1. No category

PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
28.8.2015
Finnish Wood Research Oy
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
1
ALKUSANAT
Tämä suunnitteluohje tausta-aineistoineen on laadittu tutkimushankkeessa, jossa on
selvitetty puukerrostalojen erityispiirteitä paloteknisessä suunnittelussa. Suunnitteluohje on tarkoitettu paloteknistä suunnittelua tekeville suunnittelijoille sekä viranomaisille. Korkeammat puukerrostalot eivät vielä ole yleisiä asuinrakennuksia Suomessa. Suunnitteluohjeen onkin tarkoitus esimerkkien kautta tuoda esille, minkälaisilla laskennallisilla tarkasteluilla voidaan osoittaa puukerrostalojen paloturvallisuus,
mikäli ei haluta tehdä suunnittelua RakMK osan E1 lukuarvojen pohjalta. Toiminnallinen suunnittelu mahdollistaa kohteen erityispiirteiden huomioon ottamisen suunnittelussa mahdollistaen puun vapaamman käytön kuin E1:n lukuarvoihin perustuva
suunnittelu.
Hankkeessa on keskitytty toiminnalliseen suunnitteluun ja yhdessä ohjausryhmässä
työskennelleiden viranomaisten kanssa on kehitetty hyväksymiskriteeristöä puukerrostalojen paloturvallisuussuunnitteluun. Suunnitteluohje sisältää tietoja eri maiden
määräyksistä, suunnittelumalleista ja suunnittelun lähtötiedoista. Puukerrostalon rakenteista on käyty läpi muutamia erityiskysymyksiä kuten massiivisten puurakenteiden käyttö ja näkyviin jääminen. Tämän lisäksi käydään läpi palotekniset laitteistot,
poistumisturvallisuus ja talotekniikkaan liittyviä paloturvallisuusvaatimuksia. Suunnitteluohjeeseen liittyy tausta-aineisto, mikä sisältää laskennalliseen tarkasteluun liittyvää aineistoa.
Tutkimuksessa hyödynnettiin neljää case-kohdetta, joiden avulla saatiin esille erityisesti puukerrostalorakentamiseen liittyviä ominaispiirteitä. Hankkeen case-kohteet:
- Viikin Koivu: 4-kerroksinen puukerrostalo Viikin alueella Helsingissä
- Keskustakortteli Vuoreksen Isokuusen alueella: kerroskorkeudet 2 … 7 kerrosta
- Mallikerrostalo: 4-kerroksinen virtuaalinen puukerrostaloa, joka on suunniteltu
FWR:n rahoituksella, tiedot mallikerrostalosta löytyy sivuilta www.puuinfo.fi
- Iin Fasadi: 4-kerroksinen puukerrostalo Iissä; asuinkerrostalo, jonka pohjakerroksessa hammashoitola.
Tämä tutkimushanke on toteutettu ja suunnitteluohje laadittu Finnish Wood Research:n rahoituksella. Ohjausryhmään ovat kuuluneet
Jouni Hakkarainen
Metsä Wood, Ohjausryhmän puheenjohtaja
Simo Hostikka
Aalto-yliopisto
Pekka Mutikainen
Pirkanmaan pelastuslaitos
Timo Laitinen
Tampereen rakennusvalvontavirasto
Annika Alppi
Tampereen rakennusvalvontavirasto
Pertti Tamminen
Tampereen kaupunki – Vuores-projekti
Ilpo Leino
SPEK
Topi Helle
Finnish Wood Research Oy
Tutkimus on tehty Palotekninen Insinööritoimisto Markku Kauriala Oy:n toimesta.
Hankkeen projektiryhmään ovat kuuluneet TkL Päivi Myllylä (projektipäällikkö), TkT
Jukka Hietaniemi, TkT Mikko Salminen, DI Antti Rostedt, FM Marianna Kauriala, DI
Jouni Jortikka, RA Mikko Lehtonen, Ins Jorma Susi, tekn. yo Ville Koskela ja DI Markku
Kauriala.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
2
SISÄLLYSLUETTELO
1
Johdanto ........................................................................................................................... 7
1.1
1.2
1.3
1.4
2
Käytettävät menetelmät ja ohjelmat.............................................................................. 14
2.1
2.2
2.3
3
Palosimulointiohjelmat ....................................................................................... 14
2.1.1 Fire Dynamics Simulator ........................................................................... 14
2.1.2 Vyöhykemalliohjelmat .............................................................................. 14
2.1.3 Suljetussa muodossa esitetyt mallit ......................................................... 15
Rakenteiden analysointi ...................................................................................... 15
2.2.1 SAFIR ......................................................................................................... 15
2.2.2 ANSYS ........................................................................................................ 16
2.2.3 ABAQUS..................................................................................................... 16
Ohjelmien välinen tiedonsiirto ........................................................................... 16
Suunnittelun lähtötietoja ................................................................................................ 17
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4
Vaatimusten täyttymisen osoittaminen ............................................................... 7
Miten määräyksiä luetaan?................................................................................. 10
Kirjallisuustarkastelu ........................................................................................... 11
Eri maiden palomääräysten vertailu ................................................................... 12
Palokuormat ........................................................................................................ 17
3.1.1 Asuinrakennukset ..................................................................................... 17
3.1.2 Työpaikkarakennukset .............................................................................. 18
3.1.3 Liikerakennukset ja liiketilat ..................................................................... 18
Varmuuskertoimet .............................................................................................. 20
Huonepalon lämpötilat ....................................................................................... 23
3.3.1 Automaattisen vesisammutusjärjestelmän rajoittama palo .................... 23
3.3.2 Täysin kehittynyt huonepalo .................................................................... 24
Ikkunoiden rikkoutuminen tulipalossa ............................................................... 24
Kipsilevyn suojausvaikutus .................................................................................. 25
3.5.1 Kipsilevy tulipalossa .................................................................................. 25
3.5.2 Kipsilevyllä suojattu puurakenne tulipalossa ........................................... 26
3.5.3 Kehittyneiden laskentamenetelmien käyttö ............................................ 27
Hyväksymiskriteerit ........................................................................................................ 29
4.1
4.2
Perusteet ............................................................................................................. 29
4.1.1 Yhteiskunnalliset tavoitteet ...................................................................... 29
4.1.2 Paloturvallisuusvaatimusten täyttymisen osoittaminen .......................... 29
Kantavien rakenteiden palonkestävyys .............................................................. 30
4.2.1 Yleistä ........................................................................................................ 30
4.2.2 Vertailu siedettävään riskitasoon ............................................................. 32
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
3
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
5
4.2.3 Vertailu RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun ..... 34
Palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rajoittaminen .................................. 35
Palon leviämisen rajoittaminen lähistöllä oleviin rakennuksiin ......................... 36
Poistumisturvallisuus ja pelastaminen ............................................................... 36
4.5.1 ASET – RSET -menetelmä .......................................................................... 37
4.5.2 Riskiperustainen lähestymistapa .............................................................. 38
Pelastushenkilöstön turvallisuuden huomioon ottaminen ................................ 39
Yhteenveto puukerrostalojen hyväksymiskriteereistä ....................................... 40
4.7.1 Kantavien rakenteiden palonkestävyys .................................................... 40
4.7.2 Palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rajoittaminen ........................ 41
4.7.3 Palon leviämisen rajoittaminen lähistöllä oleviin rakennuksiin ............... 41
4.7.4 Poistumisturvallisuus ja pelastaminen ..................................................... 41
4.7.5 Pelastushenkilöstön turvallisuuden huomioon ottaminen ...................... 41
Rakenteiden suunnittelu................................................................................................. 42
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Massiiviset puurakenteet – edellytykset puun käyttöön sisäpinnoissa ............. 42
5.1.1 CLT-rakenne .............................................................................................. 42
5.1.2 Pilari-palkkirunko liima- tai kertopuusta .................................................. 45
5.1.3 Luotettavuusteknisten menetelmien soveltaminen liimapuupalkin
palonkestävyyden mitoittamiseen ........................................................... 48
Viherkatot ........................................................................................................... 58
5.2.1 Viherkaton palo-ominaisuudet ................................................................. 59
5.2.2 Viherkaton palon pinta-ala ....................................................................... 59
5.2.3 Säteilylämmönsiirto viherkatosta uhattuun kohteeseen ......................... 60
5.2.4 Tulokset ..................................................................................................... 60
Puujulkisivu ......................................................................................................... 64
5.3.1 Kerrostalojen palojen lukumäärä ja niiden leviäminen ............................ 65
5.3.2 Paloskenaariot .......................................................................................... 65
5.3.3 Lieskahtanut huoneistopalo ..................................................................... 65
5.3.4 Parvekkeella syttynyt palo ........................................................................ 66
5.3.5 Ulkopuolinen syttyminen.......................................................................... 67
5.3.6 Rakennuksen ominaisuuksien vaikutus .................................................... 67
Lasitetut parvekkeet ........................................................................................... 68
5.4.1 Johdanto ................................................................................................... 68
