puuhallin rakenteet esisuunnittelu ja...

P U U H A L L I N R A K E N T E E TEsisuunnittelu ja valintaperusteet

1

PUUHALLIN RAKENTEETEsisuunnittelu ja valintaperusteet

2

Puuhallin rakenteetEsisuunnittelu ja valintaperusteet

TekstiAsko Keronen

TaittoMikko Lahikainen

Copyright:Wood Focus Oy, tekijät

ISBN952-15-0704-7

KustantajaWood Focus Oy

KirjapainoVammalan kirjapaino

3

Toteutettujen kohteiden perusteella puun on todettu olevankilpailukykyinen vaihtoehto suurissa, pitkien jännevälienhallirakennuksissa. Puu on monipuolinen, joustava materi-aali ja se tarjoaa hallirakentamisessa lukemattomia mah-dollisuuksia erilaisiin tarpeisiin. Kustannuksiltaan kilpailuky-kyisen ratkaisun lisäksi puulla saadaan aikaan paloturvallisiaja kestäviä, elinkaareltaan edullisia ratkaisuja.

Puun käyttöön hallirakentamisessa on olemassa pitkällevietyä osaamista ja teollista tuotetarjontaa. Nyt laaditunohjeen tarkoituksena on laajentaa yleistä tietoutta puunkäyttömahdollisuuksista hallirakentamisessa, edistää raken-nusalan puun käyttöön liittyvää osaamista ja antaa käytän-nöllisiä ohjeita ja välineitä puurakenteisten hallien suunnit-teluun.

Ohje on osa kolmiosaista puuhallien rakennuttamis- jasuunnitteluohjekokonaisuutta. Se on tuotettu osana Puu-halliklusterin toimintaa sen jäsenyritysten ja Tekesin rahoit-tamassa ”Asiakastarpeiden määrittely hallirakentamisessa”-projektia.

Ohjeen on kirjoittanut tekniikan lisensiaatti Asko Keronen.Ohjeen julkaisuasusta on vastannut arkkitehtiylioppilas Mik-ko Lahikainen Tampereen teknillisestä korkeakoulusta. Työ-tä ovat ohjanneet alan johtavat yritykset ja näiden edustajatAri Tiukkanen ja Pertti Peltonen (Finnforest Oyj), JaakkoHuhtamella (Kuningaspalkki Oy), Veijo Lehtonen ja KimmoHeino (Late-Rakenteet Oy), Tapani Tuominen ja Mikko Vir-ta (SPU-Systems Oy), Keijo Kolu (UPM-Kymmene Puu-teollisuus), Curt Forsman ja Unto Hyytiä (Vierumäen Teolli-suus Oy) sekä allekirjoittanut. Parhaat kiitokset kaikille työ-hön osallistuneille.

Mikko Viljakainen

Johtaja, rakentamisen järjestelmät

Wood Focus Oy

ALKUSANAT

4

SISÄLLYS

1 JOHDANTO ......................................................................................................................... 6

2 RAKENNESUUNNITTELUN TEHTÄVÄT .......................................................................... 10

2.1 TARJOUSVAIHEEN RAKENNESUUNNITELMAT .................................................................... 102.2 TARJOUSVAIHEEN RAKENNUSTEKNISET VALINTAPERUSTEET ...................................... 12

2.2.1 TARJOUSPYYNNÖN LAADINNASSA HUOMIOON OTETTAVAT SEIKAT ................. 122.2.2 TARJOUKSIEN VERTAILUSSA HUOMIOON OTETTAVAT SEIKAT ........................... 14

2.3 TOTEUTUSSUUNNITTELU ...................................................................................................... 15

3 RUNKOTYYPIT.................................................................................................................. 16

3.1 PILARIRUNGOT ....................................................................................................................... 163.1.1 PALKKIKANNATTAJAT, L < 30 M ................................................................................. 183.1.2 RISTIKKOKANNATTAJAT, L = 25–65 M....................................................................... 193.1.3 VETOTANKOKANNATTAJAT, L = 15–50 M.................................................................. 20

3.2 KAARIRUNGOT, L = 40–100 M ................................................................................................ 223.3 KEHÄRUNGOT, L = 10–30 M ................................................................................................... 243.4 MUUT RUNGOT ....................................................................................................................... 25

4 MITTAJÄRJESTELMÄT .................................................................................................... 26

4.1 MODUULILINJAT ...................................................................................................................... 26

5 PERUSTUKSET ................................................................................................................ 28

5.1 PERUSTUSTEN SUUNNITTELU ............................................................................................. 285.2 SOKKELI ................................................................................................................................... 295.3 PERUSPILARIT ........................................................................................................................ 295.4 PILARIN LIITOS PERUSPILARIIN ............................................................................................ 305.5 PILARIN TUENTA MUUHUN KANTAVAAN RAKENTEESEEN ................................................ 31

6 RUNGON MITOITUS ......................................................................................................... 32

6.1 KUORMITUKSET ...................................................................................................................... 326.2 RUNGON MITOITUKSEN PERIAATTEITA ............................................................................... 33

6.2.1 PÄÄKANNATTAJAT ...................................................................................................... 336.2.2 PILARIT......................................................................................................................... 346.2.3 PILARIN LIITOS PÄÄKANNATTAJAAN........................................................................ 35

6.3 RUNGON JÄYKISTÄMINEN ..................................................................................................... 366.3.1 JÄYKISTYS HALLIN POIKKISUUNNASSA .................................................................. 376.3.2 JÄYKISTYS HALLIN PITUUSSUUNNASSA................................................................. 386.3.3 KATTORAKENTEEN HYÖDYNTÄMINEN JÄYKISTYKSESSÄ ................................... 40

6.4 PALOMITOITUS........................................................................................................................ 416.5 KOSTEUSMITOITUS ................................................................................................................ 42

5

7 SEINÄ- JA KATTORAKENTEET ....................................................................................... 44

7.1 SEINÄELEMENTTI ................................................................................................................... 457.2 KATTOELEMENTTI .................................................................................................................. 467.3 ELEMENTTIEN TOIMITUS JA ASENNUS ............................................................................... 47

8 ASENNUSSUUNNITELMA ................................................................................................ 48

8.1 ASENNUKSESSA NOUDATETTAVIA PERIAATTEITA ............................................................ 48

9 HALLIESIMERKIT ............................................................................................................. 50

9.1 LIIMAPUURUNGOT .................................................................................................................. 509.1.1 PILARI-PALKKIRUNKO ................................................................................................ 509.1.2 PILARI-KAARIRUNKO .................................................................................................. 529.1.3 KAARIRUNKO .............................................................................................................. 54

9.2 KERTOPUUHALLI A-KATTOKANNATTAJALLA ....................................................................... 56

KIRJALLISUUSLUETTELO ................................................................................................. 58

6

JOHDANTO

Puusta monipuolisesti

Hallirakentaminen on monipuolinen kokonaisuus, jossakäyttötarkoituksesta riippuen rakennuksille asetetaan hyvin-kin erilaisia vaatimuksia. Hyvän toiminnallisuuden lisäksirakennukselta voidaan odottaa erityisiä kaupunkikuvallisiaja esteettisiä arvoja. Toisaalla tekninen varmuus ja kestä-vyys koetaan tilan tarkoituksenmukaisuuden lisäksi riittäviksiominaisuuksiksi. Yhteistä näille kaikille on, että tilan kelpoi-suus riippuu lopulta rakennuksen suunnittelun ja toteutuk-sen onnistumisesta.

Puusta voidaan toteuttaa joustavasti erimuotoisia ja -kokoi-sia halleja. Lukuisista vaihtoehdoista ja niiden variaatioistavoidaan valita kuhunkin toimintaan teknisesti ja taloudelli-sesti sopivin, on kyseessä sitten näyttävä julkinen raken-nus tai nopeasti tarvittava teollisuusrakennus.

Kilpailukykyä toteutukseen

Puu on osoittautunut erilaisissa vertailuissa erittäin kilpailu-kykyiseksi vaihtoehdoksi hallirakentamisessa niin rakennus-kuin ylläpitokustannuksiltaan. Paras lopputulos saavutetaan,kun puu otetaan huomioon hallin suunnittelussa riittävänvarhain. Teknisiä reunaehtoja suunnittelulle on verrattainvähän mutta niiden tunteminen on tärkeää.

Erityisesti puun käytön etu on rakentamisen nopeus. Kuivarakentaminen yhdistettynä rakennusosien korkeaan esi-valmistusasteeseen ja kehittyneeseen liitostekniikkaanmahdollistavat tilan saamisen hyötykäyttöön nopeasti.

Ympäristöystävällisyys luonnollisena osana

Puu on luonnon oma, saasteeton ja täysin kierrätettävärakennusmateriaali. Maamme puuvarat ovat suuret ja met-siä hoidetaan kestävän kehityksen mukaisesti. Metsät kas-vavat enemmän kuin niitä käytetään hyödyksi.

Puutuotteiden valmistus tuottaa enemmän energiaa kuinkuluttaa. Suurin osa tarvittavasta energiasta tuotetaan uusi-utuvilla energiavaroilla.

1 JOHDANTO

Puuhallilla tarkoitetaan tässä ohjeessa yli 400neliömetrin laajuista suuren jännemitan raken-nusta, jonka runko on toteutettu kerto- tai lii-mapuusta ja vaipparakenteet puurunkoisinaelementteinä.

Taulukko 1.1 Kustannusvertailu eri tyyppisten hal-lien välillä (Lähde: Kainulainen 1997)

120

80

4020

60

100

140

Beto

ni (H

I+ke

vytb

.)

Liim

apuu

Terä

s

Beto

ni (H

TT)

Beto

ni (T

T)

Beto

ni (H

I+on

telol

.)

runko

seinä

perustus

katto

7

JOHDANTO

Puu toimii hiilinieluna. Puun yhteyttäessä ja kasvaessa il-man sisältämästä hiilidioksidista hiili sitoutuu puuaineenosaksi. Noin puolet puuaineksesta on hiiltä. Käytännössätämä merkitsee, että yksi tonni puuta sitoo kaksi tonniahiilidioksidia. Siksi ilmaston lämpenemisen ehkäisemiseksipuun hyötykäyttöä tulisi lisätä.

Monipuolinen rakennusmateriaali

Puu on luonnon oma, kevyt mutta luja rakennusmateriaali.Suuretkin rakenteet on helppo esivalmistaa, kuljettaa jaasentaa. Tarvittavat valmistusvälineet ovat suhteellisen yk-sinkertaisia ja edullisia. Ne eivät edellytä valtavia investoin-teja.

Puun materiaalituntemus ja rakennetekninen osaaminen onvahvaa. Puusta osataan suunnitella ja toteuttaa turvallisia,kestäviä rakenteita, jotka ovat myös esteettisesti kauniita.

Kuva 1.1 Puuta puiden keskellä, kaarihallin asennus käynnissä

8

Paloturvallisuus

Puusta osataan toteuttaa terveellisiä, turvallisia ja kestäviärakenteita. Viimevuosien kehitystyön seurauksena mm palo-määräyksiä on uudistettu siten, että puusta voidaan toteut-taa suuriakin kohteita. Paloturvallisuuden osalla puu-rakenteilla saavutetaan halleissa helposti ilman lisäkustan-nuksia 30 minuutin palonkesto ja vahventamalla puu-rakenteita 60 minuutin palonkesto. Toiminnallisella palomitoi-tuksella puuta voidaan käyttää laajemmin kuin mitä materi-aalisidonnaiset ohjeet sallivat.

Elinkaari ja kestävyys

Ylläpitokustannusten osalta tehdyissä selvityksissä ei olehavaittu merkittäviä eroja eri hallityyppien kesken. Suurinosatekijä on lämmityskulut, mihin vaikutetaan keskeisestivaipan hyvällä lämmöneristävyydellä ja tiiviydellä. Puu eimuodosta rakenteisiin kylmäsiltoja.

