Puurakenteiden suunnitteluohjeiden uudistukset

Transkriptio

1 Puurakenteiden suunnitteluohjeiden uudistukset Ari Kevarinmäki, Tekniikan tohtori Erikoistutkija, VTT RIL Puurakenteiden toimikunnan sihteeri Puurakenteiden suunnittelussa on käytössä kaksi vaihtoehtoista suunnitteluohjejärjestelmää: Suomen Rakentamismääräyskokoelman osiin B1 ja B10 tai Eurocode -järjestelmän standardeihin ja niiden kansallisiin liitteisiin perustuvat suunnitteluohjeet. Puurakenteista koskevat Eurocode 5:n esistandardit ENV ja ENV korvataan vuonna 2006 varsinaisilla standardeilla EN ja EN Samassa yhteydessä kuormitusnormin Eurocode 1 esistandardi ENV 1991 korvataan varsinaisilla standardeilla EN 1990 (Eurocode 0) ja EN Uudet suunnitteluohjestandardit poikkeavat oleellisesti esistandardeista, joihin perustuvia RILin suunnitteluohjeita RIL ja RIL ei voida enää käyttää. Suomen Rakentamismääräyskokoelman puurakenteiden suunnitteluohjeet pysyvät rinnakkaiskäytössä Eurocode 5:n kanssa ainakin vuoteen 2010 saakka. RakMK:n osaan B10 Puurakenteet Ohjeet 2001 perustuviin puurakenteiden suunnitteluohjeisiin RIL [1] tehtiin merkittäviä uudistuksia. Ohjeen koko sisältö tarkistettiin ja sitä päivitettiin ja täydennettiin siten, että ohje on lähempänä uuta euronormia (Eurocode 5, EN 1995:2004). Uudistettu ohje täyttää kaikki RakMk B10:n ohjeet muutamilta kohdin viranomaisohjetta ankarampanakin ja B10:stä puuttuvat suunnittelu/sovellusohjeet on täydennetty euronormin laajuutta vastaaviksi ja myös sisällöltään mahdollisimman pitkälti sen mukaisiksi. Näin pyritään madaltamaan normien välisiä eroja ja helpottamaan lopullista siirtymistä Eurocode 5:n käyttöön. Uutena asiana RIL :ään on otettu mm. pultti- ja tappivaarnaliitosten lohkeamismurtomitoitus, suunnittelun perusvaatimukset, rakenteiden luokitus, rakenteiden mallinnusperusteet, jatkuvan sortuman estäminen, lattioiden värähtelymitoitus, mitoitus vääntörasitukselle, liitosalueen mitoitus puun syitä vastaan kohtisuoralle voimalle ja itseporautuvat puuruuvit. Palotekniseen mitoitukseen on lisätty palosuojausta ja mekaanisia liitoksia koskevat ohjeet. Mekaanisesti yhdistettyjen palkkien ja pilarien mitoitusohjeet on muutettu Eurocode 5:ttä vastaaviksi. Rakenteiden laadunvalvontaan on annettu lukuisia uusia ohjeita. Lisäksi mm. seuraavia rakenneosien mitoitusohjeita on oleellisesti uudistettu tai täydennetty: nurjahdustuentojen jäykkyysvaatimukset, kaarien ja harjapalkkien syitä vastaan kohtisuora veto, pulpetti- ja harjapalkkien taivutus, naulojen tartuntamitoitus, teräslevylliset liitokset, tappivaarnaliitosten sidepultit, metallisten liitososien korroosiosuojaus, vaarnaliitosten kapasiteetit sekä ristikoiden mitoitusohjeet. Seuraavassa käydään yksityiskohtaisemmin läpi merkittävimmät normitäydennykset ja uudistukset. Nämä ohjeet on tarkoitettu Suomen Rakentamismääräyskokoelman osan B10 suunnitteluohjeita täydentäviksi sovellus- ja lisäohjeiksi. Suunnittelun perusvaatimukset Rakenne tulee suunnitella ja rakentaa siten, että hyväksyttävällä todennäköisyydellä rakenne on tarkoitukseensa sopiva ottaen huomioon rakenteen suunniteltu kestoikä ja sen kustannukset ja rakenne kestää tarkoituksenmukaisella luotettavuudella kaikki kuormat ja muut vaikutukset, jotka todennäköisesti esiintyvät toteuttamisen ja käytön aikana, ja sillä on riittävä säilyvyys suhteessa huoltokustannuksiin. Rakenne on myös suunniteltava siten, että se ei vaurioidu alkuperäiseen syyhyn verrattuna liian laajasti, kun vaurion aiheuttaa räjähdys, törmäys tai inhimillisten virheiden seuraus. Mahdollinen vaurio rajoitetaan tai vältetään valitsemalla tarkoituksenmukaisesti yksi tai useampi seuraavista vaihtoehdoista: vältetään, eliminoidaan tai vähennetään vaaroja, joihin rakenne voi joutua valitaan rakennemuoto, joka ei ole herkkä tarkasteltavan vaaran suhteen valitaan rakennemuoto ja rakenne, joka kestää tyydyttävästi, jos sen yksittäinen osa tuhoutuu onnettomuudessa sidotaan rakenteet toisiinsa. 463

2 Edellä olevat vaatimukset tulee täyttää sopivalla materiaalien valinnalla, tarkoituksenmukaisella suunnittelulla ja yksityiskohdilla sekä määrittelemällä valvontamenetelmät tuotannolle, rakentamiselle ja käytölle asianmukaisesti yksittäisessä projektissa. Jatkuvan sortuman estäminen Jatkuvaa sortumaa rajoitetaan suunnittelemalla rakenteiden liitokset niin, ettei kantavan rakenteen vaurioitumisesta tai elementin putoamisesta johtuva paikallinen sortuma-alue laajene. Sortuma katsotaan rajoitetuksi, jos yhden rakenneosan sortuminen ei johda jatkuvaan sortumaan. Jatkuvan sortuman kuormitustilanteessa yksittäisen palkin, pilarin, ristikon, laattaelementin tms. rakenneosan sortuminen tai putoaminen aiheuttaa muille rakenneosille lisäkuormitusta. Jatkuvan sortuman tarkastelussa voidaan käyttää aikaluokan C käyttörajatilan kuormitusyhdistelmää ja materiaalien osavarmuuskertoimiksi voidaan olettaa γ m = 1,0. Rakenteiden luokitus Kantavat puurakenteet jaetaan RakMK osan A2 mukaisesti neljään vaativuusluokkaan, joita nimitetään AA-, A-, B- ja C-luokiksi (ks. taulukko 1). Rakenteiden suunnittelijalla tulee olla käytettävän vaativuusluokan mukainen pätevyys. Rakennusvalvontaviranomainen toteaa rakennuslupakohtaisesti suunnittelutehtävän vaativuusluokan ja suunnittelijan kelpoisuuden, jota arvioitaessa voidaan ottaa huomioon ao. suunnittelualaa koskevan pätevyyden toteamiselimen antama todistus. Jos rakennuskohteella on useita rakennesuunnittelijoita, on yksi heistä nimettävä vastaavaksi rakennesuunnittelijaksi, joka huolehtii siitä, että osasuunnitelmista muodostuu rakenteelliset vaatimukset täyttävä kokonaisuus. Rakenteiden mallinnusperusteet Laskelmat tulee tehdä käyttäen tarkoitukseen sopivia mitoitusmalleja (tarvittaessa kokeilla varmennettuja), jotka huomioivat kaikki kyseeseen tulevat muuttujat. Mallien tulee olla riittävän täsmällisiä rakenteellisen käyttäytymisen ennustamiseksi sekä sopusoinnussa saavutettavissa olevan työnsuorituksen laatutason ja suunnittelussa käytettävien lähtötietojen luotettavuuden kanssa. Rakenteellinen kokonaiskäyttäytyminen arvioidaan yleensä laskemalla kuormien vaikutukset lineaarista materiaalimallia (kimmoista käyttäytymistä) käyttäen. Rakenteissa, joiden liitokset ovat riittävän sitkeitä rakenteen sisäisten rasitusten uudelleen jakaantumiseen, rakenneosien sisäisten voimasuureiden laskemisessa voidaan soveltaa kimmoplastisia menetelmiä. Taulukko 1. Ohjeellinen taulukko puurakenteiden jaosta eri vaativuusluokkiin. AA Erityisvaatimus A Perusvaatimus B Pienehkö tai tavanomainen C Vähäinen 464 Rakennus tai tila, joka on 3-kerroksinen asuinkerrostalo, työpaikkarakennus tai kokoontumistila joka on raskaasti kuormitettu ja siinä on suuria pistekuormia tai suuria dynaamisia kuormia joka on korkeudeltaan yli 30 m tai joka on vakavuussuunnittelun osalta erityisen vaativa. Kantava rakenneosa, joka on esivalmistettu ja jänneväli yli 25 m paikalla valmistettava ja jänneväliltään yli 15 m tavanomaisesta poikkeava liittorakenne tai vaativa erikoisrakenne. Muutos- tai korjaustyö, muutoin A-luokkaan kuuluvan rakenteen staattista toimintaa oleellisesti muutetaan. Rakennus- tai tila, joka on kooltaan ja rakenteiltaan normaali. Kantava rakenne suunnitellaan naulalevyristikoita käyttäen. Hanke voi sisältää erikseen suunniteltuja AA-luokan rakenteita. Enintään 2-kerroksinen rakennus- tai tila, on pientalon tavanomaiset rakenteet ja lujuuslaskelmissa käytettävän sahatavaran lujuus on enintään T24 tai yleensä vain tilapäisesti oleskelee ihmisiä, kuten pienehkö varasto tai maatalouden tuotantorakennus, pinta-ala enintään 300 m 2 ja jännevälit enintään 6 m. Hanke voi sisältää erikseen suunniteltuja AA- tai A-luokan rakenteita. Rakennus tai tila on pieni, 1-kerroksinen sekä tarkoitettu muuhun kuin pysyvään asumiseen tai työntekoon ja rakenteet voidaan riittävästi esittää rakennussuunnitelmassa.

