Ristiinlaminoituun massiivipuulevyyn perustuva korkean puukerrostalon runkoratkaisu

This thesis covers the special characteristics of multi-storey wooden buildings particularly those built with racking design in Finland and those that have utilized cross-laminated timber (CLT). In Finland there have been some issues regarding the design of four-storey high timber buildings. Strict room acoustic standards constrain the use of fasteners and in addition the low self-weight of the material demands large anchoring forces in the analysed racking design. This paper focuses on the element-based (cross laminated timber panels) construction of multi-storey timber buildings. The stiffness of a single shear wall has been examined as well as the stiffness of a one-storey high stiffening structure. The final analysis involves a stability analysis of a rigid stiffening structure of an eight-storey high multi-storey timber building. FEM based analyse is required. The results show no need for substantial anchoring forces or large deflections when the building is in use. Anchoring problems occur mainly during the assembly phase. The self-weight of the structure and the live loads on each floor reduce anchoring need also on those wall sections that do not support the floor structures. This is due to the rigid wall-shear vertical connections at the end of each shear wall. Further research could concentrate on standardizing a rigid vertical joint between two shear walls on the same floor. Furthermore the long term durability of the cross laminated timber shear wall should be examined. The Dynamic behaviour of multi-storey timber building is required to examine.Työ käsittelee korkean puukerrostalon suunnittelun erityispiirteitä ja keskittyen korkean talon stabiliteettitarkasteluun sekä Suomessa uuden puumateriaalin eli ristiinlaminoidun massiivipuulevyn (CLT) käyttöön jäykistävänä rakenteena asuinkerrostaloissa. Ongelmana puisissa kerrostaloissa on suurelta määrin ollut Suomessa huoneakustiikan asettamat rajoitukset rakenteille ja kiinnikkeille sekä puisen kerrostalon keveys jäykistysmitoituksessa. Tutkimuksen tavoitteena oli määrittää 8·kerroksisen CLT rakenteisen puukerrostalon toimiva runkoratkaisu jäykistysmitoituksella. Mitoituksessa tulkittavana runkoratkaisuna on Stora Enson kehittämä Puu-PES järjestelmä ristiinlaminoidulle massiivipuulevylle. Tutkimuksessa on tarkasteltu massiivipuulevyn rakenteellista jäykkyyttä ja leikkausseiniä sisältävän jäykistyskokonaisuuden toimintaa vaakakuormitukselle olettaen rakenteen kaikki liitokset jäykiksi. Toimiva jäykistysjärjestelmä puukerrostalolla katsotaan saavutettavan mastomaisilla kotelopoikkileikkauksellisilla tornirakenteilla, joka jäykistysjärjestelmänä on uusi Suomessa. Mastomaisen kotelorakenteen toiminnan arviointi luotettavasti yksikertaisella menettelyllä osoittautui haastavaksi, jolloin tarkastelu tulee toteuttaa FEM analyysilla. Jäykistysjärjestelmä osoittautui tutkimuksessa 2d·kuorielementeillä, hyvin jäykäksi rakenteeksi. Tulokset osoittavat, että jäykän tornirakenteen jäykistyksessä ei ole hallittavana suuria ankkurointivoimia käytön aikana, sillä rakenteiden omapaino ja välipohjien pysty kuormitus vähentää ankkurointitarvetta myös niillä seinillä, joihin välipohjat eivät tukeudu. Tämä johtuu suurelta osin seinien jäykiksi oletetuista pystyliitoksista. Jatkotutkimuksia on suunnattava erityisesti kerroskohtaisesti leikkausseinien päiden pystyliitosten tutkimiseen. Mastorakenteiselle jäykistysjärjestelmälle on erityisen tärkeää tehdä pystytyksen aikainen jäykistyssuunnitelma. Ristiin laminoidun massiivipuun materiaalin pitkäaikaiskäyttäytymistä olisi myös tutkittava, jotta se pystytään suunnittelussa huomioimaan luotettavasti. Herkkyystarkastelu rungon värähtelylle on tarkastettava, jotta tuulikuorma arviointi pystytään luotettavasti huomioimaan jäykistyksessä