Tutkimusten mukaan puuhalli on osoittautunut hyvin kestä-väksi vaihtoehdoksi. Esimerkiksi kosteuden aiheuttamia vau-rioita on havaittu puuhalleissa huomattavasti vähemmän kuinmuissa vastaavissa halleissa. Lahovaurioille alttiimmat pai-kat on opittu suunnittelemaan ja toteuttamaan oikein niin,että mahdolliset vauriot vältetään jo etukäteen.

JOHDANTO

Taulukko 1.2 Rungon ympäristövertailut. (lähde: VTT.)

terä

s

beto

ni

liimap

uu

200

150

100

50

Energiasisältö [kWh / m2 ]

40

30

20

10

Hiilidioksidipäästöt [kg CO2 / m2 ]

5

15

25

35200

150

100

50

Rikkidioksidipäästöt [g SO2 / m2 ]

terä

s

beto

ni

liimap

uu

terä

s

beto

ni

liimap

uu

9

Kuten kaikki rakennukset myös puuhalli tarvitsee huoltoa.Rakenteet tulee tarkistaa ja huoltaa säännöllisesti. Puuhallinhuoltoväli on normaali. Asianmukainen huolto takaa raken-teiden turvallisuuden ja pitkäikäisyyden. Suurin huoltotarvekohdistuu rakennuksen vesikattoon ja ulkoverhoukseen.Näiden materiaalivalinnat tehdään kuitenkin usein runko-materiaalista riippumatta. Puisten verhousten osalla huol-toon voidaan soveltaa samoja periaatteita kuin muissakinrakennuksissa.

Ohjeen sisällöstä

Tähän ohjeeseen on koottu puurakenteisiin hallirakennuksiinliittyvät perusratkaisut ja niiden suunnitteluperusteet ja -oh-jeet. Ohje on osa kolmiosaista puuhallien rakennuttamis- jasuunnitteluohjekokonaisuutta. Ohje on suunnattu rakenne-suunnittelijoille ja se sopii tietolähteeksi myös rakennuttajil-le, arkkitehdeille ja viranomaisille.

Ohjeen tarkoituksena on antaa suunnittelijalle välttämättö-mät ohjeet puurakenteisten hallien suunnittelemiseksirakennuslupapiirustustasolle ja tarjouspyyntöasiakirjojenperustaksi. Esitetyt kuormitukset ja laskelmat ovat RakMkB10 ja RIL 144-1997 mukaisia.

Ohje tukeutuu arkkitehtiohjeeseen ja täydentää sitä tekni-sellä tiedolla, joten suunnittelijalle on hyvä tutustua molem-piin ohjeisiin. Samalla ohje muodostaa perustan pidemmäl-le vietyyn kohdekohtaiseen rakenteelliseen suunnitteluun.Puun käyttöön, kilpailukykyyn ja rakennuttamiseen liittyvättiedot löytyvät ohjeen rakennuttamisosasta.

Ohjeen tavoitteena on auttaa suunnittelijaa toiminnallisestija teknisesti perustellun sekä kilpailukykyisen ratkaisunlöytämisessä ja suunnittelussa. Ohjeessa esitetyt ratkaisutovat testattuja ja käytännössä koeteltuja, joita voidaan käyt-tää lupapiirustus- ja tarjouspyyntötason suunnittelussa sel-laisenaan. Esitettyihin ratkaisuihin liittyy hyvä teollinen tuote-tarjonta, mikä on tärkeää hankkeen toteuttamismahdolli-suuksien kannalta.

Ohjeesta on pyritty tekemään mahdollisimman helppokäyt-töinen ja havainnollinen. Ohjeen sisältämä tieto on saata-vissa myös digitaalisessa muodossa seuraavasta osoittees-ta: www.woodfocus.fi/puuinfo.

JOHDANTO

10

RAKENNESUUNNITTELUN TEHTÄVÄT

2 RAKENNESUUNNITTELUNTEHTÄVÄTRakentamismääräysten mukaan jokaisella rakennuskohteel-la on oltava rakenteiden pääsuunnittelija. Rakenteiden pää-suunnittelija vastaa hankkeen rakennesuunnittelusta koko-naisuudessaan ja hyväksyy ja toimittaa edelleen rakennus-valvontaviranomaiselle kohteen muiden mahdollistenrakennesuunnittelijoiden suunnitelmia ja laskelmia.

Hallikohteessa on useita rakennesuunnittelijoita: pohja-rakenteilla, perustuksilla, sokkeli-, seinä- ja kattoelemen-teillä, puurungolla, rungon eräillä liitososilla ja ristikoilla voiolla eri suunnittelija. Yleensä perustusten rakennesuunnit-telija valitaan rakenteiden pääsuunnittelijaksi.

Suunnittelutehtäviä on runsaasti, ja siksi onkin tärkeää so-pia jo ennen suunnittelun aloittamista suunnittelun rajauk-sista ja sisällöistä eri toimittajien kesken.

Rakenteiden pääsuunnittelija tarkentaa tai laatii mitta-järjestelmän, määrittelee rakenneosia rasittavat kuormituk-set, rungon jäykistystavan, jäykisteiden sijainnin ja rakenne-osien liitosperiaatteet. Rungon jäykistäminen kuuluu jokorunko- tai päärakennesuunnittelijan tehtäviin, samoin osal-listuminen rungon asennusohjeen laatimiseen yhdessäasennusurakoitsijan kanssa. Rakenteiden pääsuunnittelijahyväksyy osaltaan asennussuunnitelmat.

Rakenteiden pääsuunnittelijan tehtäviin kuuluu myös sala-ojituksen suunnittelu.

2.1 Tarjousvaiheenrakennesuunnitelmat

Rakenteiden pääsuunnittelija laatii alustavat rakenne-suunnitelmat tarjouskyselyjä varten. Suunnitelmat laaditaanpääpiirustusluonnosten perusteella (arkkitehdin pohja-, jul-kisivu- ja leikkauspiirrokset 1:100). Tarjousvaiheen rakenne-suunnitelmia ovat muun muassa:

• perustuspiirros

• runkokaavio

• väli- ja yläpohjakaaviot.

Kuva 2.1 Harjapalkin läpivientien tekeminen teh-taalla.

11

RAKENNESUUNNITTELUN TEHTÄVÄTRAKENNESUUNNITTELUN TEHTÄVÄT

sekä edellä mainittuihin piirustuksiin liittyvät alustavatleikkauspiirrokset. Sokkeli- ja väliseinäelementtirakenteistaesitetään kaavio ja piirrokset elementtityypeistä.

Tarjousvaiheen rakennesuunnitelmissa esitetään kaikistakeskeisistä rakenteista ja rungon jäykistämisestä periaat-teellinen ratkaisu. Mikäli ratkaisu on tavanomaisesta poik-keava tai muuten vaativa, on suunnitelmienkin syytä olla jotarjousvaiheessa tavanomaista tarkempia.

Tarjousvaiheen rakennesuunnittelun tavoitteena on määri-tellä materiaali- ja työmenekit rakennusosittain, sekä aut-taa rungon urakkarajojen muodostamisessa ja rakentami-sen aikataulun alustavassa laadinnassa. Suunnitelmien tu-lisi olla niin yleisiä, että rakennusosien vaihtaminen toiseen,teknisesti vastaavaan tuotteeseen on mahdollista ja vaihto-ehtoisten ratkaisujen kustannusvaikutusten selvittäminenhelppoa. Toisaalta suunnitelmien tulee olla niin tarkkoja, etteitarjouksiin jää tarpeettomia riskivarauksia.

Kuva 2.2 Ristikkorakenteen viimeistelyä tehtaalla.

12


2.2 Tarjousvaiheen rakennusteknisetvalintaperusteet

2.2.1 Tarjouspyynnön laadinnassahuomioon otettavat seikat

Rakennuksen investointiin liittyvät tekijät

• ovatko ajatellut urakkarajat selkeät ja työmaan työjärjes-tyksen kannalta oikeat? Laajat toimituskokonaisuudetvähentävät urakkarajojen epäjatkuvuuskohdista aiheutu-via ongelmia.

• vastaako kohteen vaativuus tarjoajien osaamista jalaadunvalvontaa?

• onko perustukset, runko ja vaippa valittu ja optimoitu ko-konaisuutena?

• vastaavatko rungon ja vaipan ominaisuudet kohteen vaa-timuksia (esim. mekaaninen rasitus, kosteusrasitus, läm-möneritys)?

Kuva 2.3 Teollisuushalli rakennusvaiheessa.

13


• onko vaippa saumoineen riittävän ilma- ja vesihöyrytiivismyös kuormitusten aiheuttamien muodonmuutosten ai-kana?

• kylmien tilojen (esim. jäähallit) vaipparakenteen tulee toi-mia rakennusfysikaalisesti molempiin suuntiin; onko ra-kenteen toiminta riittävän selkeästi määritetty?

• onko jälkikaiunta-aikavaatimus määritetty?

• onko paloturvallisuuden vaatimukset määritetty?

• aiheuttaako rakennusajankohta (talvi) lisävaatimuksia?

Elinkaareen liittyvät tekijät

• onko rakenteiden pitkäaikaiskestävyydestä kokemustakyseisissä olosuhteissa?

• onko lämmitys-/ jäähdytysenergian kulutus selvitetty?

• onko lämmöneristävyyden ja tiiveyden merkitys energian-kulutukseen selvitetty koko rakennuksen oletetulla käyttö-iällä ?

• voidaanko rakennuksen käyttötarkoitusta muuttaa myö-hemmin?

• ovatko rakennuksen materiaalivalinnat edullisia kokokäyttöiän ajan? (Rakennuksen elinkaarikustannuksistarakennusinvestoinnin kustannus osuus on n. 30-60%.)

• onko rakenteiden energiasisältö selvitetty?

Kuva 2.4 Käännetyt harjapalkit varastohalliratkai-sussa.

14


2.2.2 Tarjouksien vertailussa huomioonotettavat seikat

Investointiin liittyvät tekijät:

• sisältääkö tarjous kaiken, mitä oli pyydetty? Onko mah-dollisesti puuttuvien osuuksien kustannusvaikutus arvi-oitavissa luotettavasti?

• sisältävätkö tarjoukset saman määrään suunnittelua jaasennustyötä?

• onko tarjouksen sisältö teknisesti sille asetettujen vaati-musten mukainen?

• millaiseen rakennusaikaan tarjottu ratkaisu johtaa?Soveltuuko se aiottuun rakentamisajankohtaan (esimer-kiksi talvi) ilman riskiä laadun heikkenemisestä?

• ovatko tarjotut rakenteet testattuja ja tutkittuja?

• onko tarjotun ratkaisun lopullinen kustannustaso riittäväntarkasti arvioitavissa? Tuote-osakauppaan ja elementoin-tiin perustuvat ratkaisut pienentävät kustannusriskiä.

Kuva 2.5 Valmis varastohalli käytössä.

15


Elinkaareen liittyvät tekijät:

• elinkaarikustannusten vertailu

• käytönaikaisen energiankulutuksen, kiinteistönhoidon jakunnossapidon kustannusten vertailu

• rakenteiden kestävyysominaisuuksien ja toimintavarmuu-den vertailu (esimerkiksi materiaalivalinnat, vedeneristysja -poisto)

2.3 Toteutussuunnittelu

Toteutussuunnittelun lähtötietoina ovat laskentavaiheenlähtötietojen lisäksi hyväksyttyjen tarjousten niihin aiheutta-mat muutokset. Toteutussuunnitteluvaiheessa rakenne- jaelementtisuunnitelmat laaditaan niin tarkoiksi, että rakenta-misen suunnittelu ja rakentaminen on mahdollista. Suunnit-telu jakautuu urakka- ja toimitussopimusten mukaisesti pie-nempiin suunnittelukokonaisuuksiin, joiden rajauksien tu-lee olla selviä ja aukottomia. Rakenteiden pääsuunnittelijahuolehtii siitä, että osasuunnitelmista muodostuu rakenteel-liset vaatimukset täyttävä kokonaisuus.