3 Rakenteen tai rakenneosan sisäisten voimasuureiden laskentamallissa tulee ottaa huomioon liitosten muodonmuutokset. Yleensä liitosten siirtymien vaikutus pitäisi käsitellä joko liitosjäykkyyden (esimerkiksi kiertymä- tai siirtymäjäykkyys) tai liitoksen kuormitusasteesta riippuvan annetun liukuma-arvon avulla. Rakenneosat Rakenneanalyysissa tulee ottaa huomioon rakenneosien suoruuspoikkeamat ja materiaalien epähomogeenisuudet. Yleensä ne on otettu huomioon epäsuorasti suunnitteluohjeen mitoitusmenetelmissä. Valmistuksessa ja asennuksessa noudatettavat toleranssit tulee ottaa huomioon suunnittelussa. Tarvittaessa voidaan käyttää suunnitteluohjeessa tai asiaa koskevassa tuotestandardissa annettuja sallittuja poikkeamia suurempia toleransseja, jos se otetaan huomioon rakenteen mitoituksessa ja muotoilussa (esim. minimiarvoja suurempien liitinetäisyyksien käyttö). Liitosten mitoituksessa tulee ottaa huomioon kokonaisrakenneanalyysissä määritellyt rakenneosien väliset voimat ja momentit. Liitosten muodonmuutosten tulee olla yhteensopivia kokonaisrakenneanalyysissä tehtyjen oletusten kanssa. Liitoksen tarkastelussa on otettava huomioon kaikkien niiden osien käyttäytyminen, jotka muodostavat liitoksen. Kehä- ja ristikkorakenteet Rakenteiden mallituksessa käytetään sellaisia staattisia malleja, jotka vastaavat realistisella tavalla rakenteen ja sen tuentojen todellista staattista toimintaa. Kehä- ja ristikkorakenteiden mallinnuksessa käytetään yleisesti kehäteoriaa. Kehärakenteiden sauvavoimien ja momenttien määrittämisessä on otettava huomioon sauvojen ja liitosten muodonmuutokset, tukien epäkeskisyydet ja tukirakenteiden jäykkyyden vaikutus. Rakenteen mallinnuksessa käytettäviä elementtejä on määritelty kuvassa 1. Kehärakenteen mallinnuksessa käyttävien sauvojen systeemilinjojen tulee pysyä sauvan poikkileikkauksen sisällä. Pääsauvojen, esimerkiksi ristikoiden paarresauvojen, systeemilinjojen tulee yhtyä sauvan keskilinjaan. Jos sauvan systeemilinja ei yhdy sauvan keskilinjaan, systeemilinjan epäkeskisyyden vaikutus on otettava huomioon sauvojen lujuuslaskelmissa. Kuvitteellisia palkki- ja jousielementtejä voidaan käyttää mallintamaan epäkeskisiä liitoksia tai tuentoja. Kuvitteellisten palkkielementtien sijoitussuunnan ja jousielementtien sijainnin tulee mahdollisimman tarkasti vasta liitoksen rakennetta. Sauvan geometrisesti epälineaarinen käyttäytyminen puristuksessa (nurjahdus) voidaan rakennetta analysoitaessa jättää ottamatta huomioon, jos se otetaan huomioon kyseisen sauvan lujuusmitoituksessa. Voimasuureiden laskennassa sauvoille käytetään keskimääräisiä kimmokertoimia. Kuvitteellisten palkki- ja jousielementtien jäykkyyden tulee vastata mallinnettavan liitoksen jäykkyyttä. Liitokset voidaan mallintaa kiertymäjäykiksi, jos niiden muodonmuutoksilla ei ole merkittävää vaikutusta sauvamomenttien ja -voimien jakautumiseen. Muutoin liitokset voidaan yleensä olettaa kiertymävapaiksi niveliksi. Liitosliukumat voidaan jättää ottamatta huomioon murtorajatilatarkastelussa, elleivät ne vaikuta merkittä- Kuva 1. Esimerkkejä rakenteen mallinnuksessa käytettävistä elementeistä. 465

4 466 västi rakenteen sisäisten voimien ja momenttien jakaantumiseen. Ristikoiden paarresauvojen jatkosliitokset voidaan mallintaa kiertymäjäykkinä, jos kuormituksessa todellisella kiertymällä ei ole merkittävää vaikutusta sauvavoimiin. Näin voidaan menetellä, jos toinen seuraavista ehdoista toteutuu: Jatkosliitoksen kapasiteetti on vähintään 1,5-kertainen vaikuttavien voimien ja momenttien yhdistelmään nähden. Jatkosliitoksen kestävyys vastaa vähintään vaikuttavien voimien ja momenttien yhdistelmää, edellyttäen, että liitoksen kohdalla puusauvaa rasittavat taivutusjännitykset ovat korkeintaan 0,3 kertaa sauvan taivutuslujuus ja rakenne on vakaa, jos kaikki tällaiset liitokset toimivat nivelellisinä. Yksinkertaiset ristikot Tässä esitettyä yksinkertaistettua rakenteellista tarkastelua voidaan käyttää yleisen kehäteorian vaihtoehtona, kun kokonaan kolmioista muodostuvat ristikot täyttävät seuraavat ehdot: ristikon äärimuodossa ei ole koveria kulmia ristikon tukialue sijaitsee kuvassa 2 esitetyn mitan a 1 rajoittamalla alueella ja etäisyys a 2 on korkeintaan a 1 /3, kuitenkin enintään 100 mm ristikon korkeus on suurempi kuin 0,15 kertaa jänneväli ja 10 kertaa paarteen maksimikorkeus. Sauvojen normaalivoimat määritetään olettamalla kaikki liitokset nivelellisiksi. Yksiaukkoisten sauvojen taivutusmomentit määritetään olettamalla päätysolmut nivelellisiksi. Useamman aukon yli jatkuvan sauvan taivutusmomentit määritetään kuten palkille, joka on nivelellisesti tuettu kussakin solmupisteessä. Solmupisteiden painumien ja liitosten osittaisen jäykkyyden vaikutus otetaan huomioon pienentämällä 10 % solmupisteiden kohdilla olevia taivutusmomentteja. Aukkomomentteja laskettaessa käytetään näitä pienennettyjä solmupistemomentteja. Kuva 2. Ristikon tukialueen sijaintiin liittyvien mittojen määrittely. Tasokehien ja kaarien toisen kertaluvun analyysi Geometrisista ja rakenteellisista poikkeamista epäsuorasti aiheutuvien taipumien vaikutus rakenteen sisäisiin voimasuureisiin voidaan ottaa huomioon toisen kertaluvun lineaarisella analyysillä seuraavin olettamuksin: rakenteen muodon epätarkkuuden oletetaan vastaavan alkumuodonmuutosta, joka saadaan antamalla rakenteelle tai sen asianomaisille osille kallistuskulma φ yhdessä rakenteen solmupisteiden välisen sinimuotoisen, suurimmillaan epäkeskisyyttä e vastaavan, alkukäyryyden kanssa. kulman φ arvoksi radiaaneina otetaan vähintään φ = 0,005 kun h 5 m φ = 0,005 5/h kun h > 5 m h on rakenteen korkeus tai rakenneosan pituus metreinä. epäkeskisyyden e arvoksi tulee ottaa vähintään e = 0,0025l sauvojen kimmomoduuleille käytetään laskenta-arvoja E= Ek γ m Kuvassa 3 on esitetty esimerkkejä oletuksina käytettävistä alkumuodonmuutoksista ja l:n määritelmät. Lattioiden värähtelysuunnittelu Kävelyherätteestä johtuvat värähtelyt on otettava huomioon asuin-, kokoontumis-, myymäläja toimistorakennusten käyttörajatilamitoituksessa. Ellei rakennuttajan kanssa toisin sovita, asuin- ja toimistohuoneistojen lattioissa tulee toisen seuraavista ehdoista täyttyä: a 0,075 m/s 2 ja 3 Hz f 0 10 Hz tai, kun f o > 10 Hz 1 mm kun L 2 m δ ( 1,25 0,125L) mm kun 2 m < L < 6 m 0,5 mm kun L 6 m a on kävelystä aiheutuva lattiarakenteen suurin pystysuora kiihtyvyys f 0 on lattian alin ominaistaajuus L on huoneen suurin mitta metreinä [m] δ on 1 kn staattisen pistevoiman aiheuttama suurin lattiarakenteen taipuma. Jos lattia-

