strängbetong AB har legat till grund för utredning av status och kapacitet i befintlig stomme och grundläggning. Underlag för planerad påbyggnation har tillhandahållits av Enter Arkitektur AB i form av idéskisser, daterade Åtgärdsförslag baserade på bedömningar som utförts med hjälp av konstruktionsberäkningar finns presenterade i rapporten. Rapporten med tillhörande bilagor kan användas för fortsatt utredning i detaljplanearbete, bygglovsansökan samt ligga till grund för fortsatt projektering av program-/systemhandling. 1.1 Avgränsningar Utredningen syftar till att analysera möjlighet till påbyggnad med ny stomme och dess konstruktiva konsekvenser för befintlig grund- och överbyggnad. Konsekvenserna av påbyggnaden presenteras mer generellt i denna utredning och måste utredas ytterligare i ett framtida projekteringsskede. I utredningen är ingen hänsyn tagen till närliggande tunnelbanesystem. Särskild utredning kan behövas för att säkerställa dess påverkan på fastigheten, se även 4. Kommande etapper.

4 Sida 4 (13) 2. Befintlig stomme & grund Kv. Forbonden 4 i Botkyrka kommun byggdes år Byggnaden består förenklat uttryckt av två sammansatta huskroppar. Den östra huskroppen (affärsverksamhet), som angränsar mot en parkering och ett torg, består av en källarvåning samt ett våning i marknivå. Den västra delen (galleria och kontor) består av en källarvåning samt fyra stycken ovanpåliggande våningar, vilken tillika är den del där påbyggnaden är tänkt att ske. Figur 1. Orienteringsfigur för Kv. Forbonden 4, visar befintlig byggnad. Över markplan är stommen prefabricerad, bestående av ett bjälklag med TTkassetter som bärs av betongpelare c/c 8,4 m. Dessa betongpelare bär övre bjälklag med hjälp av förspända betongbalkar. De tre översta bjälklagen består av håldäck som bärs av betongpelare c/c 3,6 m respektive 4,8 m. Bjälklag under marknivå bärs av platsgjutna väggar och pelare, se Figur 2. Grunden är uppbyggd av grundsulor och grundbalkar som i sin tur är grundlagda på berg alternativt fast lagrad morän. Figur 2. Principskiss visar elevation av befintlig pelarstomme (överbyggnad).

5 Sida 5 (13) 2.1 Bärförmåga och kapacitet För att skapa sig en bild över vilka marginaler som finns bärighetsmässigt har samtliga beräkningar utförts på stomme och grundläggning som den är uppförd i dagsläget. Beräkningsresultaten har stickprovsmässigt kontrollerats mot norm gällande vid nybyggnation Den jämförande kontrollen fungerar även som kvalitetssäkring, då normkraven gällande 1971 med största sannolikhet är uppfyllda. Äldre normverk såsom SBN har fungerat som vägledande dokument när äldre materialstandarder och laster har angetts på befintlig ritning. Dåtidens betong- och armeringskvaliteter har således ersatts med material av likvärdig hållfasthet i de utförda beräkningarna. Säkerhetsmarginaler i dagens normer är generellt högre i jämförelse med dåtidens (1971) normer vilket skapar ett ogynnsamt utgångsläge vid den här typen av ombyggnation. Av 1 kap. 4 plan- och bygglagen framgår att ändring av en byggnad är en eller flera åtgärder som ändrar en byggnads konstruktion, funktion, användningssätt, utseende eller kulturhistoriska värde. Enligt lagkrav skall med andra ord gällande norm användas vid denna typ av ändring, som vid tillfället för utredningen är EKS 9, Boverkets föreskrifter och allmänna råd, BFS2013:10 (EUROKOD). Förenklat uttryckt har fyra olika beräkningskontroller utförts vilka innefattar de delar som blir berörda av en påbyggnation. Nedan beskrivs utnyttjandegrader och bärförmåga för de fyra olika huvudområden som kontrollerats Geoteknisk bärförmåga Geoteknisk undersökning saknas. På konstruktionsritning K0 (se Bilaga 2) står följande: Plintar (sulor och grundbalkar) skall nedföras till fast botten av berg eller morän. Dessvärre framgår det inte specifikt vilka grundsulor och grundbalkar som står på berg respektive fast lagrad morän. För att vara på den säkra sidan antas därför samtliga grundsulor och grundbalkar vara grundlagda på fast lagrad morän. Ytterligare en osäkerhetsfaktor är sulornas grundläggningsdjup, vilken är avgörande för den slutliga dimensionerande bärförmågan. I utförda beräkningar gjordes ett antagande till grundläggningsdjupet 1,0 m, se nedan. I Tillämpningsdokument EN kapitel 6 Plattgrundläggning står följande: För fast lagrad bottenmorän kan den dimensionerande bärförmågan sättas till högst 0,6 MPa. Vid ett minsta grundläggningsdjup av 1,0 m.