Ennen toteutussuunnittelun aloittamista sovitaan rakennuk-sen mittajärjestelmä, moduulilinjojen sijainti ja merkintätapaluvun 4 mukaisesti. Samalla sovitaan kaikkien kantavienrakenteiden (myös väliseinät ja –pohjat) ja jäykisteiden si-jainti, materiaalit ja mitat. Samoin on sovittava LVIS-laittei-den, -kanavien ja -putkien vaatimien kannakkeiden ja läpi-menojen sijainti ja laitteista johtuva kuormitus.

Arkkitehtisuunnittelun osalta tulisi sopia rakennukseen liit-tyvien katosten ja muiden runkoon liittyvien rakenteiden si-jainti ja periaatteellinen rakenneratkaisu.

Lähtökohtien tarkka sopiminen on tärkeää, koska suunnit-telu ja jopa rakentaminen etenee monella taholla saman-aikaisesti.

Kuva 2.6 Tehdastilan kattoristikko ja kattoelemen-tit asennettuna.

16

RUNKOTYYPIT

3.1 Pilarirungot

Pilarirungot ovat tyypillisesti ainakin rungon poikkisuunnassamastojäykistettyjä. Rungon päädyissä ovat ns. tuulipilarit,jotka ovat joko jäykkä- tai nivelkantaisia. Päätyihin kohdis-tuva tuulikuorma siirretään yläpohjarakenteen tai yläpohjaanrakennettavan erillisen tuuliristikon kautta rungon pääpila-reille, jotka jäykistetään rungon pituussuunnassa esimer-kiksi tuuliristikoilla.

Pilarirungossa pääpilareiden varaan asennetaan katon kan-nattaja, joka on tyypillisesti palkki, ristikko tai kaari. Väli-pohja tuetaan seinillä tai erillisellä pilari-palkkirungolla.

Pilarirungossa pilarit ovat liima- tai kertopuuta. Pilarien ala-pää liitetään perustuksiin pulteilla tai hitsaamalla. Perustu-sten yläreuna nostetaan vähintään 100 mm valmiin lattianyläpintaa ylemmäksi. Kertopuiset pilarit voivat olla massiivi-sia kuten liimapuupilarit tai kotelo- tai I-pilareita.

Pilari liitetään kattokannattajaan pilarin kylkiin kiinnitettävillähankolaudoilla tai laattateräksillä. Katon kannattajaakallistamalla hallin vastakkaisille sivuille muodostuu erilai-nen vapaa korkeus.

Ulkoseinien ja katon elementoinnin vuoksi pilarirungon te-hokas k-jako on 6–8 m ja päätypilareiden 5–8 m. Pääpilari-välejä tulisi olla kolmella jaollinen määrä ja päätypilarivälejäkahdella jaollinen määrä.

3 RUNKOTYYPIT

Kuva 3.1 Kaaren nivelliitos perustuksiin.

Kuva 3.2 Rungon jäykkä liitos perustuksiin.

17

RUNKOTYYPITRUNKOTYYPIT

Taulukko 3.1 Erilaisia kannatintyyppejä ja niiden suositusmittoja

18

RUNKOTYYPIT

3.1.1 Palkkikannattajat, L < 30 m

Palkkikannattajia ovat:

• suorapalkki

• harja-, maha- ja pulpettipalkki

• bumerangipalkki.

Suoran ja harjapalkin suurin jänneväli johtuu tuotannollisis-ta syistä: palkkien suurin mahdollinen korkeus on noin kak-si metriä, jolloin palkin suurin jänneväli on kuormituksestajohtuen noin 26–30 m.

Massiivipalkin palonkestävyys on luontaisesti hyvä, ja senlisääminen palkin leveyttä suurentamalla on helppoa.

Kertopuiset palkit voivat olla joko massiivisia tai I- tai kotelo-poikkileikkauksia.

Erityisesti harjapalkki on suositeltava ratkaisu yksinkertai-sen rakenteensa vuoksi yksi- tai useampilaivaisen hallinkannattajaksi, kun palkin jänneväli on noin 15–25 m. Moni-laivaisessa hallissa katon kallistus voidaan tehdä myös suo-rilla palkeilla kallistamalla ne kattolappeittain.

Taulukko 3.2 Liimapuisen harjapalkkikannattajan mitat [(leveys)x(päätykorkeus)-(harjakorkeus)] jännevälillä 12–28 m, kunkuormitus on 12–21 kN/m (pk). Palkin yläreunan kaltevuus 1:16. Samoilla äärimitoilla voidaan arvioida kertopuisen kannatta-jan tilatarvetta.

Harjapalkki

Hallin leveys (m)

Kuva 3.3 Kertopuisia I- ja kotelopoikkileikkauk-sia.

19


3.1.2 Ristikkokannattajat, L = 25–65 m

Ristikkokannattaja valmistetaan joko liima- tai kertopuusta.Sauvojen liitoksissa käytetään kaksi-, neljä- tai kuusileik-keisiä teräslevyjä ja -tappivaarnoja. Ristikon tukireaktio vä-litetään pilarille teräsosien välityksellä. Liitososat jäävät puu-rakenteen sisäpuolelle, jolloin rakenteen paloluokka onyleensä R30. Paloluokka R60 saavutetaan sauvojen sivu-mittoja suurentamalla kohdan 6.4 mukaisesti.

Ristikon yläpaarre voi olla kaareva tai muodostaa murto-viivan. Alapaarre voi olla suora tai kaareva. Ristikko tue-taan pilariin yleensä yläpaarteella.

Ristikko voidaan koota osittain työmaalla, jolloin kuljetus eiaseta rajoituksia ristikon koolle.

Kuva 3.4 Esimerkkejä ristikkokannattajista.

Kuva 3.5 Kurikan jäähallin ristikkokannattajat.

20

RUNKOTYYPIT

3.1.3 Vetotankokannattajat, L = 15–50 m

Vetotangollinen kannattaja on kannatintyyppi, jonkayläpaarre on jatkuva ja jossa alapaarteena on vetotankoilman varsinaisia diagonaalisauvoja. Yläpaarre mitoitetaansekä normaalivoimalle että taivutusmomentille. Yläpaarrevoi olla kaari tai muodostua palkeista. Kaaren yläpinta voi-daan muotoilla myös murtoviivaksi.

Vetotankokannattajia ovat:

• vetotangollinen palkkikannattaja

• vetotangollinen ansaspalkkikannattaja

• vetotangollinen kaarikannattaja.

Kaari tehdään liimapuusta ja se voi olla yksi tai kaksiosai-nen ja palkit joko vahvistamattomia tai terästangoilla vah-vistettuja. Vetotankokannattaja voidaan valmistaa liima- taikertopuusta; kannattaja kootaan sen suuren koon vuoksityömaalla.

Kuva 3.7 Teräs- ja puuvetotangollinen palkkikan-nattaja

Kuva 3.6 Pääkannattajana vetotangollinen kaari, hallin poikkileikkaus keskeltä ja päädystä.

21


Vetotanko voi olla terästä tai puuta; puun etuna on hyväpalonkestävyys (R30) ja kannattajan helpompi käsiteltävyysasennusvaiheessa. Puisen vetotangon jatkokset ja liitoksettehdään tappivaarnaliitoksina. Vetotanko ripustetaan ylä-paarteeseen puu- tai terästangoilla, joiden tehtävänä onvälittää vetotangon oma massa ja mahdolliset ripustus-kuormat edelleen.

Vetotangon venymä otetaan huomioon rakenteen mitoituk-sessa. Yleensä vetotanko esikiristetään vähintään pysyvästäkuormasta aiheutuvan vetovoiman verran; puuvetotankokiristetään kannattajaa esikorottamalla.

Vetotangollinen LP-kaari

Hallin leveys (m)

Kuva 3.8 Vetotangollinen varastohallirakennusvaiheessa.

Taulukko 3.3 Vetotangollisen liimapuukaaren mitat [(leveys)x(korkeus)] jännevälillä 28–44 m, kun kuormitus on 12–21 kN/m(pk).

22

RUNKOTYYPIT

3.2 Kaarirungot, L = 40–100 m

Kaarirunko on rakenne, joka tukeutuu suoraan vaaka-suunnassa tuettuihin perustuksiin. Perustukset tuetaan jokovetotangoilla toisiinsa, suoraan peruskallioon tai vino-paaluilla. Vaakasuuntaisen tuennan jäykkyys vaikuttaa kaa-ren mitoitukseen. Vetotankoja käytettäessä on suositelta-vaa käyttää esikiristystä, joka vastaa vähintään pysyvänkuorman aiheuttamaa rasitusta.

Kaari voidaan rakentaa massiiviliimapuusta tai ristikkona.Kaareen suunnitellaan yleensä kaksi tai kolme niveltä.Kantanivelet konstruoidaan teräsosista; lakipisteen nivelvoidaan rakentaa kuormituksesta johtuen myös puusta.

Kaari tuetaan suoraan peruspilarin varaan. Peruspilarin suu-resta koosta johtuen se ulottuu usein hallin sisäpuoleltasokkelin ulkopuolelle ja on siksi lämpöeristettävä ulkopuo-lelta. Kaaren kantanivel tulisi sijoittaa rakennuksen sisäpuo-lelle.

Kaarirungon päätypalkit tehdään moniaukkoisina kaarevinapalkkeina, jotka tuetaan tuulipilareilla. Kaarirunko jäykiste-tään rakentamalla ristikko tai muu jäykkä rakenne yhteentai kahteen kaariväliin.

Kuva 3.9 Kaarirunkoisen urheiluhallin asennus käynnissä.

Kuva 3.10 Ristikkokaarien asentaminenkäynnissä.

23


Kuva 3.11 Kaarirunkoinen halli, poikkileikkaus keskeltä ja päädystä.

LP-kaari

Hallin leveys (m)

Taulukko 3.3 Liimapuukaaren mitat [(leveys)x(korkeus)] jännevälillä 44–60 m, kun kuormitus on 15–24 kN/m (pk).

24

RUNKOTYYPIT

3.3 Kehärungot, L = 10–30 m

Kehärunko on rakenne, jossa katon ja seinän runko on yh-distetty toisiinsa jäykkänurkkaisesti siten, että perustuksiinsyntyy vaakavoima myös pystykuormasta. Vaakavoima ote-taan vastaan sitomalla vastakkaiset anturat vetotangollatoisiinsa, tai tukemalla perustukset suoraan peruskallioontai vinopaaluille.

Kehärunkotyyppejä ovat

• käyränurkkainen kolminivelkehä

• terävänurkkainen kolminivelkehä

• ristikkonurkkainen kolminivelkehä.

Käyränurkkainen kehä rakennetaan taivutetusta liimapuusta,jonka nurkka voidaan tehdä erikseen teräväksi liimapuustatai sahatavarasta.

Terävänurkkaisen kertopuukehän palkki liitetään pilariintappivaarnaliitoksella.

Ristikkonurkkainen kehä rakennetaan puupalkista, puises-ta vinotuesta ja vetotangosta, joka on terästä tai puuta. Kehäkootaan yleensä työmaalla.

Kuva 3.12 Kehärunkoinen maneesi rakennusvaiheessa.

Kuva 3.13 Kertopuinen 3-nivelkehä.

25


3.4 Muut rungot

Arinakupolin kantava rakenne muodostuu esimerkiksiteräsosilla toisiinsa liitetyistä, verkkomaisesti sijoitetuistapuristussauvoista. Sauvat tehdään kerto- tai liimapuusta.