5 Kuva 3. Esimerkkejä oletetuista alkumuodonmuutoksista kehälle ja kaarelle (a), jotka vastaavat symmetristä kuormitusta (b) ja epäsymmetristä kuormitustapausta (c). palkkien väli on enintään 600 mm, pintalevyn paikallista taipumaa ei yleensä tarvitse ottaa huomioon. Yhteen suuntaan kantavan lattian alin ominaistaajuus voidaan laskea lausekkeesta f = 21 o 2 EI m π ( ) l l on lattian jänneväli [m] (EI) l on lattian kantavaa suuntaa l vastaava taivutusjäykkyys pituusyksikköä kohti [Nm 2 /m] m on lattian oman painon ja pitkäaikaisen hyötykuorman (0,3q k ) pinta-alayksikköä kohden yhteen laskettu massa [kg/m 2 ]. Pistekuorman (F = 1 kn) aiheuttama suurin taipuma voidaan laskea yhteen suuntaan kantavan lattian tapauksessa lausekkeesta ( ) s ( EI) δ 2 3 δ = Fl Fl 42 k EI 48 k = δ 4 ( EI) ( EI) b l l (EI) b on lattian leveyssuuntaa b vastaava taivutusjäykkyys pituusyksikköä kohti [Nm 2 /m] s on lattiapalkkien välinen etäisyys [m]. l 467

6 Kävelystä aiheutuva kiihtyvyysamplitudi voidaan arvioida kaavalla a = kävelijän painona voidaan yleensä käyttää arvoa P = 800 N ja vaimennussuhteena arvoa ζ = 0,03. Värähtelyssä mukana oleva tehollisen lattian osan massa W [kg] voidaan arvioida yhteen suuntaan kantavan lattian tapauksessa lausekkeella 2 2 W= 2 m kδ l m b l 3 b on lattian leveys kohtisuorasti kantavaan suuntaan nähden. Tätä ohjetta voidaan soveltaa sellaisenaan myös 2- tai useampiaukkoisten jatkuvien lattiapalkkien tai -laattojen yhteydessä. Lattiarakenne ei saa kuitenkaan olla jatkuva eri huoneistojen välillä. Mitoitus vääntörasitukselle Puupalkin tai -sauvan vääntöjännityksen mitoitusehto on τ tor f v P e W ς 058, 035, f o f v on leikkauslujuuden laskenta-arvo. Samanaikaisesti vaikuttavien leikkaus- ja vääntöjännitysten mitoitusehto on 2 2 vy, vz, + fv fv τtor σ σ + f v l Nurjahdustuenta Sivuttaistuettavan puristussauvan kukin tuki mitoitetaan vähintään voimalle d F d = N 50 d F d = N 80 sahatavaralla ja liimapuulla ja kertopuulla N d on sauvan puristusvoima. Välein a poikittaistuentaa tarvitseville puristetuille rakenneosille (ks. kuva 4) tulee alkupoikkeamien suoruuden tukivälillä mahtua rajoihin a/500 liimapuu- ja kertopuusauvoilla ja a/300 muilla sauvoilla. Kunkin nurjahdustuen jäykkyyden tulee toteuttaa ehto 2 C Ed I π kc 3 a π k c =2 1+cos m E d I on tuettavan sauvan taivutusjäykkyyden laskenta-arvo tarkasteltavassa tuentasuunnassa m on a:n pituisten kenttien lukumäärä (ks. kuva 4). 468 Kuva 4. Esimerkkejä poikittaistuetuista rakenneosista.

7 Palkiston tai ristikkorakenteiden poikittaistuenta Sivuttaistukia tarvitsevat vierekkäiset yhdensuuntaiset kannatteet (ks. kuva 5) on varustettava jäykistävin poikittaistuin, joiden on ulkoisten vaakakuormitusten (esim. tuuli) lisäksi kestettävä pituusyksikköä kohden kuorma d q nn d 50L N d on keskimääräinen puristusvoima kannattajan yläpaarteessa n on jäykistävään rakenteeseen sidottujen vierekkäisten kannattajien lukumäärä L on kannattajan pituus metreinä. Palkin tapauksessa d Nd = M ( 1 kk) h k k on tukemattomalle palkille määritetty kiepahduskerroin, M d on palkkiin vaikuttava maksimimomentti ja H on palkin korkeus. Jäykistävien tukirakenteiden taipuma vaakatasossa kuormasta q d ei saa jännevälin keskellä ylittää arvoa L/700. Tukirakenteiden suurin taipuma kuorman q d ja sen kanssa samanaikaisesti vaikuttavien ulkoisten vaakakuormien yhdistelmästä ei saa ylittää arvoa L/500. Rakennuksen kokonaisjäykistyksen suunnittelussa on lisäksi otettava huomioon RIL 144 mukaiset rakennuksen lisävaakavoimat. Kaarien ja harjapalkkien syitä vastaan kohtisuora veto Kaarevissa palkeissa tarkistetaan kaarevuudesta johtuvat lamelleja vastaan kohtisuorat lisärasitukset. Harjapalkeissa tarkistetaan vastaavasti harjavyöhykkeen poikittaiset vetojännitykset. Syitä vastaan kohtisuoran vetojännityksen ja leikkauksen yhteisvaikutuksen mitoitusehto harjavyöhykkeellä ja kaaren maksimimomentin kohdalla on σv σt,,d , f vd, V / V f k dis on harjavyöhykkeen jännitysjakauman huomioon ottava kerroin: harjapalkit ja kaarevat palkit k dis = 1,4 kaarevat harjapalkit (ns. bumerangipalkit) k dis = 1,7 V 0 on referenssitilavuus 0,01 m 3 V on harjavyöhykkeen tilavuus (ks. kuva 6). Tilavuudelle V ei käytetä suurempaa arvoa kuin 2V b /3, V b on palkin koko tilavuus. Taivutusmomentin aiheuttama suurin vetojännitys syytä vastaan kohtisuoraan lasketaan kaavasta σ b on palkin leveys h ap on kaaren korkeus tai palkin korkeus harjan kohdalla k 5 = 0,2 tan α k 6 = 0,25 1,5 tan α + 2,6 tan 2 α = 2,1 tan α 4 tan 2 α k 7 t,,d = p ( ) kdis 0 t,,d k p k = k + k 6M bh d 2 ap h + r ap 5 6 k7 2 ap h r Kuva 5. Poikittaistuettu palkisto tai ristikkosysteemi. 469