5.4.2 Lähtötiedot ............................................................................................... 69
5.4.3 Laskenta .................................................................................................... 69
5.4.4 Tulokset ..................................................................................................... 73
Puurakenteinen hissikuilu ................................................................................... 74
5.5.1 Johdanto ................................................................................................... 74
5.5.2 Lähtötiedot ............................................................................................... 74
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
4
5.6
5.7
5.8
6
Automaattiset sprinklerilaitteistot ................................................................................. 99
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
7
5.5.3 Tulokset ..................................................................................................... 75
5.5.4 Hiiltymän iteratiivinen laskenta ................................................................ 77
5.5.5 Johtopäätökset ......................................................................................... 78
Porrashuoneen palovaarojen tarkastelu ............................................................ 78
5.6.1 Paloriskianalyysin kuvaus.......................................................................... 79
5.6.2 Tulipalojen kuvaus .................................................................................... 80
5.6.3 Palohälytyksen ja alkusammutuksen kuvaus............................................ 81
5.6.4 Sprinklerilaitteiston toiminnan kuvaus ..................................................... 82
5.6.5 Palokunnan toiminnan malli ..................................................................... 84
5.6.6 Palon leviäminen porrashuoneeseen ....................................................... 85
5.6.7 Tulokset ..................................................................................................... 85
Puurakenteiset IV-konehuoneet ......................................................................... 87
5.7.1 Johdanto ................................................................................................... 87
5.7.2 Lähtötiedot ............................................................................................... 87
5.7.3 Laskenta .................................................................................................... 89
5.7.4 Tulokset ..................................................................................................... 90
Muun käyttötarkoituksen tilat ............................................................................ 92
5.8.1 Laskentaesimerkki..................................................................................... 93
Tulipalosta ja sammutuslaitteistoista ................................................................. 99
Sprinklerilaitteistojen yleiset vaatimukset puukerrostalossa ........................... 100
6.2.1 Sprinklerilaitteiston suojauksen laajuus puukerrostalossa .................... 100
6.2.2 Sprinklerisuojauksen taso (sprinkleriluokka) puukerrostalossa ............. 100
6.2.3 Vaatimukset vesilähteille ........................................................................ 100
6.2.4 Vaatimukset sprinklerikeskuksen sijainnille ja mitoitukselle ................. 101
6.2.5 Automaattisten sprinklerilaitteistojen tyypit ......................................... 101
Perinteinen sprinklerilaitteisto ......................................................................... 101
6.3.1 Vain asuinkäyttöön tarkoitettu 1-4 kerroksinen puurakenteinen
rakennus ................................................................................................. 102
6.3.2 5-8 kerroksinen puurakenteinen asuinrakennus .................................... 102
Vesisumujärjestelmät ....................................................................................... 102
6.4.1 Korkeapainevesisumujärjestelmä ........................................................... 103
6.4.2 Matalapainevesisumujärjestelmä........................................................... 104
Automaattisten sprinklerilaitteistojen kustannukset puutalokohteissa .......... 104
6.5.1 Sprinklerijärjestelmän kustannusten muodostuminen CASE-kohteessa 105
Sprinklerilaitteistojen luotettavuudesta ........................................................... 106
6.6.1 Luotettavuus tilastollisesti ...................................................................... 106
6.6.2 Luotettavuus käytännössä ja sen parantaminen .................................... 107
Palotekniset laitteistot .................................................................................................. 108
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
5
7.1
7.2
7.3
8
Poistumisturvallisuus .................................................................................................... 112
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
9
Lämpö, vesi ja ilmanvaihto (LVI) ....................................................................... 117
Sähkö ................................................................................................................. 117
Automaatio ....................................................................................................... 117
Palokatkot ......................................................................................................... 117
Paloteknisen suunnittelun tulokset ja suunnitelman tarkistaminen............................ 119
10.1
10.2
11
Poistumistiesuunnittelu ja mitoitus .................................................................. 112
Uloskäytävät...................................................................................................... 112
8.2.1 Leveys...................................................................................................... 113
8.2.2 Kulkureitti................................................................................................ 113
Poistumistieovet ............................................................................................... 113
Pelastaminen ..................................................................................................... 113
Poistumisreittivalaistus ja poistumisopasteet .................................................. 113
Poistumisaikalaskenta ....................................................................................... 114
8.6.1 Havaitsemis-, reagointi- ja siirtymisvaihe ............................................... 114
8.6.2 Lähtötiedot ............................................................................................. 114
8.6.3 Henkilömäärä .......................................................................................... 115
8.6.4 Laskenta .................................................................................................. 115
8.6.5 Tulokset ................................................................................................... 115
Simulex-laskentamalli ja sen käyttö .................................................................. 116
8.7.1 Simulex validointi .................................................................................... 116
Talotekniikka ................................................................................................................. 117
9.1
9.2
9.3
9.4
10
Alkusammutuskalusto ....................................................................................... 108
7.1.1 Alkusammutusta vaativat tilat / tilatyypit .............................................. 108
7.1.2 Sprinklauksen vaikutus alkusammutuskalustoon ................................... 108
7.1.3 Kuivanousut ............................................................................................ 109
Paloilmoitin ....................................................................................................... 109
7.2.1 Paloilmaisimia vaativien tilojen määrittely............................................. 109
7.2.2 Sprinklauksen vaikutus ........................................................................... 109
7.2.3 Laitteistojen tyypit .................................................................................. 110
Savunpoisto ....................................................................................................... 110
7.3.1 Savunpoistoa vaativien tilojen määrittely .............................................. 110
7.3.2 Sprinklauksen vaikutus savunpoistoon ................................................... 110
7.3.3 Laitteistojen tyypit .................................................................................. 111
Toiminnallisen paloteknisen suunnitelman sisältö ........................................... 119
Paloteknisen suunnitelman tarkastaminen ...................................................... 120
Kirjallisuuslähteet.......................................................................................................... 121
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
6
ERILLINEN LIITE
Puukerrostalon suunnitteluohjeen tausta-aineisto sisältää (yhteensä 109 sivua)
 Kirjallisuustarkastelu eri maiden palomääräyksistä
 Toimistorakennuksen palokuorman ominaisuudet
 Varmuuskertoimen arviointi
 Huonepalon lämpötilan laskemisesta
 Lasin rikkoutuminen tulipalossa
 Hiiltymän määrittäminen luonnollisessa palossa
 Kipsilevyjen laskennallinen tarkastelu
 Pelastushenkilöstön turvallisuuden ja toimintamahdollisuuksien tarkastelu
 Monte Carlo – laskentamenetelmän kuvaus
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
7
1
Johdanto
Oletettuun palonkehitykseen perustuva toiminnallinen paloturvallisuussuunnittelu on
kansallisissa ja eurooppalaisissa määräyksissä hyväksytty suunnittelumenetelmä, jolla
varmistetaan rakennuksen paloturvallisuus (RakMK ja Eurokoodi). Menetelmä ottaa
huomioon aktiiviset ja passiiviset palontorjuntamenetelmät sekä rakennuksen yksilölliset ominaisuudet, kuten tilojen korkeuden ja geometrian. Aktiivisia palontorjuntamenetelmiä ovat esimerkiksi automattinen sammutuslaitteisto ja paloilmaisin, rakenteellinen suojaus edustaa passiivista palontorjuntaa.
Toiminnallisessa paloturvallisuussuunnittelussa määritetään kohdekohtaisesti todenmukaiset arvot tekijöille, jotka vaikuttavat tarkasteltavan kohteen paloturvallisuuteen.
Näin voidaan muodostaa realistinen käsitys mahdollisen palon aikaisista tapahtumista
ja ottaa huomioon eri tekijöiden vaikutukset henkilöiden ja rakenteiden turvallisuuteen.