Puristetuissa kuorirakenteissa katon kuormitus siirretäänkuorena toimivan katon kautta sitä tukevalle rengas-rakenteelle, josta kuormitus siirretään edelleen pysty-rakenteelle. Kuori voi muodostua levyistä tai sahatavara-kerroksista ja siinä voi olla ripamaisia vahvistuksia, joillamomenttipinnan vaihtelut epäsymmetrisissä kuormitus-tapauksissa otetaan huomioon.

Kuorirakenteissa on kiinnitettävä huomiota puun kosteus-pitoisuuden vaihtelusta aiheutuviin jännityksiin ja muodon-muutoksiin.

Rungon konstruktio voi muodostua myös esimerkiksi ha-jautetuista pilarien yläpäistä, jotka tukevat ristiin kannatettuakaton arinamaista palkistoa.

Kuva 3.14 Kupolirakenne.

26

MITTAJÄRJESTELMÄT

Rakennuksen osien paikantamisen helpottamiseksi laadi-taan moduulijärjestelmä. Moduulilinjat laatii ja nimeää ensi-sijaisesti pääsuunnittelija, toissijaisesti rakenteiden pääsuun-nittelija. Muut rakennesuunnittelijat voivat täydentää moduu-lijärjestelmää suunnittelun edetessä.

Moduulilinjat sijoitetaan kaikkien kantavien rakenteidenkohdille siten, että rakenteet ovat kohdennettavissa japaikannettavissa. Moduulilinjat esitetään pohja-, leikkaus-ja detaljipiirroksissa, joissa mitoitus sidotaan poikkeuksettalinjoihin. Mittoja ei tule ketjuttaa, vaan rakenteiden sijaintisidotaan aina lähimpään moduulilinjaan.

Moduulilinjojen mitoituksessa otetaan huomioon katon jaulkoseinien rakenne. Yleensä pääkannattajien k/k-jaon tuli-si olla noin 6–8 m rakenteen jännevälistä, pääkannattajantyypistä ja perustusratkaisusta johtuen. Moduulilinjojen tuli-si sijaita 3M jaolla.

Kattoelementtien ja -orsien tulisi olla kolmiaukkoisia, jottarakenteen käyttöaste saataisiin mahdollisimman suureksi.Kaksiaukkoisia kannattajia tulee välttää, koska keskituellapääkannattajan kuormitus suurenee silloin 25 % verrattunatasaisesti jakautuneeseen kuormitukseen. Myös yksi-aukkoisia kannattajia tulisi välttää niiden moniaukkoisia ra-kenteita suuremman materiaalimenekin vuoksi.

4.1 Moduulilinjat

Moduulilinjat nimetään rakennuksen pohjapiirroksen poikki-suunnassa (tavallisesti lyhyemmässä suunnassa) aakkosinja pituussuunnassa numeerisesti. Nimeäminen aloitetaanrakennuksen pohjapiirroksen vasemmasta yläkulmasta.Moduulimitoituksessa noudatetaan rakennuksen ulkoseinilläviereisperiaatetta ja muualla keskeisperiaatetta.

Rakennuksen ulkoseinillä käytetään viereisperiaatetta.Viereisperiaatteen etuna on se, että päätypalkkien ja pila-reiden kokoa ei tarvitse päättää eikä tietää vielä pää-piirustuksia laadittaessa. Moduuliviivat sijoitetaan puurungonulkopintaan.

4 MITTAJÄRJESTELMÄT

27

MITTAJÄRJESTELMÄTMITTAJÄRJESTELMÄT

Etuna on myös, että perustusten, sokkelielementtien, vaippa-rakenteen ja puurungon suunnittelu voidaan aloittaa toisis-taan riippumatta ja erikseen, koska mittamaailma on kaikil-le suunnittelijaosapuolille selvä. Näin säästetään aikaa, kunsuunnittelu voi edetä monella taholla samanaikaisesti.

Keskeisperiaatteen käyttö ulkoseinillä johtaa helposti han-kaliin mittoihin (esimerkiksi 82,5 mm) ja toisaalta myösmahdollisesti epäloogisuuteen päädyn osalta, mikäli kes-keiseksi oletettu moduulilinjan sijoitus ei olekaan keskelläpäädyn palkkia (päätypalkin /-pilarin paksuus on eri kuinpääpilarin paksuus) tai nurkkapilaria, tai jos nurkkapilarinpaksuus poikkeaa päätypalkin paksuudesta.

Pääpilareiden ja päätyjen tuulipilareiden kohdilla moduuli-linjat sijoitetaan keskisesti.

Yksittäisten, muista moduulilinjoista vähäisesti poikkeavienkantavien rakenteiden kohdalla moduulilinja voidaan mer-kitä viereisen linjan tunnuksella ja heittomerkillä (esimer-kiksi 1’ tai A’).

Kuva 4.1 Moduulilinjojen sijainti ja merkintä: hallin ulkonurkka.

28

PERUSTUKSET

Pilari-palkkirunkoinen rakennus perustetaan yleensä jokomaanvaraisille tai paaluilla tuetuille pilarianturoille. Anturatperuspilareineen voidaan korvata eräissä tapauksissa myösreunavahvistetulla laatalla.

Rakennus perustetaan toisinaan myös joko kokonaan taiosittain betonirungon varaan (esim VSS). Pilareiden liitos-tapa voi olla tällöin sama kuin suoraan perustuksille tuetta-essa. Betonirungolle tuettaessa on kuitenkin edullista käyt-tää vähän tilaa vieviä liitostyyppejä.

5.1 Perustusten suunnittelu

Perustukset suunnittelee rakenteiden pääsuunnittelija.Suunnittelun lähtötiedoksi tarvitaan lupasarja, mitoitettupohjapiirros sekä pohjatutkimus. Pohjatutkimuksessa esi-tetään muun muassa rakennuksen ja alapohjan perusta-mistapa, sallittu pohjapaine/paalukuorma, tarvittavat maan-rakennustoimenpiteet sekä todetaan salaojituksen jaroutasuojauksen tarve.

Rakennesuunnittelija laatii perustuksista tasopiirroksen, jos-sa esitetään muun muassa anturoiden, peruspilarien ja kan-tavien seinien sijainti ja koko, routasuojaus ja mahdollistenpaalujen sijainti (ellei laadita erillistä piirrosta). Perustustentasopiirros on rakennepiirustus numero 1.

Leikkauspiirroksissa esitetään anturoiden, peruspilarin jasokkelin rakenne ja liitokset. Detaljipiirroksissa tai erillisessäkaaviossa esitetään peruspilariin asennettavat pilareidenkiinnitysosat (pultit ja kiinnityslevyt) sijainteineen.

Salaojituksesta laaditaan erillinen suunnitelma, jonka lähtö-tiedoksi rakennesuunnittelija tarvitsee salaojituksen purku-paikan (perusvesikaivon) sijainnin ja purkukoron.

5 PERUSTUKSET

Kuva 5.1 Katsomorakenteiden liittyminen perus-tuksiin.

29

PERUSTUKSETPERUSTUKSET

5.2 Sokkeli

Pilarirunkoisen rakennuksen sokkeli tehdään esimerkiksilämpöeristetyillä teräsbetonielementeillä. Sokkeli voidaantehdä myös paikalla esiraudoitettuihin elementtimuotteihinvalamalla tai muuraamalla lämpöeristetyistä harkoista(kevytsora- tai betoniharkot). Muurattava sokkeli tarvitseeoman, jatkuvan anturan.

Sokkelielementeistä laaditaan erikseen valmistuspiirroksetja sijaintikaavio.

5.3 Peruspilarit

Pilarit perustetaan anturoille peruspilarin välityksellä.Peruspilari tehdään paikalla valamalla ja se raudoitetaanpilarina. Pääteräkset ankkuroidaan anturaan. Peruspilariinasennetaan pilarin tuentaan vaadittavat teräsosat (perus-pultit, kiinnityslevyt tai laattateräkset), sekä liitoksen vaati-ma lisäraudoitus (haat, pystylenkit). Peruspilari mitoitetaankäytännössä asennusterästen tilantarpeen mukaan sekäpysty- että vaakasuunnassa.

Kuva 5.2 a) Korkean sokkelielementin liitos runkoon ja perustuksiin hallin päädyssä b) matalan sokkelielementin liitosrunkoon ja perustuksiin.

a) b)

Kuva 5.3 Pilarin tuenta ontelolaataston välityk-sellä kantavan väliseinän varaan. Pilarin kiinni-tyslevyt ankkuroidaan ontelolaatan onteloon.

30

PERUSTUKSET

Peruspilarin yläreunan ja pilarin alareunan väliin jätetäänasennusvaraus. Varauksen mitta johtuu pilarin ja peruspilarinvälisen liitoksen tyypistä: hitsiliitoksissa varauksen korkeuson noin 50 mm, pulttiliitoksessa noin 80 tai noin 190 mmliitoksen tyypistä johtuen. Pulttiliitoksen vaatima asennus-varaus on aina selvästi suurempi kuin hitsiliitoksessa.

Peruspilarin yläreunan ja pilarin alareunan välinen tila vale-taan asennuksen jälkeen kutistumattomalla juotosbetonilla.Valu jätetään noin 20 mm pilarin alareunasta irti tai pilarin japeruspilarin väliin asennetaan kosteuden kulun katkaisevakerros, jotta peruspilaria pitkin kapillaarisesti nouseva kos-teus ei siirry puupilariin. Lisäksi pilarin alapintaan sivelläänkosteussulku tehtaalla.

Peruspilarin yläreuna suunnitellaan siten, että pilarin ala-reuna on vähintään 100 mm valmiin lattian yläpintaa kor-keammalla.

5.4 Pilarin liitos peruspilariin

Pilari liitetään peruspilariin joko pultti- tai hitsiliitoksella.Molemmilla kiinnitystavoilla saadaan aikaan jäykkä liitos pi-larin ja perustuksen välille. Jäykässä liitoksessa pilarin tuki-voimat välitetään pilarilta ensin liimaruuveilla teräsosalle,josta voimat välitetään edelleen joko hitsaus- tai pultti-liitoksella peruspilarille. Hitsiliitos johtaa aina jäykkäänliitokseen, pulttiliitos voidaan tehdä myös niveleksi.

Pulttiliitoksen etuna on pilarin asennon ja korkeusasemansäätömahdollisuus sekä asennusvaiheen nopeus ja help-pous. Pulttiliitoksen haittana on peruspulttien viemä tilaperustuksissa sekä vaaka- että pystysuunnassa. Useinperuspilarin korkeuden määrääkin peruspultin pituus. Myösnurkkapilarin ulompien peruspulttien sijainti vaatii useinerikoisjärjestelyjä sokkelin liittymässä.

Pilarin pulttiliitos voidaan tehdä joko käyttäen tavanomaisiaperuspultteja, jolloin pilarin alapäässä tarvitaan erityinenteräsliitososa, tai erityisesti puupilareille suunniteltuja pilari-kenkiä, jolloin pilarin alapäässä tarvitaan vain pilarin pohja-levyyn hitsatut kiinnityspultit. Teräsliitososa vaatii korkeam-man liitosvarauksen ja siksi myös hieman korkeammanperuspilarin anturaan.

Kuva 5.4 Pilarin liitos peruspilariin: pulttiliitos ta-vallisilla peruspulteilla.

Kuva 5.5 Pilarin liitos peruspilariin: pulttiliitos eri-koisperuspulteilla.