8 Kuva 6. Harjavyöhykkeen määrittely: a) harjapalkki, b) kaareva palkki ja c) kaareva harjapalkki. 470 Pulpetti- ja harjapalkkien taivutus Laskettaessa pinnan suuntaisia taivutusjännityksiä on pinnan kaltevuus otettava huomioon, jos kaltevuuskulma α > 3 (ks. kuva 7). Kun syyt ovat ylä- tai alapinnan suuntaiset ja pinnan kaltevuuskulma α 10, syysuuntaisen pinnan taivutusjännitys lasketaan kaavasta σ b, 0, d 2 d ( tan α M ) 2 f bd, = + bh ja vinon pinnan kaavasta σ b, α, d 2 d ( 1 4tan α 6M ) 2 f b, α, d = bh

9 Kuva 7. Pulpettipalkki. Vinon pinnan taivutuslujuus f kun vetojännitykset ovat vinon pinnan suuntaiset ja f b, α, d b, α, d = f f = f f b, d t,, d b, d c,, d f b, d 2 2 sin α+ cos α kun puristusjännitykset ovat vinon pinnan suuntaiset. Harjapalkin harjan kohdalla vaikuttava taivutusjännitys ja sen mitoitusehto on 6 σ b, d = k M l bh f b, d 2 2 sin α+ cos α ap, d 2 f bd, ap h ap ja α ovat määritellyt kuvassa 6 ja kerroin k 1 = 1 + 1,4 tan α + 5,4 tan 2 α. Puun syiden suuntaa vasten kohtisuorat liitosvoimat Jos liitosvoima vaikuttaa vinossa kulmassa puun syysuuntaan nähden, syysuuntaan nähden poikittaiset vetojännitykset on otettava huomioon tarkistamalla, että puun halkeamiskapasiteetti on riittävä. Kuvan 8 mukaisessa tapauksessa tarkistetaan, että seuraava ehto toteutuu F v,ed F 90,k /γ m F v,ed = max {F v,ed, 1 ;F v,ed,2 }, kun F v,ed,1 ja F v,ed,2 ovat puun syitä vastaan kohtisuoran liitosvoimakomponentin F Ed sinα aiheuttamat leikkausvoimat. Havupuutavaran halkeamiskapasiteetin ominaisarvo aikaluokassa B ja kosteusluokissa 1 ja 2 F90, k = 11b he he 1 h b on puuosan paksuus h on sauvan korkeus h e on etäisyys kuormitetusta reunasta kauimpana olevaan liittimeen (ks. kuva 8). Kuva 8. Syysuuntaan nähden vino liitosvoima. 471

10 Naulojen tartuntamitoitus Naulaliitoksen tartuntalujuuden määrää naulan tartuntalujuus kärjen puoleisessa puussa, naulan läpimeno kannan puoleisesta osasta tai naulan vetolujuus. Kun naulat lyödään :n kulmassa liitospintaan ja puun syyn suuntaan nähden, naulaliitoksen ominaistartuntalujuus voidaan laskea kaavasta f u ja L h on annettu eri naulatyypeille taulukossa 2. Kaavan muut merkinnät selviävät kuvasta 9. Ensimmäisellä kaavalla tarkistetaan tartunta ja muilla kannan läpimenovoima. Taulukossa 2 esitettyjen arvojen sijasta on suositeltavampaa käyttää naulakohtaisesti testattuja arvoja. Naulan tartuntalujuusparametrit määritetään testaamalla EN 1382 standardin mukaan siten, että naulaus suoritetaan RH85:ssä tasaannutettuun puuhun ja testaus RH45:ssä tasaannutettuna. Profiloitujen konenaulojen tartuntalujuudet ovat yleensä huomattavasti vastaavan tyyppimerkinnän vasaroitavien naulojen arvoja heikompia. Liimakärkinaulojen ja profiloitujen konenaulojen tartuntalujuus lasketaan sileiden tai kuumasinkittyjen naulojen kaavoilla ja arvoilla, ellei tartuntalujuutta ole määritetty kyseiselle naulalle erikseen testaamalla. Sileitä nauloja ei pidä käyttää aikaluokassa A tartuntakuormitettuna. Naulan tartuntalujuus pienenee, jos puu kuivuu naulauksen jälkeen. Yli 50 %:n käyttöasteella tartuntakuormitetut naulat pitäisi naulata lopullisen käyttötilan kosteuteen tasaannutettuun puuhun. Märkään (tuoreeseen) puuhun naulatulle liitokselle ei voida olettaa tartuntalujuutta. Jos puulevyn ja puun välisessä liitoksessa levyn paksuus t 4d ja naulan kannan läpimitta d h 2,5d, kannan lävistymistä ei tarvitse tarkistaa. Jos hakasnaulan läpimitta on pienempi kuin Taulukko 2. Kertoimet f u (N/mm 2 )jal h eri naulatyypeille. Suositeltavampaa on käyttää EN 1382 mukaan testattuja naulan tartuntalujuusarvoja. Vasaroitavan naulan arvoja ei saa käyttää konenauloille, vaikka ne naulattaisiin osaksi tai kokonaan käsin. Kosteusluokka 1 Kosteusluokka 2 puu/puu Naulatyyppi Kuorman aikaluokka Kuorman aikaluokka liitos A B C A B C L h Sileä naula 1,6 2,1 1,1 1,6 40d Kierrenaula vasaroitava 3,6 5,2 6,8 1,7 3,6 5,4 10d Kampanaula vasaroitava 5,1 7,3 9,5 2,9 5,3 7,6 8d Kuumasinkitty naula 2,2 3,1 4,0 1,3 2,3 3,2 17d Hakanen 0,9 1,3 1,7 0,5 1,0 1,4 472 Kuva 9. Tartuntakuormitetun naulan merkintöjä.

