CLT-rakentamisen ominaispiirteitä

Transkriptio

1 ekologisuus monipuolisuus rakentamisen laatu rakentamisen talous rakennusfysikaalinen toimivuus rakenteiden lujuus rakenteiden turvallisuus Puun tarina johtolankana = suomalaisen rakentamisimagon korjaantuminen 1

2 Puun tarina Puu kiehtoo ihmisiä. Ihmisten pyrkimys luontoon voimistuu Puu on lämminhenkinen materiaali. Puun pinta on miellyttävä. Puun pinnassa silmä lepää. Puussa on oksia. Puu tulee metsästä. Puu kasvaa. Suomessa metsää ja puita näkee kaikkialla. Puu on osa suomalaista maisemaa. Suomessa puuta riittää. Puuta voi polttaa. Puu ei ole muovia. Puhdas puu ei ole ongelmajätettä. 2

3 Miksi puusta? Yleinen mielipide on puurakentamiselle myönteinen Puun ekologiset arvot korostuvat Puuta tuotetaan enemmän kuin käytetään, puuta jää metsiin Puu on terveellinen materiaali Puu sitoo itsensä hiiltä CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Puu toimii täten hiilivarastona Puu on uusiutuva materiaali ekologisuus Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi kannattaa suosia pitkäikäisiä rakenteita, joihin on varastoitunut paljon ilmakehän hiilidioksidia. 3

4 ekologisuus Rakennusten energiatehokkuus Normitalot Matalaenergiatalot Onko meillä valmiuksia ottaa tiukentuvat määräykset vastaan? Lähes nollaenergiatalot Plusenergiatalot Voivatko julkiset rakennukset toimia suunnan näyttäjänä? 4

5 ekologisuus Lähde: Puuinfo Oy 5

6 ekologisuus Elementtirakenteiden hiilijalanjälkiä CLT? Lähde: arkkitehti SAFA Matti Alasaarelan selvitys 6

7 Maapallon hiilivarastot Mihin varastoimme lisääntyvät hiilidioksidipäästöt? Voiko puutuotteiden valmistuksen lisääminen vähentää hiilipäästöjä? 7

8 ekologisuus Lähde: Puuinfo Oy Puutuotteiden keskimääräiset käyttöiät Käyttöikä vuosissa Sanoma lehdet Aikakausi lehdet Kirjat Pakkaukset Halvat huonekalut Kalliit huonekalut Ulkokäyttö Huoneiden sisustukset Rakennus rungot Käyttö 0,2 0, Keskiarvo 8

9 Puurakentamisen järjestelmät, joihin Clt soveltuu: PreCut Pienelementti Suurelementti Tilaelementti Pilari-Palkki Hirsi Hybridijärjestelmät, joihin Clt soveltuu myös Betonirunkoiset rakennukset Teräsrunkoiset rakennukset Clt-rakentamisen edut: Lämpöä varastoiva Kosteutta tasapainottava Ekologinen CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Monipuolisuus, joustavuus Puurakentamisen kohteet, joihin Clt soveltuu: Omakotitalo Vapaa-ajan talot Koulut, päiväkodit Laitosrakennukset Asuinkerrostalot Julkiset rakennukset Liikerakennukset Tuotantorakennukset Maatilarakennukset Matkailurakennukset Turvallinen Taloudellinen Monipuolinen Joustava + Puun tarina kiehtoo Pientaloostajat / rakentajat Julkisten tilojen rakentajat Tuotanto- / liiketilarakentajat Kerrostalorakentajat Puutaloteollisuus Matkailurakentajat Hirsitaloteollisuus Jne 9

10 Monipuolisuus CLT- rakenne sopii kaikkiin puurakennejärjestelmiin PreCut-järjestelmä Tolpparungon voi kaikilta osin helposti korvata clt-rungolla. Työmaavaihe nopeutuu ratkaisevasti. Pienelementtijärjestelmä Tuotteistettavissa helposti esim. pienten markettien tai hallien rakennejärjestelmäksi. Suurelementtijärjestelmä Toteutus clt-runkoisina seinän kokoisina elementteinä. Myös pohjarakenteet clt-runkoisina Tilaelementtijärjestelmä Clt voi muodostaa tilaelementin kaikki rakenteet. Tilaelementin monimuotoisuutta voi lisätä. Hirsirakenteet Hirttä täydentävä, aitopuinen alapohja- / välipohja- / yläpohjaratkaisu. Pilari-Palkkirakenteet Pilari-palkkitaloa voi täydentää clt:lla väli- ja yläpohja-rakenteissaa sekä ulkoseinien vaipparakenteissa. Hybridirakenteet Rakennus voi olla myös betoni- tai teräsrunkoinen täydennettynä clt-rakenteilla. 10