31

PERUSTUKSETPERUSTUKSET

Etenkin tuulipilareiden liitos perustuksiin suunnitellaan toi-sinaan niveleksi. Pilari liitetään silloin peruspilariin esim kah-della laattateräksellä ja pulteilla. Liitoksen etuna on senedullisuus: pilarin alapäässä ei tarvita muita teräsosia japilariantura voidaan mitoittaa pelkälle normaalivoimalle.Tästä on huomattava etu silloin, kun pilarin pystykuormituson pieni, kuten tuulipilareilla yleensä. Laattateräsliitoksenhaittana on se, että pilarit joudutaan tukemaan vinotuillakunnes rakennus on jäykistetty. Lisäksi tällainen rakennelisää rakennuksen jäykistyksen kuormitusta yli 30 % verrat-tuna jäykkäkantaiseen tuulipilariin.

5.5 Pilarin tuenta muuhun kantavaanrakenteeseen

Pilarit voidaan tukea myös muun kantavaan rakenteen, ku-ten välipohjan tai väestönsuojan varaan peruspilarin sijas-ta. Pääpilarin tukeminen välipohjalla edellyttää kuitenkinusein välipohjan vahvistamista esimerkiksi alapuolisellapilasterilla. Siksi ainakin pääpilarin kohdalla on suositelta-vaa, että pilari tuetaan välipohjan sijasta suoraan peruspilarinvaraan, jolloin välipohjan ja pilarin väliin jätetään joustavasauma.

Sen sijaan esimerkiksi tuulipilarin tukeminen ontelolaatastonja sitä tukevan kantavan seinän kohdalla onnistuu useinvarsin pienillä vahvistustoimenpiteillä. Samoin väestön-suojalla tukeminen aiheuttaa harvoin lisävahvistuksia pää-pilarinkaan kohdalla.

Kun pilari tuetaan muulla betonirakenteella, jonka kohdalleei rakenneta peruspilaria vastaavaa teräsbetonista pilasteriatai pilaria, on pilarin liitoksessa suositeltavaa käyttää hitsaus-liitosta. Betonirakenteen yläpintaan asennetaan vakio-kiinnityslevyt, joihin pilarin pohjalevy hitsataan.

Kuva 5.6 Pilarin liitos peruspilariin: hitsiliitos.

Kuva 5.7 Pilarin liitos peruspilariin.

32

RUNGON MITOITUS

Runkosuunnittelija suunnittelee rungon peruspilarin tai puu-runkoa tukevan betonirakenteen yläpinnasta ylöspäin jaantaa lähtötietona perustusten suunnittelijalle pilareidenvälittämät kuormat betonirakenteiden yläpinnan tasossa.

Runkosuunnittelija mitoittaa myös rungon jäykistyksen jaosallistuu rungon asennusohjeen laatimiseen yhdessäasennusurakoitsijan kanssa.

Rakennesuunnittelun lähtötiedoiksi tarvitaan lupasarja sekämitoitettu pohjapiirros.

6.1 Kuormitukset

Runko mitoitetaan pystysuunnassa lumikuormalle, katonomalle massalle ja mahdollisille ripustuskuormille, ja vaaka-suunnassa tuulikuormalle.

Katon oma massa muodostuu pääkannattajan massasta(tavallisesti noin 0,1 kN/m2) ja kattorakenteen massasta(eristeet, vasat, laudoitukset, tavallisesti noin 0,4 kN/m2),eli yhteensä noin 0,5 kN/m2.

Ripustuskuorma johtuu esimerkiksi kattoon kiinnitettävistävalaistus- ja ilmastointilinjoista sekä äänentoistolaitteista jajohdinllinjoista. Yleensä tekniikan ripustuskuormaksi riittää0,1 kN/m2.

Lumikuorma vaihtelee paikkakunnittain välillä 1,4–2,6 kN/m2.Lumikuormalle rakenteita mitoitettaessa otetaan lisäksi huo-mioon katon muodosta (kaari- ja sisätaitekatot) tai katonkorkeuseroista johtuva kinostuminen tai lumen liukuminen.Katon muotokerroin saattaa suurentaa esimerkiksi kaari-katon lumikuormaa paikallisesti jopa 2,5-kertaiseksi.

Tuulikuorma johtuu rakennuksen korkeudesta ja rakennus-paikan maastoluokasta. Nopeuspaine on noin 0,5–0,7 kN/m2.Tuulikuormamitoituksessa otetaan lisäksi huomioon keski-määräiset painekertoimet, jolloin tavalliseksi tuulenpaineeksisaadaan 0,35–0,50 kN/m2 ja imupaineeksi suojan puolei-selle seinälle 0,25–0,35 kN/m2. On huomattava, että katonja seinien reuna-alueille määritetyt painekertoimet ovatyleensä huomattavasti keskimääräisiä kertoimia suurempia.Asennusaikaiseksi tuulenpaineeksi oletetaan 75 % mitoitus-arvosta.

6 RUNGON MITOITUS

33

RUNGON MITOITUSRUNGON MITOITUS

6.2 Rungon mitoituksen periaatteita

6.2.1 Pääkannattajat

Pääkannattajien mitoituksessa otetaan huomioon katto-rakenteiden mahdollinen jatkuvuus. Jos kattorakenne toi-mii kaksiaukkoisesti, on pääkannattajan kuormituksen lisäysnoin 25 %, kolmiaukkoisella kattorakenteella lisäys on pie-nempi, noin 10 %.

Pääkannattajan riittävä tuenta kiepahdusta vastaan tarkis-tetaan aina erikseen. Kiepahdustukien on kestettävä vähin-tään määritetyn palonkestoajan.

Kun pääkannattajana on palkki, tarkistetaan mitoituksessareunajännitys, taipuma, leikkausvoima ja tuella leimapaine.

Ristikossa tarkistetaan osasauvojen liitokset, jatkokset jayhdistetyt rasitukset ristikon taipuman ja tuen leimapaineenlisäksi. Lisäksi tarkistetaan ripustuskuormien vaikutus ala-paarteeseen.

Kuva 6.1 Kaaren liitos pilariin: hankolautaliitos ja laattateräsliitos.

34

RUNGON MITOITUS

Kuva 6.2 Puisen ja teräksisen vetotangon ripustus kaareen.

Kaarikannattajien vetotankojen venymä määritetään jaliitosten vetolujuus ja ankkurointiteräsosan leimapaine jataivutusmomentti tarkistetaan. Kaarikaton kattorakenteenjäykkyys ja tuenta tarkistetaan katon tangentin suunnassa.Tarvittaessa kattorakenne tuetaan esimerkiksi vetotankojenankkurointikappaleen jatkeella.

6.2.2 Pilarit

Pilarin mitoituksessa tarkistetaan pystykuorman ja momentinyhteisvaikutus.

Lisäksi tarkistetaan tukimomenttia vastaavan liimaruuvi-määrän mahtuminen pilarin poikkileikkaukseen.

Tuulikuormalle mitoitettaessa kattokannattajan voidaan olet-taa välittävän noin puolet kattoon kohdistuvasta tuuli-kuormasta suojan puoleiselle pilarille.

Pilarin ja pääkannattajan liitoksessa tarkistetaan leima-paineen suuruus. Pilarin poikkileikkausta suurennetaan kokopilarin mitalla, mikäli se leimapaineen alentamiseksi on tar-peen. Vaihtoehtoisesti pilarin yläpäähän voidaan liimata yli-määräisiä lamelleja tarpeellinen määrä. Lamellit viistetään

Kuva 6.3 Kertopuinen vetotankokannattaja.

35


alapäästään esim 45 asteen kulmaan. Kaarikannattajan etu-na on se, että syyn suuntaa kohtisuoraa leimapainetta voi-daan korottaa kaaren lähtökulman mukaan: lähtökulmalla30 astetta korotus on jo 49 %!

6.2.3 Pilarin liitos pääkannattajaan

Pilari liitetään pääkannattajaan joko laattateräksillä tai nk.hankolaudoilla. Laattateräs on kooltaan esimerkiksi 100x8 mmja hankolauta 45x195 mm liitoksen välittämistä voimista joh-tuen. Liitososat asennetaan liitoksen molemmin puolin si-ten, että liitoksella on riittävä kiertymäkyky. Liitososat jakiinnikkeet mitoitetaan pilarin ja pääkannattajan välisellevaakavoimalle. Liitos palonsuojataan tarvittaessa puuver-hoilulla. Laattateräsliitoksessa kannattajan puoleisten reikientulee olla soikeita ja kiinnityspulttien sijaita reiän yläreunassakannattajan pään kutistumisen vuoksi.

Kuva 6.4 Päädyn tuulikuorman siirtäminen katon tuulisiteelle, pystyleikkaus. Tarvittaessa tuulisiteen putoaminen palotilantees-sa estetään siteen alapuolisella puuklossilla.

36

RUNGON MITOITUS

6.3 Rungon jäykistäminen

Rungon jäykistyksen tehtävänä on siirtää runkoon kohdis-tuvat vaakavoimat perustuksille. Tällaisia vaakavoimia ovattyypillisesti tuulikuormat ja esimerkiksi nosturiradan jarru-voimista aiheutuvat kuormat.

Runko jäykistetään erikseen sen pituus- ja poikkisuunnassa.Vaakavoimat johdetaan suoraan mastopilareilla perustuksilletai siirretään ensin tasossa toimiville ristikko- tai levyraken-teille, josta kuormitus siirretään edelleen jäykistävälle pysty-rakenteelle, joka on tyypillisesti tuuliristikko tai levyrakenne(esimerkiksi vanerista).

Hallin jäykistyksessä voidaan käyttää hyväksi esimerkiksimuita runkoon liittyviä betonirakenteita. Tällaisia ovat tyy-pillisesti betonirakenteiset välipohjat ja väliseinät sekäväestönsuojat.

Jäykistyksen suunnittelussa on aina otettava huomioonmyös rungon asennusaikainen jäykistys. Rungon jäykisteettulisi sijoittaa rungon asennussuunnassa alkupäähän, jottaniillä voisi korvata ainakin osan asennusaikaisesta tuennas-ta. Asennusaikaisesta tuennasta laaditaan erillinen suunni-telma.

Kuva 6.5 Katon jäykistäminen ristikolla. Hallin päätyihin kohdistuva tuulikuorma siirretään katon tuuliristikolle joko kattoraken-teen tai erillisten siteiden välityksellä. Siteet sijoitetaan samaan linjaan kuin ristikon puristussauvat.

37


6.3.1 Jäykistys hallin poikkisuunnassa

Poikkisuunnassa halli jäykistetään mastona toimivillapääpilareilla. Tuulikuorma siirretään pääpilareille ulkoseinänja katon rakenteilla. Menetelmän etuna on yksinkertaisuusja selkeys sekä se, että jäykistys on heti valmis pilareidenasentamisen jälkeen. Haittana on mastopilareiden suurehkosivumitta. Toisaalta sivumitan merkittävä pienentäminen eiuseinkaan ole mahdollista pääkannattajan tukipaineen vuok-si.

Vaihtoehtoisesti suurissa halleissa jäykistys voidaan tehdäpystysuuntaisilla tuuliristikoilla tai vinotuilla, jotka sijoitetaansopiviin paikkoihin esimerkiksi noin 30–40 m välein. Mene-telmän etuna on puumenekin minimoituminen ja hoikat,optimoidut pilarit. Haittana on ratkaisussa vaadittava katonjäykistäminen ja rungon asennusaikainen tuentatarve. Me-netelmä on liitostekniikaltaan ja mitoitukseltaan mastojäy-kistystä selvästi vaativampi.

Hallin päädyt jäykistetään joko mastopilareiksi mitoitettavillanurkkapilareilla tai pilareiden väliin asennettavilla vinotuilla.

Kuva 6.7 Katon tuuliristikon puristus- ja vetosau-vojen liitos pääkannattajaan, tasopiirros.

Kuva 6.6 Hallin pitkän sivun jäykistäminen ristikoilla. Ristikko voi olla terästä tai puuta tai puulla palosuojattua terästä.