11 1,5 mm, f u -arvoja pienennetään lineaarisesta siten, että 1,0 mm paksun hakasnaulan f u -arvo on puolet taulukon 2 arvosta. Itseporautuvat puuruuvit Itseporautuvilla puuruuveilla ilman esiporausta toteutettujen leikkausliitosten kapasiteetit voidaan laskea naulaliitosten ohjeilla, kun ruuvin kierteen ulkohalkaisijaa vastaava nimellispaksuus on enintään 8 mm ja osakierteisen ruuvin sileän osan paksuus d s on enintään 75 % nimellispaksuudesta. Ruuvin oletetaan vastaavan pyöreää naulaa, jonka paksuus on 1,1 kertaa ruuvin kierteisen osan sisähalkaisija (sydänmitta). Mikäli osakierteisen ruuvin sileän osan tunkeuma on kärjen puolella 4d s, ruuvin oletetaan vastaavan naulaa, jonka paksuus on d s. Itseporautuville ruuveille sovelletaan naulaliitosten liitinvälejä, reunaetäisyyksiä ja muita rakenteellisia ohjeita. Ruuvauksessa tulee käyttää momenttiväännintä siten, että suurin ruuvausmomentti on alle 90 % ruuvin vääntökapasiteetin ominaisarvosta. Kun ruuvin akselin ja puun syysuunnan välinen kulma on suurempi kuin 45, voidaan itseporautuvan puuruuvin aikaluokan B ominaistartuntavoima laskea kosteusluokissa 1 ja 2 kaavalla F k = k(1,5 + 0,6d)(L d) (N) d on ruuvin nimellispaksuus eli kierteen ulkohalkaisija (mm) L on ruuvin kierteisen osan tartuntapituus (mm) puussa 13 sahata var a T0, T18 ( T1), T24 ( T2) tai liimapuu L30 k = 15 sahata vara T30 ( T2), T40, liimapuu L40 tai Kerto-T*) 17 Kerto-S*) tai Kerto- Q* ) *) ei koske kertopuun syrjäliitoksia. Teräslevylliset liitokset Liitosten teräslevyn lujuus on tarkistettava teräsrakenteiden suunnitteluohjeiden mukaan. Puun syitä vastaan kohtisuora kuivumiskutistuminen on otettava huomioon teräslevyllisten liitosten suunnittelussa. Puristetuissa liitoksissa ulkopuolisten teräslevyjen nurjahduspituudeksi voidaan yleensä olettaa 0,8L a, kun L a on liitossauman eripuolilla olevien ensimmäisten liittimien/liitinrivien välinen etäisyys. Puuosien väliin sijoitettujen teräslevyjen nurjahdusta ei tarvitse tarkistaa, mikäli puuosien leviäminen on estetty esimerkiksi sidepulteilla siten, että teräslevyille varattu rako voi olla korkeintaan 25 % teräslevyn paksuutta suurempi. Naulatuissa teräksen ja puun välisissä liitoksissa naulavälejä saa pienentää 30 % puu-puuhun liitoksille annetuista arvoista. Puun reunaja päätyetäisyyksiä ei saa pienentää. Sellaisissa puun syiden suuntaisesti vedetyissä sauvanpääliitoksissa, joissa peräkkäisten naulojen lukumäärä on suurempi kuin 4, pienennettyjä naulavälejä saa hyödyntää vain sillä edellytyksellä, että puuosalle tehdään palalohkeamiskapasiteetin mitoitus. Tappivaarnaliitokset Tappivaarna on pyöreä teräksinen tanko, joka sovitetaan esiporattuun reikään tiukasti, ja jota käytetään akseliansa vastaan kohtisuorien voimien siirtämiseen. Tappivaarna voi sisältää myös porakärjen, jolloin sille ei tarvitse esiporata reikää. Itseporautuvien tappivaarnojen mitoituksessa saa hyödyntää ainoastaan tangon sileän osan pituutta. Tappivaarnat valmistetaan vähintään lujuusluokkaa S235 olevasta teräksestä. Tappivaarnan halkaisija on 6 30 mm. Vaarnan läpimitan toleranssit ovat 0/+0,1 mm. Tappivaarnoille sovelletaan leikkauskuormitettuja pultteja koskevia ohjeita, lukuun ottamatta annettuja liittimien pienimpiä keskinäisiä etäisyyksiä sekä porausta, aluslevyjä ja liitosten kiristämistä koskevia ohjeita. Monileikkeisissä liitoksissa yhden leikkeen kapasiteetti on pienin leikkeelle saatu arvo, kun liitos on jaettu kaksileikkeisiin osaliitoksiin ja näistä on määritetty kapasiteetti leikettä kohti. Liitoksen kapasiteetti saadaan kertomalla määritetty pienin yhden leikkeen kapasiteetti leikkeiden ja tehollisten liittimien lukumäärillä (ks. kuva 10). Tappivaarnat sijoitetaan suoriin riveihin siten, että liitinten keskinäinen etäisyys puun syiden suunnassa on vähintään 7d ja syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa 3d (ei porrastettua liitinkaavioita tai syysuunnassa peräkkäisten liitinten poikkeamia suorista riveistä kuten naulaliitoksilla). Puuhun poratun reiän halkaisijan tulee vastata tappivaarnan nimellismittaa. Teräslevyyn voidaan porata korkeintaan 1 mm tappivaarnan nimellismittaa suurempi reikä. Tappivaarnaliitoksissa käytetään sidepultteja. Sidepulttien lukumäärä on vähintään 1/8 liitinryhmän tappivaarnojen lukumäärästä. Vähintään yksi sidepultti sijoitetaan liitossaumaa lä- 473

12 Kuva 10. Tappivaarnaliitosten kapasiteetin määräytyminen. R 1,d tarkoittaa kaksileikkeisen t 1 -teräs-t i liitoksen, R 2,d kaksileikkeisen teräs-t 2 -teräs liitoksen ja R 3,d kaksileikkeisen t 2 -teräs-t 2 liitoksen liitinkapasiteettia yhtä leikettä kohden. 474 hinnä olevaan liitinriviin. Sidepulttien yhteydessä käytetään lukkomuttereita ja aluslevyjä, joiden halkaisijamitta on vähintään 3d ja paksuus 0,3d. Sidepultit kiristetään niin, että liitettävät osat tulevat tiukasti toisiaan vastaan. Sidepulttia voidaan hyödyntää leikkausvoimaa siirtävänä liittimenä, jos se on liitosalueelta kierteetön täsmäpultti, jonka lujuusluokka ja paksuus vastaavat tappivaarnaa. Leikkausvoimaa siirtämättömänä sidepulttina voidaan käyttää kierretankoa. Vedetyissä sauvanpääliitoksissa puun syiden suuntaisesti sijoitetussa liitinrivissä tehollisesti toimivien pulttien tai tappivaarnojen lukumäärä on n ni = min a t 4 50 d ief,, n 09 i 2 n i on puun syiden suuntaiseen riviin i sijoitettujen tappivaarnojen tai pulttien lukumäärä d on liittimen paksuus min( a1, a3) a = a3 kun ni 2 kun n = 1 a 1 on peräkkäisten liitinten välinen etäisyys puun syiden suunnassa a 3 on päätyetäisyys i t s t u on sisäpuun paksuus (2- ja monileikkeiset liitokset) tai yksileikkeisen puu-puu liitoksen pultin kantapuolen puusauvan paksuus on tappivaarnan tai pultin mutteripään sileän osan pituus ulkopuussa. Lohkeamismurto Puun syiden suuntaisesti vedetyissä sauvanpääliitoksissa tulee tarkistaa liitosalueen puuosan lohkeaminen (ks. kuva 11). Vedetyn sauvan liitosvoima ei saa ylittää sauvanpään lohkeamismurtokapasiteettia, jonka ominaisarvo R l, k = A t,net k l f tk f tk on puun ominaisvetolujuus A t,net = (n 1) (a 2 d) t ef n on rinnakkaisten liitinrivien lukumäärä puun syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa a 2 on liitinrivien välinen etäisyys puun syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa d on liittimelle poratun reiän halkaisija t ef on tappivaarnan tai pultin pituuden rajoittama puusauvan tehollinen paksuus, josta on vähennetty esim. puusauvassa sijaitsevat tappivaarnan viisteet, pultin kierreosuus ja teräksisille liitoslevyille sahatut urat.

13 Kuva 11. Lohkeamismurto. Lohkeamismurtotarkastelua ei tehdä sellaisille liitoksille, joissa kaikki liittimet sijaitsevat yhdessä puun syiden suuntaisessa rivissä (n = 1). Lohkeamismurtotarkastelussa L40 liimapuun vetolujuusarvona saa käyttää enintään L30 liimapuun vetolujuutta. Mikäli liimapuu valmistetaan homogeenisena LT30 tai MLT30 lamelleista, voidaan käyttää L40 vetolujuusarvoja. Vaatimus homogeenisen liimapuun käytöstä tulee esittää erillismainintana kaikissa ko. vetosauvoja koskevissa rakennepiirustuksissa. Liitosten mitoituksessa tulee ottaa huomioon käytettävästä valmistustekniikasta riippuvat toleranssit epäedullisimman tilanteen mukaan siltä osin kuin suunnittelumitoista sallitaan seuraavia toleransseja suuremmat poikkeamat: Tappivaarnan tai pultin sileän osan pituus (t s tai t u ) kussakin puuosassa: 2 mm, kuitenkin enintään 5 % puuosan suunnittelupaksuudesta. Tappivaarnan tai pultin sijaintipoikkeama ±2 mm, koskee liitoksen molempia puolia ja kaikkia leikkeitä. Teräslevyllisten tappivaarnaliitosten valmistuksessa edellä esitetyt toleranssit riippuvat mm. urasahausten sijainti-, vinous-, syvyys- ja paksuustoleransseista, teräslevyjen asennustoleransseista, liitinreikien porausten sijainti-, vinous- ja syvyystoleransseista sekä tappivaarnojen lyöntisyvyystoleransseista. Karkeammat valmistustoleranssit on otettava huomioon sekä liitos- ja lohkeamismurtokapasiteettien laskennassa että liitososien mitoissa. Esimerkiksi teräslevyjen reunaetäisyydet ja tappivaarnojen pituudet on valittava siten, että vaatimukset täyttyvät myös epäedullisimmassa toleranssiyhdistelmässä. Metallisten liitososien korroosiosuojaus Puurakenteiden yhteydessä olevat teräsosat mitoitetaan teräsrakenteita koskevien ohjeiden mukaisesti. Mitoituksessa on huomattava, että lämpötilan vaihtelut vaikuttavat paljon enemmän teräkseen kuin puuhun. Toisaalta kosteuden vaihtelu vaikuttaa puuhun mutta ei teräkseen. Kosteusluokkiin 2, 3 tai 4 tulevien rakenteiden suunnittelussa on kiinnitettävä huomiota teräsosien ruostumisvaaraan. Taulukossa 3 on esitetty esimerkkejä korroosiosuojauksen vähimmäisvaatimuksista eri kosteusluokissa. Palosuojaus Hiiltymistä ei tarvitse tarkastella, jos pinnat on palosuojattu verhouksella ja t pr t fi,req t pr on suojaverhouksena olevan levyn tai muun materiaalin palonkestoaika t fi,req on vaadittava palonkestoaika. Taulukko 3. Esimerkkejä materiaalien tai liittimien korroosiosuojauksen vähimmäisvaatimuksista (SFS-ISO 2081 mukaan) *). Liitinosa Kosteusluokka Naulat, tappivaarnat, ruuvit Ei ole Ei ole Fe/Zn 25c Kuumasinkitty Pultit Ei ole Fe/Zn 12c Fe/Zn 25c Kuumasinkitty Hakaset Fe/Zn 12c Fe/Zn 12c Ruostumaton Ruostumaton Naulalevyt ja liitoslevyt 3 mm paksuuteen saakka Fe/Zn 12c Fe/Zn 12c Ruostumaton Ruostumaton (naulalevyjä ei saa käyttää) Teräslevyt 3 5 mm Ei ole Fe/Zn 12c Fe/Zn 25c Fe/Zn 40c Teräslevy >5 mm Ei ole Ei ole Fe/Zn 25c Fe/Zn 40c *) Jos kuumasinkitysmahdollisuus on käytettävissä, on suositeltavaa korvata Fe/Zn 12c Z275:lla, Fe/Zn 25c Z350:lla ja Fe/Zn 40c Z450:lla SFS-EN mukaisesti. 475