Toiminnallisella mitoituksella saavutetaan vähintään yhtä hyvä turvallisuustaso kuin
yleisillä taulukkomitoitusmenetelmillä. Yleiset taulukkomitoitukseen perustuvat säännöt rajoittavat muun muassa puun käyttöä kantavissa rakenteissa sekä näkyville jäävissä pinnoissa sisäseinissä ja -katossa. Toiminnallisella mitoituksella voidaan esimerkiksi osoittaa, että ratkaisu, jossa massiivisia puurakenteita jätetään suojaamattomana
näkyviin, on vähintään yhtä paloturvallinen kuin taulukkomitoituksen mukainen ratkaisu. Taulukkomitoitukseen verrattuna tämä edellyttää tarkempia analyysejä sekä mitoittavasta palotilanteesta että näkyviin jäävän puurakenteen hiiltymästä.
Taulukko 1. Toiminnallisen paloturvallisuussuunnittelun käyttöönottovuodet
Euroopassa. [1]
1975: Islanti
2004: Tanska, Ranska, Slovenia
1985: Englanti ja Wales
2005: Skotlanti
1994: Belgia, Ruotsi
2006: Espanja
1997: Suomi, Norja
2007: Italia, Tšekki
1998: Venäjä
2009: Portugali
2002: Saksa, Sveitsi
2011: Liettua
Huom.: Eestistä ei saatu kyselyyn vastausta. Slovakia oli ainoa maa, josta tuli kielteinen
vastaus.
1.1
Vaatimusten täyttymisen osoittaminen
Suomen Rakentamismääräyskokoelman osassa E1 kohdassa 1.3 todetaan olennaisen
paloturvallisuusvaatimuksen täyttyvän, mikäli rakennus suunnitellaan E1:ssä esitettyjen paloluokkien ja lukuarvojen avulla tai vaihtoehtoisesti rakennus suunnitellaan ja
rakennetaan oletettuun palonkehitykseen perustuen, jolloin suunnittelu perustuu kyseisessä rakennuksessa todennäköisesti tapahtuviin tilanteisiin. Määräykset mahdollistavat myös molempien menetelmien käytön samassa kohteessa, jolloin osa rakennuksesta voidaan suunnitella taulukkomitoitusta hyödyntäen ja osa toiminnallisella
mitoituksella.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
8
Kuva 1.
Eri lähestymistavat vaatimusten täyttymisen osoittamiseksi
Määräykset sallivat siten kaksi erilaista suunnittelumenetelmää. Kun kohde suunnitellaan taulukkoarvoja käyttämällä, ei kaikkia kohteen ominaisuuksia pystytä ottamaan
huomioon suunnittelussa. Taulukkomitoitus voikin olla kankea eikä sovellu kovin hyvin
nykyaikaiseen, monimuotoiseen rakentamiseen. Pientalot, perusmuotoiset pienehköt
hallit sekä tavanomaiset kerrostalot voidaan suunnitella taulukkomitoituksella riittävän hyvin. Sen sijaan monimuotoisissa kohteissa ja erityisesti puurakenteiden kohdalla
toiminnallinen palomitoitus on osoittautunut erittäin toimivaksi suunnittelumenetelmäksi. Käyttämällä toiminnallista mitoitusta voidaan ottaa oikealla tavalla huomioon
esimerkiksi automaattisen sammutuslaitteiston toiminta ja tehokkuus sekä sammutuslaitteiston ja savunpoiston yhteisvaikutus.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
9
a)
b)
Kuva 2.
Kantavien rakenteiden palonkestävyyden mitoittaminen Suomen
Rakentamismääräyskokoelman osan E1 ja Eurokoodi-standardin mukaan
a) E1:n lukuarvojen mukaan b) oletettuun palokehitykseen perustuen.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
10
1.2
Miten määräyksiä luetaan?
Käytettäessä taulukkomitoitusta, rakenteet suunnitellaan RakMK E-osien taulukoissa
annettuihin paloluokkiin ja käytetään taulukoissa annettuja materiaaliluokkia. Taulukkomitoituksessa on esitetty myös vaatimuksia, minkä mukaan eri käyttötaparyhmien
rakennuksia on varustettava paloturvallisuutta parantavilla laitteilla. Lisäksi on esitetty
lievennyksiä muun muassa paloluokkiin ja materiaaleihin, mikäli rakennuksessa on
käytetty paloturvallisuutta parantavia aktiivisia palontorjuntamenetelmiä. Lievennyksiä ei saa käyttää P2-luokan kerrostaloissa, joten aktiivisten palontorjuntamenetelmien vaikutuksen huomioon ottaminen puukerrostalojen suunnittelussa edellyttää
toiminnallista mitoitusta.
Käytettäessä toiminnallista palomitoitusta ei noudateta RakMK E-osien taulukoituja
arvoja. Sen sijaan mitoitus lähtee paloturvallisuuden olennaisista teknisistä vaatimuksista. RakMK E1, kohta 1.2. [2]
Paloturvallisuuden olennaisen teknisen vaatimuksen osa-alueet:
- rakennuksen kantavien rakenteiden tulee palon sattuessa kestää niille asetetun vähimmäisajan;
- palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rakennuksessa tulee olla rajoitettua;
- palon leviämistä lähistöllä oleviin rakennuksiin tulee rajoittaa;
- rakennuksessa olevien henkilöiden on voitava palon sattuessa päästä poistumaan rakennuksesta tai heidät on voitava pelastaa muulla tavoin;
- pelastushenkilöstön turvallisuus on rakentamisessa otettava huomioon.
Toiminnallisessa paloturvallisuussuunnittelussa määritetään kohteen todennäköiset
uhat ja mitoituspalot, tehdään riskianalyysi ja laskennallinen tarkastelu lämpötilojen
kehittymisestä, savunmuodostuksesta sekä poistumisturvallisuudesta.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
11
Kuva 3.
1.3
Toiminnallisen paloteknisen suunnittelun tärkeimpiä osatekijöitä ja niiden
välisiä riippuvuuksia. [3]
Kirjallisuustarkastelu
Monet organisaatiot eri alueilta ovat laatineet suunnitteluohjeita liittyen puukerrostalojen rakentamiseen ja puurakennusten paloturvallisuuteen. Lähteen [4] mukaan ne
ovat tyypillisesti keskittyneet vain jompaankumpaan eli puukerrostalojen paloturvallisuus on vähemmän käsitelty aihe.
Tuoreina esimerkkeinä eri maissa tehdyistä raporteista liittyen puukerrostalorakentamiseen voidaan mainita:
- Kanada: The CASE FOR Tall Wood BUILDINGS, 2012 [5] (240 sivua)
- Alankomaat: Tall Timber Buildings – Feasibility Study [6] (281 sivua)
Edellä mainituissa raporteissa jokaisessa käsitellään monia puukerrostaloihin liittyviä
teknisiä kysymyksiä (mm. rakennejärjestelmä, liitokset, akustiikka) mukaan lukien paloturvallisuus.
Puurakennusten paloturvallisuutta käsittelevää kirjallisuutta on mm.:
- Eurooppa: Fire safety in timber buildings, 2010 [7] (211 sivua)
- Ruotsi / Pohjoismaat ja Baltia: Brandsäkra trähus 3, 2012 [8] (179 sivua)
- USA, Fire Safety Challenges of Tall Wood Buildings, 2013 [4] (162 sivua)
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
12
1.4
Eri maiden palomääräysten vertailu
Tässä kappaleessa on tarkasteltu eri maiden kansallisia palomääräyksiä puukerrostalorakentamisen kannalta. Pääpaino on Pohjoismaissa ja Euroopassa mutta myös muiden maiden määräyksiä on tarkasteltu.
Monissa maissa palomääräykset muodostavat suurimman esteen puun käytölle rakennuksissa. Eurooppalaiset standardit sisältävät lähinnä harmonisoituja menetelmiä rakenneosien käyttäytymisen osoittamiseksi teknisesti toimiviksi. Palomääräykset puolestaan kuuluvat kansalliseen lainsäädäntöön.
Eri maiden palomääräyksiä tarkasteltaessa on syytä ottaa huomioon, että monessa tapauksessa ne ovat yksinkertaistuksia monimutkaisemmista vaatimuksista. Kuten lähteessä [9] todetaan; rakennusmääräykset ovat monimutkaisia dokumentteja, joiden
yksinkertaistaminen voi johtaa vääriin tulkintoihin. Tässä tutkimuksessa tehty tarkastelussa on tarkoitettu antamaan suuntaviivoja eri maiden määräyksistä. Todellisissa
kohteissa on aina syytä perehtyä paikallisiin määräyksiin.
WoodWisdom-Net [10] projektissa tehtiin kysely liittyen toiminnalliseen palomitoitukseen rakennusmateriaalista riippumatta. Seuraavat 14 maata olivat kyselyssä mukana:
Itävalta, Tshekki, Viro, Suomi, Ranska, Saksa, Italia, Latvia, Alankomaat, Puola, Espanja,
Ruotsi, Sveitsi, Iso-Britannia.