11 Monipuolisuus CLT- rakenne sopii erityyppisiin rakennuksiin Omakotitalot, muut asuinpientalot Clt kiinnostaa monien eko-ominaisuuksien vuoksi. Yksi valtti on arkkitehtuurin vapaus. Vapaa-ajan asunnot, Myös clt on aitoa puuta (hirren ohella) ja tuo asuntoon massiivisen, puumaisen tunnelman Laitosrakennukset; Koulut, päiväkodit, hoivakodit ym. Tilaelementtiratkaisuna nopea pystyttää ja kätevä räätälöidä arkkitehtuuria ja tilatarpeita. Kerrostalot Tilaelementtiratkaisuna kilpailukykyinen, koska työmaavaihe nopeutuu ratkaisevasti Julkiset rakennukset Kilpailuttamisessa hiilijalanjälki- / muut eko-vaatimukset tulevat vaikuttamaan paljon. Arkkitehtuurin vapaus voi myös nousta valintakriteeriksi. Liikerakennukset Erittäin hyvä yläpohjaratkaisu. Helposti tuotteistettavissa pienten markettien ja teollisuushallien toteutukseen. Teollisuusrakennukset Soveltuu hyvin pilari-palkkihallin jäykistäväksi seinäelementiksi. Runko voi olla liimapuuta tai betonia. Matkailurakennukset Clt on aitoa puuta ja sopii suomalaisiin matkailukohteisiin: pieniin majoitusmökkeihin tai suurempaankin hotelliin. 11

12 Monipuolisuus CLT-rakentamisen suunnittelun joustavuus Clt antaa arkkitehtuurille lähes rajattomat mahdollisuudet. Cnc-työstö mahdollistaa vapaat, hyvinkin innovatiiviset ja yksilölliset muodot. Clt:n pintaan voi toteuttaa valmiita sisäpintakuviointeja yms. muotoiluja Clt-uunnittelussa on helppo soveltaa clt-rakennetta läpi linjan, kun tehdä sekavia eri materiaalien yhdistelmiä. Clt-Runkoelementit toimivat kantavina ja jäykistävinä rakenteina sekä samalla myös sisutuksellisina pintoina, jos näin halutaan. Samalla Clt toimii höyrysulkuna, tiivisteenä ja äänieristeenä. Clt ja talotekniikka voidaan hallita ns. tietomallipohjaisessa suunnittelussa. Cnc-työstöllä voidaan toteuttaa talotekniikan asennuksen edellyttämät työstöt. Clt-rakenteen muutokset vielä rakennusvaiheessa ovat helppoja, koska puuntyöstöön soveltuvat työkalut riittävät. Ulkoverhous voi olla puuta, kiveä, tiiltä tai peltiä tai mitä tahansa materiaalia Clt soveltuu hyvin hybridirakentamiseen ja kantavana rakenteena voi olla myös betonipilari-palkkirunko tai myös teräsrakenteinen runko. 12

13 CLT antaa mahdollisuuksia rakenteiden tuotekehitykselle Tuotteistaminen ja valmiusaste eri puurakennejärjestelmiin esim. Clt-Runkojärjestelmän tuotteistaminen vaihtoehdoksi perinteiselle PreCut-ranakarakenteelle Pienelementtijärjestelmät eri käyttötarkoituksiin: Elementtien modulointi ja liitokset Suurelementtijärjestelmät eri käyttökohteisiin. Elementtien valmiusasteen maksimointi: ulkoseinät, väliseinät, alapohjat, välipohjat, yläpohjat Tilaelementtijärjestelmät eri käyttökohteisiin: Elementtien modulointi ja liitokset Yläpohjaelementtien valmiusasteen maksimointi, jolloin rakennus voidaan saattaa mahdollisimman nopeasti sateelta suojaan Jne. Liitostekniikat eri käyttötarkoituksiin esim. Seinäelementtien nurkat Seinien liitokset alapohjaan Välipohjan liitokset seiniin Yläpohjan liitokset seiniin Clt:n liitokset muihin materiaaleihin Clt:n ja pilaripalkkirakenteiden liitokset Jne. Monipuolisuus 13