14 Kun rakenteiden pinnat on palosuojattu verhouksella tai muilla rakenteilla, joiden palonkestoaika t pr on lyhyempi kuin vaadittu palonkestoaika t fi,req, hiiltyminen alkaa ajan hetkellä t pr. Yleensä palosuojauksena käytettävien materiaalien ja levyjen palonkestoaika määritetään kokeellisesti. Puuta tai puulevyä olevan palosuojauksen palonkestoaika voidaan laskea kaavasta t t r = 4 minuuttia, β on palosuojauspuun tai -puulevyn hiiltymisnopeus on palosuojauksen kokonaispaksuus. t p pr tp = t β r Kun palosuojauksena käytetään yhtä SFS-EN 520 standardin A, F tai H -tyypin kipsilevykerrosta, jonka saumoissa on enintään 2 mm leveitä rakoja, suojaverhouksen palonkestoajaksi voidaan olettaa t pr = 2,8 t p 18 (min) t p on levyn paksuus millimetreinä. Mikäli palosuojauksessa on kaksi levykerrosta SFS-EN 520 mukaisia A tai H tyypin kipsilevyjä, laskentakaavassa käytetään suojaukselle tehollista paksuutta, joka on ulommaisen levyn paksuus ja 50 % sisemmän levyn paksuudesta. Mikäli suojauksessa on kaksi kerrosta SFS-EN 520 mukaisia F-tyypin kipsilevyjä, voidaan tehollinen paksuus laskea vastaavasti olettaen sisemmälle levylle 80 %:n paksuus. Kun palkin tai pilarin palosuojauksena käytetään kivipohjaista mineraalivillalevyä, jonka paksuus >20 mm, tiheys vähintään 26 kg/m 3 ja joka pysyy koossa 1000 C lämpötilassa, puun hiiltymisen alkamisajaksi voidaan olettaa t = 007, ( t 20) ρ 4(min) pr p ins t p on mineraalivillan paksuus (mm) ja ρ ins on mineraalivillan tiheys (kg/m 3 ). Palosuojaus pitää kiinnittää kuvan 12 mukaisesti varsinaiseen rakenteeseen, ei toisiin levyihin. Jos verhouksessa on useita levyjä, kukin levykerros kiinnitetään erikseen siten, että päällekkäiset sivuttaissaumat ovat vähintään 60 mm etäisyydellä toisistaan. Kiinnikeväli ei saa ylittää 300 mm. Liitosten palomitoitus Seuraavat ohjeet koskevat kaksi- ja monileikkeisiä liitoksia, joissa käytetään liittiminä nauloja, ruuveja, tappivaarnoja, pultteja, rengasvaarnoja/tai hammasvaarnoja. Nämä ohjeet on tarkoitettu liitosten mitoitukseen standardipalossa, kun vaadittava palonkestoaika on enintään 60 minuuttia. Suojaamattomat liitokset reunaosat puuta Normaalilämpötilan mitoituksen mukaiset puupuu ja puu-teräs liitokset täyttävät t fi,d =15minuutin (R15) palonkestovaatimuksen, kun liittiminä käytetään: nauloja, joiden paksuus on vähintään 2,8 mm ruuveja, joiden paksuus on vähintään 3,5 mm tappivaarnoja tai pultteja, kun reunaosien puupaksuus t 1 45 mm hammas- tai rengasvaarnoja, kun reunaosien paksuus t 1 45 mm. Kun vaadittava palonkestoaika on suurempi kuin 15 minuuttia, mutta enintään 30 min (R30), liitoksen reunaosien minimipaksuutta t 1 sekä pääty- ja reunaetäisyyksien minimiarvoja a 3 ja a 4 kasvatetaan määrällä (ks. kuva 13). a fi = k f β (t fi,req 15) β on hiiltymisnopeus t fi,req on vaadittu palonkestoaika k f = 1,5 pulttiliitoksilla ja muilla liittimillä k f = 1, Kuva 12. Palosuojauksen kiinnitys.

15 Liitos täyttää 30 minuutin (R30) palonkestovaatimuksen, jos liitoksen kuormitusaste η n normaalilämpötilassa täyttää ehdon Ed ηn = η30 R dn, E d on liitoksen mitoituskuorma normaalilämpötilassa R d,n on liitoksen laskentakapasiteetti normaalilämpötilassa. Suhteen η 30 arvoja on annettu taulukossa 4 puu-puu liitokselle ja taulukossa 5 puu-teräs liitokselle. Taulukoissa 4 ja 5 l on liittimen pituus t 1 on reunaosan paksuus t 2 on keskiosan paksuus t max on suurempi arvoista t 1 ja t 2 d on liittimen halkaisija. Kuva 13. Puun paksuuden ja liittimien reuna- ja päätyetäisyyksien lisäys, kun vaadittu palonkestoaika on minuuttia. Taulukko 4. Puu-puu -liitoksen η 30 arvoja sekä rakenteellisia lisäehtoja. η 30 Naulat 0,80 Ehdot l max t 1 +8d 130 mm t 1 d 16 Pultit 0,45 t 1 75 mm d 12 mm Tappivaarnat (päät eivät saa olla ulkona) 0,80 l 2t 1 + t 2 l 150 mm t max 6 d Vaarnat 0,45 t 1 75 mm sidepulttien d 12 mm Taulukko 5. Puu-teräs-liitoksen η 30 arvoja sekä rakenteellisia lisäehtoja, kun keskiosa on vähintään 2 mm paksua terästä ja sen reunat on palosuojattu η 30 Ehdot Naulat 1,0 l 90 mm Pultit 0,45 t 1 75 mm ja d 12 mm Tappivaarnat (päät eivät saa olla ulkona) 1,0 l max 2t 1 + t 2 ja 110 mm t1 d 6 477

