OKTO-eriste perustusten ja pihojen routaeristeenä (PDF)
1 OKTO® – ERISTE PERUSTUSTEN JA PIHOJEN ROUTAERISTEENÄ 2 1. Johdanto OKTO –eriste on sulasta ferrokromikuonasta vesijäähdytyksellä valmistettu CE – merkinnän mukainen kiviainesmateriaali. Rakeisuudeltaan se vastaa hiekkaa (0/11) mutta on hiekkaa rakenteeltaan huokoisempi, pinnaltaan särmikkäämpi ja painoltaan keveämpi. Huokoisesta rakenteesta johtuen OKTO – eristeellä on luonnon kiviaineksia pienempi lämmönjohtavuus. OKTO -eristettä käytetään tie- ja katurakenteiden suodatinkerroksessa routaeristeenä sekä salaojien ympärystäytöissä. OKTO – eristeiden käytöstä tie-, katu- ja maarakenteissa on laadittu suunnittelu- ja mitoitusohjeet /1/. OKTO -eriste ei kovetu hydraulisesti, jolloin sen työstettävyys säilyy myös pitkäaikaistilanteessa. OKTO -eriste täyttää maarakentamisessa materiaaleilta edellytettävät ympäristökelpoisuusvaatimukset KHO:n päätöksen mukaisesti /2/ ja alittaa rakennusmateriaaleille sallitun radioaktiivisuustason /3/. Tässä mitoitusohjeessa esitetään OKTO – eristeen mitoitusperusteet kylmien ja lämpimien rakennusten perustusten sekä pihojen routasuojauksessa. Ohje on saatavissa myös Internetin kautta osoitteesta www.morenia.fi OKTO –eristeellä on Patentti- ja rekisterihallituksen myöntämä tavaramerkki OKTO®. 2. Routasuojauksen periaate Routasuojauksella estetään jäätymisrintaman tunkeutuminen routivassa pohjamaassa perustuksen alla linjan 2:1 sisäpuolelle (kuva 1). Tällöin routivalla pohjamaalla ei tapahdu routimista perustuksen alla 2:1 linjan rajaamaan alueen sisäpuolella. OKTO – eristeen leveyden ja paksuuden määrittämisen kriteerinä käytetään tässä mitoitusohjeessa edellä mainittua kriteeriä. OKTO -eristetyssä rakenteessa varsinainen routasuojauslevy jää tällöin pois. Jäätymisrintaman (0 °C – isotermi) sijainti OKTO -eristeellä routasuojatussa perusmuurissa poikkeaa varsinaisilla routaeristeillä suojatuista rakenteesta siten, että OKTO -eristetyssä rakenteessa jäätymisrintama etenee perusmuurin alle mutta ei kuitenkaan routivassa pohjamaassa linjan 2:1 sisäpuolelle (kuva 1). Piharakenteiden routasuojauksen tavoitteena on OKTO -eristeen avulla rajoittaa roudan tunkeutumista routivaan pohjamaahan siten, että rakenteen routanousu ei ylitä sallittua routanousu mitoitustalvena. OKTO -eristeen kapillaarinen nousu on 0,1…0,2 m ja vedenläpäisevyys > 10-4 m/s. Se toimii perustuksissa salaojakerroksena sekä kapillaarista veden nousua rajoittavana kerroksena. OKTO -eristeen on todettu myös estävän salaojaputkistoissa tukkeutumista aiheuttavan rautasaostuman muodostumista rautapitoisilla pohjavesialueilla /4/. 3 Jäätymisrintama Pohjamaa siltti OKTO -eriste Jäätymisrintama Pohjamaa siltti Jäätymisrintama Pohjamaa siltti Kuva 1. Rakennuksen perustusten routasuojauksen periaate 2:1 linjan mukaisesti lämpimissä ja kylmissä rakenteissa. 