Puuelementtien teollinen valmistaminen CLT-rakenteilla Martti Mylly Ammattiopisto Lappia 28.4.2016
CLT:n materiaaliominaisuudet
Mitä on CLT? CLT tulee sanoista Cross Laminated Timber, joka tarkoittaa ristiinliimattua puuta CLT-levy on 3-9-kerroksinen puulevy, joka on valmistettu symmetrisesti CLT-levyjen vahvuus on 60 400 mm Moderni tuotantoteknologia mahdollistaa massiivisten puuelementtien käytön myös suurimittakaavaisessa rakentamisessa Laudan paksuudet vaihtelevat välillä 14-60 mm Laudat ovat lujuusluokiteltuja CLT:täkäytetään yleensä rakennuksen kantavissa rakenneosissa
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. 6.2.2014 MHe & MMy 3
CLT-rakentamisen ominaispiirteitä ekologisuus Rakennusten energiatehokkuus Normitalot Matalaenergiatalot Onko meillä valmiuksia ottaa tiukentuvat määräykset vastaan? Lähes nollaenergiatalot Plusenergiatalot Voivatko julkiset rakennukset toimia suunnan näyttäjänä? 6.2.2014 MHe & MMy 4
CLT-rakentamisen ominaispiirteitä ekologisuus Lähde: Puuinfo Oy 6.2.2014 MHe & MMy 5
CLT-rakentamisen ominaispiirteitä ekologisuus Elementtirakenteiden hiilijalanjälkiä CLT? Lähde: arkkitehti SAFA Matti Alasaarelan selvitys 6.2.2014 MHe & MMy 6
CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Maapallon hiilivarastot Mihin varastoimme lisääntyvät hiilidioksidipäästöt? Voiko puutuotteiden valmistuksen lisääminen vähentää hiilipäästöjä? 6.2.2014 MHe& MMy 7
CLT-rakentamisen ominaispiirteitä ekologisuus Lähde: Puuinfo Oy Puutuotteiden keskimääräiset käyttöiät 80 70 Käyttöikä vuosissa 60 50 40 30 20 10 0 Sanoma lehdet Aikakausi lehdet Kirjat Pakkaukset Halvat huonekalut Kalliit huonekalut Ulkokäyttö Huoneiden sisustukset Rakennus rungot Käyttö 0,2 0,5 25 2 10 30 15 30 75 33 Keskiarvo 6.2.2014 MHe& MMy 8
CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Rakennusfysikaalinen toimivuus CLT-elementilläon 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. 6.2.2014 MHe & MMy 9
Kokeiden yleisjärjestelyt CLT-koetalon rakenteissa oli yhteensä 48 mittauspistettä, joissa olevat anturit mittasivat lämpötilaa ja suhteellista kosteutta 1 minuutin välein. Mittauspisteistä saatua dataa esitetään paikallisesti esitystietokoneella sekä sitä myös visualisoidaan www. kiintopuu.fi -nettisivuilla. Rakenteista saadun mittausdatan pohjalta on tuotettu raportissa oleva lämpö-ja kosteusteknisen toiminnan analysointi. Ilmankostuttimella pidettiin koetalon sisäilman suhteellista kosteutta 35 39 % tasolla. Ilmankostuttimen avulla tavoiteltu kosteuslisän tuotto oli keskimäärin 2-3 g/m3.
CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Koetalon kosteusjakauma, eristeenä selluvilla Koetalon lämpöjakauma, eristeenä selluvilla 6.2.2014 MHe & MMy 11
CLT-rakentamisen ominaispiirteitä Koetalon kosteusjakauma, eristeenä mineraalivilla Koetalon lämpöjakauma, eristeenä mineraalivilla 6.2.2014 MHe & MMy 12
Laatijan näkökulma: keskimääräiset lämpötilat vaikuttavat merkittävästi rakenteiden kosteuskäyttäytymiseen alueellisesti 20 Keskimääräiset vuorokautiset lämpötilat 15 10 C 5 0 kosteus siirtyy ulkoa sisään tasapainokosteusalue Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Kesä Heinä Elo Syys Loka Marras Joulu Kemi Helsinki Berliini -5 kosteus siirtyy sisältä ulos -10-15
CLT-levyjen valmistus
CLT-levyjen valmistusvaiheet: (Puutavaran sormijatkaminen) Höyläys (Lujuusluokittelu) Liimaus/puristus Jyrsintä Laadunvarmistus (taivutus- ja leikkaustesti)
Työstötietojen vieminen työstöportaaliin Tiedot voidaan viedä kolmella eri tavalla: Laatimalla ns. elementtikaaviot ja ohjelmoimalla työstöt työstöportaalissa o rakenteet voidaan suunnitella myös 2D-ohjelmalla o hidas, koska työstöjen ohjelmointi suoritetaan erikseen o virhemahdollisuudet kasvavat, koska samat tiedot joudutaan antamaan vähintään kahteen kertaan Mallintamalla rakenteet 3D-suunnitteluohjelmassa, joka ei sisällä työstöohjelman kääntäjää o tarvitaan kaksi erillistä 3D-suunnitteluohjelmaa tai elementtikaaviot o virhemahdollisuudet kasvavat, koska ohjelmien väliset rajapinnat eivät välttämättä siirrä tietoja oikein tai jättävät osan tiedoista siirtämättä Suunnittelemalla rakenteet suoraan 3D-suunnitteluohjelmassa, joka sisältää työstöohjelman kääntäjän
CAD-suunnitelma MasterCam NUM 1060 CNC-jyrsin: 5-akselinen SCN Routech max. levykoko 10,0 x 3,4 x 0,4 m
CLT-rakenteiden suunnittelu ja liitostekniikat
CLT-rakenteiden edut suunnittelun kannalta: Kantavana rakenteena käytettävät kokonaiset laatat säästävät suunnitteluaikaa. Liitosten yksinkertaisuus vähentää tarvittavien detaljien määrää. Rakenteen painumattomuus ; toimii pystyrakenteiden kanssa ilman säädettäviä liitoksia. Helppo yhdistää palkki- ja pilarirakenteisiin. Mikäli CLT-rakenne sijoitetaan ulkorakenteissa lämpimällä osalle, niin rakenteiden kosteus-ja homevaurioriskit ovat lähes olemattomat (VTT:n lausunto). Rakenteen jäykistyksen kannalta ei välttämättä tarvita erillistä levytystä (liitosten on toimittava siten, että ne pystyvät ottamaan rakennukseen kohdistuvat vaakavoimat vastaan).
CLT:n liitostekniikkaa Suurin osa CLTliitoksista voidaan tehdä edullisilla ruuviliitoksilla CLT-rakenteen pystyliitos CLT-rakenteen nurkkaliitos
Rakennusmääräykset ja suunnitteluohjeet CLT-rakenteissa tulee noudattaa niihin soveltuvia Euronormeja Niitä ovat: Suunnitteluperusteet ja rakenteiden kuormat (EN 1990 ja EN 1991 1-4) Puurakenteiden suunnitteluohje (EN 1995 1-2) Vanhoja kansallisia rakennusmääräyksiä ei kannata soveltaa näihin, koska ne ovat poistumassa. Huomioitavaa kuitenkin on, että myös Euronormit sisältävät ainakin toistaiseksi myös kansallisia osia. Muut tietolähteet: FPInnovationsin CLT-käsikirja Stora-Enson CLT-käsikirja RIL 205- CLT-päivitykset
Rakenteiden mitoitus yleisesti Rakennelaskelmia varten löytyy CLT-käsikirjasta valmiita taulukoita Taulukoissa on yleensä annettu CLT-rakenteiden mitoituskapasiteetti Rakenteiden kuormitukset pitää kuitenkin määrittää Euronormeihin perustuvan mitoituksen mukaisesti Rakenteiden mitoitukset perustuvat puurakenteiden suunnitteluohjeisiin Rakennelaskelmiin voidaan käyttää valmiita ohjelmistoja Myös kantavat CLT-laatat voidaan mitoittaa FEM-laskentaohjelmilla