Joskus voi tapahtua niinkin, että kaikista varotoimista ja huolellisesta suunnittelusta huolimatta huomataan vasta jälkikäteen, että valmiissa rakenteessa on jotain vakavasti pielessä. Näin kävi Citicorp Buildingin tapauksessa New Yorkissa.
Tästä vakavan tilanteen korjaamisesta on tehty monessa yliopistossakin opetettava mallisuoritus insinöörietiikasta, jossa turvallisuusongelma korjattiin asianmukaisesti aiheuttamatta paniikkia yleisössä, pitäen asiakas tyytyväisenä ja tapauksesta myöhemmin luennoinut pääsuunnittelijakin työllistettynä normaaliin eläkeikään asti. Todennäköisesti vastuunsa tunteva suunnittelija/laskija saattoi vielä nukkua yönsäkin hyvin, ellei sitten tapauksen johdosta jäänyt mieleen kalvava epäilys siitä, missä muissa projekteissa olisi päässyt sattumaan vastaavaa. Vaikkei siihen ehkä olisi mitään syytäkään.
Rakenne ja kuormien siirtymistiet
Rakennus on erikoisen muotoinen johtuen vaatimuksesta, että yhden sen nurkan alle piti saada mahtumaan kokonainen, pilvenpiirtäjästä erillään oleva kirkko. Tämän toteuttamiseksi rakennus seisoo viiden pilarin varassa, yksi keskellä rakennusta ja neljä sen sivujen keskellä. Kuormien viemiseksi hallitusti sivujen keskipylväille sivuilla on koko seinän levyiset, puristetut V-muodossa olevat diagonaalit. Rakennuksen nurkkien pystypalkit on katkaistu diagonaalien risteysten kohdalta niin, että nurkkapilareiden kantama pystykuorma pysyy pienenä kaikialla. Tuulikuormien aiheuttamat leikkausvoimat siirtyvät tuulen suuntaisilta diagonaaleilta niihin kiinnitettyihin tuulen puoleisen ja vastaisen sivun diagonaaleihin ja palkkeihin. Rakennuksessa on dynaaminen massavaimennin pienentämässä dynaamisten tuulikuormien aiheuttamaa heiluntaa, lähinnä asukasmukavuuden vuoksi, mutta sillä voidaan myös pienentää tuulen ja maanjäristysten dynaamisia kuormia jonkin verran.
Ongelma kuormissa
Tavallisessa suorakaidepoikkileikkauksellisessa rakennuksessa, joka on tehty normaalien, Citicorpin pilvenpiirtäjän rakennusaikaisten suunnitteluohjeiden mukaan, tuulikuormat mitoitettiin vain sivuja vastaan kohtisuorien tuulikuormien suhteen. Citicorpin rakennus oli mitoitettu näiden tuulikuormien suhteen riittäväksi, mutta erikoisen rakenteen johdosta tämä ei nyt ollutkaan mitoittava tilanne. Myöhemmin tehdyssä tarkastelussa huomattiin, että rakenteesta johtuen kriittisen kuormituksen aiheuttaakin tilanne, jossa tuuli puhaltaa rakennuksen nurkan suunnasta. Tällöin puolet seinän diagonaalituista kantaa koko tuulikuorman, kun toinen puoli diagonaaleista ei niitä kanna periaatteessa lainkaan. Kuormitettujen diagonaalien kuorma kasvoikin huomattavasti.
Ongelma toteutetussa rakenteessa
Rakenne oli alunperin laskettu olettaen diagonaalit yhteen hitsatuiksi, mutta valmistusteknisistä ja kustannusongelmista johtuen diagonaalien jatkeet olikin toteutettu pultatuilla laippaliitoksilla, ilmeisesti pääsuunnittelijalta asiaa kysymättä. Laippaliitokset oli kyllä mitoitettu asiaankuuluvasti, mutta käyttäen edellä esitettyä, liian pientä mitoituskuormaa. Jatkolaipat oli toteutettu neljällä pultilla, mutta kestääkseen mitoittavan vinon tuulikuorman vedetyissä diagonaaleissa, pultteja olisi pitänyt olla kymmenen.
Ongelma yhdistetyissä kuormissa
Pulttilaippaliitoksien kannalta kriittisiä kuormia ovat laippaliitokseen vetoa aiheuttavat kuormat, jolloin pultit ovat vedolla (lisäksi pultteja voi samalla kuormittaa huomattavat
kampeamis/pryingkuormat). Seinädiagonaalien pulttiliitosten kannalta pahin kuormitusyhdistelmä onkin tällöin tilanne, jossa diagonaaleihin aina puristusta aiheuttava massakuorma rakenteesta, varustelusta, huonekaluista, ihmisistä jne. on pienimmillään kun samalla tuulikuorma on suurimmillaan. Kun tämä yhdistelmä huomioitiin, jouduttiin toteamaan, että pultteja olisikin pitänyt kriittisissä diagonaalien jatkosliitoksissa ollakin 14 eikä 4 (tai edes 10)!
