Puurakenteisten asuinrakennusten jäykistyssuunnittelun periaatteet

Abstract

Puurakenteiden jäykistyssuunnittelu on laaja ja haastava kokonaisuus, jota ei useinkaan huomioida riittävästi rakennesuunnittelussa. Syynä on usein jäykistysperiaatteiden puutteellinen ymmärtäminen. Puurakentamisen suosion kasvaessa ja rakennusten monimuotoisuuden lisääntyessä jäykistyssuunnittelun hallinta on yhä tärkeämpää.

Tämän insinöörityön tavoitteena oli selvittää ja koota yhteen puurakenteisten asuinrakennusten jäykistyssuunnittelun periaatteet. Työ tehtiin osana projektia, jossa työn tilaaja, puuelementtejä valmistava LapWall Oy, käynnistää puurakenteiden rakennesuunnittelun tehtaallaan. Aiheen laajuuden vuoksi työssä keskityttiin 1 - 2-kerroksisiin, tilaajalle tyypillisiin asuinrakennuksiin. Työssä esitettyjä periaatteita pyrittiin havainnollistamaan esimerkkikohteen ja siitä tehdyn 3D-mallin avulla. Jäykistyksen mitoitusprosessia pyrittiin myös selkeyttämään koko rakennuksen kattavalla jäykistyksen mitoituskaaviolla.

Puurakenteiden jäykistyssuunnitteluun perehdyttiin asiaa koskevien määräysten, ohjeiden ja esimerkkilaskelmien perusteella. Työn esimerkkikohteeksi valittiin työn tilaajalle tyypillinen 2-kerroksinen rivitalo. Esimerkkikohteen jäykistysjärjestelmän toimintaa kuvattiin kohteesta Cadwork-mallinnusohjelmalla luodun 3D-mallin avulla. Myös esimerkkikohteen liitosdetaljeja tarkasteltiin jäykistyksen toiminnan kannalta. Mitoituskaaviot tehtiin työssä esitetyn teorian ja esimerkkilaskelmien perusteella.

Insinöörityön tuloksena syntyi yksityiskohtainen ja kattava selvitys puurakenteisten asuinrakennusten jäykistyssuunnittelun periaatteista. LapWall Oy:n tarkoituksena on kehittää työn pohjalta sopivat menetelmät puuelementtiratkaisujensa jäykistyksen suunnitteluun ja toteutukseen. Työtä voidaan hyödyntää myös laajemmin puurakenteisten asuinrakennusten jäykistyssuunnittelussa ja siihen liittyvien asioiden omaksumisessa. Työ osoittautui ajankohtaiseksi ja tarpeelliseksi, koska vuonna 2015 rakennetun esimerkkikohteen jäykistysjärjestelmästä löytyi vakavia puutteita. Esimerkkikohteen kattokannattajien puristettuja yläpaarteita ei ollut nurjahdustuettu lainkaan.

Stiffening design of wooden structures is a wide and challenging ensemble, which is often not taken to account enough in structural design. The reason for this often originates from defective understanding of stiffening principles. As timber construction is increasingly popular and the diversity of buildings is growing, will mastery of stiffening design be more and more important.

The aim of this Bachelor`s Thesis was to find out and put together the design principles of stiffening timber-framed residential buildings. The work was ordered by a company called LapWall Ltd, who manufactures precast timber-framed members to various buildings. The work was a part of a project, in which LapWall Ltd starts structural design of wooden structures on their own. Because of the wideness of the subject, the work was concentrated on 1 - 2-storey residential buildings, which are typical to the company.

The work was started by getting familiar with regulations, instructions and calculation examples concerning stiffening design of wooden structures. The principles presented in the work, were demonstrated by using a 2-storey terraced house as an example. The function of the terraced house`s stability system was illustrated by a 3D-model that was created by Cadwork -programme. Also the structural connections used in the terraced house were observed from standpoint of the stability. Additionally, the process of stiffening design was clarified by a chart that was done on the grounds of this work and calculation examples.

The result of this thesis is a detailed and extensive survey concerning design principles of stiffening timber-framed residential buildings. LapWall Ltd will use this thesis to develop suitable stiffening design and implementation methods for their precast timber-framed members. The thesis can also be exploited more widely in the stiffening design of timber-framed residential buildings and in learning matters concerning that. The thesis proved to be timely and useful, because it was found out that there were some serious defects in the stability system of the terraced house, which was built in 2015. There were not any supports to prevent buckling of compressed rafters.