OKTO ERISTE PERUSTUSTEN JA PIHOJEN ROUTAERISTEENÄ

Transkriptio

1 OKTO ERISTE PERUSTUSTEN JA PIHOJEN ROUTAERISTEENÄ 1

2 2 1. Johdanto OKTO eriste on sulasta ferrokromikuonasta vesijäähdytyksellä valmistettu CE merkinnän mukainen kiviainesmateriaali. Rakeisuudeltaan se vastaa hiekkaa (/11) mutta on hiekkaa rakenteeltaan huokoisempi, pinnaltaan särmikkäämpi ja painoltaan keveämpi. Huokoisesta rakenteesta johtuen OKTO eristeellä on luonnon kiviaineksia pienempi lämmönjohtavuus. OKTO -eristettä käytetään tie- ja katurakenteiden suodatinkerroksessa routaeristeenä sekä salaojien ympärystäytöissä. OKTO eristeiden käytöstä tie-, katu- ja maarakenteissa on laadittu suunnittelu- ja mitoitusohjeet /1/. OKTO -eriste ei kovetu hydraulisesti, jolloin sen työstettävyys säilyy myös pitkäaikaistilanteessa. OKTO -eriste täyttää maarakentamisessa materiaaleilta edellytettävät ympäristökelpoisuusvaatimukset KHO:n päätöksen mukaisesti /2/ ja alittaa rakennusmateriaaleille sallitun radioaktiivisuustason /3/. Tässä mitoitusohjeessa esitetään OKTO eristeen mitoitusperusteet kylmien ja lämpimien rakennusten perustusten sekä pihojen routasuojauksessa. Ohje on saatavissa myös Internetin kautta osoitteesta OKTO eristeellä on Patentti- ja rekisterihallituksen myöntämä tavaramerkki OKTO. 2. Routasuojauksen periaate Routasuojauksella estetään jäätymisrintaman tunkeutuminen routivassa pohjamaassa perustuksen alla linjan 2:1 sisäpuolelle (kuva 1). Tällöin routivalla pohjamaalla ei tapahdu routimista perustuksen alla 2:1 linjan rajaamaan alueen sisäpuolella. OKTO eristeen leveyden ja paksuuden määrittämisen kriteerinä käytetään tässä mitoitusohjeessa edellä mainittua kriteeriä. OKTO -eristetyssä rakenteessa varsinainen routasuojauslevy jää tällöin pois. Jäätymisrintaman ( C isotermi) sijainti OKTO -eristeellä routasuojatussa perusmuurissa poikkeaa varsinaisilla routaeristeillä suojatuista rakenteesta siten, että OKTO -eristetyssä rakenteessa jäätymisrintama etenee perusmuurin alle mutta ei kuitenkaan routivassa pohjamaassa linjan 2:1 sisäpuolelle (kuva 1). Piharakenteiden routasuojauksen tavoitteena on OKTO -eristeen avulla rajoittaa roudan tunkeutumista routivaan pohjamaahan siten, että rakenteen routanousu ei ylitä sallittua routanousu mitoitustalvena. OKTO -eristeen kapillaarinen nousu on,1,2 m ja vedenläpäisevyys > 1-4 m/s. Se toimii perustuksissa salaojakerroksena sekä kapillaarista veden nousua rajoittavana kerroksena. OKTO -eristeen on todettu myös estävän salaojaputkistoissa tukkeutumista aiheuttavan rautasaostuman muodostumista rautapitoisilla pohjavesialueilla /4/.

3 3 Jäätymisrintama Pohjamaa siltti OKTO -eriste Pohjamaa siltti Jäätymisrintama Pohjamaa siltti Jäätymisrintama Kuva 1. Rakennuksen perustusten routasuojauksen periaate 2:1 linjan mukaisesti lämpimissä ja kylmissä rakenteissa. 3. Mitoituslaskelmat ja materiaaliominaisuudet Mitoituslaskennat on suoritettu GeoStudio 212 (Temp/W) laskentaohjelmistolla. Laskennat suoritettiin laskemalla aluksi stationääritilan lämpötilakenttä, jonka jälkeen laskentaa jatkettiin kahden pakkaskauden laskennalla, joista ensimmäinen oli ns. normaali pakkastalvi (F 2 ) ja toinen mitoittava pakkasmäärän mukainen talvi. Lämmönsiirtokertoimena laskelmissa käytettiin perusmuurin ulkopuolella 25 W/m 2 K ja maan pintakerroksessa 1 W/m 2 K. Lumen eristävää vaikutusta laskemissa ei ole otettu huomioon. Routamitoituksessa käytettiin seuraavia materiaaliominaisuuksia (taulukko 1). Polystyreenisolumuovilevyt jaetaan valmistustavan mukaisesti paisutettuihin (EPS) ja suulakepuristettuihin (XPS) levyihin. Mitoituslaskelmissa on käytetty EPS eristeiden lämmönjohtavuuksia. OKTO -eristeenmitoituslaskelmat pätevät myös XPS eristeille. Taulukko 1. Materiaalien lämpötekniset ominaisuudet.