6 Sida 6 (13) Ett representativt urval av kontrollpunkter valdes med hänsyn till framtida lasteffekter från påbyggnaden. Flera av de kontrollerade grundläggningspunkterna visade sig ha ett dimensionerande grundtryck där hela bärförmågekapaciteten är utnyttjad. Man bör även ha i åtanke att den dimensionerande bärförmågan är vald till högsta rekommenderade värde för bärförmågan. Se 5. Rekommendationer, för verifiering av geoteknisk bärförmåga. Beräkningar visar att den antagna geotekniska bärförmågan ej har någon marginal kvar för ökad belastning. För befintlig byggnad förutsätts dock i detta skede att de högst belastade kontrollpunkterna ligger på berg eller med morän med tillräckligt hög bärförmåga för att klara laster enligt dagens normkrav. Slutsats: Innan eventuella förstärkningsåtgärder, på grund av ökad belastning, och nya grundläggningsmetoder utreds för ökad geotekniska bärförmåga, bör en geoteknisk undersökning utföras. Det är då möjligt att fastställa undergrundens verkliga bärförmåga Grundsulor Norra halvan av huset är grundlagd på runda sulor med höga plintskaft medan södra halvan är grundlagd på kvadratiska sulor kombinerat med grundbalkar. Då grundsulorna i norra delen bär både pelarstomme och betongväggar är de generellt högre belastade än den södra delen där grundbalkar avlastar samtliga betongväggar. Sulornas diameter varierar mellan 1,2 till 2,6 m. Endast de sulor som påverkas av en framtida påbyggnation ingick i beräkningskontrollen. Den geotekniska bärförmågan har stor inverkan vid utformning och dimensionering av sulorna. På grund av tidigare nämnd osäkerhet av den geotekniska bärförmågan (se Geoteknisk bärförmåga) antogs bärförmågan till högst 0,6 MPa. Slutsats: Sulorna uppfyller bärighetskraven med viss marginal kvar för ökad belastning, dock behöver armeringsutformning/förankringslängder osv. studeras i detalj för att kunna utesluta eventuella förstärkningsbehov.

7 Sida 7 (13) Pelare I vardera plan kontrollerades de högst belastade pelarna. Beräkningskontrollen visade att pelarnas utnyttjandegrad generellt är lägre än tidigare kontrollerade bärande element (markens bärförmåga och grundsulor). (påbyggnad), med undantag för primärpelarna c/c 8,4 m i plan 0. Dessa pelare bär de avväxlade betongpelarna i de övre planen, se Figur. 2, och har en hög utnyttjandegrad på grund av excentricitet från ovanstående pelare. Slutsats: Pelare i plan 0 behöver förstärkas för att kunna hantera tillkommande belastning från påbyggnaden Totalstabilitet Huset stabiliseras huvudsakligen av tre stycken separata trapphus som alla sträcker sig från källarvåning upp till tak. Stommen är till största del prefabricerad, bortsett från trapphusen som är platsgjutna. Ur stabilitetssynpunkt är det positivt, då platsgjuten betong generellt sett har högre kapacitet för den här typen av belastning med hänsyn till avsaknad av fogar med mera. Bjälklaget stabiliseras genom skivverkan med upplag på de stabiliserande enheterna (trapphusen). De stabiliserande enheterna betraktas som inspända över källarplan och de studerade lasteffekterna från stabilitetskontroll visar inga dragkrafter i grundläggningen för befintligt utförande. Slutsats: Byggnaden anses som stabil och väldimensionerad med hänsyn till den befintliga utformningen. För byggnadens totalstabilitet efter påbyggnad, se kap. 3.4.

