Foto:
Dr. Ing. A.Aas-Jakobsen AS
Postgirobygget var i sin tid Norges høyeste bygg med sine 20 etasjer over bakken og en total høyde på 83 meter. Det har aldri vært forberedt for laster fra påbygging av ekstra etasjer. Først og fremst er det oppgaven med påbyggingen som har vært spesiell og krevende i dette prosjektet. Særlig krevende blir denne når det samtidig gjøres store tekniske inngrep i den eksisterende konstruksjonen. Å bygge på 6 etasjer på et eksisterende 20 etasjers høyt bygg betyr en stor prosentvis økning av lasten som bærekonstruksjonene må tåle, både fra vertikale laster og ikke minst horisontale belastninger fra vind.
Eksisterende bygningskropp er i sin helhet utført i plass-støpt betong, og fremstår bæremessig som et robust bygg med gode tekniske løsninger. Tverrsnittsdimensjoner og armeringsmengde er variert relativt mye for å oppnå god materialutnyttelse. Dette har medført at mange viktige bæreelementer hadde høy utnyttelse allerede før påbyggingen.
Analyser og beregninger
Bygget er prosjektert og bygget i første halvdel av 1970-tallet. I dag finnes det bedre og mer nøyaktig beregningsverktøy, og bæreevnen kan derfor beregnes med noe større nøyaktighet enn tidligere. Særlig på analyse-siden har det skjedd en voldsom utvikling på de årene siden bygget ble oppført. Samtidig har vi fått en økt forståelse for betongkonstruksjoners oppførsel. Dette betyr i praksis at en har kunnet hente ut restkapasiteter i konstruksjonen, uten at dette har gått på bekostning av sikkerheten og gjeldende regelverk.
Det ble tidlig klart at det lå mye økonomi i å utnytte restkapasiteten som bygget hadde, ved å benytte nytt regelverk og moderne beregningsverktøy. Komplette geometri- og armeringstegninger forelå, slik at forutsetningene var til stede for å gjøre nøyaktige og pålitelige beregninger/analyser.
Målinger av eksisterende konstruksjon
På et tidlig stadium ble det foretatt målinger av betongstyrke, nedbøyninger, byggets vertikalitet etc., for å kartlegge den bæremessige tilstanden til bygget. Disse målingene ga gode resultater. Det kan blant annet nevnes at beregnet middelavvik fra teoretisk loddlinje, basert på innmåling av alle søyler, viste et horisontalt avvik på 10 mm i toppen av bygget. Dette betraktes å være meget bra, og indikerer en god bygningsmessig utførelse.
Horisontal stabilitet
Påbyggingen medfører at bygget får en betydelig større flate eksponert for vind. I tillegg er vindstyrken mer enn dobbelt så kraftig i 110 meters høyde enn ved bakkenivå. Vindlastens momentarm er også mye større for en lastflate på toppen av bygget.
Det resulterer i at det veltende momentet, forårsaket av vinden, øker med opptil 80% med de 6 nye etasjene. Denne økningen ble ivaretatt ved å innhente mer eksakte vinddata, utføre nøyaktige analyser/beregninger, samt foreta enkelte konstruktive forsterkninger.
Fundamentering
Bygget er i sin helhet fundamentert til fjell, enten direkte eller via pilarer. Det er opprinnelig benyttet armerte betongpilarer med utvendig diameter på 108 cm. Bunnplaten er støpt direkte på grunn. Underkant bunnplate ligger på kote ÷5 meter over havet, og er derfor utsatt for et betydelig vanntrykk fra grunnvannet som varierer mellom kote 0 og +2 meter over havet.
Påbyggingen krevde at ca. halvparten av betongpilarene måtte forsterkes. Dette ble utført ved å sette ned nye stålkjernepeler parvis inntil de eksisterende pilarene. Det ble benyttet en liten boremaskin som kunne passere døråpninger i kjelleren. I tillegg var selve boreriggen demontérbar, slik at den kunne taes med inn gjennom trange passasjer, mens den større maskinen kunne stå noe lengre unna. Avstanden mellom maskin og rigg var begrenset av slangelengder.
Å håndtere vanntrykket på bunnplaten var også en stor utfordring. F.eks. var det viktig med god tetting rundt pelene hvor bunnplaten var punktert, etter at pelene var etablert. Dette blant annet for å hindre at grunnvannsnivået i området ble varig forstyrret.
En viktig problemstilling i forbindelse med forsterkning av fundamenteringen var samvirket mellom nye stålkjernepeler og gamle betongpilarer. Betong og stål oppfører seg forskjellig, og i tillegg hadde pilarene allerede en påført spenning. Dette ble løst ved å forspenne de nye stålkjernepelene til en beregnet verdi, som tok hensyn til eksisterende spenningstilstand i betongpilarene samt videre pålastning fra nyttelaster og nye etasjer.
Søyler
Søylene i bygget får en vesentlig økt vertikallast ved påbyggingen, noe de ikke var forberedt for. Betongprøvene som ble tatt gav ikke grunnlag for å øke fastheten utover opprinnelig prosjekteringsfasthet. Derfor var det nødvendig med forsterkning av et stort antall søyler. To forsterkningsmetoder ble benyttet.
For søyler med betydelige overskridelser av kapasitetskravet ble det benyttet stålkappe montert utenpå eksisterende betongsøyle. Ekspanderende mørtel ble deretter injisert mellom stålkappen og betongsøylen. For søyler med mindre overskridelse av kapasiteten, ble det benyttet karbonfiberduk (komposittmateriale) limt utenpå søylene.
Denne duken vil i seg selv ikke bære noen last, men snører inn betongen slik at den får høyere trykkstyrke. Dette gir dermed betydelig økning i bæreevnen. Prinsippene er tilsvarende som ved bruk av spiralarmering. Prisen for en forsterket søyle ved bruk av karbonfiberduk var vesentlig mindre enn ved bruk av stålkappe.
I tillegg til søylene ble det benyttet komposittmateriale til forsterkning av dekke-konstruksjonene. Dette var millimetertykke karbonfiberbånd med meget høy bruddstyrke. Båndene ble limt direkte til betongoverflaten av underkant dekke, og fungerer som en overflate armering.