Puukerrostalon muodonmuutokset

Abstract

Työn tavoitteena on tutkia PuuERA-rakennejärjestelmän ja platform-rakennejärjestelmän painumia. Esimerkkikohteena on Heinolassa vuonna 2011 valmistuva puukerrostalo, jossa käytetään PuuERA-rakennejärjestelmää. Työn teoriaosassa käydään läpi kosteuden, lämmön ja kuormitusten aiheuttamia muodonmuutoksia rakenteissa. Pääpaino on kokonaispainuman tarkastelussa. Kerrostalon painumia lasketaan kahdesta eri kohdasta rakennusta erillisen laskentapohjan avulla, joka on tehty työn apuvälineeksi. PuuERA-rakennejärjestelmää on ollut kehittämässä Finnmap Consulting Oy:n Lahden yksikkö Insinööritoimisto Puolanne, Versowood, Rakennusliike Reponen Oy ja Koskisen taloteollisuus.

Puu on anisotrooppinen materiaali eli sillä on erilaiset ominaisuudet syyn, tan-gentin ja säteen suunnassa. Kosteuden aiheuttamat suurimmat muutokset tapahtuvat tangentin suunnassa ja pienimmät syyn suunnassa. Tangentin suunnassa tapahtuva liike on 20-kertainen syyn suuntaan nähden ja kaksinkertainen säteen suuntaan nähden. Lämpölaajeneminen on suurin piirtein sama tangentin ja säteen suunnassa, tangentin suunnan ollessa hieman suurempi. Tangentin ja säteen suunnan muodonmuutos on noin 10-kertainen syyn suuntaan nähden. Puristuman kimmokertoimien arvot ovat syyn suuntaan noin 30 kertaa suuremmat kuin kohtisuoraan syitä vastaan.

Platform-rakennejärjestelmässä painumat ovat noin neljä kertaa suuremmat kuin PuuERA-tekniikalla rakennetun rakennuksen. Platform-rakennuksen painumat olivat suuria, mutta ne olivat tasaisia ja niihin pystytään helposti suunnittelussa varautumaan. Vaikka PuuERA-rakennejärjestelmässä kokonaispainuma on pieni, voi kerrostasoissa ilmetä epätasaista painumaa, joka voi haitata rakennuksen tiiveyttä. Todellisen painuman aiheuttamat ongelmat tulevat julki vasta noin kolmen vuoden jälkeen rakennuksen valmistumisesta, kun puu on kuivunut ja viruma alkanut. PuuERA-rakennejärjestelmän jatkokehityksessä voisi ottaa huomioon mahdolliset muodostuvat painumat.

The purpose of this thesis was to estimate the shrinkage that will occur in a multi-storey wood-frame wall. More specifically it compares shrinkage in the platform-building system and PuuERA-building system. The multi-storey building in Heinola will work as an example in this thesis.

Wood is an anisotropic material, so it has different properties in grain direction, radius direction and tangential direction. Moisture causes the biggest dimen-sional change in tangential direction and the smallest in grain direction. Tangential direction changes in dimensions are 20 times bigger than in grain direction and two times bigger than in radial direction. Thermal expansion is about the same in tangential and radial direction. In tangential and radial direction, thermal expansion is ten times bigger than in grain direction. Shrinkage at pressure is about 30 times bigger in tangential and radial direction than in grain direction. These are the main causes for changes in dimension in wood structures.

In the platform-building system shrinkage is four times bigger than in PuuERA-building system. Shrinkage in platform-building system is bigger, but it is more even in one level than in PuuERA-building system. Even though shrinkage in PuuERA-building system is small, uneven shrinkage might appear in levels. Real shrinkage will occur in three to four years after the building has been completed. PuuERA-building system could be developed and researched more, before using it more widely.