38

RUNGON MITOITUS

6.3.2 Jäykistys hallin pituussuunnassa

Hallin pituussuunnassa runko jäykistetään ulkoseinillesijoitettavilla tuuliristikoilla, vinotuilla tai levyjäykistyksellä.Rakennuksen päätyihin kohdistuva tuulikuorma siirretäänensin palkkeina toimivilla tuulipilareilla katon päätypalkilleja perustuksille. Päätypalkilta kuormitus siirretään tuuli-siteiden välityksellä esimerkiksi päädystä lukien toisen kehä-väliin kattoon sijoitetulle tuuliristikolle. Tuuliristikko välittääkuorman edelleen sivuseinille sijoitetuille pystyristikoille.Palolta suojaamattomat pystytuet tulisi suunnitella ja asen-taa hallin molempiin päihin.

Päädyn tuulipilarit on suositeltavaa mitoittaa jäykkä-kantaisiksi rungon asennusaikaisen tuennan vuoksi.Jäykkäkantaisuus myös pienentää tuulipilarin yläpään tuki-reaktiota yli 30 %.

Monilaivaisessa hallissa pystysuuntainen tuuliristikko taivinotuenta joudutaan asentamaan myös sisäpilarilinjoille.Vaihtoehtoisesti sisäpilarilinjan ulkoseinään liittyvät pilaritsuunnitellaan mastoksi tässä suunnassa.

Kuva 6.9 Seinän tuuliristikon siteen liitos pääkan-nattajaan, pystyleikkaus.

Kuva 6.8 Kaarihallin katon tuuliristikon asennus käynnissä

39


Matalat hallit voidaan jäykistää myös päätyjen tuulipilareilla,jotka mitoitetaan mastoiksi. Menetelmän etuna on helppo-us ja selkeys, haittana helposti suuri pilarin tukimomentti,joka vaatii suurehkon anturan pystykuorman ollessa tyypil-lisesti pieni. Haittana on myös se, että tuulipilarit vain har-voin voivat toimia aitoina mastoina, koska pääsääntöisestiniiden yläpään vaakasiirtymä on estetty. Tästä seuraa se,että tuulipilarit välittävät osan tuulikuormasta joka tapauk-sessa päätypalkin kautta yläpohjarakenteelle, jonka on sejollakin tavoin siirrettävä edelleen. Ongelmaa voidaan pie-nentää tuulipilarin ylimitoituksella.

Kuva 6.10 Esimerkki suurehkon hallikohteen rungon jäykistämisestä kattoelementeillä.

Kuva 6.11 Vinolaudoitusjäykistys

40

RUNGON MITOITUS

Kuva 6.13 Teräksisen tuulisiteen palonsuojauspuulla, paloluokka R30.

6.3.3 Kattorakenteen hyödyntäminenjäykistyksessä

Katon rakennetta voi käyttää tuulikuormien siirtämiseen sekärungon suunnassa että rungon poikkisuunnassa.

Rungon suunnassa kattorakenteelta edellytetään normaali-voimakapasiteettia ja katon liitoksilta leikkausvoimakapasi-teettia. Yleensä puurunkoisissa kattorakenteissa tällaistakapasiteettia on riittävästi, koska tuulikuorman yhteydessäkäytetään korotettuja materiaaliarvoja.

Rungon poikkisuunnassa tuulikuorman siirtäminen edellyt-tää katolta levyominaisuuksia. Katto tai sen osa voidaanmitoittaa levyksi vinolaudoituksella tai vanerilla.

Katon hyödyntäminen jäykistyksessä on edullista silloin, kunjäykistykselle asetetaan palonkestovaatimus. Tavanomai-silla rakenteilla jäykistykselle saadaan helposti vähintäänR30–paloluokka. Jäykistyskuormia välittävät liitososat palon-suojataan tarvittaessa esimerkiksi puulla.

Kuva 6.12 Esimerkki eri tasoissa olevien kattojen jäykistämisestä kattoelementeillä.

41


Kuva 6.15 Puuelementin kertopuisten vasojen hiil-tymisnopeustarkastelu, paloluokka R30.

Kuva 6.14 Korkean pilarin nurjahdussiteen liitok-sen palonsuojaus puulla.

6.4 Palomitoitus

Puurakenteen palomitoitus on helppoa: palolta suojaamat-toman puun oletetaan yksinkertaisesti hiiltyvän puumateri-aalista johtuvalla nopeudella. Palon jälkeen hiiltymätön puu-poikkileikkaus mitoitetaan palotilanteen mukaisille kuormillekäyttäen kuorman ja materiaalin osavarmuuskertoimen ar-voa 1,0.

Hiiltymisnopeustarkastelua käytetään myös palolta suojaa-van puun paksuuden mitoittamisessa. Koska esimerkiksisahatavaran hiiltymisnopeudeksi oletetaan 0,8 mm/min,saadaan suojaavan rakenteen paksuudeksi eri palonkesto-luokissa:

• EI15 => 12 mm

• EI30 => 24 mm

• EI60 => 48 mm

• EI90 => 72 mm

• EI120 => 96 mm jne.

Kerto- ja liimapuun hiiltymisnopeudeksi oletetaan:

• kertopuun liimasaumoja vastaan kohtisuorassa suunnas-sa 0,6 mm/min

• liimapuulla 0,7 mm/min

• kertopuun liimasaumojen suunnassa 1,0 mm/min.

Palotilanteessa saa käyttää seuraavia mitoituskuormia:

• oleskelu- ja kokoontumiskuorma on 0,75 kN/m2

• tungoskuorma 2,0 kN/m2

• lumikuorma 50 % ominaiskuormasta

• tuulikuorma 30 % ominaiskuormasta (ei vaikuta yhtä ai-kaa lumikuorman kanssa).

Puurungon ja tarvittaessa muiden rakenteiden palomitoitustehdään siis hiiltymisnopeus-tarkasteluna. Tavanomaisissaratkaisuissa massiivinen puurakenne kestää hyvin R30-luo-kan mukaisen rasituksen ilman erityistoimenpiteitä.

42

RUNGON MITOITUS

R30-luokkaa suuremmat paloluokkavaatimukset täytetäänpuurakenteen mittoja suurentamalla. Rungon palomitoituk-sessa tarkistetaan mahdollisen epäkeskisen hiiltymisenvaikutus puristetun sauvan mitoitukseen ja taivutetun raken-teen kiepahdustuennan palonkestävyys. Rungon jäykistysmitoitetaan rungon palonkestovaatimuksen mukaan

Liitososat palonsuojataan pääsääntöisesti puuverhouksilla.Selkeät, suurimittaiset teräspinnat (kuten vetotangot) voi-daan myös palonsuojamaalata.

6.5 Kosteusmitoitus

Puurakenne suunnitellaan ja rakennetaan siten, että puutaympäröivän ilman kosteuspitoisuus on aina enintään 80 %,eli puu on säältä suojattu. Tällöin puun kosteuspitoisuudenvaihtelu ei käytännössä vaikuta puun mitoitusarvoihin eikäpuun pituuden tai paksuuden muutoksia tarvitse ottaa huo-mioon.

Puurakenne suojataan kosteudelta ensisijassa rakenteelli-sesti: puun kastuminen estetään erottamalla puu esimer-kiksi perustusrakenteista kosteuden kulun katkaisevallamateriaalilla (esimerkiksi kumibitumikermikaista) tai raken-tamalla puurakenteen ja muun rakenteen väliin tuulettuvailmarako. Puurakenteen liittymät suunnitellaan siten, ettäpuun kuivuminen on mahdollista kaikissa tilanteissa. Mikälion olemassa riski, ettei kuivuminen ole aina mahdollista,käytetään sellaisissa kohdissa kyseessä olevan riskiluokanmukaan käsiteltyä puuta.

Puun rakenteellisessa mitoituksessa säältä suojaus otetaanhuomioon kosteusluokkien muodossa. Puurakenne jaetaanneljään luokkaan: ulkokuivaan, sisäkuivaan, kosteaan jamärkään puuta ympäröivän ilman suhteellisen kosteudenperusteella. Suojauksella – tai sen puutteella – on käytän-nössä merkitystä vain, kun rakenne on kostea tai märkä(RH > 0,8), eli rakenne on ulkona ilman suojausta tai vedenvälittömän vaikutuksen alaisena. Puun pintäkäsittely on tar-peen, vaikka olosuhteilla ei olisikaan vaikutusta rakenteelli-seen mitoitukseen.

43


Ulkona säälle alttiiden rakenteiden mitoituksessa otetaanhuomioon kosteusluokan mukaiset kertoimet ja puunkosteusliikkeet. Puun kosteuspitoisuudesta johtuva muodon-muutos (turpoaminen – kutistuminen) on kosteuspitoisuuden(p-%) muutoksen yksikköä kohti keskimäärin

• syyn poikkisuunnassa noin 0,133 %

• syyn suunnassa noin 0,013 %.

Puun kosteusmuodonmuutokset loppuvat, kun puun kos-teuspitoisuus on noin 30 p-%, eli kun puun solujen seinä-mät ovat saavuttaneet kyllästymispisteen. Puun syynsuuntainen kosteusmuodonmuutos on siis enintään noin 2,7mm/m kun kuiva puu (kosteuspitoisuus noin 10 p-%) kastuutäysin märäksi. Vastaava syyn poikkisuuntainen turpoamaon enintään n. 2,7 mm/100 mm.

Kuva 6.16 Pirkkahallin rungon ja katon asennus käynnissä

44

SEINÄ- JA KATTORAKENTEET

Puuhallin seinät ja katot voidaan rakentaa paikalla tai ele-menteistä. Paikalla rakentaminen on työvaltaista ja vaati-vaa; työtasojen puute ja sään vaikutus heikentävät työn tuot-tavuutta. Lisäksi paikalla rakennettaessa päädytääntiheämpään rungon k-jakoon ja/tai paksumpaan yläpohjanrakenteeseen liitostekniikan helpottamiseksi. Rungon asen-nusaikainen sääsuojaus ja tuenta ovat elementtirakentamis-ta vaativampia ja työläämpiä.

Elementtirakentamisen etuja ovat

• rungon harvempi k-jako (=> vähemmän pilareita, kannat-tajia, anturoita ja rakenteiden välisiä liitoksia)

• nopeus (puurunko voidaan suojata valmiilla kattoja seinä-rakenteilla nopeasti, rakennusajan lyheneminen)

• kerralla valmis seinä ja katto (erillistä sekundääripalkistoaei tarvita, elementeissä valmiit pinnat ja varusteet)

• elementtien pinnoitteiden ja ominaisuuksien muunteluhelppoa (esimerkiksi lämmöneristävyyden lisääminen)

• telinetöiden väheneminen (elementissä valmiit pinnat,kattoelementeissä esimerkiksi räystäät valmiina)

• asennus ei aseta rajoituksia rakennusajankohdalle(asennus mahdollista myös talvella)

• työvoimatarpeen väheneminen työmaalla

• laatu- ja työvirheiden väheneminen (rakenteet tehdäänsäältä suojassa)

• materiaalihukan ja materiaalitarpeen väheneminen työ-maalla.

Lisäksi elementtirakenne voidaan helposti mitoittaa runkoajäykistäväksi rakenteeksi, jonka palonsuojaus voidaan sää-tää esimerkiksi jäykistystä verhoavalla levytyksellä tai ma-teriaalien paksuuksilla. Elementteihin voidaan asentaa val-miiksi myös jälkikaiunta-aikaa lyhentävä verhous tai raken-ne.

Katon ja seinien tuuliristikoiden ja -siteiden asentamisenvuoksi pilarirungon tehokas k-jako on 6–8 m ja pääty-pilareiden 5–8 m. Pääpilarivälejä tulisi olla kolmella jaollinenmäärä ja päätypilarivälejä kahdella jaollinen määrä.

