PuuHyVä - Puu- ja hybridirakenteisten välipohjien digitaaliset suunnittelumenetelmät

Osa hankekokonaisuutta

PuuHyVä-hankkeet ovat osa hankekokonaisuutta, jota toteuttavat Tampereen yliopisto, Kaakkois-suomen AMK, Karelia AMK sekä Luonnonvarakeskus. Kaikilla on omat osahankkeensa, joista löytää lisätietoa heidän nettisivuiltaan. Tampereen yliopiston osahanketta toteuttaa Teollisen puurakentamisen tutkijakoulu.

Hankekokonaisuuden tavoitteena on tehostaa puurakennusten puuhybridivälipohjien suunnittelua sekä kustannus- ja materiaalitehokkuutta. Tähän tavoitteeseen pyritään yhdistämällä puurakennusten käyttäjätyytyväisyys, puurakennusten kenttämittaukset, laboratoriotestaukset välipohjaratkaisuille ja näiden osakokonaisuuksien huomioiminen ratkaisujen optimoinnissa ja suunnittelun kehittämisessä. 

Miksi tutkimme puu- ja hybridirakenteisia välipohjia?

Välipohja on yksi haastavimmista suunnittelu- ja toteutusosista puurakentamisessa. Välipohjalla tarkoitetaan kerrostaloissa alakerran katon ja yläkerran lattian välistä osaa liitoksineen. Välipohja koostuu useasta kerroksesta eri materiaaleja. Sen kantavana rakennusosana on yleensä puurakenteinen osa. Erilaisia ratkaisuja ja toteutustapoja rakentaa välipohja on hyvin moninaisia.

Suunnittelussa täytyy huomioida kustannustehokkuuden ja kantavuuden lisäksi palo-, ääneneristävyys- ja värähtelyominaisuudet. Käytännössä on todettu suunnitteluun nähden poikkeamia esim. värähtelyominaisuuksissa ylilaadun puolelle ja toisaalta tietyt toteutustavat ovat alttiita rakennusvirheille. Välipohjien mitoitus-, mittaus- ja luokitteluohjeistus (Eurocode5) on muuttumassa 2025 ja tarve suunnittelun ja toteutuksen tehostamiselle sekä uusille kustannustehokkaammille ratkaisuille on ilmeinen.

Mitä Puurakentamisen tutkijakoulu tutkii PuuHyVä-hankkeessa?

Tampereen yliopisto tuottaa tutkimusdataa mitattujen ja suunniteltujen ominaistaajuuksien arvojen eroavaisuuksista, kuten PuuHyVän yhtenä tavoitteena on. Luomme uudentyyppisen mitoitustyökalun suunnittelijoille, jolla helpotetaan ja yksinkertaistetaan välipohjien suunnittelua.

PuuHyVä-hankkeessa luomme elementtimenetelmäänperustuvat parametriset rakennemallit, joita käytetään puuvälipohjien käyttöominaisuuksien kehittämiseen. Rakennemallit validoidaan ääneneristävyyteen sekä värähtelyyn liittyvien kenttämittausten perusteella, ja malleja hyödynnetään uusien välipohjaratkaisujen kehittämisessä yhdessä laboratoriomittausten kanssa. Malleja hyödynnetään myös em. mitoitustyökalun tekemisessä.

Käytännössä tämä toteutuu laajojen kenttämittausten ja käyttäjäkyselyjen avulla. Nämä kohdistuvat alle 10 vuotta vanhoihin tai tekeillä oleviin puurakennuksiin, kuten julkisiin rakennuksiin ja asuinkerrostaloihin rakentamisen eri vaiheissa.

Kuva: Aku Aspila

Mittausten ja pilotoinnin toteutus

Rakentamisen eri vaiheissa toteutettavista mittauksista saadaan yksityiskohtaisemmin selville välipohjien muodon, massojen, liitosten, tuennan ja liittovaikutuksen myötävaikutukset rakenteen ääneneristävyyteen sekä värähtelyyn. Kohteiksi valitaan yleisimpiä välipohjarakenteita, kuten CLT- ja avokotelolaatta, mutta myös harvinaisempia hybridi ja -palkkirakenteita. Laboratoriotesteillä tutkitaan yksityiskohtaisemmin saman tyyppisiä rakenteita kuin kenttämittauksissa.

Pilotointina hankkeessa rakennetaan ja testataan uusia välipohjien rakenneratkaisuja, kuten liimatut-, jännitetyt-, moniaukkoiset- ja komposiittirakenteet. Uusien rakenneratkaisujen prototyypit voidaan valmistaa Kaakkois-suomen AMK:n Savonlinnan laboratoriossa. 

Jo käytössä olevia ja uusia rakenneratkaisuja voidaan testata useassa eri vaiheessa alkaen yksittäisen rakenneosan testauksesta kohti kokonaisen pilot-huoneiston testausta. Kuormitustestejä voidaan toteuttaa dynaamisilla ja staattisilla sekä pitkäaikaisilla rasituksilla. Testejä voidaan toteuttaa myös vaihtelevissa kosteusolosuhteissa.

Toteutetut laboratoriotestit ja kenttämittaukset raportoidaan internet-pohjaiseen tietokantaan, josta ne ovat helposti saatavilla. Uusista rakenneratkaisuista tehdään uudistuvan eurokoodi 5:n mukaiset luokittelut ja vertailut.

Etelä-Savon elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus

Euroopan unionin osarahoittama

Osahankkeen budjetti on kokonaisuudessaan noin 350 000 euroa, josta noin 280 000 euroa on Euroopan unionin rahoittamaa.