14 Monipuolisuus CLT antaa mahdollisuuksia uudelle tuotekehitykselle myös muiden puutuotteiden kehittämiseen Clt-liiketoiminnan ekologiaan ja tuottavuuteen vaikuttaa myös Clt-materiaalin täysimääräinen hyödyntäminen Clt-prosessissa syntyy paljon ylijäämälevyä, koska kaikki aukot tehdään ehjään clt-raakelvyyn Tämän ylijäämälevyn määrä on > 10 % Clt-raakalevyn määrästä Hyödyntämisen rajoitteena on luonnollisesti näiden ylijäämälevyjen koko. Tuotekehityksen kohteita / ideoita löytyy runsaasti Järeät puusepäntuotteet; design-kalusteet, ulkokalusteet Rakennusten varusteet: sisäportaat, kerroskaiteet, massiiviset ovet jne. Luontomatkailun reittirakenteet Leikkikenttä- ja puistokalusteet Pienet piharakennukset Infrarakentaminen: kevyet puusillat, tiekaiteet, meluaidat jne. Clt:n ylijäämälevyjen hyödyntämisessä olisi hyväksi, jos Clt:n voisi painekyllästää. Ongelmana on kuusi-raaka-aine, jota ei voi painekyllästää, mutta Clt:n voi valmistaa myös männystä Clt-hukkapaloja voisi liittää sormiliitoksella tai muulla helposti työstettävällä liitoksella Clt-sovellutuksia voi löytyä myös alkuperäisinä clt-tuotteina, jotka eivät perustu pelkästään hukkapalojen hyödyntämiseen. Esim. järeät infararakenteet. 14

15 Rakentamisen laatu CLT-rakentamisen laadun tekijöitä Clt-Rakentamisen laatuprosessi alkaa jo Clt-tuotannosta Clt-Rakenteet valmistetaan hallituissa tehdasolosuhteissa säältä suojassa ja sertifioidun laadunvalvontaprosessin alaisuudessa Clt-Rakennusprosessin työmaavaihe on nopea, jonka myötä rakennusaikaisten kosteusvaurioiden todennäköisyys on pienempi Clt:n puun laatu ja cnc-työstöjen mittatarkkuus tuovat pohjaa myös työmaan mittatarkkuudelle ja edelleen rakennuksen pienemmille lämpövuodoille. Työmaalla harkinnanvaraisesti tehtyjen teippausten ja kittausten tarve vähenee Clt-Suunnittelun joustavuus ja helppous sekä järjestelmäominaisuudet vähentävät suunnitteluvirheitä. Erillisiä jäykisteitä ja moninkertaisia koolauksia ei tarvita. Clt-rakenteiden jämeryys, lujuus ja näiden myötä turvallisuus vähentävät rakennuksen käytön aikaista korjaustarvetta. Tällöin vältytään väärin toteutetuilta korjauksilta ja näiden pahoilta jälkiseuraamuksilta Clt-rakenteiden mittatarkkuus edesauttaa ikkunoiden, ovien ja kalusteiden asennusta. Kiintokalusteiden asennuspaikkoja ei tarvitse etukäteen koolata. Rakennuksen käyttöaikana uusien kalusteen asennuksen kiinnitysongelmia ei ole. Clt-rakennuksen nopea rakennusvaihe minimoi häiriöt ympäristölle Clt-rakenne toimii oikein toteutettuna lujuuden ja joustavuuden ansiosta myös maanjäristysalueilla 15

16 Toimittajat Talotekniikan tarvikkeet Muut rak-tarvikkeet materiaalit Eristeet Rakennuslevyt Muu puutavara Sahatavara Teknologia- / asiakasprosessien periaatteelliset vaiheet Laatujärjestelmä CLT-Runkoelementtien valmistus CLT-Raakaelementtien valmistus CLT-Tilaelementtien valmistus CLT-Suurelementtien valmistus CLT-PreCut (=paikallaan rakentaminen) 3D-Cad-Cam CLT-Prosessi Asiakkaat Pientalo-ostajat / rakentajat Julkisten tilojen rakentajat Rakennusliikkeet Puutalotehtaat Hirsitalotehtaat Liima Myynti, tarjouslaskenta, hankinta, tuotannon / logistiikan ohjaus Markkinointi, tuotekehitys, teknologiakehitys, järjestelmäkehitys Tuotanto- / liiketilarakentajat Kerrostalorakentajat Matkailurakentajat 16