16 Taulukko 6. Paloluokissa R30 ja R60 vaadittavat n-kertaiset liitoskapasiteetit normaalilämpötilaan verrattuna Puu-puuliitokset naulat ja tappivaarnat Teräs-puuliitokset naulat ja tappivaarnat Pultit R30 1 = 080, 125, 1 = 100, 100, 1 = 222, 045, R60 1 = 500, 020, 1 = 400, 025, 1 = 0, , Taulukko 7. Teräslevyn leveydet b st, kun teräslevyn reunat ovat ilman palosuojausta. Suojaamattomat reunat 1 tai 2 reunaa ilman palosuojausta R R Liitos täyttää minuutin (R30 R60) palonkestovaatimuksen, jos liitoksen kuormitusaste η n normaalilämpötilassa täyttää ehdon E ηn = < R 30 d η30 dn, tfi, req Taulukkoon 6 on laskettu paloluokkien R30 ja R60 vaatimat, n-kertaiset liitoskapasiteetit normaalilämpötilaan verrattuna suojaamattomille liitoksille, joissa sivukappaleet ovat puuta. n on siis kapasiteetin suhde mitoituskuormaan normaalilämpötilassa Rdn, 1 1 n = = ja vastaavasti E η η d Kun liitoksen keskimmäinen osa on vähintään 2 mm paksua terästä, jonka reunat eivät ole palosuojatut ja joka ei ulotu puisten reunaosien ulkopuolelle, palonkestoaika on 30 tai 60 minuuttia (R30 tai R60), kun teräsosan leveydet b st (ks. kuva 14) ovat taulukon 7 mukaiset. Kuva 14. Teräslevyliitokset b st :n määrittely. Teräslevyn on oltava kokonaan reunapuiden alla. 2 Suojaamattomat liitokset ulko-osat terästä Palosuojaamattomien pulttiliitosten, joiden ulko-osat ovat terästä ja jotka ovat yhdeltä sivulta palolle alttiina, palonkestävyys on R30, jos teräslevyn paksuus on vähintään 6 mm ja jos kuormitusaste normaalilämpötilassa ei ylitä arvoa η n η 30 = 0,45. Muissa tapauksissa teräsosille ja -liittimille on tehtävä teräsrakenteiden suunnitteluohjeiden mukainen palomitoitus. Mitoituksessa on otettava huomioon, että puuosa hiiltyy teräslevyn alla kuten suojaamattomassa liitoksessa ja että puuosan paksuuden tulee täyttää vähintään suojaamattomille puuliitoksille esitetyt reunapuuosan paksuusvaatimukset. Palosuojatut liitokset Liitokset on palosuojattu, jos liittimet on suojattu puutulpilla, puulla tai puulevyillä, joiden minimipaksuus on a fi, katso kuva 15. Palosuojattujen liitosten tarkastelussa a fi :n laskennassa käytetään kerrointa k f = 1,5, jos palosuojaus kiinnitetään pulteilla tai aluslevyllisillä kansiruuveilla. Muilla kiinnityksillä k f = 1,0. Suojaavan levyn kiinnikkeiden reunaetäisyyden vähimmäismitta on a fi. Naulan tartuntapituus kärjen puolella pitää olla vähintään 6d ja suojaavan levyn pinta-ala naulaa kohti saa olla enintään 0,015 m 2. Sivuosina tai keskellä käytettävät teräslevyt katsotaan suojatuiksi, jos ne on kokonaan päällystetty puulla, jonka vähimmäispaksuus on a fi. Teräsosien reunat pitää suojata vastaavasti. Jos teräslevyt ovat kapeampia kuin puuosat, niiden reunat katsotaan suojatuiksi, jos levyn paksuus ei ylitä 3 mm ja kuvan 16 kohdassa b raon syvyys d g on suurempi kuin 20 mm

17 Kuva 15. Suojatut liittimet: a) ja b) liimatut puutulpat, c) suojaava puulevy. Mitan a fi laskentakaava on esitetty suojaamattomien liitoksien yhteydessä. Kuva 16. Teräslevy: a) suojaamaton, b) suojattu raolla, c) suojattu liimatulla puusoirolla ja d) suojattu puulevyllä tai laudalla. palonkestävyysluokassa R30 ja suurempi kuin 60 mm palonkestävyysluokassa R60 tai rakoon on liimattu puusoiro (ks. kuva 16 c) tai rako on peitetty puulevyllä (ks. kuva 16 d), kun raon syvyys d g tai puulevyn paksuus t p on suurempi kuin 10 mm palonkestävyysluokassa R30 ja suurempi kuin 30 mm palonkestävyysluokassa R60. Rakentaminen ja valvonta Puurakenteet on toteutettava siten, että suunnittelun perusehdot täyttyvät. Materiaalit on sijoitettava, kiinnitettävä ja käytettävä siten, että ne toimivat asianmukaisesti ja suunnitellulla tavalla. Työn laadun on materiaalien tuotannossa, valmistelussa ja asennuksessa täytettävä yleisesti hyväksytyn rakennustavan vaatimukset. Rakennesuunnitelmissa, tässä ohjeessa ja asiaa koskevissa standardeissa esitettyjä materiaali-, valmistus-, kokoonpano- ja asennustoleransseja on noudatettava. Mikäli toleranssivaatimus ei täyty, rakenteen kelpoisuustarkastelun tekee rakennesuunnittelija. AA-vaativuusluokan puurakenteilla tulee olla rakennesuunnittelijan laatima kohdekohtainen kosteudenhallintasuunnitelma, johon kuuluvia puurakenteiden kosteushistorian todentamis- ja valvontaohjeita tulee noudattaa rakenteiden valmistuksessa, rakennusaikana ja rakennuksen käytössä. Rakenteiden valmistus tehtaassa Tehtaan teknisellä johdolla täytyy olla riittävät tiedot rakenteiden raaka-aineista, tehdasmaisesta valmistuksesta ja valmiille rakenteille asetettavista vaatimuksista. Tehtaan muu henkilökunta täytyy olla asianmukaisesti koulutettu tehtäväänsä. Tehtaan työtilojen tulee olla sellaiset, että rakenteet voidaan valmistaa ja varastoida vaarantamatta niiden kelvollisuutta. Tehtaalla tulee olla riittävästi tilaa raaka-aineiden varastointiin, jotta ne eivät sekaannu keskenään, eivätkä turmellu varastoinnin aikana. Käsittelytilojen tulee olla sellaisia, että raaka-aineet voidaan tasaannuttaa valmistusajan lämpötilaan ja kosteuteen (esim. liimapuupalkin valmistus). Mikäli jollekin rakennusaineelle tai rakenteelle on saatu tyyppihyväksyntä, noudatetaan sen osalta tyyppihyväksynnän antaneen viranomaisen laadunvalvontaohjeita. Rakenteellis- 479

