CLT-rakenteet suunnittelun näkökulmasta

MHM = Massiv Holz Mauer

� josta käytännössä markkinoilla vain yksi tuotemerkki

� jota voi vapaasti soveltaa hyvinkin räätälöityihin rakenneratkaisuihin

� naulaamalla ristikkäin ladotuista kerroksista muodostuva paksu puulevy

� kerrosten lukumäärän on oltava pariton

� lauta on toiselta lappeelta ”pyykkilautaprofiiliin” höylätty, jolloin rakenteeseen jää

ilmaa

� kerroksen paksuus = 23 mm ja laudan leveys voi vaihdella 95– 250 mm

� koko levyn paksuus n. 115 -340 mm,

� levyn korkeus = normaali seinä- / kerroskorkeus ja max. pituus yleensä 6 m

CLT = Cross Laminated Timber

� useita valmistajia / tuotemerkkejä: CLT, KLH, X-LAM, BSP, Leno

� liimaamalla ristikkäin ladotuista kerroksista muodostuva puulevy, jossa lamellit on myös

syrjäliimattu toisiinsa kiinni

� kerroksen paksuus voi vaihdella 20 – 50 mm (jopa 75mm)

� kerroslamellin leveys voi vaihdella 95 - 250 mm

� koko levyn paksuus n. 60 - 400 mm, kantavana rakenteena min. noin 100 mm

� levyn korkeus = normaali seinä- / kerroskorkeus ja max-pituus 6 – 16 m (jopa pitempi)

� tuotetta valmistetaan myös pienelementteinä

� CLT-elementtejä voidaan valmistaa myös ns. dekoratiivisena laatuna, jolloin pinta on

sisustusvalmis

CLT/MHM-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/MHM-rakennne 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).

Suunnittelulta vaadittavaa

CLT-rakenteiden suunnittelijalta vaadittavaa osaamista :

� uusien puurakennusmääräysten tunteminen

� eurokoodeihin perustuvaan rakenteiden mitoitusmenetelmien hallinta

� 3D-mallintamisohjelmien ja tietomallien käytön hallinta

� modernien valmistusmenetelmien tuntemus

BIM (Building Information Modeling )

Rakennuksen tietomalli

Kolmiulotteinen tietomalli

• Osien ominaisuudet ja tuotedokumentit

• Laadunvarmistus (törmäystarkastelu, yksityiskohdat, paloluokat, materiaalit)

• Erilaiset leikkaukset, automatisoidut kirjastot

• Kustannuslaskelmat, määrälaskenta, energialaskelmat

• Aikataulut (rakentamisen toteutus)

• Simulaatiot (lujuuslaskelmat, lämpösiirtymät, virtauslaskelmat)

• Postprosessointi työstökoneille

BIM (Building Information Modeling )

Rakennuksen tietomalli

Tietomallintamisen etuja ovat:

• havainnollisuus ja visuaalisuus 3D-mallien myötä

• osa-alueiden yhteensovittaminen IFC (arkkitehdit, insinöörit rak/lvi/säh)

• laadukkaampi lopputulos (oikeat piirustukset)

• laajempi tietosisältö (esim. hiilijalanjälki)

• kertyneen tiedon hyödyntäminen (rakennuksen huolta / korjaus / purku)

• tietojen päivittäminen rakennuksen koko elinkaaren ajan

CLT-runkoinen omakotitalo

Martti Mylly

23.12.2012

CLT-rakenteen pystyliitosCLT-rakenteen nurkkaliitos

Martti Mylly

23.12.2012

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

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

CLT-rakenteiden U-arvoja, CLT 95

Ulkoseinä uv-paneelit, puukuitulevy, eristys+runko, CLT-levy

b [m] λn [W/m2K] ma °C (up.) °C (sp.)

pintavastus mu 0,10 -20,0 -19,3

ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18 -19,3 -18,0

ilmarako mi 0,023 0,20 -18,0 -16,6

huokoinen puukuitulevy 0,012 0,052 0,23 -16,6 -15,0

puurunko+eristys 0,200 0,046 4,39 * -15,0 15,7

CLT 95 0,095 0,120 0,79 15,7 21,3

pintavastus ms 0,10 15,7 22,0

0,352 Σma = 5,99 , u= 0,167

* Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus

puurunko, b= 42 mm k 600 λn= 0,120

puukuitueriste λn= 0,040

seinärakenne λn, rel= 0,046

CLT-rakenteiden U-arvoja, CLT 145

Ulkoseinä uv-paneelit, puukuitulevy, eristys+runko, CLT-levy

b [m] λn [W/m2K] ma °C (up.) °C (sp.)

pintavastus mu 0,10 -20,0 -19,3

ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18 -19,3 -18,0

ilmarako mi 0,023 0,20 -18,0 -16,6

huokoinen puukuitulevy 0,012 0,052 0,23 -16,6 -15,0

puurunko+eristys 0,180 0,046 3,95 * -15,0 12,7

CLT 145 0,145 0,120 1,21 12,7 21,1

pintavastus ms 0,10 12,7 22,0

0,382 Σma = 5,97 , u= 0,168

* Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus

puurunko, b= 42 mm k 600 λn= 0,120

puukuitueriste λn= 0,040

seinärakenne λn, rel= 0,046

CLT-rakenteiden U-arvoja, CLT 245

Ulkoseinä uv-paneelit, puukuitulevy, eristys+runko, CLT-levy

b [m] λn [W/m2K] ma °C (up.) °C (sp.)

pintavastus mu 0,10 -20,0 -19,3

ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18 -19,3 -18,0

ilmarako mi 0,023 0,20 -18,0 -16,6

0,012 0,052 0,23 -16,6 -15,0

puurunko+eristys 0,145 0,046 3,18 * -15,0 7,3

CLT 245 0,245 0,120 2,04 7,3 21,6

pintavastus ms 0,10 7,3 22,0

0,447 Σma = 6,04 , u= 0,166

* Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus

puurunko, b= 42 mm k 600 λn= 0,120

puukuitueriste λn= 0,040

seinärakenne λn, rel= 0,046

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

CLT-rakenteiden kehittämisalueita:

• CLT-rakenteiden lujuuslaskentamenetelmät.

• CLT-rakenteiden lujuuslaskentaohjelmat.

• Rakenteiden detaljikirjastot (Runko-PES).

• Palomääräykset sekä niiden huomioiminen rakenteissa (etenkin

kerrostalorakentaminen).

• Rakenteiden jäykistys kerrostalorakentamisessa