17 Rakentamisen laatu Tuotehyväksynnän menettelyt / ennakkotietoja suomalaiselle uustuotannolle Puutavaran laatu : Suositus: yksi tai kaksi lujuusluokkaa jos enemmän, sitä enemmän testausta. Sormijatkoksen / höyläyksen laatu: Sormijatkokset EN 385 mukaan. Höyläys kuten liimapuu, tasaisuusvaatimus riippuu liimasta ja puristusmenetelmästä. Sopimus toimittajan kanssa puun kosteudesta => poikkeamarajat vaaditaan Puutavaratoimittajan laatudokumentit: Laitoksen (VTT Expert Service) sertifikaatti: mahdollistaa CE-merkinnän. Liimausprosessin vaatimukset: Liiman valmistajalta (vaatimukset määritelty liiman hyväksynnän yhteydessä) Elementtityöstön mittatarkkuuden valvonta: Omat mittatoleranssi t/ oma valvonta, huomioiden sopimukset ja viitedokumentit. Tuotantotilan olosuhteet: Lämpötila ja kosteus liiman vaatimusten mukaan, liimaus erotettava pölyävästä työstöstä, puutavaran varastointi sisätilaan. Testaukset / laadun dokumentointi: Jatkuva laadunvalvontatestaus otetuista näytteistä. Tarkat vaatimukset ETA hyväksynnän luottamuksellisessa Controlplan liitteessä. Laitoksen tarkastuskäynti 2 kertaa vuodessa. Testauksen laitteisto: Delaminointikoelaitteisto ja aineenkoestuskoe liimasaumakokeisiin. Laadun testaus voidaan ulkoistaa. Laatujärjestelmän rakenne / sisältö: ISO 9001 periaatteita noudattava kirjallisesti kuvattu. Sertifioitu laatujärjestelmä ei välttämättä pakollinen. Ulkopuoliset valvontaorganisaatiot: ETA:n laadinnassa ja tehtaan alkutarkastuksessa valvontalaitos (esim. VTT Expert Service). CEmerkinnän edellyttämä laadunvalvonnan alkutarkastus ja jatkuva valvonta (esim. VTT Expert Service). Muut tuotehyväksynnän edellytykset rakennustuotteeksi: ETA ja CE-merkintä kantavassa rakenteessa käyttöluokissa 1 ja 2 käytettävän tuotteen ominaisuudet. Kelpoisuus käyttökohteeseen rakennesuunnitteluasiakirjoilla. Jos käyttö pelkästään Suomessa, niin ETA ja CEmerkintä eivät pakollisia, mutta YM:n hyväksymän laitoksen hyväksyntä ja valvonta vaaditaan. Lujuusluokitus: Annetaan ETAssa perustuen alkutestaukseen ja laskennolliseen tarkasteluun. Paloturvallisuus: Kun liimataan umpeen, voidaan soveltaa Eurokoodi mitoitusta. Jos raollista halutaan hyödyntää kantavana, vaatii palotestejä. Palonlevittämis-, savuntuotto yms. ominaisuudet puun materiaaliominaisuuksilla. Muu ominaisuus ETAssa: 3. hygieenisyys, terveellisyys ja ympäristö 4. käyttöturvallisuus, 5. ääneneristävyys, 6. energiatalous ja lämmöneristävyys. Useimpiin voidaan käyttää massiivipuun standardiarvoja, kun liimattu umpeen. Jos raollinen, useissa kohdin tuotteen ominaisuuksia ei voi suunnittelussa hyödyntää ellei ole testattu. Muut esille nousevat näkökohdat: Puutavaran ottaminen valmiiksi höylättynä on prosessin kannalta haasteellista. Lamellien kalibroiva paksuushöyläys clt-prosessin yhteydessä yksinkertaistaa vaatimuksia. 17