18 480 ten liimaliitosten, naulalevyrakenteiden tai AA-vaativuusluokan puurakenteiden valmistuksessa tulee noudattaa ympäristöministeriön hyväksymän tarkastuselimen tai VTT:n antamia laadunvalvontaohjeita. Valmiiden rakenteiden varastointi järjestetään siten, ettei niiden laatu pääse heikkenemään varastoinnin aikana. Erityisesti huolehditaan siitä, ettei rakenne joudu suurempaan kosteustilaan kuin sen materiaalit sietävät. Kuljetuksen aikana rakenteet tulisi suojata sään vaikutuksilta. Edelleen kiinnitetään huomiota siihen, ettei rakenteeseen synny kuljetuksen aikana sellaisia rasituksia, jotka voivat aiheuttaa rakenteen vaurioitumisen. Rakenteet on tuettava varastoinnin ja kuljetuksen ajaksi siten, ettei virheellinen asento aiheuta haitallisia muodonmuutoksia. Rakennustyö Puurakenteita tehtäessä noudatetaan rakennepiirustuksia, muita rakentamista koskevia asiakirjoja ja oikeita työtapoja. Rakennustarvikkeet valitaan siten, että tarkoituksenmukainen ja kelvollinen lopputulos saavutetaan. Erityisesti kiinnitetään huomiota rakennusaineen sopivuuteen asianomaiseen käyttötarkoitukseen sekä eri rakennusaineiden yhteistoimintaan valmiissa rakenteessa. Eri lujuusluokkiin kuuluvat rakennustarvikkeet (esim. lujuusluokiteltu sahatavara) säilytetään siten, etteivät ne sekoitu keskenään eivätkä joudu haitallisiin kosteusolosuhteisiin. Rakennustarvikkeet eivät saa myöskään vaurioitua työmaalla säilytyksen aikana. Vaurion syynä voi olla mm. kosteus, mekaaniset kolhut tai varastointi virheelliseen asentoon. Kosteusluokissa 1 ja 2 oleva ja niihin valmiissa rakenteessa tuleva materiaali ja rakennusosa suojataan rakennuspaikalla sateelta, maasta tulevalta kosteudelta, sulavalta lumelta yms., joka voi aiheuttaa haitallista kostumista. Erityisen alttiita kostumiselle ovat sellaiset materiaalit, joita voidaan käyttää vain kosteusluokassa 1. Säilytyspaikan valinnassa on otettava huomioon että mekaanisille kolhuille alttiita ovat esimerkiksi levyjen ja palkkien reunat ja nurkat sekä niiden rakennusosien ulkonevat osat. Myös valmiissa rakenteessa näkyviin jäävät pinnat on syytä varjella vaurioilta työmaasäilytyksen aikana. Kosteana tai märkänä työmaalle tuleva puumateriaali varastoidaan siten, ettei kuivuminen aiheuta kieroutumista tai muita virheellisestä asennosta johtuvia muodonmuutoksia. Ohuiden rakennuslevyjen varastointi lappeellaan epätasaisella alustalla aiheuttaa levyihin haitallisia muodonmuutoksia. Tällaiset levyt on syytä varastoida syrjälleen tai tasaiselle alustalle. Mikäli materiaalin tai rakennusosan valmistaja antaa ohjeita tuotteittensa säilyttämisestä ja varastoinnista työmaalla, niitä noudatetaan. Rakenteet kootaan piirustuksia, rakennusosien toimittajan ohjeita, hyväksi havaittuja työtapoja, huolellisuutta ja ammattitaitoa noudattaen. Asennuksenaikainen puurakenteiden ja rakennuksen rungon tuentasuunnitelma tulee tehdä ainakin AA-vaativuusluokan rakenteille. Asennuksessa tulee huolehtia myös työturvallisuudesta työsuojeluviranomaisten antamien erillisohjeiden mukaan. Valmiita rakenneosia liikuteltaessa huolehditaan siitä, ettei nostotapa aiheuta rakennetta vaurioittavia rasituksia. Lisäksi tulee kiinnittää huomiota rakenneosan noston- ja asennusaikaiseen tuentaan, sillä monien rakenneosien stabiilisuus on silloin huono. Tällaisia rakenneosia voivat olla esimerkiksi pilarit, seinät, ristikot, liimapuukaaret sekä korkeat palkit. Työ tehdään niin tarkasti, että tarvittava lopputulos saavutetaan. Erityisesti on kiinnitettävä huomiota staattisesti määräämättömien rakenteiden tukien korkeuksiin, koska pienetkin virheet tukien korkeusasemissa saattavat aiheuttaa niiden päälle tuleviin rakenteisiin suuria lisärasituksia. Myös nurjahdusalttiisiin pilareihin tukeutuvat rakenteet on sijoitettava mahdollisimman tarkasti piirustusten mukaan, koska pienikin epäkeskisyys vaikuttaa pilarin kantokykyyn. Erityisesti kiinnitetään huomiota eri rakenteiden ja elementtien saumoihin, jotta ne täyttäisivät ääneneristys- ym. vaatimukset. Sellaiset puristetut liitokset, joissa hyödynnetään kontaktia, tulee asentaa täydelliseen kontaktiin tai noudattaen suunnitelmassa annettua sallittavaa rakotoleranssia. Tarvittaessa puristuskontakti voidaan varmistaa saumamassan tms. avulla. Työmaalla tehtyä liimausta ei saa ilman erikoislupaa ottaa huomioon liitosten kantokykyä laskettaessa. Mekaanisia liitoksia tehtäessä noudatetaan rakennepiirustuksia. Erityisesti huolehditaan siitä, etteivät rakenteet halkeile liittimien kohdalta ja että liitoksien liitinmäärät ja koot ovat sellaiset, että niillä saavutetaan rakennepiirustusten edellyttämä lujuus. Kantaviin puurakenteisiin syntyvien taipumien haitallisuutta voidaan pienentää antamalla rakenteelle sopiva esikorotus, joka ilmoitetaan rakennepiirustuksissa. Rakenteita ei saa rakennusaikana yleensä kuormittaa käyttämällä ominaiskuormia suurempia kuormia, jotka saattavat aiheuttaa pysyviä taipumia. Tällainen vaara on erityisesti silloin, kun rakenteiden materiaalin kosteus on rakentamisen aikana suunnitelmissa esitettyä suurempi. Levyrakenteita koottaessa otetaan huomioon kosteuden vaihtelusta aiheutuvat muodonmuutokset siten, että levyt ilmastoidaan tulevaan ta-

19 w Kuva 17. Naulalevyristikoiden asennustoleranssit. sapainokosteuteen ennen kiinnitystä. Monet seinälevyt kiinnitetään runkoon avosaumoin kosteuden vaihtelun aiheuttamien muodonmuutosten haittojen pienentämiseksi. Kantaviin rakenteisiin saa tehdä rakennepiirustuksista poikkeavia reikiä tai lovia vain suunnittelijan luvalla. Lyöntinaulojen aiheuttamien reikien ei yleensä katsota heikentävän puun kantokykyä edellyttäen, etteivät naulat ole halkaisseet puuta. Kuormitettujen rakenteiden alla olevan lumen tai jään sulattaminen höyryllä on kielletty, mikäli höyryn pääsyä rakenteeseen ei voida estää Ṙistikoita valmistettaessa on sauvojen suoruuden pysyttävä EN 1059 tai EN antamissa rajoissa. Kuitenkin, jos valmistuksen ja asennuksen välisenä aikana käyristyneet sauvat voidaan suoristaa tuottamatta vahinkoa puutavaralle tai liitoksille ja jos ne saadaan pysymään suorina, ristikko voidaan katsoa kelvolliseksi. Asennuksen jälkeen 10 mm käyristymä ristikkosauvassa sallitaan edellyttäen, että sen lisäkäyristyminen valmiissa rakenteessa on estetty. Ristikoiden suoruus ja pystyasento on tarkistettava ennen lopullisten poikkijäykisteiden asennusta. Paarteiden sivuttaisessa suoruudessa on noudatettava kuvassa 17 esitettyjä toleranssivaatimuksia ( L/300). Suurin poikkeama pystyasennosta saa olla korkeintaan w = (H 1) mm 25 mm H on ristikon suurin korkeus metreinä. Valvonta Puurakenteiden kelpoisuuden varmistamiseksi valvotaan rakenteiden ja niihin käytettävien rakennustarvikkeiden laatua jäljempänä esitettyjä periaatteita noudattaen. Laadunvalvontaan kuuluvat rakennustarvikkeiden laadunvalvonta, rakennustyön valvonta, valmiin rakenteen kelpoisuuden toteaminen ja vajaalaatuisten rakenteiden aiheuttamat toimenpiteet. Rakennustarvikkeiden ennakkovalvontaa suorittavat valmistajat ja maahantuojat. Rakennusaineet ja -osat on asianmukaisesti tarkastettava työmaalla ennen niiden käyttämistä. Tällöin rakennustarvikkeiden kelvollisuutta arvioidaan aineenkoetustodistuksien, tyyppihyväksyntä- ja laadunvalvontamerkintöjen yms. selvitysten sekä käytännön kokemuksen perusteella. Kuljetuksien aiheuttamat mahdolliset vauriot tarkistetaan. Milloin vastaava työnjohtaja ei välittömästi johda rakennustyötä puurakenteiden osalta, tulee valvovalla työnjohtajalla olla riittävä perehtyneisyys puurakenteisiin ja niiden toimintaan. Työnjohtajan on huolehdittava, että puurakenteet tehdään asianmukaisesti ohjeita noudattaen. Tällöin kiinnitetään erityistä huomiota piirustusten noudattamiseen ja rakennustarvikkeiden ja työn kelvollisuuteen. AA-vaativuusluokan puurakenteiden työmaa-asennuksen tulee tapahtua AA-luokan puurakennesuunnittelijan valvonnan alaisuudessa ja siitä on pidettävä tarkastuspöytäkirjaa. 481

20 Puurakenteiden kelpoisuus arvioidaan kaikkia asiaan kuuluvia selvityksiä käyttäen. Tarvittaessa rakenteista otetaan näytteitä koekuormitusta tms. varten. Rakenteet ovat kelvollisia, ellei rakenteiden tarkastus anna aihetta lisäselvityksiin. Lisäselvitys voi olla esimerkiksi rakennustarvikkeista otettujen näytteiden tutkiminen, koekuormitus, puolueeton asiantuntijalausunto tai jokin muu selvitys, joka auttaa rakenteen kelpoisuuden arvioinnissa. Mikäli rakenne ei vastaa asetettuja vaatimuksia, selvitetään, millaisin edellytyksin tai rajoituksin rakennetta saadaan käyttää. Rakenteen korjaamista, sen käytön rajoittamista tai kieltämistä harkittaessa otetaan huomioon kaikki sen kelpoisuudesta käytettävissä olevat tiedot. LÄHDE: [1] Puurakenteiden suunnitteluohjeet, RIL , Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL r.y. 482