7 SEINÄ- JAKATTORAKENTEET

Kuva 7.1 Seinäelementin asennus

Kuva 7.8 Räystäysleikkaus, tuulettumaton katto.

45

SEINÄ- JA KATTORAKENTEETSEINÄ- JA KATTORAKENTEET

7.1 Seinäelementti

Seinäelementit asennetaan pääsääntöisesti vaakasuuntaan;elementin tavanomainen jänneväli on 4,8–10 m. Elementittehdään kaksi- tai kolmiaukkoisiksi. Elementin pituus onenintään 16 m ja leveys 2,4–3,0 m.

Elementin kantavat palkit ovat kerto- tai liimapuuta. Kanta-vien palkkien väliin asennetaan sahatavarapalkisto k600–jaolla. Palkiston sisäpintaan asennetaan verhouslevy jamineraalivillaeristeen suojaksi ulkopintaan tuulensuojalevy.

Elementin U-arvoa voidaan säätää helposti eristeen pak-suutta muuntamalla.

Kuva 7.2 Esimerkki seinäelementin rakenteestailman julkisivuverhousta.

Kuva 7.3 Esimerkki elementtirakenteen liitoksista, pystyleikkaus hallin pitkältä sivulta.

46

SEINÄ- JA KATTORAKENTEET

7.2 Kattoelementti

Kattoelementit asennetaan hallin rungon suuntaisesti. Ele-mentit suunnitellaan kolmiaukkoisiksi, poikkeustapauksis-sa kaksi- tai yksiaukkoisiksi. Elementin suurin pituus on noin26 m ja vakioleveys 2,4–2,5 m. Sovituselementtien leveysvalitaan tilanteen mukaan.

Elementtien kantavat palkit ovat kerto- tai liimapuuta. Kan-tavien palkkien väliin asennetaan sahatavarapalkisto k600-jaolla. Palkiston alapintaan asennetaan verhouslevy (esi-merkiksi akustolevy), palonsuojauslevy (esimerkiksi kipsi-levy tai vaneri) tai jäykiste (esimerkiksi vaneri).

Lämmöneristeenä on mineraalivilla tai polyuretaani. Katto-elementti voidaan valmistaa tuulettuvana (ulkopuolinenvedenpoisto) tai tuulettumattomana(sisäpuolinen veden-poisto).

Kattoelementtinä voidaan käyttää myös kertopuista ripalaat-taa, joka voi olla lämmöneristetty tai -eristämätön. Elemen-tin jänneväli voi olla yksiaukkoisena jopa yli 9 m. Ripalaatta-elementin suositeltava maksimipituus on 12 m ja suositus-leveydet 900, 1200, 1800 ja 2500 mm.

Kuva 7.5 Esimerkki elementtirakenteen liitoksista, pystyleikkaus hallin päädystä.

Kuva 7.6 Esimerkki kattoelementistä: tuulettuma-ton ja tuulettuva elementti.

47

SEINÄ- JA KATTORAKENTEETSEINÄ- JA KATTORAKENTEET

7.3 Elementtien toimitus ja asennus

Elementit pakataan tehtaalla muovilla käärittyihin kuljetus-nippuihin. Pakkaus suojaa elementtejä lialta ja kastumiseltasekä kuljetuksen että välivarastoinnin aikana.

Elementit nostetaan kuormasta kokonaisina nippuina väli-varastoon, jonka tulisi sijaita mahdollisimman lähellä asen-nuspaikkaa siirtojen välttämiseksi. Elementtien välivaras-tointipaikan tulee olla tasainen ja tiivistetty.

Kattoelementtien tavallinen asennusnopeus on noin 400–600 katto-m2/päivä ja seinäelementtien 150–200 seinä-m2/päivä. Asennuksessa pyritään yhtäjaksoisuuteen muunmuassa säärasitusten vaikutuksen vähentämiseksi.

Kuva 7.7 Hartwall-areenan kattoelementtien asentamista

Kuva 7.4 Kertopuinen ripalaattakattoelementti,lämmöneristämätön ja -eristetty.

48

ASENNUSSUUNNITELMA

Asentamisesta laaditaan asennussuunnitelma, jossa ote-taan kantaa asennusjärjestykseen ja väliaikaisten rungontukien määrään, laatuun ja sijoitukseen. Suunnitelmassaannetaan ohjeet myös tukien mahdollisesta kiristämisestäja väliaikaisten tukien poistamisesta.

Asennussuunnitemassa esitetään myös asennettavien run-ko-osien nostotapa ja nostokohdat (erityisesti ristikot jakaaret). Rungon osat sidotaan välittömästi niiden asenta-misen jälkeen jäykistettyyn runkoon jäykistyssuunnitelmanmukaisesti.

Asennussuunnitelman laatii asennusurakoitsija yhdessärungon suunnittelijan kanssa. Suunnitelman hyväksyy ra-kenteiden pääsuunnittelija.

Asennusaikainen tuenta liitoksineen mitoitetaan 75 % tuuli-kuorman mitoitusarvosta. Hallin katon tuulisiteiden tyyppi jasijainti esitetään katon rakennepiirustuksessa tai erillisessäkaaviossa.

8.1 Asennuksessa noudatettaviaperiaatteita

Asennus aloitetaan rakennuksen päädystä. Mikäli päädyntuulipilarit ovat nivelkantaisia (esimerkiksi laattateräsliitos),tuetaan tuulipilarit väliaikaisesti vinotuilla niiden molemminpuolin. Vinotuet voivat olla esimerkiksi sahatavarapalkkeja,jotka on sidottu maahan lyötyihin tolppiin tai muihin kiinteisiinrakenteisiin.

Asennuspäästä lukien ensimmäiseen tai toiseen kehäväliinsijoitetaan rungon jäykistysristikot sekä kattoon että ulko-seinille. Tuuliristikoiden asentamisen jälkeen muu edelleenasennettava runko tuetaan ristikkoon asennusaikaisilla ja/tai lopullisilla tuulisiteillä. Jos hallin kattoa käytetään hyväk-si tuulikuormien siirtämisessä, käytetään asennusaikaisiasiteitä, kunnes katto on asennettu ko. alueille.

Katon ja seinien tuuliristikoiden ja -siteiden asentamisenjälkeen päädyn väliaikaiset tuennat voidaan poistaa. Samoinhallin ulkoseinien ja katon asentaminen voidaan aloittaa.

8 ASENNUSSUUNNITELMA

49

ASENNUSSUUNNITELMAASENNUSSUUNNITELMA

Hallin kattoon asennetaan aina kaksi väliaikaista tuulisidettä:puristus- ja vetoside. Siteet asennetaan katon tuuliristikonpuristussauvojen kohdille. Väliaikaisena puristussiteenäkäytetään esimerkiksi sahatavarapalkeista naulaamallakoottua T-mallista rakennetta (esimerkiksi 2x50x150 MM),jonka päät kiinnitetään kansiruuveilla pääkannattajan pääl-le, ja joiden uuma asennetaan tiukasti pääkannattajien vä-liin. Tämän lisäksi peräkkäiset pääkannattajat sidotaan sa-moilla kohdilla toisiinsa esimerkiksi kiristettävillä nostoliinoilla.Nostoliina asennetaan koko palkin tai ristikon yläpaarteentai kaaren ympäri. Nostoliinaa ei tule sitoa pystysauvaan tairipustustankoon liitoksen vaurioitumisen ja siteen valumisenestämiseksi.

Väliaikaiset siteet voidaan poistaa vasta katon asentami-sen jälkeen.

Koko rungon asentamisen ajan runko tulee olla tuettunaasennusaikaisen mitoitustuulikuorman mukaisesti. Runkoaei saa jättää tukematta tai tukea puutteellisesti edes taukojenajaksi.

Kuva 8.1 Katon väliaikaisen tuulisiteen sidonta pääkannattajaan.

50

HALLIESIMERKIT

Kuva 9.2 Pilarirunko, jossa harjapalkkikannatta-ja.

9.1 Liimapuurungot

Seuraavassa esitetään kolmen yksilaivaisen hallityypin alus-tavat runkomitat ja pilareiden kiinnityspulttien koot neljälläeri karakteristisella pystykuormalla ja neljällä hallinleveydellä.

Halliesimerkeistä kaksi on pilarirunkoista, pääkannattajanaon toisessa harjapalkki ja toisessa vetotangollinen kaari.Kolmantena esimerkkinä on kaarirunkoinen halli. Pilarirun-koisten hallien vapaa korkeus on noin 6 m.

Rungon mitoituksessa lumikuorman osuudeksi pysty-kuormasta on oletettu 80 %. Tämä vastaa esimerkiksi tilan-netta, jossa lumikuorma on 2,0 kN/m2 ja pysyvä kuorma on0,5 kN/m2. Tuulikuorma on oletettu maastoluokan III(esikaupunki- ja teollisuusalueet, metsät) mukaiseksi.

Kannattajien kiepahdus on estetty kattorakenteella vähin-tään 2,4 m välein. Kannattajan (keskimääräisen) korkeu-den suhde sen leveyteen on enintään kahdeksan. Pilarirun-koisissa esimerkeissä kannattajan jänneväliksi on oletettusitä kannattavien pilareiden k/k -etäisyys.

Pilarin leveys on valittu kannattajan mukaiseksi. Pilarinnurjahdus ulkoseinän suunnassa on estetty. Pääpilarin ylä-reuna on kuuden metrin korkeudella lattiasta. Pilarin perus-pultit on valittu pilarin paksuuden mukaan siten, että sivu-mitan ollessa 140 mm pulttikoko on enintään M20, mitalla165 mm enintään M24 ja muulloin enintään M30.

Hallit on jäykistetty pää- ja nurkkapilareilla sekä ulkoseinä-linjoille sijoitetuilla tuuliristikoilla. Tuulipilarit on tuettu jäyk-käkantaisesti, pilareiden yläpää on tuettu kattoon sijoitetullatuuliristikolla.

9.1.1 Pilari-palkkirunko

Hallin liimapuiset harjapalkit on kannatettu liimapuisillapilareilla, rungon k/k-jako on tasaisella kokonaiskuormallapk= 2,5 kN/m2 4,8–8,4 m. Harjapalkin yläreunan kaltevuuson 1:16. Palkilla ei ole esikorotusta.

Päädyssä on kolme tuulipilaria, joiden k/k-jako on 4,0–7,0m hallin leveyden mukaan.

9 HALLIESIMERKIT

Kuva 9.1 Pilari-palkkirunkoisen varastohallinasennus käynnissä.

51

HALLIESIMERKITHALLIESIMERKIT

Taulukko 9.1 Pääkannattajana lp-harjapalkki. Kuormitus 12/15/18/21 kN/m (=pk); hallin leveys (L) 16/20/24/28 m; taulukossatulosteena pääkannattajan leveys (B), päätykorkeus (H1), keskikorkeus (H2); päätypalkin mitat (B, H); pää-, nurkka- ja tuulipi-larin mitat (B, H) ja peruspultin koko (M). Samoilla äärimitoilla voidaan arvioida kertopuurungon tilantarvetta

Kuormitus Leveys Palkki Päätypalkki Pääpilarit Nurkkapilarit Tuulipilarit[kN/m] L [m] BxH1xH2 BxH BxH, M BxH, M BxH, M

12 16 165 140 165 140 140675 225 450 360 2251175 24 20 20

12 20 190 140 190 140 140810 270 405 360 2251435 24 20 20

12 24 190 140 190 140 140990 315 450 405 2701740 24 20 20

12 28 215 165 215 165 1401080 315 450 315 2701955 24 24 20

15 16 165 140 165 140 140765 225 450 405 2251265 24 20 20

15 20 190 140 190 140 140900 270 450 405 2251525 24 20 20

15 24 190 165 190 165 1401080 315 495 360 2701830 24 24 20

15 28 215 165 215 165 1401215 360 495 360 3152090 24 24 20

18 16 190 140 190 140 140810 225 495 450 2251310 24 20 20

18 20 190 165 190 165 1401035 270 540 405 2251660 24 24 20

18 24 215 165 215 165 1401125 315 540 405 2701875 24 24 20

18 28 240 165 240 165 1401260 360 540 450 3152135 24 24 20

21 16 190 165 190 165 140945 225 585 405 2251445 24 24 20

21 20 190 165 190 165 1401170 270 585 450 2251795 24 24 20

21 24 215 165 215 165 1401260 360 630 450 2702010 24 24 20

21 28 240 165 240 165 1401355 405 630 495 3152230 24 24 20

52

HALLIESIMERKIT

Kuva 9.4 Pilarirunko, jossa vetotangollinen kaa-rikannattaja.