18 CLT-rakentamisen laatu ja suomalainen rakentamisimago ==== CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Rakentamisen laatu + talous Antaa mahdollisuuksia rakennusvirheiden eliminoimiseen tai ainakin vähentämiselle Voidaan välttämään esimerkiksi kosteusongelmat, jotka aiheuttavat paljon kustannuksia ja jotka johtavat usein hankaliin paljon julkisuutta saaneisiin homeongelmiin Mittatarkemmalla rakentamisella ei tarvitse käyttää enää listoja peittämään epätarkkoja liitoksia ja huonoa työtä. Työmaakäytännöt mahdollistavat sen, että puukerrostalonkin voi toteuttaa periaatteessa perinteinen timpuriporukka. Teollisessa, jatkuvassa elementtituotannossa voidaan tasata rakennusalan hinnoittelua, jolloin korkeasuhdanteen työvoimapula ei korota hintoja kohtuuttomasti. Clt-rakentamisessa on päästy jo samaan hintaan kuin muissakin perinteisen rakentamisen kohteissa, mutta kaupanpäällisenä on saatu paremman laatua. Suomalaisen rakentamisen arvostus ja laatu elpyvät. Antaa mahdollisuuksia suomalaisen rakentamisimagon korjaantumiselle 18

19 Rakentamisen talous CLT-rakentamisen taloudellisuus Kustannustehokas. Rakennetavat tilat saadaan nopeasti käyttöön, jolloin kiinteistön ja tilojen tuotto aikaistuu ja pääoman kierto nopeutuu Rakennusliikkeelle Clt tuo nopeampien työmaavaiheiden vuoksi lisää liikevaihtoa ja myös paremman taloudellisen tuloksen. CLT on vaihtoehtoisia rakennemateriaaleja huomattavasti kevyempi. Rakennustyömaan nostot ja muu logistiikka helpottuvat. Myös maantiekuljetusten tarve on pienempi. Nopea rakennusvaihe keventää työmaan kaikkia oheiskustannuksia: kalustovuokrat, toimistoja sosiaalitilojen vuokrat; rakennusaikaiset vakuutukset jne. Nopea rakennusvaihe vähentää mahdollisista ympäristöhäiriöistä aiheutuvia kustannuksia Rakennusajan lyhentyminen mahdollistaa mm. huonon sään aiheuttamat laadunvarmennuksen seisokit. Rakennuksen pystytyksessä työ etenee puhtaalla clt-ratkaisulla sujuvasti. Samanlaiset kiinnikkeet, ruuvit ja tiivisteet läpi linjan. Ei märkiä valutyövaiheita. Rakentamisen työkalut ovat yksinkertaisia. Käsityökoneet riittävät Rakentamisen laatureklamaatiot vähenevät ja reklamaatiokorvaukset pienenevät 19

20 Rakennusfysikaalinen toimivuus CLT-elementillä on edellytykset tasoittaa sisäilman lyhytaikaista lämpötila- ja kosteuskuormien vaikutusta ja siten parantaa termistä viihtyisyyttä. Pienehköt poikkeamat puulajien vesihöyryn läpäisevyyksissä eivät merkittävästi vaikuta fysikaaliseen toimivuuteen. Toimivuuteen liittyvät riskit ovat samat kuin puurunkorakenteissa (esim. suojaus sateelta, rakenteiden tuuletus, oikeat pintakäsittelymateriaalit jne). Kosteiden tilojen rakenteilta edellytetään tarkoituksenmukaista kosteussuojausta Koetalosta saatujen alkumittausten perusteella niihin valitut rakenneratkaisut toimivat odotusten mukaisesti ja absoluuttisen kosteuden määrä pienenee ulospäin. Näin rakenteisiin ei pääse kertymään kosteutta eikä homeriskiä pääse syntymään. 20

21 Rakennusfysikaalinen toimivuus VTT-expert services Oy:n tutkimus / otteita yhteenvedosta Tutkimus perustuu simulointiohjelmalla tehtyihin kokeisiin, jossa havaintomateriaalina olivat puumateriaalin yleiset ominaisuudet ja pitkäaikaiset säähavainnot (lämpö ja kosteus). Clt-rakenteiden kosteustekninen toimivuus on hyvä. Clt-runko toimii kosteuspatterina, joka tasaa sisäilman olosuhteita, joka lisää sisätilan viihtyvyyttä Clt-rakenteiden lämpöenergiset ominaisuudet ovat hyvät. Clt-runko toimii lämpöpatterina. Huonetilan lämpötila laskee hitaammin, kuin pelkän villaeristetyn tilan = uudelleen lämmitykseen tarvitaan vähemmän energiaa. Kesäkondenssiriskin oloissa CLT rakenne on kosteusteknisesti toimintavarmempi kuin höyrynsulullinen puurunkorakenne tai rakenne, jossa oli betoninen sisäkuori. CLT elementin suhteellisen hyvä lämmöneristyskyky pienentää kosteusvirtausta elementin ulkopintaan kesän ääritilanteissa verrattuna muihin tarkasteltuihin tapauksiin. Lisäksi puun hygroskooppisuus tasoittaa kriittisen pinnan kosteusoloja ajoittaisessa ulkoa sisälle päin tapahtuvassa kosteuskuormituksessa. Oikein toteutetussa CLT seinärakenteessa ei tehtyjen tarkasteluiden perusteella ole todettu kriittisimmässä kohdassa eristeen ja tuulensuojan rajapinnalla sellaisia olosuhteita, että homeen kasvu olisi laskennallisen tarkastelun perusteella ollut mahdollista. 21