3. Mitoituslaskelmat ja materiaaliominaisuudet Mitoituslaskennat on suoritettu GeoStudio 2012 (Temp/W) laskentaohjelmistolla. Laskennat suoritettiin laskemalla aluksi stationääritilan lämpötilakenttä, jonka jälkeen laskentaa jatkettiin kahden pakkaskauden laskennalla, joista ensimmäinen oli ns. normaali pakkastalvi (F2) ja toinen mitoittava pakkasmäärän mukainen talvi. Lämmönsiirtokertoimena laskelmissa käytettiin perusmuurin ulkopuolella 25 W/m2K ja maan pintakerroksessa 10 W/m2K. Lumen eristävää vaikutusta laskemissa ei ole otettu huomioon. Routamitoituksessa käytettiin seuraavia materiaaliominaisuuksia (taulukko 1). Polystyreenisolumuovilevyt jaetaan valmistustavan mukaisesti paisutettuihin (EPS) ja suulakepuristettuihin (XPS) levyihin. Mitoituslaskelmissa on käytetty EPS – eristeiden lämmönjohtavuuksia. OKTO -eristeenmitoituslaskelmat pätevät myös XPS – eristeille. Taulukko 1. Materiaalien lämpötekniset ominaisuudet. 4 Materiaali Siltti OKTO -eriste Betoni Kevysoraharkko EPS Lattia EPS Routa Lämmönjohtavuus sulana ku W/Km 1,7 0,55 2,0 0,13 0,036 0,041 Lämmönjohtavuus jäätyneenä kfr W/Km 2,2 0,70 2,0 0,13 0,036 0,041 Tilavuuslämpökapasiteetti sulana cu 3 kJ/m C 3 343 1800 2010 1300 43,5 43,5 Tilavuuslämpökapasiteetti jäätyneenä cfr 3 kJ/m C 2 097 1400 2010 1300 43,5 43,5 Vesipitoisuus w (%-kuivasta massasta) % 20 9 Faasimuutoksen oletetaan tapahtuvan siltissä lämpötilavälillä 0…-1 °C ja se otetaan huomioon sekä lämmönjohtavuuden ja sulan veden määrän arvioinnissa. OKTO – eristeessä faasinmuutoksen oletetaan tapahtuvan hiekkamateriaalille ominaisella lämpötilavälillä. Mitoituslaskelmissa käytetään liitteen 1 mukaisia pakkasmääriä F45000 °Ch, F50000 °Ch, F55000 °Ch, F60000 °Ch ja F65000 °Ch ja pakkasmäärän kuukausikohtaisia kertymiä. Lumen eristävää vaikutusta laskelmissa ei ole huomioitu. Mitoituksessa käytetyt alapohjarakenteet: -betoniantura (20 cm * 60 cm), jonka päällä oleva kevytsoraharkko tai betoninen perusmuuri (20 cm * 38 cm) -perustamissyvyys 50 cm kylmissä rakenteissa ja 70 cm lämpimissä rakenteissa -lattialaatta betonia 100 mm -anturan ja betonilaatan alla on vähintään 300 mm OKTO -eristettä. Kerrospaksuus määräytyy kapillaarisen nousukorkeuden johdosta, joka on < 0,2 m. -sisälämpötila lämpimissä rakenteissa +17 °C 4. Perustuksen routamitoitus OKTO – eristeellä 4.1 Lämpimät rakennukset Lämpimien rakennusten routamitoitukseen vaadittava OKTO – eristeen paksuus a ja leveys b valitaan eri pakkasmäärillä ja alapohjan lämmöneristyspaksuuksilla c kuvan 2 taulukon 2 mukaisesti. Routaeristeen etäisyydellä tarkoitetaan kuvan 2 mukaisesti OKTO – eristeen leveyttä b perusmuurin ulkopinnasta ja vastaavasti eristekerroksen paksuudella OKTO – eristeen paksuutta a anturan alapinnasta. Taulukon 2 avulla voidaan määrittää myös perustuksen routasuojaus matalaenergia- ja passiivitalojen vaatimusten mukaisesti. 