Tilaelementeistä kootun puukerrostalon jäykistäminen

Puukerrostalojen jäykistämisen merkitys on korostunut puurakentamisen suosion kasvun ja korkearakentamisen tarpeen lisääntymisen myötä. Jäykistämisessä rakennuksen runko on suunniteltava niin, että pystykuormien lisäksi myös vaakakuormat välittyvät perustuksille siten, että rakennus pysyy pystyssä ilman kaatumista. Tällä hetkellä tilaelementtirakenteisten puukerrostalojen jäykistämisestä ei ole olemassa yhtenäistä ohjeistusta tai suunnittelujärjestelmää, minkä takia yhteisymmärrys jäykistyssuunnittelusta puuttuu rakennushankkeen eri osapuolten väliltä. Yhteisymmärryksen puuttuminen voi johtaa suunnitelmien uudelleen tarkistamiseen ja hankkeiden aikataulujen venymiseen, kun yritykset käyttävät omia laskentapohjia ja tilaelementtivalmistajilla on omat tuotannolliset käytännöt. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, millä tavoin tilaelementeistä kootun puukerrostalon jäykistysmitoitus tehdään Suomessa. Työssä esitetään keskeiset tekijät, jotka vaikuttavat tilaelementeistä kootun puukerrostalon jäykistyssuunnitteluun ja joista olisi hyvä olla yhteinen näkemys yhtenäisen ohjeistuksen mahdollistamiseksi. Tutkimus toteutettiin haastattelemalla suomalaisia puurakentamisen asiantuntijoita. Haastatteluista selvisi, millaisia eri mitoitusmenetelmiä tilaelementtirakenteisten puukerrostalojen jäykistämiseen on olemassa. Eri mitoitusmenetelmistä tehtiin vertailulaskelmat, joista tässä työssä selviää menetelmien erot. Tässä tutkimuksessa esitetään myös pääpiirteet yhtenäisestä mitoitusohjeesta. Tutkimuksessa selvisi, että rakennuksen välipohjan jäykkyys vaikuttaa oleellisesti kuormien jakautumiseen tilaelementtien jäykistäville seinille. Haastateltavista 20 % olettaa välipohjan toimivan joustavana rakenteena, kun taas 40 % olettaa sen jäykäksi rakenteeksi. Kuitenkin välipohja käyttäytyy todellisuudessa osittain jäykkänä, minkä vuoksi 40 % haastateltavista suosittelee jäykistäville seinille kohdistuvan vaakavoiman laskemista konservatiivisella haarukointimenetelmällä. Lisäksi tutkimuksessa ilmeni, että tilaelementtien välinen liitosjäykkyys vaikuttaa merkittävästi kuormien jakautumiseen ja rakenteiden siirtymiin. Liitoksen jäykkyys pienenee noin kolmasosaan, kun liitoksessa joudutaan käyttämään tärinäeristimiä akustisista syistä. Tällä hetkellä suomalaisessa suunnittelussa hyödynnetään kimmoteorian mukaisia jäykistysmenetelmiä. Haastateltavista 56 % hyödyntää mastomaista seinälinjamenetelmää, 33 % osittaista tornimenetelmää ja 11 % täyttä tornimenetelmää. Mastomaisessa seinälinjamenetelmässä syntyy suurimmat kiertymät yksittäiselle tilaelementille ja suurimmat ankkurointivoimat rakennukselle. Tornimenetelmät vähentävät ankkuroinnin tarvetta poikittaisten seinien osallistuessa vetovoimien pienentämiseen. Täysi tornimenetelmä on jäykistämisen kannalta parhain mitoitusmenetelmä, sillä kaikkien tilaelementtitornien osallistuessa jäykistämiseen rakennuksessa syntyy pienimmät rasitukset, vaakasiirtymät, tilaelementtien kiertymät ja ankkurointitarve