22 Rakennusfysikaalinen toimivuus Eristevahvuudet CLT-ulkoseinille Rakenteet kuten CLT-koetalossa, mitat millimetreinä Eristetyyppi Rakennustyyppi U-arvo CLT-levy Min. villa Puukuitueriste Normitalo (määräysten mukainen) 0, Matalaenergiatalo 0, Passiivitalo 0, Nollaenergiatalo 0, Huom! Puukuitueristeen tuulensuojalevynä Runkoleijona 25 mm Nämä ovat ohjeellisia arvoja. Tarkka arvo määritetään rakennekerrosten ja käytettävien rakennusmateriaalien perusteella. 22

23 Rakennusfysikaalinen toimivuus Materiaalien lämmönjohtavuuksia CLT Puurakenteen U-arvon määrittäminen SFS EN ISO6946 Materiaali Tiheys [kg/m 3 ] Puutavara CLT (Cross-laminated timber) 500 Kertopuu 510 Vaneri Lastulevy OSB-levy 650 Puukuitulevy Kipsikartonkilevy Puukuitueriste - vaakatasoon puhallettuna - ontelopuhallettuna - seinään ruiskutettuna Mineraalivilla / ISOVER - levyvilla ISOVER KL tuulensuoja ISOVER RKL-31 Facade 70 - puhallusvilla ISOVER PUH KV Lämmönjohtavuuden Lähde suunnitteluarvo [W/mK] 0,120 SFS-EN ISO ,130 0,180 0,110 Valmistaja 0,110 Valmistaja 0,090 SFS-EN ISO ,130 0,170 0,240 0,100 SFS-EN ISO ,140 0,180 0,130 SFS-EN ISO ,070 SFS-EN ISO ,100 0,140 0,180 0,210 SFS-EN ISO ,250 Valmistaja 0,039 0,040 0,040 Valmistaja 0,033 0,031 0,041 23

24 Rakennusfysikaalinen toimivuus Verhoilemattoman CLT-levyn U-arvo 24

25 Eristevahvuudet CLT-ulkoseinille Rakennuksen energiatehokkuusluokka Koko rakennuksen energiatehokkuutta laskettaessa mukaan otetaan mm. vaipan kaikkien rakenteiden U-arvot, Ilmantiiveysluku ilmanvaihdon lämmitykseen tarvitsema energia ilmanvaihdon poistoilmasta talteen otettu energia ikkunoiden kautta tuleva auringon säteilyenergia Jne.. Koetalon ET-luokkaa ei ole määritelty. CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Rakennusfysikaalinen toimivuus 25

26 Rakennusfysikaalinen toimivuus Clt-Koetalon tutkimusten kohteet ja muuttujat Vaipparakenteiden lämpö- ja kosteustekninen seurantatutkimus Sisäilman lämpötilan ja suhteellisen kosteuden mittaukset Ulkoilman lämpötilan ja suhteellisen kosteuden mittaukset Seinärakenteiden lämpötila ja suhteellinen kosteus eri rakennekerrosten rajapinnoissa Tutkimuksen muuttujia seinärakenteiden tutkimuksessa Etelä-seinä / Pohjois-seinä Vaalea ulkoseinän pinta / tumma ulkoseinän pinta Puukuitueriste / Mineraalivillaeriste Alapohjarakenteen lämpötila ja suhteellinen kosteus eri rakennekerrosten rajapinnoissa Yläpohjarakenteen lämpötila ja suhteellinen k osteus eri rakennekerrosten rajapinnoissa Lisäksi koetalossa on tutkimusten kohteena CLT-rakenteen paukemelun mittaukset Rakenteiden ilmatiiveyden mittaukset Ääneneristävyyden mittaukset CLT-rakenteiden muodonmuutosten mittaukset CLT-rakenteen värähtelyn mittaukset Kiinteistön energiankulutuksen seuranta 26