Tarkastelluissa tapauksissa palomääräykset olivat useimmiten asetuksia joista paikallinen ministeriö on vastuussa. Yli puolet tarkastelluista palomääräyksistä mahdollistivat toiminnallisen palomitoituksen ja kolmessa tapauksessa (Italia, Alankomaat ja
Ruotsi) se oli jopa pääasiallinen mitoitustapa. Ruotsin palomääräykset muuttuivat ns.
taulukkomitoituksesta toiminnallisiksi vuonna 1994 [11]. Kaikkiin toiminnallisiin vaatimuksiin on kuitenkin esitetty hyväksyttävät ratkaisut [12].
Paloteknisen suunnittelun käyttö on suurimmassa osassa tutkittuja maita luokkaa 0 -2
% kaikista rakennuksista, lukuun ottamatta Saksaa, Iso-Britanniaa ja Italiaa, joissa toiminnallinen palomitoitus on tarkastelluista maista eniten käytössä. Vastauksista kävi
myös ilmi, että toiminnallista palomitoitusta käytetään yleensä vain erikoisimmissa
kohteissa ja kohteissa jotka ovat taulukkomitoituksen soveltuvuusalueen ulkopuolella.
Suurimmassa osassa vastanneita maita toiminnalliseen palomitoitukseen ei ole riittävästi opastusta tarjolla. Ainoastaan Saksan ja Iso-Britannian vastaajien mielestä opastusta löytyy riittävästi. Suurimmassa osassa vastanneita maita käytetään paloturvallisuussuunnitteluun erikoistuneita suunnittelijoita, mutta suunnittelijoiden pätevyyden
arvioimiseksi ei monesti ollut virallista järjestelmää, kuten Suomessa FISE Oy.
Seuraavassa tarkastellaan 28 maan palomääräyksiä siten, että verrataan kuinka monikerroksisen puukerrostalon rakentamisen kyseisen maan lainsäädäntö mahdollistaa.
Tarkastelu on tehty lähteiden [9,6,4,8] sekä RakMK E1:n perusteella. Tarkastellut 28
maata olivat: Suomi, Ruotsi, Norja, Tanska, Islanti, Saksa, Alankomaat, Belgia, Puola,
Itävalta, Sveitsi, Tshekki, Slovakia, Unkari, Iso-Britannia, Irlanti, Ranska, Espanja, Portugali, Italia, Slovenia, Kreikka, Romania, USA, Kanada, Australia, Uusi-Seelanti, Japani
Eri maiden palomääräysten yksiselitteinen vertailu on hyvin vaikeaa. Esimerkkinä voidaan mainita esim. Saksa, jossa rakennusmääräykset voivat vaihdella eri osavaltioissa.
Lähteen [13] mukaan voidaan kuitenkin yksinkertaistettuna sanoa, että Saksassa sallitaan vähintään 5-kerroksiset puutalot. On myös syytä mainita, että Sveitsin palomää-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
13
räykset muuttuivat vuoden 2015 alusta puun käytön osalta [14] sallivampaan suuntaan. Tämän raportin vertailussa on käytetty aiempia määräyksiä. Vuoden 2015 alusta
puuta voidaan käyttää Sveitsissä kaikissa rakennustyypeissä ja käyttötarkoituksissa.
Jatkossa asuin-, toimisto — ja koulurakennukset sekä teollisuus-, liike- ja majoitusrakennukset voidaan Sveitsissä toteuttaa 30 m korkeuteen asti puurakenteisina.
Vertailun perusteella voidaan tehdä karkeita vertailuja kuinka tiukkoja eri maiden palomääräykset ovat taulukkomitoitusta käytettäessä puurakentamisen osalta. Käytetään tässä tarkastelussa seuraavia kriteerejä arvioitaessa lainsäädännön tiukkuutta eri
maissa:
- 8-kerroksisen puukerrostalon kantavat rakenteet voivat olla puuta
- 8-kerroksisen puukerrostalon julkisivut voivat olla puuta
- 8-kerroksisen puukerrostalon sisäpinnat muualla kuin poistumisteillä voivat
olla puuta
Tarkastelluista 28 maasta seuraavat 10 täytti kaikki edellä mainitut kriteerit:
- Suomi, Ruotsi, Norja, Islanti, Alankomaat, Iso-Britannia, Irlanti, Espanja, Slovenia, Kreikka
Maat, jotka eivät täyttäneet yhtään kolmesta kriteeristä olivat:
- Tanska, Puola, Itävalta, Tshekki ja Japani
Edellä mainitun perusteella voidaan todeta, että Suomen ja muiden pohjoismaiden
(pois lukien Tanska) palomääräykset mahdollistavat puun käytön kerrostalojen rakenteissa suhteellisen hyvin verrattuna muihin tarkasteltuihin maihin.
Sprinklauksen vaikutus puukerrostalon maksimikerroslukuun vaihtelee selvästi eri
maissa. Suomessa, Ruotsissa ja Norjassa yli 2-kerroksiseen puutaloon vaaditaan
sprinklerit [4]. Norjassa tämä vaatimus koskee muitakin rakennusmateriaaleja [15].
Saksassa, Itävallassa ja Iso-Britanniassa 4 – 6- kerroksinen puutalo on mahdollista
tehdä sprinklaamattomana [4].
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
14
2
Käytettävät menetelmät ja ohjelmat
2.1
Palosimulointiohjelmat
Palonsimulointiohjelmilla kuvataan tulipaloja, niissä tapahtuvia ilmiöitä, paloturvallisuuslaitteiden toimintaa ja palojen aiheuttamien vaaratekijöitä. Keskeisin palonsimuloinnin soveltuvuuden kriteeri on sen kelpoisuus eli validointi, jolla tarkoitetaan sitä,
miten hyvin malli kuvaa kokeissa havaittuja ilmiöitä.
2.1.1 Fire Dynamics Simulator
Fire Dynamics Simulator (FDS) on suurten pyörteiden turbulenssimallia soveltava tulipalojen simulointiin räätälöity ohjelma. Se on varsin kattavasti verifioitu ja validoitu
ohjelma laskentatyökalu yleisimpien paloskenaarioiden mallintamiseen [16, 17, 18,
19]. Sen validointi kattaa mm. seuraavat tulipaloissa vaikuttavat ilmiöt ja laitteet:
- palopatsaat
- allaspalot
- kaasujen ja savun leviäminen rakennuksissa ja ulkotiloissa
- liekin leviäminen
- palon kasvaminen
- huonepalot
- tunnelipalot
- sprinkleri- ja vesisumusammutusjärjestelmät
- lämpö- ja savuilmaisimet
- pyrolyysi ja palaminen (combustion).
FDS-ohjelmalle on laadittu erillinen validointidokumentti, joka tällä hetkellä (syksy
2014) on laajuudeltaan 565 sivua.
FDS-ohjelman käytön keskeisimmäksi rajoitukseksi voidaankin katsoa sen käyttäjältään vaatima osaamistaso, josta ohjelman käsikirjassa sanotaan seuraavaa: ”Users
are warned that FDS is intended for use only by those competent in the fields of fluid
dynamics, thermodynamics, heat transfer, combustion, and fire science, and is intended only to supplement the informed judgment of the qualified user.”. Käyttäjän
tulee siis hallita virtausmekaniikka, termodynamiikka, palamisen fysiikka ja kemia sekä
ylipäätään palotieteet.
2.1.2 Vyöhykemalliohjelmat
Huonepaloja voidaan mallintaa käyttäen vyöhykemalleja, joista tällä hetkellä Suomessa on käytössä lähinnä CFAST [20] ja Ozone [21,22]. Niiden pääasiallinen käyttö on
huonetilan kaasun lämpötilan laskenta ja kaksivyöhyketilanteessa vallitsevan savukerroksen alareunan korkeuden laskenta.
CFAST-ohjelman rajoituksia tarkastellaan VTT:n laatimassa raportissa [23]
(http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2000/T2027.pdf). Ozone-ohjelman käyttöalue
ja rajoitukset ovat samankaltaisia kuin CFAST-ohjelman.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
15
2.1.3 Suljetussa muodossa esitetyt mallit
Palotieteissä ja -tekniikassa on kehitetty suuri joukko erilaisia empiirisiä ja semi-empiirisiä malleja, joilla voidaan laskea palopatsaiden ominaisuuksia, lämmönsiirtoa, savun
kulkeutumista, ja lukuisia muita ilmiöitä. Näitä esitetään mm. Eurocode-standardissa
SFS-EN1991-1-2 [24, 25] ja SFPE:n käsikirjassa. Nämä mallit ovat usein käyttökelpoisia,
joskin niihin saattaa sisältyä suhteellisen systemaattinen epävarmuus.
