Hirsirakenteiden uusi tekninen ohjeistus P2 -paloluokan rakennuksiin Mikko Viljakainen, toimitusjohtaja, Puuinfo Pudasjärven hirsiseminaari 8.9.12016 12.9.2016 12.9.2016 Mikko Viljakainen Mikko Viljakainen
Esityksen sisältö 1. Miksi P2-paloluokan hirsirakenteinen kerrostalo? 2. Ohjeistuksen sisältö Tekninen tiedote Rakennetyypit ja detaljit Jäykistävän hirsiseinän mitoitusohjelma Ohjeistusta tukevat Puuinfon aiemmin julkaisemat E - lukulaskuri ja U-arvon laskentaohjelma 3. Jatkokehitystarpeita
Taustaa ohjeistukselle Kasvava kiinnostus hirren käyttöön suurissa kohteissa Pudasjärven malli leviää kulovalkean tavoin: halutaan eroon sisäilmaongelmista Puulehden numero 2/2015 käsitteli asiaa arkkitehtien näkökulmasta. Lehti vietiin käsistä. Havaittiin, että hirsirakentamisesta puuttuu tekninen ohjeistus Tarjolla oleva ohjeistus on laadittu pienimuotoiseen rakentamiseen. Uuden ohjeistuksen ovat rahoittaneet Rakennustuotteiden Laatu Säätiö ja Suomen Metsäsäätiö.
Miksi P2 paloluokan 3-4 kerroksinen asuin- ja työpaikkarakennus? Palo-, ääni ja lujuusteknisesti haastava Palo- ja äänitekniset haasteet suurimmat asuntojen välillä Kuormat kasvavat olennaisesti, kun rakennuksessa on enemmän kuin 2 kerrosta Rakennetut kohteet olleet toistaiseksi paloteknisesti enintään 2 kerrosta Jos ohjeistusta tehtäisiin vain rakennettujen kohteiden mukaan, ei opittaisi uutta. Osoittaa nykyisen ratkaisutarjonnan tilan ja toisaalta palomääräysten kapeikot. Erityinen haaste näkyvät hirsipinnat. Ne edellyttävät tapauskohtaista toiminnallista palomitoitusta. Hyvä tapa määrittää kehittämistarpeita. Samankaltainen prosessi kuljettu myös puukerrostalojen (RunkoPES) ja suurten jännevälien rakenteiden (HalliPES) kehityksessä.
Tekninen tiedote 1.0 KÄSITTEITÄ 2 2.0 YLEISTÄ 3 3.0 HIRSIPROFIILEJA 4 4.0 NURKKATYYPPEJÄ 7 5.0 PAINUMA 8 5.1 Painuma välipohjaliittymässä 8 5.2 Painumattomat rakenneosat 9 5.3 Painuma kattorakenteissa 13 5.4 Painuma puukerrostalossa 15 6.0 KANTAVA HIRSISEINÄ 15 7.0 ÄÄNENERISTYS 18 8.0 JÄYKISTÄMINEN 28 7.1 Hirsiseinän tapitus ja pulttaus 33 7.2 Jäykistävä hirsiseinän leikkausvoimakestävyys 33 7.3 Jäykistävä hirsiseinän ankkurointi 35 9.0 PALOTEKNIIKKA 37 9.1 Palomääräykset (taulukkomitoitus) 37 9.2 Hirsiseinän palomitoitus 39 10.0 HIRSISEINÄ VAIKUTUS SISÄILMAAN 42 11.0 ENERGIATEHOKKUUS 43 11.1 Hirsiseinän U-arvo 43 11.2 Rakennusvaipan ilmanpitävyys 45
Rakennetyypit: US, HVS, VP, YP
Rakennedetaljit KESKEISET SEINIEN JA LAATTOJEN RAKENNELIITTYMÄT