27 Clt-Koetalon mittaukset käynnissä CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Rakennusfysikaalinen toimivuus Koetalon lämpöjakauma, eristeenä puukuituvilla Koetalon lämpöjakauma, eristeenä mineraalivilla 27

28 Clt-Koetalon mittaukset käynnissä CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Rakennusfysikaalinen toimivuus Koetalon kosteusjakauma, eristeenä puukuituvilla Koetalon kosteusjakauma, eristeenä mineraalivilla 28

29 Rakenteelliset ominaislujuudet luokkaa C24 Ristiinlaminointi takaa CLT-levyjen lujuuden ja muodon pysyvyyden Rakenteiden liitokset ovat lujia, kun ne tehdään paksuun massiivipuuhun Massiivisten seinien vahvuus sinänsä takaa kestävyyden mekaanisia kolhuja vastaan CLT-rakenteiden lujuusominaisuudet Clt:n kerrosten ainevahvuus ja lukumäärä määrittävät elementin lujuuden ja vahvuuden Rakenteen tiiveyden ansiosta palotekniset ominaisuudet ovat hyvät (täysin ilmatiivis rakenne) Rakenteet ovat kestäviä ja pitkäikäisiä oikein rakennettuna ja käytettynä 29

30 CLT-rakenteiden mitoittaminen CLT-rakenteiden lujuusominaisuudet CLT-levyjen mitoittaminen vaakarakenteena perustuu teholliseen poikkileikkausjäykkyyteen. Muuten CLT-levyt mitoitetaan periaatteessa samalla tavalla kuin muutkin puurakenteet. Muut mitoitettavat asiat ovat taivutuskestävyys, leikkauskestävyys, taipumat ja värähtelyt (välipohjarakenteissa). CLT-rakenteet voidaan mitoittaa myös seinärakenteena, mutta käytännössä n.80 mm:n levyt kestävät pientalorakenteissa ja mm:n levyt kerrostaloissa joka tapauksessa, joten mitoittaminen on käytännössä turhaa. CLT-levyt myös jäykistävät rakenteen, joten lisäjäykistykselle ei ole tarvetta. CLT-levyjen mitoitusmenetelmiä on useita, mutta ainakaan vielä Euronormit eivät sisällä ohjeita käytettävästä menetelmästä. Mitoitusohjeet ovat kuitenkin tulossa myös Euronormeihin. Eurokoodi 5:n liitteenä on kuitenkin ns. Gamma-menetelmä, joka on tarkoitettu mekaanisesti liitetyille palkeille. Tämäkään menetelmä ei varsinaisesti ole liimatuille rakenteille, vaikka tätä monet CLT-levyjen valmistajat käyttävät. Ns. leikkausanalogiaan perustuva mitoitusmenetelmä on uusi laskentatapa ja soveltuu hyvin elementeille, joissa on ristikkäiskerroksia. 30

31 CLT-rakenteiden lujuusominaisuudet CLT-rakenteiden mitoittaminen Tehollisen poikkileikkauksen mitoitus perustuu Steinerin sääntöön, jossa huomioidaan kaikki kantavassa suunnassa olevat lamellit. Yleensä kantavina lamelleina toimivat ylä- ja alapinnan lamellit ja joka toinen sisälamelli. Lamelleiden vahvuus vaihtelee välillä mm. Lisäksi pitää huomioida ns. liitoshyötysuhdekerroin, joka vähentää lamellin tehollista jäykkyyttä. Liitoshyötysuhdekerroin on sitä huonompi, mitä kauempana se sijaitsee koko levyn keskiakselista. Toisaalta uloimmille kerroksille saadaan myös paras tehollinen taivutusjäykkyys, koska niiden sisäinen momenttivarsi on suurin. CLT-levyjen lujuusluokka on periaatteessa C24. Ohjeista löytyy kuitenkin parempia lujuusarvoja: Esimerkiksi ETA-hyväksynnän kautta valmistajat ovat saaneet taivutuskestävyydelle arvon 28,8 N/mm 2. Myös leikkauskestävyydelle on saatu lujuudeksi 3,0 N/mm 2, joka vastaa puutavaran C30 leikkauskestävyyttä. CLT-levyissä kaikki kantavaan suuntaan valmistettavat kerrokset pitää olla kokonaisuudessaan vähintään lujuusluokkaa C24, jotta rakenne täyttäisi vaatimukset. Kantamattomaan suuntaan valmistettavissa kerroksissa 80% puutavarasta pitää myös olla vähintään lujuusluokkaa C24. Syynä tähän lienee se, että esim. C18 lujuusluokassa syitä vastaan kohtisuora puristuskestävyys on jonkin verran pienempi kuin lujuusluokassa C24. Käytännössä tämä tarkoittaa, että koko CLT-levy valmistetaan lujuusluokan C24 puutavarasta. 31