2.2
Rakenteiden analysointi
SFS-EN 1995-1-2:n opastavassa liitteessä B käsitellään kehittyneitä laskentamenetelmiä. Kyseisen liitteen mukaan niitä voidaan käyttää yksittäisten rakenneosien, rakenteen osan tai koko rakenteen analysointiin. Kehittyneitä laskentamenetelmiä voidaan
käyttää hiiltymissyvyyden, termisen vasteen ja rakenteen vasteen määrittämiseksi.
Opastavassa liitteessä on myös annettu vaatimuksia kehittyneille laskentamenetelmille.
Puurakenteiden analysointi palotilanteessa perustuu pääasiassa tehollisen poikkileikkauksen menetelmään, jossa tehollinen poikkileikkaus lasketaan pienentämällä alkuperäistä poikkileikkausta tehollisen hiiltymissyvyyden verran. Rakenteen mekaanista
käyttäytymistä palossa voidaan siis tarkastella samoin menetelmin ja ohjelmin kuin
normaalilämpötilassa ottamalla huomioon tehollinen poikkileikkaus.
Hiiltymissyvyyden määritys rakenneosalla voidaan luonnollisen palon tapauksessa
tehdä kehittyneillä laskentamenetelmillä, mikäli se perustuu lämmönsiirtymisen teoriaan. SFS-EN 1995-1-2 liitteen B mukaan kun termisen vasteen mallissa ei oteta huomioon ilmiöitä, kuten massan siirtymisestä aiheutuva lämmönsiirtymisen kasvu esim.
kosteuden höyrystymisen tai halkeilun takia siirtyvästä lämmöstä, mukautetaan termisiä ominaisuuksia usein siten, että saadaan kokeellisesti todennettavia tuloksia.
Kirjallisuudesta [26,27] löytyy tarkasteluja, joissa on tutkittu eri ohjelmien soveltuvuutta puurakenteiden hiiltymän laskemiseksi. Esimerkiksi lähteessä [26] on vertailtu
kolmea suhteellisen yleisessä käytössä olevaa elementtimenetelmää (FEM = Finite Element Method) hyödyntävää ohjelmistoa (SAFIR, ANSYS, ABAQUS) puurakenteen lämpötilojen laskennassa. Laskettuja tuloksia verrattiin myös koetuloksiin. Kaikilla ohjelmilla saadut tulokset olivat hyvin lähellä toisiaan ja varsin lähellä koetuloksia. Seuraavassa on esitetty kyseisen lähteen mukaiset lyhyet kuvaukset ohjelmistoista.
2.2.1 SAFIR
SAFIR [28] on Liegen yliopistossa kehitetty ohjelma, joka on kehitetty rakenteiden analysointiin palotilanteessa. Sillä voidaan laskea sekä lämmönjohtumis- että rakenneanalyysejä (2D ja 3D). Se soveltuu teräksen, betonin, puun ja liittorakenteiden analysoimiseksi. Elementtityyppeinä laskennassa voidaan käyttää palkki-, sauva-, solidi-, tai
kuorielementtejä. Eurokoodin mukaiset materiaaliominaisuudet löytyvät valmiina ohjelmasta, mutta myös käyttäjän muokkaamia materiaaliominaisuuksia voidaan käyttää
sekä lämpötila- että rakenneanalyyseissä.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
16
2.2.2 ANSYS
ANSYS [29] on elementtimenetelmäohjelmisto, jolla voi laskea rakenne-, virtaus-,
akustiikka-, lämmönjohtumis- tai sähkömagnetiikkatehtäviä tai näiden yhdistelmiä.
Lähtötiedot voidaan syöttää joko ohjelmointikielellä tai graafisen käyttöliittymän
kautta, joka voi lukea CAD-kuvia. Käyttäjä voi määrittää tehtävän lähtötiedot ja esim.
ratkaisualgoritmin hyvinkin tarkasti ja tämä vaatii paljon taustatietoa sekä ohjelmasta
että mallinnettavasta systeemistä.
2.2.3 ABAQUS
ABAQUS [30] on paljolti ANSYS:in tapainen elementtimenetelmäohjelmisto, jolla voidaan laskea erityyppisiä ongelmia. Lähtötiedot voidaan syöttää sekä ohjelmointikielellä tai graafisesti. Analyyseissä tarvittavien lähtötietojen ja tuloksena saatavien arvojen määrä on todella suuri, joten myös käyttäjältä vaaditaan suurta perehtyneisyyttä.
Edellä mainittujen ohjelmistojen lisäksi kirjallisuudesta, mm. [27,31] löytyy mainintoja
seuraavien ohjelmien käytöstä hiiltymää määritettäessä: TNO DIANA [32], FIRES-T3
[33], TASEF [34], COMSOL [35].
2.3
Ohjelmien välinen tiedonsiirto
Lähteen [36] mukaan palosimulointiohjelmien ja rakenteiden analysointiin tarkoitettujen ohjelmien välinen tiedonsiirto on varsin haasteellista. Samassa lähteessä ja artikkelissa [37] on kuvattu kuinka FDS:n ja SAFIRin välinen tiedonsiirto voidaan toteuttaa. Lähteessä [38] on kuvattu FDS:n ja ABAQUS:n ja lähteissä [39,40] FDS:n ja
ANSYS:in välistä tiedonsiirtoa sekä siihen tehtyjä työkaluja.
Edellä mainitut kuvaukset ohjelmien välisestä tiedonsiirrosta on tehty varsin periaatteellisella tasolla, joten niistä ei sellaisenaan ole merkittävää hyötyä käytännön suunnittelutyössä. Kyseessä on aihe, johon liittyen on tehty paljon kehitystyötä viime aikoina, mm. FIRESTRUC [41] – hankkeessa, jossa keskityttiin teräs- ja liittorakenteisiin.
Toisaalta esimerkiksi SAFIRiin voidaan syöttää FDS:stä saadut adiabaattiset pintalämpötilat ajan funktiona suhteellisen pienellä vaivalla myös manuaalisesti.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
17
3
Suunnittelun lähtötietoja
3.1
Palokuormat
Suomen rakentamismääräyskokoelman osa E1 [2] määrittelee palokuorman ”vapautuvana kokonaislämpömääränä, kun tilassa oleva aine täydellisesti palaa. Siihen luetaan kantavat, runkoa jäykistävät, osastoivat ja muut rakennusosat sekä irtaimisto”.
Eurokoodi-standardin SFS-EN1991-1-2 suomennoksessa käytetään tätä samaa ilmaisua. Kuitenkin englanninkielisen alkuperäisstandardin standardin EN1991-1-2 tarkka
suomennos on: kaikkien tilassa olevien palamisreaktioon osallistumaan kykenevien aineiden (irtaimisto ja rakenneosat) palamisreaktioissa vapautuvan lämpöenergian yhteenlaskettu määrä (sum of thermal energies which are released by combustion of all
combustible materials in a space (building contents and construction elements)).
Vaikka edellä esitetty tarkka käännös on kielellisesti heikko ilmaisu, sen ajatus on selkeä: palokuormaa on se tilassa oleva aine, joka ylipäätään voi palaa. Aineet, jotka ovat
palolta suojattuja, eivät siten kuulu palokuormaan; puurakentamisessa keskeisimmät
suojausmenetelmät ovat sprinklerisu ovit hiiltyvät, jolloin palon jälkeen tilassa on hiiltynyttä ainetta. Alkuperäisessä Eurokoodi-normissa tälle osuudelle käytetään arvoa 20
%.
Määräyksillä on hierarkia, jossa RakMK osa E1 on asetuksena Eurokoodi-standardeja
voimakkaampi. Ne eivät kuitenkaan ole ristiriidassa sikäli, kun paloturvallisuuden olennaisen vaatimuksen osoittaminen perustuu RakMK osan E1 kohtaan 1.3.1 eli luokitukseen, tällöin relevantti palokuorman määritelmä on sen normatiivinen määritelmä.
Kun paloturvallisuuden olennaisen vaatimuksen osoittaminen perustuu RakMK osan
E1 kohtaan 1.3.2 eli palonkehitykseen, on soveltuva palokuorman määritelmä edellä
esitetty Eurokoodin mukainen määritelmä. Tällöin rakennus suunnitellaan ja rakennetaan perustuen oletettuun palonkehitykseen, joka kattaa kyseisessä rakennuksessa todennäköisesti esiintyvät tilanteet. Palokuorman ominaisuuksia koskien tämä tarkoittaa sen määrittämistä fysikaalisten ominaisuuksien perusteella.
