CLT-tilaelementtien liitostekniikka

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin A-Insinöörit Suunnittelu Oy:n toimeksiannosta. Tavoitteena oli laatia tiivistetty tietopaketti CLT-tilaelementtirakenteisen asuinrakennuksen rakennejärjestelmän toiminnasta ja liitosten suunnittelun periaatteista. Työhön on kerätty tietoa kirjallisuuslähteistä ja tutkimuksista sekä yrityksen kokeneiden rakennesuunnittelijoiden haastatteluista. Lisäksi työssä käsitellään tilaelementtien sisäisten ruuviliitosten mitoitusta sekä luodaan esimerkin mukaisesti kuusikerroksinen CLT-tilaelementtitorni RFEM-laskentaohjelmalla. Työ toimii toimeksiantajayrityksen apuna CLT-tilaelementtikohteiden jäykistyksen ja liitosten suunnittelussa.

Työn tuloksena syntyi CLT-tilaelementtikohteiden suunnittelua edesauttava tietolähde. Työhön on koottu tärkeitä liitoksilta vaadittuja ominaisuuksia ja suunnitteluperiaatteita. Lisäksi työssä esitellään tilaelementtien välisten ja sisäisten liitosten esimerkkidetaljeja. Työssä on myös laadittu mitoitusohje CLT-tilaelementtien sisäisten ruuviliitosten mitoitukseen ja kolme laskentapohjaa niiden laskemiseen. Työn loppuosassa on mallinnettu esimerkin mukaisesti kuusikerroksinen CLT-tilaelementtitorni liitoksineen RFEM-mitoitusohjelmalla. Esimerkki toimii suunnittelijoiden apuna CLT-tilaelementtien FEM-mallinnuksessa ja laskennassa.

Työ osoitti CLT-elementti- ja tilaelementtirakentamisen olevan vielä betonielementtirakentamista jäljessä tyyppiratkaisujen ja -liitosten osalta. Erityisesti tilaelementtien välisiin väliaineellisiin liitoksiin kaivataan lisää tutkimusta ja kehitystä. Liitosten suunnittelua vaikeuttaa etenkin se, ettei CLT:lle ole olemassa yhtenäisiä mitoitusohjeita, vaan CLT-valmistajan valmistajakohtaisia ohjeita käytetään yhdessä erilaisten liittimien ETA-ohjeistuksien kanssa. Työn tutkimushetkellä standardia EN 1995-1-1 ollaan kuitenkin päivittämässä, minkä jälkeen saadaan toivottavasti yhtenevät CLT:tä koskevat mitoitusohjeet.

This thesis was commissioned by A-Insinöörit Suunnittelu Oy. The aim was to compile a condensed information package on the operation of the structural system in CLT-modular element residential building and on the principles of connection design. The information for this work was collected from various literature sources and a research, as well as from the interviews with experienced structural designers of the company. Dimensioning of the internal screw connections of the modular elements is also discussed and a six-storey CLT-modular element tower is created as an example with the RFEM calculation program. This work will assist the client company in the design of stiffening and joints for CLT-modular element buildings.

The result of this work was a source of information that facilitates the design of CLT-modular element buildings. This work has compiled important properties and design principles required for joint design. In addition, the work presents detailed examples of connections between and within CLT-modular elements. The work also includes a guide for dimensioning the internal screw connections of CLT-modular elements and three calculation bases for their calculation. At the end of the work, a six-storey CLT-modular element tower with its joints has been modeled as an example using the RFEM calculation program. The example serves as an aid to designers in FEM modeling and calculation of CLT modular element buildings.

The work proves that CLT prefabricated and modular element construction still lags behind precast concrete construction in terms of type solutions and joints. In particular, further research and development is needed for the slotted joints between the modular elements. The design of the joints is hampered in particular by the fact that there are no uniform calculation guidelines for CLT. Instead guide-lines by the CLT manufacturer must be used together with various connectors ETA-guidelines. During the making of this thesis, the standard EN 1995-1-1 was being updated and hopefully it will contain uniform design guidelines for CLT when it is published.