9.1.2 Pilari-kaarirunko

Liimapuupilareihin tukeutuvien vetotangollisten liimapuukaar-ten k/k-jako on tasaisella kokonaiskuormalla pk = 2,5 kN/m2

4,8–8,4 m. Kaaren vetotangot ovat harjaterästä A500HW.Tankojen liitoksissa on tyssäystekniikalla tehty kierrejatkos,joka ei pienennä tangon tehollista poikkileikkausta.

Päädyssä on viisi tuulipilaria, joiden k/k-jako on 5,3–7,3 mhallin leveyden mukaan.

Kuva 9.3 Pilari-kaarirunkoinen jäähalli.

53


Taulukko 9.2 Pääkannattajana vetotangollinen lp-kaari. Kuormitus 12/15/18/21 kN/m (=pk); hallin leveys (L) 32/36/40/44 m;taulukossa tulosteena kaaren leveys (B), korkeus (H), vetotangot; päätypalkin mitat (B, H); pää-, nurkka- ja tuulipilarin mitat (B,H) ja peruspultin koko (M).

Kuormitus Leveys Kaari Vetotangot Päätypalkki Pääpilarit Nurkkapilarit Tuulipilarit[kN/m] L [m] BxH BxH BxH, M BxH, M BxH, M

12 32 165 2x32 165 165 165 140855 270 585 405 360

24 24 20

12 36 165 2x32 165 165 165 140945 270 585 450 405

24 24 20

12 40 165 4x25 165 165 165 1651080 315 630 450 405

24 24 24

12 44 190 4x25 165 190 165 1651080 360 630 450 450

24 24 24

15 32 165 4x25 165 165 165 140945 270 675 495 360

24 24 20

15 36 165 4x25 165 165 165 1401035 315 720 495 405

24 24 20

15 40 190 4x32 165 190 165 1651080 315 720 540 405

24 24 24

15 44 190 4x32 165 190 165 1651215 360 630 450 450

30 30 24

18 32 165 4x32 165 165 165 140990 270 630 405 360

30 30 20

18 36 165 4x32 165 165 165 1401125 315 675 450 405

30 30 20

18 40 190 4x32 165 190 165 1651170 360 585 450 405

30 30 24

18 44 190 4x32 165 190 165 1651305 405 675 495 450

30 30 24

21 32 165 4x32 165 165 165 1401080 315 675 495 360

30 30 20

21 36 165 4x32 165 165 165 1401215 360 720 495 405

30 30 20

21 40 190 4x32 165 190 165 1651260 360 720 495 405

30 30 24

21 44 190 6x32 165 190 165 1651395 405 720 540 450

30 30 24

54

HALLIESIMERKIT

Kuva 9.4 Liimapuinen kaarihalli.

Kuva 9.5 Kaarirunkoinen urheiluhalli asentaminenkäynnissä.

9.1.3 Kaarirunko

Kaarihallin liimapuisten kolminivelkaarien k/k-jako on tasai-sella kokonaiskuormalla pk = 2,5 kN/m2 6,0–9,6 m. Kaarettukeutuvat suoraan perustuksiin noin kahden metrin kor-keudella lattiasta. Perustukset on otaksuttu siirtymättömiksi.Kaaren jänneväliksi on oletettu hallin leveys.

Päädyssä on seitsemän tuulipilaria, joiden k/k-jako on 6,0–7,5 m hallin leveyden mukaan.

55


Kuormitus Leveys Kaari Päätypalkki Nurkkapilarit Tuulipilarit[kN/m] L [m] BxH BxH BxH, M BxH, M

15 48 190 140 140 1401305 315 315 360

20 20

15 52 190 140 140 1401440 360 315 405

20 20

15 56 215 140 140 1401440 360 315 450

20 20

15 60 215 140 140 1401575 405 315 495

20 20

18 48 190 140 140 1401395 360 360 360

20 20

18 52 215 140 140 1401440 360 360 405

20 20

18 56 215 140 140 1401575 405 360 450

20 20

18 60 215 140 140 1401665 450 360 495

20 20

21 48 215 140 140 1401440 360 360 360

20 20

21 52 215 140 140 1401575 405 405 405

20 20

21 56 215 140 140 1401665 450 405 450

20 20

21 60 240 140 140 1401710 450 405 495

20 20

24 48 215 140 140 1401530 405 405 360

20 20

24 52 215 140 140 1401665 405 405 405

20 20

24 56 240 140 140 1401665 450 450 450

20 20

24 60 240 140 140 1401800 495 450 495

20 20

Taulukko 9.3 Pääkannattajana lp-kaari. Kuormitus 15/18/21/24 kN/m (=pk); hallin leveys (L) 48/52/56/60 m; taulukossa tulos-teena kaaren leveys (B), korkeus (H); päätypalkin mitat (B, H); nurkka- ja tuulipilarin mitat (B, H) ja peruspultin koko (M).

56

RUNKOTYYPIT

9.2 Kertopuuhalli A-kattokannattajalla

Hallin runko muodostuu kertopuupilareista ja kertopuisistaA-kattokannattajista. Hallin vapaa korkeus on 5,5 m ja run-gon k-jako 6 m. Lumikuormaksi on oletettu 2,0 kN/m2,tuulikuormaksi 0,5 kN/m2, katon omaksi painoksi 0,6 kN/m2

ja alapaarteen ripustuskuormaksi 0,15 kN/m2. Hallin kattoja seinät ovat kertopuurakenteisia.

Kuva 9.6 Kertopuuhalli A-kattokannattajalla

57


Taulukko 9.4. Kertopuuhalli, A-kattokannattaja. Kuormitus 16,5 kN/m (=pk); hallin leveys 18/20/22/24 m; taulukossa tulosteenaylä- ja alapaarteen korkeus (H) ja pääpilarin mitat (B, H).

Kuormitus Leveys Yläpaarre Alapaarre Pääpilarit[kN/m] L [m] H H BxH

16,5 18 650 360 210450

16,5 20 750 400 210450

16,5 22 800 450 210500

16,5 24 850 500 210500

Kuva 9.6 Kertopuuhalli A-kattokannattajalla

58

KIRJALLISUUSLUETTELO

Hietala, J., Järvenpää, M. 2000. Puurakenteisen salibandy-hallin suunnittelu- ja rakentamisopas. OpetusministeriönLiikuntapaikkajulkaisu 76. Opetusministeriö ja Rakennus-tieto Oy, Helsinki.

Kainulainen, M. 1997. Puurakenteisen hallin kustannustie-to. Diplomityö. TTKK Rakennustekniikan osasto.

Kangas, J. 1982. Puurakenteet 3, Liitokset. RakentajainKustannus Oy, Helsinki.

Kortesmaa, M. 1981. Puurakenteet 4, Laskentamenetelmät.Rakentajain Kustannus Oy, Helsinki.

Limträ handboken. 1988. Svenskt Limträ AB, Stockholm.

Limträ, Arkitektmanual. 1999. Svenskt Limträ AB, Stock-holm.

Natterer, J., Herzog, T., Volz, M. 1994. Holzbau Atlas, Zwei.Institut für internationaleArchitektur-Dokumentation GmbH,München.

Puurakenteet I. RIL 162-1. 1987. Suomen Rakennusinsi-nöörien Liitto RIL r.y., Helsinki.

Puurakenteet II. RIL 162-2. 1987. Suomen Rakennusinsi-nöörien Liitto RIL r.y., Helsinki.

Puurakenteiden suunnittelu, Euronormi. RIL 205-1997. Suo-men Rakennusinsinöörien Liitto RIL r.y., Helsinki.

Puurakenteiden suunnitteluohjeet. RIL 120-2001. SuomenRakennusinsinöörien Liitto RIL r.y., Helsinki.

Rakenteiden kuormitusohjeet, RIL 144-1997. Suomen Ra-kennusinsinöörien Liitto RIL r.y., Helsinki.

Ratia, P. 2000. Puurakenteiset Hallit - kustannus- jaympäristövertailut.

Suomen rakentamismääräyskokoelma, osa B10: Puu-rakenteet, ohjeet. 2001. Helsinki, Ympäristöministeriö.

Suunnitteluperusteet ja rakenteiden kuormat, Euronormi,osat 1, 2-1, 2-3 ja 2-4. RIL 201-1999. Suomen Rakennusin-sinöörien Liitto RIL r.y., Helsinki.

VTT Rakennustekniikka. Puurakentamisen Futuuri RTE24-IR-23/2000.

KIRJALLISUUSLUETTELO

Puu on kilpailukykyinen vaihtoehto hallirakenta-misessa. Se on monipuolinen, joustava materi-aali ja tarjoaa hallirakentamisessa lukemattomiamahdollisuuksia erilaisiin tarpeisiin. Kustannus-tehokkuuden lisäksi puulla saadaan aikaan pa-loturvallisia ja kestäviä, elinkaareltaan edullisiaratkaisuja. Puun käyttöön hallirakentamisessa onolemassa myös pitkälle vietyä osaamista ja teol-lista tuotetarjontaa. Muun muassa näistä asiois-ta kerrotaan tässä ohjeessa.

Ohje on osa kolmiosaista puuhallien rakennutta-mis- ja suunnitteluohjekokonaisuutta. Sen tarkoi-tuksena on laajentaa yleistä tietoutta puun käy-töstä hallirakentamisessa, edistää rakennusalanpuun käyttöön liittyvää osaamista ja antaa käy-tännöllisiä ohjeita ja välineitä puurakenteistenhallien suunnitteluun. Ohje on suunnattu raken-nesuunnittelijoille ja se sopii tietolähteeksi myösrakennuttajille, arkkitehdeille ja viranomaisille.

Ohje antaa rakennesuunnittelijalle välttämättömätohjeet puurakenteisen hallin suunnittelemiseksirakennuslupapiirustustasolle ja tarjouspyyntö-asiakirjojen perustaksi. Esitetyt kuormitukset jalaskelmat ovat RakMk B10 ja RIL 144-1997 mu-kaisia.

Ohjeen on teettänyt alan yhteinen organisaatio,Puuhalliklusteri, jonka tehtävänä on edistää puunkäyttöä hallirakentamisessa. Klusteriin kuuluvatFinnforest Oyj, Kuningaspalkki Oy, Late-Raken-teet Oy, SPU-Systems Oy, UPM-Kymmene Puu-teollisuus, Vierumäen Teollisuus Oy ja WoodFocus Oy. Ohje myös löytyy digitaalisessa muo-dossa osoitteesta www.woodfocus.fi

Finnforest Oyjwww.finnforest.com

Vierumäen Teollisuus Oywww.vierumaenteollisuus.fi

SPU-Systems Oywww.spu.fi

Kuningaspalkki Oywww.finnforest.com

Late-Rakenteet Oywww.late.net

Wood Focus Oywww.woodfocus.fi

UPM-Kymmene Puuteollisuuswww.woodproducts.upm-kymmene.com

puuhallin rakenteet esisuunnittelu ja...

Documents