8 Sida 8 (13) 3. Påbyggnad Påbyggnaden avser tre nya våningar innehållande äldreboende, se Figur 3 och bilaga 3. Figur 3. Orienteringsfigur för Kv. Forbonden 4, visar placering av påbyggnad. Det finns olika metoder för att lösa ny påbyggd stomme. För att göra minsta möjliga påverkan på verksamhet i befintlig byggnad är strävan att följa sistnämnda alternativ i Figur 4. Andra alternativ bör dock övervägas när förstärkningsåtgärderna blir orimliga både ur ett utförandemässigt och ekonomiskt perspektiv. Nedan beskrivna stomförslag är alla baserade på en kombination av det andra och tredje alternativet i Figur 4. Figur 4. Tre stycken konstruktiva principlösningar för påbyggnation av befintlig stomme och grundläggning.

9 Sida 9 (13) 3.1 Stomförslag 1 Utgångspunkten vid den här typen av påbyggnation är att skapa en så lätt stomme som möjligt för att göra minsta möjliga påverkan på befintlig konstruktion. För att kunna föra ner lasterna på ett enkelt och bra sätt är det en förutsättning att det nya stomsystemets upplag stämmer överens med underliggande stomsystem. Stora spännvidder i båda riktningarna mellan lastnedförande pelare i befintlig konstruktion begränsar dock valmöjligheterna mellan olika stomsystem med hänsyn till bärförmåga, egenfrekvenser, ljudkrav med mera. Med de förutsättningar som råder utförs det nya stomsystemet lämpligen med prefabricerade håldäcksbjälklag som bärs upp av pelare och balkar i förtillverkat stål. Figur 5. Principskiss visar påbyggnad ovan befintlig pelarstomme (överbyggnad). Enligt föreslaget påbyggnadsalternativ förs lasterna från påbyggnaden rakt ner i grunden utan att påverka de förspända balkarna ovan plan 0. Lastnedförande punkter för påbyggnaden är alltså halverat i jämförelse med de tre underliggande befintliga bjälklagen, se Figur 5. Se kap 3.4 Totalstabilitet för föreslagen stabilisering av ny påbyggnad.

10 Sida 10 (13) 3.2 Stomförslag 2 Antalet pelare i påbyggnaden skulle alternativt kunna fördubblas med i övrigt samma uppbyggnadsprincip som stomförslag 1. Med ökat antal pelare ställs inte samma bärighetsmässiga krav på ny bärande stålbalkar, vilket i sin tur förenklar hela systemet och medför en mer ekonomiskt fördelaktig stomme. Figur 6. Principskiss visar alternativ stomme för påbyggnad (överbyggnad) Stomförslaget innebär att laster förs ner i samtliga av de befintliga pelarna. Procentuell lastökning för vardera befintlig pelare blir därför mindre (jämförelse mellan samma befintliga pelare som föregående stomförslag). Förstärkningsåtgärderna av de befintliga pelarna blir därmed mindre, dock sannolikt fortfarande nödvändiga. Nackdelen i jämförelse med föregående stomförslag är de omfattande förstärkningarna av balkarna ovan markplan, se Figur 6. Särskild utredning krävs för påverkan av verksamhetens på grund av de omfattande förstärkningarna av balkarna ovan plan 0. Se kap 3.4 Totalstabilitet för föreslagen stabilisering av ny påbyggnad.