Molemmissa lähestymistavoissa palokuorma saadaan tarkasteltavan tilan lattiapinta-alan ja lattiapinta-alaa kohden määritetyn palokuorman tiheyden q” [MJ/m2] tulona.
Palokuorman tiheys voidaan määrittää
- määrittämällä kohteessa olevan palavan aineen määrä,
- käyttämällä tilastotietoja, jotka on yleensä luokiteltu kohteen käyttötavan perusteella.
Luotettavin tulos saadaan käyttämällä näitä molempia tapoja.
Seuraavassa esitetään joidenkin puurakentamisen kannalta olennaisten tilojen tilastoihin perustuva palokuorman tiheyden jakauma.
3.1.1 Asuinrakennukset
Suomen asuinrakennusten palokuormat tunnetaan suhteellisen hyvin, koska niitä on
määritetty osana palokuolemien ehkäisyohjelmaa [42]. Alla olevassa kuvassa 4 esitetään näiden tilastotietojen perusteella muodostettu palokuorman tiheyden jakauma.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
18
Kuva 4.
Suomen asuinrakennusten palokuorman tiheyden jakauma, ikkunalliset
huoneet. Jakaumaa kuvaamaan soveltuva tilastollinen malli on
gammajakauma, jonka tunnuslukuja esitetään kuvassa.
3.1.2 Työpaikkarakennukset
Tyypillisiä työpaikkarakennuksia ovat toimistot, virastot ja hallintotilat. Näiden kohteiden palokuorman tiheydestä on varsin paljon tietoja. Niitä voidaan analysoida suunnittelun tausta-aineiston luvussa 3 Toimistorakennuksen palokuorman ominaisuudet
esitetyllä tavalla. Tuon analyysin lopputulemana saatava palokuorman tiheyden jakauma esitetään kuvassa 5.
Kuva 5.
Toimistorakennusten palokuorman tiheyden jakauma.
3.1.3 Liikerakennukset ja liiketilat
Seinäjoen ammattikorkeakoulu on opinnäytetöinä tutkinut Suomen vähittäistavara-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
19
liikkeiden [43] ja erikoistavaraliikkeiden [44] palokuorman tiheyden arvoja. Molemmissa tutkimuksessa näytekoko on tilastollisesti pieni, vain 14 ja 27, ja siksi niitä on
parasta tarkastella yhdistettynä. Näin saatu jakauma esitetään kuvassa 6.
Kuva 6.
Viitteiden [43] ja [44] tuloksista johdettu liikerakennusten palokuorman
tiheyden jakauma.
Varastotyyppiset liiketilat ja liiketilojen takahuoneiden varastot tulee käsitellä kuvassa
6 esitettyjä suurempien palokuormien mukaan.
Liiketiloihin kuuluu paljon muitakin käyttötapoja kuin myymälätoiminta, esimerkiksi
kahvilat ja ravintolat sekä muut palvelutoiminnot. Tällaisten tilojen palokuorman tiheydelle ei välttämättä löydy soveltuvia tilastojakaumia. Palokuorman keskimääräinen
arvo niille voidaan kuitenkin määrittää joko kohdekohtaisella tarkastelulla tai käyttämällä kirjallisuudessa [45] julkaistuja tuloksia.
Taulukko 2. Eri käyttötarkoitusryhmiin kuuluvien tilojen keskimääräisiä
palokuormia. [76]
keskimääräinen palokuorma [MJ/m2]
Päivittäistavarakauppa
700
Päiväkoti
400
Ravintola
300
Kampaaja
300
Kirjakauppa
1 000
palavat nesteet liiketiloissa, esim. 1 000
maalit ja lakat
Keskimääräisestä arvosta voidaan muodostaa arvio palokuorman jakaumalle käyttäen
seuraavia ohjeita:
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
20
Kun palokuorman vaihtelevuuden voidaan katsoa olevan normaalia samaan tapaan
kuin esimerkiksi edellä käsitellyissä käyttötavoissa, niin
- variaatiokerroin = 30 % – 50 % keskiarvosta
- 80 %:n fraktiiliarvo = (1.25–1.5) x keskiarvo
- 90 %:n fraktiiliarvo = (1.35–1.65) x keskiarvo.
Kun palokuorman määrään voi liittyä paljon vaihtelevuutta, niin
- variaatiokerroin = 50 % – 80 % keskiarvosta
- 80 %:n fraktiiliarvo = (1.45–1.75) x keskiarvo
- 90 %:n fraktiiliarvo = (1.65–2.0) x keskiarvo.
3.2
Varmuuskertoimet
Tulipalo aiheuttaa vahingon, kun jokin sen aiheuttamista vaaratekijöistä pääsee toteutumaan. Tätä estetään palontorjuntakeinoilla, joiden avulla palovaarojen toteutumisen mahdollisuus tehdään riittävän pieneksi eli siedettävän alhaiselle tasolle. Kun tulipalon aiheuttamat vaarat ja niitä torjuntakeinojen vaikutus käsitellään todennäköisyysperustaisesti, riski voidaan laskea uhkia ja niitä vastustavien keinojen todennäköisyysjakaumien avulla. Ja kun riski pystytään laskemaan, hallitaan myös sen pienentämisen keinot. Esimerkkinä palon torjuntakeinojen todennäköisyysperustaisesta tarkastelusta on sprinklerin vikapuu, kuva 7.
Kuva 7.
Esimerkki sprinklerin vikapuusta
Tarkastellaan tilannetta, jossa tulipalo on päässyt kehittymään niin kuumaksi ja pitkäkestoiseksi, että se voi aiheuttaa puurakenteen liiallisen hiiltymisen. Tämä rakenteen
vikaantuminen voi johtaa sortumaan, jos uhkatekijä eli rakenteen kuormitus ylittää
uhkaa vastustavan tekijän eli hiiltymättömän poikkileikkauksen kapasiteetin kantaa
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
21
noita kuormia. Rakenteen sortumisen esiintymistodennäköisyys 𝐹𝑠𝑜𝑟𝑡𝑢𝑚𝑖𝑛𝑒𝑛 on tilanteen syntymisen esiintymistaajuuden 𝐹𝑣𝑎𝑎𝑟𝑎 ja rakenteen kapasiteetin riittämättömyyden todennäköisyyden 𝑃𝑣𝑖𝑘𝑎 tulo: 𝐹𝑠𝑜𝑟𝑡𝑢𝑚𝑖𝑛𝑒𝑛 = 𝐹𝑣𝑎𝑎𝑟𝑎 × 𝑃𝑣𝑖𝑘𝑎 . Jos kohde vastaa
Eurokoodin SFS-EN1990 seuraamusluokan C2 luotettavuustasoa, jolle murtorajatilan
ylittymisen esiintymistodennäköisyys korkeintaan kerran noin 800 000 vuodessa, niin
pitää olla 𝐹𝑠𝑜𝑟𝑡𝑢𝑚𝑖𝑛𝑒𝑛 = 𝐹𝑣𝑎𝑎𝑟𝑎 × 𝑃𝑣𝑖𝑘𝑎 < 𝑣𝑎𝑎𝑡𝑖𝑚𝑢𝑠 = 1⁄(800 000 𝑣𝑢𝑜𝑡𝑡𝑎).
Tämä vaatimus saadaan toteutumaan:
- pienentämällä vaaratilanteen syntymisen todennäköisyyttä esim. sprinklerillä
tai
- pienentämällä rakenteen pettämisen todennäköisyyttä kasvattamalla varmuusmarginaalia kuormien ja rakenteen kapasiteetin välillä esim. lisäämällä
rakenteen poikkileikkauksen pinta-alaa tai
- tekemällä nämä molemmat toimenpiteet.
Sprinklatussa kohteessa 𝐹𝑣𝑎𝑎𝑟𝑎 voidaan saada tasolle 1/(50 000 vuotta): tällöin rakenteen mitoitusehtona on, että 𝑃𝑣𝑖𝑘𝑎 < 50 000⁄800 000 = 6,25 %. Sprinklaamattomassa kohteessa 𝐹𝑣𝑎𝑎𝑟𝑎 on tyypillisesti suuruusluokkaa 1/(2000 vuotta); 𝑃𝑣𝑖𝑘𝑎 <
2000⁄800 000 = 0,25 %.