4 4 Materiaali Lämmönjohtavuus sulana k u W/Km Lämmönjohtavuus jäätyneenä k fr W/Km Tilavuuslämpökapasiteetti sulana c u kj/m 3 C Tilavuuslämpökapasiteetti jäätyneenä c fr kj/m 3 C Vesipitoisuus w (%-kuivasta massasta) % Siltti 1,7 2, OKTO -eriste,55, Betoni 2, 2, Kevysoraharkko,13, EPS Lattia,36,36 43,5 43,5 EPS Routa,41,41 43,5 43,5 Faasimuutoksen oletetaan tapahtuvan siltissä lämpötilavälillä -1 C ja se otetaan huomioon sekä lämmönjohtavuuden ja sulan veden määrän arvioinnissa. OKTO eristeessä faasinmuutoksen oletetaan tapahtuvan hiekkamateriaalille ominaisella lämpötilavälillä. Mitoituslaskelmissa käytetään liitteen 1 mukaisia pakkasmääriä F45 Ch, F5 Ch, F55 Ch, F6 Ch ja F65 Ch ja pakkasmäärän kuukausikohtaisia kertymiä. Lumen eristävää vaikutusta laskelmissa ei ole huomioitu. Mitoituksessa käytetyt alapohjarakenteet: -betoniantura (2 cm * 6 cm), jonka päällä oleva kevytsoraharkko tai betoninen perusmuuri (2 cm * 38 cm) -perustamissyvyys 5 cm kylmissä rakenteissa ja 7 cm lämpimissä rakenteissa -lattialaatta betonia 1 mm -anturan ja betonilaatan alla on vähintään 3 mm OKTO -eristettä. Kerrospaksuus määräytyy kapillaarisen nousukorkeuden johdosta, joka on <,2 m. -sisälämpötila lämpimissä rakenteissa +17 C 4. Perustuksen routamitoitus OKTO eristeellä 4.1 Lämpimät rakennukset Lämpimien rakennusten routamitoitukseen vaadittava OKTO eristeen paksuus a ja leveys b valitaan eri pakkasmäärillä ja alapohjan lämmöneristyspaksuuksilla c kuvan 2 taulukon 2 mukaisesti. Routaeristeen etäisyydellä tarkoitetaan kuvan 2 mukaisesti OKTO eristeen leveyttä b perusmuurin ulkopinnasta ja vastaavasti eristekerroksen paksuudella OKTO eristeen paksuutta a anturan alapinnasta. Taulukon 2 avulla voidaan määrittää myös perustuksen routasuojaus matalaenergia- ja passiivitalojen vaatimusten mukaisesti.

5 7 mm 2 mm 5 c b OKTO -eriste a Pohjamaa siltti Kuva 2. Lämpimien rakennusten perustusten routasuojaus OKTO eristeellä. Taulukko 2. OKTO eristeen leveyden ja paksuuden määritys perustuksen alla eri lattian eristyspaksuuksilla ja pakkasmäärillä. Merkinnät ovat kuvan 2 mukaiset. OKTO- F45 Ch F 5 Ch F55 Ch F6 Ch F65 Ch eristeen EPS eriste c mm EPS eriste c mm EPS eriste c mm EPS eriste c mm EPS eriste c mm mitat a mm b mm Mikäli anturan perusmuuri tehdään betonista OKTO -eristeen paksuutta a leveyttä b tulee lisätä 15 %. Rakennusten ulkonurkissa routa tunkeutuu syvemmälle kuin seinälinjoilla. Lisäeristyksen tarve voidaan arvioida Talonrakennuksen routasuojausohjeen /5/ mukaisesti. OKTO eristeen paksuutta tulee lisätä noin 4 % 1,5 m etäisyydelle nurkasta seinälinjalle pakkasmäärillä F Ch ja vastaavasti 2, m etäisyydelle pakkasmäärillä F55 F65 Ch. 4.2 Kylmät rakennukset Kylmien rakennusten routamitoitukseen vaadittava OKTO eristeen paksuus a ja leveys b valitaan eri pakkasmäärillä kuvien 3 ja 4 mukaisesti. Tarvittavan OKTO - eristekerroksen paksuuden ja leveyden määrittämisen kriteerinä käytetään kuvan 1 mukaista kriteeriä.