5 200 mm 700 mm c b a OKTO -eriste Pohjamaa siltti Kuva 2. Lämpimien rakennusten perustusten routasuojaus OKTO – eristeellä. Taulukko 2. OKTO – eristeen leveyden ja paksuuden määritys perustuksen alla eri lattian eristyspaksuuksilla ja pakkasmäärillä. Merkinnät ovat kuvan 2 mukaiset. OKTO- F45000 °Ch F 50000 °Ch F55000 °Ch F60000 °Ch eristeen EPS eriste c mm EPS eriste c mm EPS eriste c mm EPS eriste c mm mitat F65000 °Ch EPS eriste c mm 250 350 500 250 350 500 250 350 500 250 350 500 250 350 500 a mm 300 300 b mm 800 900 1100 1100 1200 1300 1200 1300 1500 1500 1700 1900 2000 2000 2100 300 400 400 500 500 600 600 600 600 700 600 700 700 Mikäli anturan perusmuuri tehdään betonista OKTO -eristeen paksuutta a leveyttä b tulee lisätä 15 %. Rakennusten ulkonurkissa routa tunkeutuu syvemmälle kuin seinälinjoilla. Lisäeristyksen tarve voidaan arvioida Talonrakennuksen routasuojausohjeen /5/ mukaisesti. OKTO – eristeen paksuutta tulee lisätä noin 40 % 1,5 m etäisyydelle nurkasta seinälinjalle pakkasmäärillä F 45000…55000 °Ch ja vastaavasti 2,0 m etäisyydelle pakkasmäärillä F55000…F65000 °Ch. 4.2 Kylmät rakennukset Kylmien rakennusten routamitoitukseen vaadittava OKTO – eristeen paksuus a ja leveys b valitaan eri pakkasmäärillä kuvien 3 ja 4 mukaisesti. Tarvittavan OKTO eristekerroksen paksuuden ja leveyden määrittämisen kriteerinä käytetään kuvan 1 mukaista kriteeriä. 6 500 mm b a OKTO -eriste Pohjamaa siltti Kuva 3 . Kylmien rakennusten perustusten routasuojaus OKTO –eristeellä. 250 500 mm OKTO -eristeen leveys b cm 275 b 225 200 OKTO -eriste a Pohjamaa siltti 175 150 F45000 125 F50000 100 F55000 75 F60000 50 F65000 100 120 140 160 180 OKTO -eristeen paksuus a perustuksen alla cm Kuva 4 . OKTO – eristekerroksen paksuuden ja leveyden määrittäminen kylmissä perustuksissa eri pakkasmäärillä. Merkinnät kuvan 3 mukaiset. 5. Piha-alueen routasuojaus 7 Pihojen laatuluokituksessa pihat jaetaan kahteen laatuluokkaan (laatuluokka 1 ja 2) toiminnallisten ja ulkonäöllisten vaatimusten mukaan /6/. Laatuluokat jaetaan lisäksi käyttötarkoituksen ja kuormittavan liikenteen mukaan aluetyyppeihin 1...4 sekä K. Tässä mitoitusohjeessa esitetään pihan aluetyypin 3 routamitoitus. Pihan aluetyypillä 3 tarkoitetaan henkilöautoliikenteelle tarkoitettuja piha- ja paikoitusalueita, joilla on satunnaista raskaidenajoneuvojen liikennettä. Puhtaanapito hoidetaan traktoriluokan tai sitä raskaammalla puhtaanapitokalustolla. Pihan aluetyypin 3 kantavuus (E2) kantavan kerroksen päältä tulee olla vähintään 160 MN/m2. Kuvan 5 mukaisen piharakenteen routamitoitus suoritetaan 6 mukaisen käyrästön avulla. Sallitun routanousun perusteella saadaan vaadittava OKTO – eristekerroksen paksuus pohjamaan routivuuden ja pakkasmäärän mukaan. Lumen suojaavaa vaikutusta laskelmissa ei oteta huomioon. Piha-alueiden maksimiroutanousu mitoitetaan yleensä pakkasmäärälle F10 ja maksimiroutanousun suuruus määräytyy piha-alueen laatuluokituksen mukaisesti ja se vaihtelee 50…100 mm. Poikkeuksen muodostaa luonnonkivilaattapäällysteet, joille ei sallita routanousua ja ne mitoitetaan yleensä F50 mukaan /6/. 