Jäykistävän hirsiseinän mitoitusohjelma JÄYKISTYS ON HAASTEELLISTA, SIKSI ON TEHTY OHJELMA Eurokoodin 5:n ja sen kansallisen liitteen mukainen. Jäykistysmitoituksessa otetaan huomioon hirren paneelileikkauskestävyys hirsien välisen vaakasaumojen vaarnauksen leikkauskestävyys seinän ankkurointitarve alapuoliseen rakenteeseen seinän yläpään siirtymä käyttörajatilassa. Ankkurointitarve tarkastetaan jokaisessa hirren välisessä vaakasaumassa ja laskelmassa otetaan huomioon rakenteiden omapainon vaikutus ankkurointivoimaan. Hirsityyppeinä painumatonta hirsi ja lamellihirsi. Vaakasaumojen leikkauskestävyys muodostetaan vedetyillä vinoruuveilla tai leikkausmitoitetuilla osakierreruuveilla. Ohjelmaa voidaan täydentää myös muilla vaarnatyypeillä, kun niistä saadaan riittäviä tutkimustuloksia. Nurkkasalvosten leikkauskestävyyttä ei oteta huomioon koska esim. lohenpyrstönurkassa se on hyvin pieni. Jäykistävän hirsiseinän mitoitusohjelma Eurokoodi 5 / Suomen kansallinen liite Ohjelman käyttäjän vastuu Versio 1.0 30.8.2016 Ohjelman tekijä ei vastaa ohjelman mahdollisista virheistä ja niistä aiheutuneista vahingoista ohjelman käyttäjälle ja mahdolliselle kolmannelle osapuolelle. Ohjelman käyttäjä käyttää ohjelmaa omalla vastuulla ja on itse vastuussa tulosten oikeellisuudesta. Versio 1.0
Korkeassa rakennuksessa hirsien välinen vaarnaus on haastavaa SUURI LEIKKAUSVOIMA HIRSIEN VÄLILLÄ Painuvalla hirrellä ruuvivaarnaus Painumattomalla hirrellä vinoruuvivaarnaus 1.0 Vaarnaus osakierteisillä ruuveilla 2.0 Vaarnaus vinoruuveilla Ruuviryhmä Vedetty vinoruuviryhmä
Käyttöliittymä Versio 1.0 Versio 1.0 Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu Päiväys Tekijä Rakennuskohde Sisältö 1 / 3 Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu Päiväys Tekijä Rakennuskohde Sisältö 2 / 3 Jäykistävän hirsiseinän mitoitusohjelma (EC 5) Jäykistävän hirsiseinän mitoitusohjelma (EC 5) 1.0 RAKENTEEN TIEDOT Info 15500 Käyttöluokka 2 Aikaluokka: Hetkellinen 300 15000 14500 Hirsiprofiili: Ristiinlaminoitu 275268 / 5 250 14000 Hirsikertoja 50 kpl Vaakarakenteita 4 kpl 200 150 100 P w,d 13500 13000 12500 12000 Vedettyjä vinoruuviryhmiä 4 kpl 50 0 0 50 100 150 200 250 300 11500 11000 Ruuviryhmässä 2 kpl vedettyjä vinoruuveja 10500 10000 Wurth ASSY plus VG / d = 10,0 9500 Kierreosan pituus hirsissä ef = 200 mm Seinän pituus L = 7400 mm Kerroskorkeus H 1 = 3200 mm Seinän korkeus H = 12800 mm...... Ruuvin kokonaispituus = 400 mm 2.0 KUORMITUS R q,w,d 9000 8500 8000 7500 7000 6500 6000 5500 5000 4500 4000 Seinän yläpään sallittu siirtymä [KRT] ω = 30 mm h / 427 Kuorman osavarmuusluku 1,50 Katon projektion tuulikuorma [MRT] P w,d = 14,0 kn Pw,k = 9,3 kn Seinän tuulikuorma [MRT] q w,d = 6,70 kn/m q w,k = 4,47 kn/m Seinän tuulikuorman resultantti [MRT] R q,w,d = 85,8 kn Rq,w,k = 57,2 kn Vaakarakenteen 1 omapainon resultantti [KRT] R1 = 37,7 kn Vaakarakenteen 2 omapainon resultantti [KRT] R2 = 37,7 kn Vaakarakenteen 