6 OKTO -eristeen leveys b cm 5 mm 5 mm 6 b OKTO -eriste a Pohjamaa siltti Kuva 3. Kylmien rakennusten perustusten routasuojaus OKTO eristeellä b Pohjamaa siltti OKTO -eriste a OKTO -eristeen paksuus a perustuksen alla cm F45 F5 F55 F6 F65 Kuva 4. OKTO eristekerroksen paksuuden ja leveyden määrittäminen kylmissä perustuksissa eri pakkasmäärillä. Merkinnät kuvan 3 mukaiset. 5. Piha-alueen routasuojaus

7 2 mm mm 7 Pihojen laatuluokituksessa pihat jaetaan kahteen laatuluokkaan (laatuluokka 1 ja 2) toiminnallisten ja ulkonäöllisten vaatimusten mukaan /6/. Laatuluokat jaetaan lisäksi käyttötarkoituksen ja kuormittavan liikenteen mukaan aluetyyppeihin sekä K. Tässä mitoitusohjeessa esitetään pihan aluetyypin 3 routamitoitus. Pihan aluetyypillä 3 tarkoitetaan henkilöautoliikenteelle tarkoitettuja piha- ja paikoitusalueita, joilla on satunnaista raskaidenajoneuvojen liikennettä. Puhtaanapito hoidetaan traktoriluokan tai sitä raskaammalla puhtaanapitokalustolla. Pihan aluetyypin 3 kantavuus (E 2 ) kantavan kerroksen päältä tulee olla vähintään 16 MN/m 2. Kuvan 5 mukaisen piharakenteen routamitoitus suoritetaan 6 mukaisen käyrästön avulla. Sallitun routanousun perusteella saadaan vaadittava OKTO eristekerroksen paksuus pohjamaan routivuuden ja pakkasmäärän mukaan. Lumen suojaavaa vaikutusta laskelmissa ei oteta huomioon. Piha-alueiden maksimiroutanousu mitoitetaan yleensä pakkasmäärälle F1 ja maksimiroutanousun suuruus määräytyy piha-alueen laatuluokituksen mukaisesti ja se vaihtelee 5 1 mm. Poikkeuksen muodostaa luonnonkivilaattapäällysteet, joille ei sallita routanousua ja ne mitoitetaan yleensä F5 mukaan /6/. Routanousuerojen tasaamiseen käytetään siirtymäkiiloja. Siirtymäkiilat mitoitetaan ohjeiden /5/ ja /6/ mukaisesti. KaM 32 5 mm KaM mm KaM 55 2 mm OKTO -eriste Moreeni Kuva 5. Pihan aluetyypin 3 kerrosrakenteet OKTO eristeen mitoituksessa.

8 OKTO -eristeen paksuus mm OKTO -eristeen paksuus mm 8 1 F4 Ch Routanousu mm SP = 5 mm2/kh SP = 1 mm2/kh SP=3 mm2/kh 1 F45 Ch Routanousu mm SP = 5 mm2/kh SP = 1 mm2/kh SP=3 mm2/kh

9 OKTO -eristeen paksuus mm OKTO -eristeen paksuus mm 9 F5 Ch Routanousu mm SP = 5 mm2/kh SP = 1 mm2/kh SP=3 mm2/kh 1 F55 Ch Routanousu mm SP=5 mm2/kh SP=1 mm2/kh SP=3 mm2/kh Kuva 6. Aluetyypin 3 mukaisen piharakenteen OKTO eristekerroksen paksuuden määrittäminen sallitun routanousun mukaan, kun pakkasmäärä on F4 Ch ja F55 Ch. Pohjamaa on moreeni, jonka routivuuskerroin SP vaihtelee 3mm 2 /Kh 1 mm 2 /Kh. Kuvan 5 mukaisessa piharakenteessa aluetyypin 3 mukainen kantavuusvaatimus 16 MN/m 2 täyttyy, kun OKTO eristekerroksen paksuus on vähintään 4 mm.

10 1 6. Kirjallisuus /1/ OKTO rakennustuotteiden suunnittelu- ja mitoitusohje tie-, katu- ja maarakenteissa. Outokumpu Oyj. 2 s + liitteet. /2/ KHO:n päätös 25:9 /3/ Säteilyturvakeskus. Koeraportti 93/72/ s. /4/ Kujala, K., Palko, J. & Peteri, K., Salaojan ympärysaineen vaikutus raudan saostumisessa. Tielaitoksen selvityksiä 4/1994. Kuopio. 31 s + 7 liitettä /5/ Talonrakennuksen routasuojausohjeet. VTT ja Rakennustieto Oy 27. ISBN /6/ Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Pihojen pohja- ja päällysrakenteet. Suunnittelu- ja rakentamisohjeet. RIL s. /7/ Ratahallintokeskus 28. Ratatekniset ohjeet osa 3, radan rakenne. Helsinki

11 Pakkamäärä Kh Pakkamäärä Kh Pakkamäärä Kh 11 Liite 1. Pakkasmäärän kuukausikohtaiset kertymät F = 45 Ch Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu F = 45 Kh F = 5 Ch Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu F = 5 Kh F = 6 Ch Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu F = 6 Kh

12 Pakkamäärä Kh Pakkamäärä Kh 12 F = 55 Ch Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu F = 55 Kh F = 65 Ch Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu F = 65 Kh

13 13 Liite 2. Routamitoituksessa käytettävät pakkasmäärät F 2 F 1 /7/. F 2 F 5 F 1 F 2 F 5 F 1