Varmuuskerroin on tekijä, jonka verran kapasiteetin keskimääräisen arvon μ𝑅 tulee
vähintään olla vaaratekijän keskimääräistä arvoa 𝜇𝑆 suurempi, jotta saavutetaan haluttu turvallisuustaso: μ𝑅 ≥ 𝛾 × 𝜇𝑆 .
Varmuuskerroin voidaan laskea vaaratekijän ja kapasiteetin jakaumien perusteella
seuraavien vaiheiden mukaisesti:
1. Määritetään palotilanteen syntymisen esiintymistaajuus, Fvaara
2. Määritetään Eurokoodien luotettavuusluokkien (taulukko 4) perusteella maksimiarvo vikaantumistodennäköisyydelle, Pvika, maks.
3. Arvioidaan tulipalon aiheuttamien vaarojen ja torjuntakeinojen jakaumat
4. Määritetään jakaumien perusteella tarvittava varmuuskerroin
Tarkastellaan esimerkkinä tilannetta, jossa vaaratekijä ja kapasiteetti ovat normaalijakautuneita suureita, joiden variaatiokerroin on 10 % ja vaaratekijän keskiarvo on 45
yksikköä. Kuva 8 havainnollistaa tätä tilannetta. Kuvassa 8a tarkastellaan sprinklattua
kohdetta: siinä kapasiteetin keskiarvon nostaminen varmuuskertoimella 1,24 arvoa 45
suuremmaksi eli arvoon 56 yksikköä antaa halutun vikaantumistodennäköisyyden 6,25
%. Kuvassa 8b esitetään vastaava tulos sprinklaamattomalle kohteelle, jossa vikaantumisen todennäköisyys saa olla korkeintaan 0,25 %: tämän tason saavuttamiseksi kapasiteetin keskiarvoa tulee nostaa varmuuskertoimella 1,51 arvoon 68 yksikköä.
Varmuuskerrointa arvioitaessa tulee pitää mielessä, että pienet varmuuskertoimen arvon muutokset merkitsevät suuria muutoksia vastaavassa vikaantumistodennäköisyydessä. Kuva 8c havainnollistaa tätä seikkaa tarkasteltavan esimerkin jakaumille. Kuvan
vaaka-akseli 𝑅𝑣𝑖𝑘𝑎 on vikaantumistodennäköisyyden käänteisarvo, joka ilmaisee todennäköisyyden muodossa ”kerran N tapauksessa” eli ”kerran 10 tapauksessa”, ”kerran 100 tapauksessa”, jne. Nähdään, että esimerkiksi varmuuskertoimen muutos ar-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
22
vosta 1,2 arvoon 1,4 vastaa varmuuden kasvamista tekijällä 10, ja että jos varmuuskerroin nostetaan arvosta 1,2 arvoon 2 varmuus kasvaa tekijällä 200 000.
a)
b)
c)
Kuva 8.
Varmuuskerrointa havainnollistava esimerkki, kuvassa a) sprinklattu
kohde, b) sprinklaamaton kohde. Pienet varmuuskertoimen arvon
muutokset merkitsevät suuria muutoksia vastaavassa vikaantumistodennäköisyydessä. Kuva c) havainnollistaa tätä seikkaa tarkasteltavan
esimerkin jakaumille.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
23
3.3
Huonepalon lämpötilat
3.3.1 Automaattisen vesisammutusjärjestelmän rajoittama palo
Tilanteissa, joissa tilassa on automaattinen vesisammutusjärjestelmä – sprinkleri- tai
vesisumulaitteisto – joka toimii suunnitellulla tavalla, tulipalon synnyttämä lämpötila
jää niin alhaiseksi, että se ei aiheuta uhkaa rakenteiden palonkestävyydelle.
Tätä havainnollistetaan kuvassa 9 esitetyillä koetuloksilla. Kuvassa 9a esitetään eräs
BRE:n asuntosprinkleritutkimuksessa [46] mitattu tulos, jossa sprinkleri rajoittaa lämpötilat runsaaseen 100oC:een. Vastaavanlainen tulos saatiin myös VTT:n tutkimuksessa [47]. Kuvassa 9b esitetään lämpötilan kehittyminen Stora Enson CLT-rakenteilla
toteutetun huoneen polttokokeessa, jossa sammutusjärjestelmänä oli vesisumu [48];
huoneen seinät ja katto olivat CLT-pintaisia, ilman suojaverhouksia.
a)
b)
Kuva 9.
Esimerkkejä lämpötilan kehittymisestä automaattisella vesisammutusjärjestelmällä suojatun huoneen palossa: a) sprinkleri ja b) vesisumu.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
24
Nämä kuvassa 9 esitetyt koetulokset ovat esimerkkejä, joita ei tule käyttää automaattisen sammutuslaitteiston rajoittaman palon lämpötilakäyrinä. Esimerkkien tarkoitus
on ainoastaan havainnollistaa, minkälaisia vaikutuksia sammutuslaitteistolla on. Toiminnallisessa suunnittelussa lämpötilat määritetään tarvittaessa aina kohdekohtaisesti.
3.3.2 Täysin kehittynyt huonepalo
Jos tilassa ei ole sammutuslaitteistoa tai sammutuslaitteisto ei toimi suunnitellulla tavalla, tulipalo voi lieskahtaa täysin kehittyneeksi paloksi. Kun tarkastellaan puukerrostalon huonetta, tarkastellaan aina täysin kehittynyttä huonepaloa, jonka perusteella
voidaan määrittää huoneessa vaikuttavat lämpötilat ajan funktiona sekä esim. suojaamattomien puurakenteiden hiiltymä. Tällaisen palon lämpötilan arviointiin on kehitetty lukuisia malleja {katso esimerkiksi [49]}, joilla kaikilla on hyvät ja huonot puolensa.
Suunnitteluohjeen tausta-aineiston luvussa 5 Huonepalon lämpötilan laskemisesta
näytetään, että erittäin hyvin lukuisissa polttokokeissa mitattuja lämpötiloja kuvaava
malli on Harmathyn ja Lien Kanadassa 1970-luvulla laatima malli [50, 51, 52, 53, 54].
Malli antaa arvion huonepalon lämpötilalle huoneen dimensioiden, ilmanvaihdon, palokuorman ja reunapintojen lämpöteknisten ominaisuuksien perusteella. Reunapintojen lämpötekniset ominaisuudet otetaan huomioon selkeän yksinkertaisesti käyttäen
parametria C, joka mallin alkuperäisessä muotoilussa sai kaksi arvoa, C = 0 tai C = 1,
riippuen siitä, ovat reunapinnat raskaita, tiheys suurempi kuin 1600 kg/m2, vai kevyitä,
tiheys pienempi kuin 1600 kg/m2. Tässä tutkimuksessa malliin on lisätty kolmas reunamateriaaliluokka, materiaalit, joiden tiheys on pienempi kuin 900 kg/m2. Niille käytetään arvoa C = 2.
Edellä mainittu parametrinen palo soveltuu hyvin suojaamattomien puurakenteiden
hiiltymän iteratiiviseen laskentaan (ks. myös kappale 4.2.1), jossa osa puurakenteesta
osallistuu paloon lisäten huoneen palokuormaa.
3.4
Ikkunoiden rikkoutuminen tulipalossa
Merkittävä osa rakennuspaloista ei kehity rakenteiden palonkestävyyttä uhkaaviksi tilanteiksi. Esimerkiksi VTT:n tutkimuksen [55] mukaan vuosina 1996–2001 PRONTO-tietokannasta löytyi keskimäärin 425 sisällä syttynyttä tulipaloa vuodessa asuinkerrostaloille (95 % luottamusväli 385–466). Näistä paloista vain 3 % oli kirjattu levinneeksi
useisiin palo-osastoihin palokunnan paikalle saapuessa. Sisällä syttyneistä paloista 74
% rajoittui syttymishuoneeseen tai sen osaan. Alkusammutus sammutti palon 14 %:ssa
tapauksista ja rajoitti sitä 8 %:ssa tapauksista. Vain 2 %:ssa tapauksista oli maininta
siitä, että liekit olivat päässeet ulos tulipalon rikkomasta ikkunasta ja näistä vain kolmessa tapauksessa palon oli raportoitu levinneen edelleen yläpuoleiseen asuntoon
rikkomalla sen ikkunat (vain noin yksi promille kaikista sisällä syttyneistä paloista).