11 Sida 11 (13) 3.3 Stomförslag 3 Ett tredje stomalternativ för att minska egenvikterna och på så sätt minska belastningen på befintlig stomme är: Balkraster av stål (balkar i båda riktningarna) ovan befintligt tak (plan 4). På detta placeras exempelvis prefabricerade moduler av trä. På grund av stålbalkarnas höjd och tjockare bjälklag blir den totala höjden av påbyggnaden något högre än stomförslag ett och två. Förstärkning av pelare i plan 0 behövs dock sannolikt även i detta alternativ. Se kap 3.4 Totalstabilitet för föreslagen stabilisering av ny påbyggnad. 3.4 Totalstabilitet Den totala stabiliteten efter påbyggnad bedöms uppfyllas genom att de nya trapphusen utförs så pass styva att de kan samverka med befintliga stabiliserande enheter, se kap Nya trapphus föreslås utföras av platsgjuten betong med dragstagsförankring genom stomme och ned till friskt berg. Översiktligt förslag på placering av nya trapphus enligt Figur Kommande etapper Utredning av senare byggetapper (etapp 2-5 enligt Bilaga 1) ingår inte aktuell utredning. Kommande etapper beaktas dock i den mån de konstruktivt påverkar påbyggnationen av centrumfastigheten.

12 Sida 12 (13) Figur 7. Orienteringsfigur för Kv. Forbonden 4, visar placering av kommande etapper, Fittja Tower etapp 5 och Terrass (antas ingå i etapp 3-4). 4.1 Fittja Tower Fittja Tower är ett 18 våningar högt kilformat punkthus/torn innehållande kontor, studentrum och hotell, se förslagsskiss Bilaga 3. Tornet är tänkt placeras intill den södra fasaden (kortsida) av centrumfastigheten. Vi har i detta skede endast översiktligt utrett tornets påverkan på befintlig stomme, någon stomteknisk utredning av själva tornet är ej utförd. Befintlig byggnad måste delvis rivas för ny stomme och ny grundläggning av tornet. Vid fortsatt utredning eller projekteringsskede, är det viktigt att tornets stomme utförs och placeras så att ny grundläggning möjliggörs och att rivning av befintlig stomme utförs så att avstånd mellan påbyggnadens stomme och tornets stomme erhålls, se Figur 7. Tunnelbanans eventuella påverkan på tornet och vice versa bedöms inte vara något problem då tunnelbanan ligger utomhus och på andra sidan vägen. Samverkan bör dock ske framöver med de aktörer som kan beröras. 4.2 Takterrass På den lägre delen av centrumfastigheten, där det idag bedrivs affärsverksamhet, och mellan etapp 1 och 3 (se Bilaga 1) är en terrass ovan befintligt tak planerad. Byggnaden består idag av enplans prefabricerad stomme med pelare och primärbalkar av betong samt sekundbalkar av stålfackverk, under det en källare av platsgjuten betong. Vi har i detta skede inte utrett affärslokalens stomme i någon större utsträckning. En ny terrass innebär dock sannolikt en femfaldig lastökning och befintlig stomme och grund antas därför behöva förstärkas eller rivas i sin helhet.

13 Sida 13 (13) 5. Rekommendationer Slutsatsen är att en påbyggnad i tre våningar till äldreboende är möjlig. Påbyggnaden utförs enligt stomförslag och förstärkningar som anges i rapporten samt i princip enligt skissförslag från Enter Arkitekter. Den geotekniska bärförmågan är dock avgörande för den totala omfattningen av förstärkningsåtgärderna. Innan eventuella förstärkningsåtgärder och nya grundläggningsmetoder utreds, bör därför geoteknisk undersökning utföras. Detta för att fastställa undergrundens verkliga bärförmåga. Fortsättningsvis bör bland annat följande beaktas: - Geoteknisk utredning för att fastställa geoteknisk bärförmåga. - Statusutredning befintlig stomme, för att avgöra om byggnaden har betongskador som utgör potentiella risker för befintliga och framtida bärighets- eller beständighetsproblem. - Fortsatt utredning av föreslagna stomförslag. - Utrymmesbehov i befintliga lokaler med hänsyn till eventuella förstärkningar kan komma inkräkta på planlösningar och fasadutformning. - Stompåverkande brandfrågor. - Utredning stomme Fittja Tower. - Utredning stomme befintlig affärslokal.