3 omapainon resultantti [KRT] R3 = 37,7 kn Vaakarakenteen 4 omapainon resultantti [KRT] R4 = 36,7 kn A d B d C d 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0-500 -1000 3.0 MITOITUSTULOKSET Paneelileikkauskestävyys Vinoruuvien kestävyys Ankkurointi Yläpään vaakasiirtymä Τ d ΣV R,d F d u inst OK 100,8 kn 0,0 kn 25,8 mm 3 % 99 % Ankkurointia ei tarvita 86 % Tukireaktiot A d 25,12 kn Tukireaktion A d maksimiarvo B d 226,92 kn Tukireaktion B d maksimiarvo C d 99,76 kn Tukireaktion C d maksimiarvo 245,58 mm Tukipituus tukireaktiolle B d (alimmassa hirressä) L ef 7318,14 mm Tukireaktioiden A d ja B d keskinäinen etäisyys
Hirsiprofiilikirjastoon voidaan luoda omia hirsiprofiileja PAINUMATON HIRSI, LAMELLIHIRSI, HÖYLÄHIRSI Hirsiprofiilikirjasto b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 Nro Hirsityyppi Kerrokset Rakenne 1) b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b h h ef t ef,n t ef,v f v,k f c,k G mean ρ k ρ mean 1 Hirsiprofiili: Ristiinlaminoitu 275268 / 5 5 C 32,5 70 70 70 32,5 275 268 256 112 135 4,0 21,0 690 350 420 Lamellien mitat Nro Hirsityyppi Kerrokset Rakenne b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b h h ef t ef,n t ef,v f v,k f c,k G mean ρ k ρ mean 1 Hirsiprofiili: Ristiinlaminoitu 275268 / 5 5 C 32,5 70 70 70 32,5 275 268 256 112 135 4,0 21,0 690 350 420 2 Hirsiprofiili: Ristiinlaminoitu 135268 / 3 3 C 32,5 70 32,5 135 268 256 43 65 4,0 21,0 690 350 420 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 10 0 11 Hirsiprofiili: Lamellihirsi 275268 1 L 275 275 268 256 255 275 4,0 2,5 690 350 420 12 0 13 0 Tukipinta: t ef,n = Σ t i h ef t i b t i h 14 0 Paneelileikkaus: t ef,v = b 1 + b 3 + b 5 15 0 16 0 17 0 18 0 19 0 20 0 21 Hirsiprofiili: Höylähirsi 95170 1 L 95 95 170 158 90 95 4,0 2,5 690 350 420 22 0 23 0 24 0 25 0 26 0 27 0 28 0 29 0 30 0 1) C = ristiinlaminoitu, L = lamellihirsi tai höylähirsi h ef b 1 b 2 b 3 h t i b Tukipinta: t ef,n = t i Paneelileikkaus: t ef,v = b 1 + b 2 + b 3
Tutkimusta ja ohjeistusta tarvitaan edelleen Äänitekniset tutkimukset, että saadaan asuinrakennukseen tutkitut vakiorakenteet. Laskennalliset tulokset eivät ole riittäviä. Kantavan hirsiseinän polttokoe, jotta saadaan palomitoitusohjeet. Pienemmän 3 m 3 m kokoisen seinän polttokoetulos ei riitä, koska seinät ovat käytännössä 8 m 3,2 m Jäykistävän hirsiseinän koekuormitus, että saadaan tietoa vaarnauksesta. Palomääräyksissä suojaverhouksista tulisi päästä pois, kun rakennus on sprinklattu. Voisiko suojaverhouksen esimerkiksi korvata R 90 hirsiseinällä? Tässä projektissa tehty on vain päänavaus, tarvitaan yhteistyötä asian loppuunsaattamiseen!
Uusi ohjeistus löytyy osoitteesta puuinfo.fi/articles/hirsirakenteet