Korjaus
Kun ongelma havaittiin, oli selvää, että asia oli vakava. Laskelmien perusteella jo muutaman vuoden välein vallitseva myrsky voisi riittää kaatamaan pilvenpiirtäjän, joka kaatuessaan voisi kaataa tai murskata muitakin ympärillä olevia rakennuksia, mikä olisi dominoefektinä aiheuttanut laajan katastrofin.
Korjauksena kriittisiä diagonaalien jatkeita alettiin kaikessa hiljaisuudessa muuttaa hitsatuiksi jatkeiksi yöaikaan, kun rakennus oli tyhjä muista työntekijöistä. Aamuun mennessä paikat siivottiin ja seinäpaneelit siirrettiin paikalleen, ehkä tuuletustakin järjestettiin hitsauskäryjen poistamiseksi. Näin jatkettiin kuukausien ajan, kunnes korjaukset saatiin tehtyä ilman että edes moni avainhenkilö, tiedotusvälineistä puhumattakaan, olisi ollut ongelmista edes tietoinen. Rakennus on edelleenkin pystyssä ja käytössä.
Johtopäätöksiä
Yksi tärkeä huomio tapauksesta on se, että uusimmatkaan ohjeet ja määräykset eivät aina riitä rakenteen kriittisten pettämismekanismien ja riskien huomioimiseen, varsinkaan tavallisesta poikkeavissa rakenteissa. Rakenteen suunnittelija on viime kädessä aina vastuussa lopputuloksesta, ja suunnitteluvaatimuksia tulee aina pitää vain minimivaatimustasona. Hyvään suunnittelukäytäntöön tulee sisältyä muitakin tarkistuksia ja varmistuksia tarpeen mukaan.
Toinen huomio on suunnitelmista poikkeaminen ilman suunnittelun konsultointia. Valmistuksessa keksitään silloin tällöin kustannuksia tai vaivaa helpottavia (hyviäkin) ratkaisuja, joiden aiheuttamia seurauksia ei välttämättä aina pystytä lattiatasolla ennakoimaan. Mitättömän tuntuisilla muutoksilla suunnitelmissa ei viitsitä tai ehditä vaivata usein tavoittamattomissa olevia suunnittelijoita, ja muutokset jäävät arvioimatta ja dokumentoimatta, kun niiden vaikutuksien arvioidaan virheellisesti olevan mitättömiä tai jopa vahvistavia. Esimerkiksi laivanrakennuksessa tätä pyritään estämään suorittamalla rakennusaikaisia ja valmiin laivan tarkastuksia, joissa rakenteen suunnitelmien- (ja vaatimusten-) mukaisuus pyritään varmistamaan.
Kolmas, ja tärkein huomio tapauksesta on merkittävien virheiden korjaaminen asianmukaisesti mahdollisimman nopeasti, kun ne on todettu.
Valitettavasti nykyään nolojen virheiden tunnustaminen on entistäkin epätodennäköisempää tästä melko todennäköisesti seuraavien kalliiden oikeusprosessien, korvausvaatimusten, huonon julkisuuden ja maineenmenetyksen johdosta. Tässä esimerkkitapauksessa ongelmat onnistuttiin pitämään pienen, toisiinsa luottavan piirin tiedossa ongelmien korjauksien rauhassa loppuunsuorittamiseen asti. Mitä olisi tapahtunut, jos tiedotusvälineet (tai nykyaikana some) olisivat saaneet vihjeen asiasta heti kun ongelma havaittiin? Olisiko siitä ollut kenellekään hyötyä?
Toki ongelmien julkisuudessa riepomisellakin on paikkansa, jos sillä saadaan maton alle lakaistuja vakavia ongelmia käsittelyyn. Myös silloin jos ongelma tai sen korjausprosessi on kaikkien todettavissa muutenkin ja yleisen turvallisuuden vuoksi yleisöä on syytä varoittaa (esimerkiksi
Turun Myllysilta), ei korjausta voi toteuttaa ilman julkisuutta, mutta tässä tapauksessa ongelma pystyttiin korjaamaan "tyylikkäästi" kuten kuuluukin.
Alla Veritasiumin hieno video aiheesta, jossa on paljon enemmänkin asiaan liittyneitä erikoisuuksia.
Kommentit
Lähetä kommentti