32 CLT-rakenteiden lujuusominaisuudet CLT-rakenteiden mitoittaminen CLT-levyjen kustannusten vuoksi myös toisenlaista levytyyppiä olisi toivottava: kantamattomaan suuntaan olevat kerrokset voisivat olla luokkaa C14, jolloin niiden arvot olisivat vastaavasti huonommat. Tämä tarkoittaisi CLT-levyjen puristus- ja vetolujuuksien huononemista syitä vasten kohtisuoraan. Käytännössä kumpikaan näistä lujuusominaisuuksista ei tule mitoittavaksi tekijäksi. Tämä alentaisi merkittävästi levyjen hintaa ja CLTrakentamisesta saataisiin kilpailukykyisempi vaihtoehto. Liimapuiden valmistuksessa käytetään puutavaraa C24, jolla saavutetaan lujuus G32c. Mikä sitten tulee olemaan CLT-levyjen mitoituslujuus Euronormeissa jää vielä nähtäväksi. Se lienee taivutuskestävyyden osalta N/mm 2 välillä. Palvelukoti, Rauma Joensuun Elli (C) Arcadia Oy Arkkitehtitoimisto 32

33 rakenteiden turvallisuus Clt:n turvallisuus yhtymäkohtia Clt:n lujuuteen Clt-rakenne on paloturvallinen. Lujuusominaisuudet säilyvät palon aikana. Rakenne ei romahda, koska puun pinnan hiiltyminen hidastaa ratkaisevasti sen läpipalamista. Kaikesta huolimatta kerrostaloissa clt:n sisäpinnat on verhoiltava palonkestävillä rakennuslevyillä. Kerrostaloissa vaaditaan myös sprinklaus, jolloin huoneistokohtainen paloturvallisuus on hyvä ja ns. sumusprinklauseen perustuva menetelmä ei myöskään aiheuta vesivahinkoja. Ei kemikaalien aiheuttamia myrkyllisiä savukaasuja Rakenteellinen jäykkyys tuo turvallisuutta jo rakennusvaiheessa Ristiinlaminointi takaa CLT-levyjen lujuuden ja muodon pysyvyyden Rakenteiden liitokset ovat lujia, kun ne tehdään paksuun massiivipuuhun Kiintokalusteet voidaan kiinnittää tukevasti. Massiivisten seinien vahvuus sinänsä takaa kestävyyden mekaanisia kolhuja vastaan Lujuusominaisuudet säilyvät palon aikana Rakenteen kestävyys ja pitkäikäisyys Clt-rakenne toimii oikein toteutettuna lujuuden ja joustavuuden ansiosta myös maanjäristysalueilla 33

34 Negatiivisia ominaisuuksiakin on Mutta ei paljon Suomessa hintaa pidetään korkeana, kun laskentatapoja on kovin monia. Hinnan vertailupohjana on liian usein Eur/seinä-m 2 ja tässäkin vain materiaalit mukana Paukemelu ainakin ensimmäisinä vuosina (normaali ominaisuus kaikissa puurakenteissa) Väärin toteutettujen pohjarakenteiden huono askelääneneeristävyys Näkyviin jääviin Clt-sisäpintoihin syntyy halkeamia kuivumisen vuoksi (vrt. hirsirakenteet) Koska kerrostalorakentamisessa vaaditaan sprinklerointi, niin epäluulot vesivahinkoja kohtaan, jotka kuitenkin ovat torjuttavissa ns. sumusprinklauksella Mahdollisuus toteuttaa Clt-rakenne täysin vääräoppisesti : Esim. eristeet sisäpuolelle ja Clt ulkopuolelle. Clt-rakenteiden 3D-suunnittelun vaikeus voidaan mieltää negatiiviseksi tekijäksi. 34

35 35

36 Lisätietoja Martti Mylly Rakennusinsinööri Markku Helamo Puutuote-Dipl.insinööri Ammattiopisto Lappia Puh E-posti www-sivut Kemin Digipolis Oy Puh E-Posti www-sivut CLT-Koetehdas CLT-Koetalo 36