50 +150 mm KaM 0…32 50 mm KaM 0…55 150 mm 200 mm Routanousuerojen tasaamiseen käytetään siirtymäkiiloja. Siirtymäkiilat mitoitetaan ohjeiden /5/ ja /6/ mukaisesti. KaM 0…55 200 mm OKTO -eriste Moreeni Kuva 5. Pihan aluetyypin 3 kerrosrakenteet OKTO – eristeen mitoituksessa. 8 OKTO -eristeen paksuus mm F40000 Ch 1000 800 600 400 SP = 5 mm2/Kh 200 SP = 10 mm2/Kh 0 0 20 40 60 80 Routanousu mm 100 SP=3 mm2/Kh OKTO -eristeen paksuus mm F45000 Ch 1000 800 600 400 SP = 5 mm2/Kh 200 SP = 10 mm2/Kh 0 0 20 40 60 80 Routanousu mm 100 SP=3 mm2/Kh 9 OKTO -eristeen paksuus mm F50000 Ch 1000 800 600 400 SP = 5 mm2/Kh 200 SP = 10 mm2/Kh 0 0 20 40 60 80 Routanousu mm 100 SP=3 mm2/Kh OKTO -eristeen paksuus mm F55000 Ch 1000 800 600 400 SP=5 mm2/Kh 200 SP=10 mm2/Kh 0 0 20 40 60 Routanousu mm 80 100 SP=3 mm2/Kh Kuva 6. Aluetyypin 3 mukaisen piharakenteen OKTO – eristekerroksen paksuuden määrittäminen sallitun routanousun mukaan, kun pakkasmäärä on F40000 °Ch ja F55000 °Ch. Pohjamaa on moreeni, jonka routivuuskerroin SP vaihtelee 3mm2/Kh… 10 mm2/Kh. Kuvan 5 mukaisessa piharakenteessa aluetyypin 3 mukainen kantavuusvaatimus 160 MN/m2 täyttyy, kun OKTO – eristekerroksen paksuus on vähintään 400 mm. 10 6. Kirjallisuus /1/ OKTO –rakennustuotteiden suunnittelu- ja mitoitusohje tie-, katu- ja maarakenteissa. Outokumpu Oyj. 20 s + liitteet. /2/ KHO:n päätös 2005:90 http://www.kho.fi/paatokset/34125.htm /3/ Säteilyturvakeskus. Koeraportti 93/7020/2012. 2 s. /4/ Kujala, K., Palko, J. & Peteri, K., Salaojan ympärysaineen vaikutus raudan saostumisessa. Tielaitoksen selvityksiä 4/1994. Kuopio. 31 s + 7 liitettä /5/ Talonrakennuksen routasuojausohjeet. VTT ja Rakennustieto Oy 2007. ISBN 978682-851-3 /6/ Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Pihojen pohja- ja päällysrakenteet. Suunnittelu- ja rakentamisohjeet. RIL 234-2007. 122 s. /7/ Ratahallintokeskus 2008. Ratatekniset ohjeet osa 3, radan rakenne. Helsinki 11 Liite 1. Pakkasmäärän kuukausikohtaiset kertymät F = 45000 Ch Pakkamäärä Kh 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 F = 45000 Kh Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu 1451 4248 9300 11532 10752 6473 1246 F = 50000 Ch Pakkamäärä Kh 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 F = 50000 Kh Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu 1562 5328 10416 12425 11558 7142 1570 F = 60000 Ch Pakkamäärä Kh 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 F = 60000 Kh Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu 2827 7560 12648 14136 12835 8184 1814 12 F = 55000 Ch Pakkamäärä Kh 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 F = 55000 Kh Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu 2269 6480 11532 13318 12230 7589 1584 F = 65000 Ch Pakkamäärä Kh 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 F = 65000 Kh Lokakuu Marraskuu Joulukuu Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu 3348 8640 13764 14880 13507 8854 2016 13 Liite 2. Routamitoituksessa käytettävät pakkasmäärät F2…F100 /7/. F2 F20 F5 F10 F50 F100
© Copyright 2024