Rakenteiden palonkestävyyttä uhkaavan palotilanteen syntyminen vaatii lähes poikkeuksetta ikkunoiden rikkoutumisen. Tällöin palo voi saada riittävästi happea, jotta se
voi kehittyä täyden palamisen vaiheeseen ja jotta täyden palamisen vaihe voi jatkua
niin pitkään, että rakenteet voivat kuumentua kriittisellä tavalla.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
25
Ikkunoiden rikkoutuminen tulipalossa ei ole hyvin määritelty ilmiö, vaan siihen liittyy
merkittäviä epävarmuustekijöitä [56]. Siksi ei ole mielekästä määritellä yhtä ikkunoiden rikkoutumisen lämpötilaa. Kuvassa 10 esitetään polttokokeiden perusteella määritetty jakauma palotilan kaasun lämpötilalle (Suunnitteluohjeen tausta-aineiston luku
6 Lasin rikkoutuminen tulipalossa), jossa ikkunalasi voi rikkoutua niin mittavasti, että
se voi muodostaa palolle ilmaa syöttävän aukon.
Kuva 10. Mitattujen huonepalon kaasun lämpötilojen jakauma huoneen ikkunan
säröytyessä 1. kerran.
3.5
Kipsilevyn suojausvaikutus
3.5.1 Kipsilevy tulipalossa
Kipsilevy on yleisimpiä puurakenteiden palosuojauksessa käytettyjä tuotteita. Sen
raaka-aineet ovat kipsi, paperi ja lisäaineet. Kipsilevyn toiminta palolta suojaavana rakenteena perustuu kipsin (kalsiumsulfaatti) sisältämään kideveteen, joka kipsin kuumentuessa poistuu endotermisessä eli lämpöä sitovassa reaktiossa. Noin 75 % vedestä
poistuu kipsistä hieman yli 100oC:een lämpötilassa. Tämä sitoo runsaasti lämpöä, joka
tarkoittaa sitä, että kipsilevyllä suojatun rakenteen lämpötilan nousu pysähtyy joksikin
aikaa yli 100oC:een lämpötilaan ja jatkaa nousuaan vasta kun kidevesi on poistunut.
[57]
Monet erilaiset kipsilevyt täyttävät standardin SFS-EN 520:n [58] vaatimukset joihin
mm. standardissa SFS-EN 1995-1-2 viitataan. SFS-EN 520:n mukaiset A- ja F-tyypin kipsilevyillä tarkoitetaan:
- A-tyypin kipsilevy: tavallinen kipsilevy, jonka sisäosaa ei ole vahvistettu
- F-tyypin kipsilevy: palokipsilevy, jota on vahvistettu lisäämällä sisäosaan lasikuitua
Palokipsilevyt sisältävät lasikuitua, jonka ansiosta levyyn muodostuu kuumissa lämpötiloissa paljon pieniä halkeamia yhden ison halkeaman sijasta mikä voisi aiheuttaa tavallisen kipsilevyn murtumisen.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
26
3.5.2 Kipsilevyllä suojattu puurakenne tulipalossa
Alar Justin väitöskirjan [59] mukaan kipsilevyin suojatun rakenteen palonkestävyys
riippuu seuraavista toisiinsa kytketyistä ominaisuuksista:
- kipsilevyn lämmöneristävyydestä, joka viivyttää suojatun rakenteen lämpötilan nousua
- kipsilevyn kyvystä pysyä paikallaan ja ehjänä dehydraation jälkeen
- kipsilevyn käyttäytymisestä sen kutistuessa. Tällöin levyyn yleensä syntyy halkeamia ja levyjen liitoksiin rakoja
- kipsilevyn ydinmateriaalin kyvystä vastustaa ablaatiota palon puolella ankaran
palorasituksen alaisena.
Kipsilevyn suojaaman puurakenteen hiiltymä on täysin erilainen ennen ja jälkeen kipsilevyn murtumista. Seuraavassa on esitetty kipsilevyin suojatun puurakenteen hiiltyminen lähteessä [59] kuvatulla tavalla:
Suojaamattomat puurakenteet alkavat hiiltyä heti kun ne altistuvat palolle (punainen
viiva kuvassa 10). Kun rakenne on suojattu kipsilevyin, hiiltyminen koostuu eri vaiheista. Ensimmäisessä vaiheessa (0 → tch) hiiltymistä ei tapahdu kunnes lämpötila suojaavan kerroksen takana on vähintään 300oC. Toisessa vaiheessa (tch → tf) suojaus vielä
toimii ja pysyy paikallaan vaiheen loppuun asti, murtumishetkeen, tf, asti. Hiiltyminen
on suhteellisen hidasta tämän vaiheen aikana. Seuraava vaihe (tf →) alkaa suojauksen
irrottua. Tällöin hiiltymisnopeus kasvaa selvästi. Massiivisilla poikkileikkauksilla voi kehittyä suojaava hiiltymäkerros ja tällöin hiiltyminen jatkuu edellistä vaihetta hitaammalla nopeudella. EC5:n laskentamenetelmän mukaan tämä vaihe alkaa kun hiiltymissyvyys on saavuttanut arvon 25 mm. EC5:n mukaan hiiltymisnopeus tästä eteenpäin
vastaa suojaamattoman rakenteen hiiltymisnopeutta.
Edellä mainitun perusteella hiiltymisen alkamisajankohta ja kipsilevyjen murtumishetki ovat tärkeitä parametreja puurakenteen paloteknisessä suunnittelussa.
Kuva 11. Periaatekuva suojaamattoman ja kipsilevyllä suojatun puun hiiltymisestä.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
27
Kuvan 11 mukaiset vaiheet otetaan huomioon SFS-EN 1995-1-2:n yksinkertaisissa laskentamenetelmissä. Nämä kaavat soveltuvat kuitenkin käytettäväksi ainoastaan standardipalorasituksessa.
Kipsilevyn murtuminen tai putoaminen on ilmiö jota ei sen monimutkaisen luonteen
takia käytännössä voida eksplisiittisesti mallintaa käyttäen kehittyneitä laskentamenetelmiä. Epäsuorasti murtuminen tai putoaminen voidaan kuitenkin ottaa huomioon
muuttamalla kipsilevyn materiaaliominaisuuksia oletetun murtumisen tapahtuessa.
Lähteen [60] mukaan kipsilevyn murtuminen muodostuu kahdesta eri mekanismista:
- Kipsilevyn terminen hajoaminen ja
- Kiinnittimien vetomurto johtuen riittämättömästä tunkeumasta palamattomaan puuhun
Valmistajien tulisi antaa kipsilevyilleen niiden murtumishetket tai ne pitäisi määrittää
polttokokein. Käytännössä kuitenkin vain harva valmistaja ilmoittaa nämä arvot tuotteilleen [59].
RakMK osa E1:ssä annetaan suojaverhousluokkavaatimukset rakenteille (K230 tai
K210). Toiminnallista palomitoitusta käytettäessä on syytä tarkastaa, että suojaverhotun puurakenteen suojaverhousluokka on riittävä. Erityisen tärkeää tämä on silloin,
kun palorasitus on joiltain osin pahempi kuin standardipalorasitus ja/tai suojaamattomia puupintoja jätetään näkyviin. Edellä mainittu tarkastelu voidaan tehdä vertaamalla toiminnallisesta palomitoituksesta saatua palokäyrää standardipalokäyrään tai
kehittyneillä laskentamenetelmillä.
Kantavien rakenteiden suojaverhouksena voidaan käyttää myös puuta, mikäli tehdään
toiminnallinen palomitoitus, jossa otetaan huomioon suojaverhouksen palamisesta
syntyvä lisäys palokuormaan ja suojaverhous täyttää K2- luokan suojaverhoukselta
vaaditut ominaisuudet, jotka on lueteltu seuraavassa. K2 – luokan suojaverhouksen tulen vastaiselta pinnalta vaaditaan seuraavaa:
- Keskimääräinen lämpötilan nousu ei saa olla yli 250oC alkulämpötilaa korkeampi
- Suurin lämpötilan nousu ei saa missään kohdassa olla yli 270oC alkulämpötilaa
korkeampi
- Suojattavassa rakenteessa ei saa esiintyä hiiltynyttä tai palanutta materiaalia
koko mitoituspalon aikana
Tämän lisäksi suojaverhoukselta vaaditaan, että suojaverhous tai sen osia ei putoa alas
mitoituspalon aikana siten, että suojattava pinta altistuu suoraan palolle
3.5.3 Kehittyneiden laskentamenetelmien käyttö
Käytettäessä kehittyneitä laskentamenetelmiä kipsilevyillä suojatun rakenteen analysointiin, tarvitaan kipsilevyn lämpötilasta riippuvat termiset ominaisuudet (tiheys,
ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus). Näiden ominaisuuksien mittaaminen
korkeissa lämpötiloissa on kuitenkin vaikeata. Esimerkiksi mittausmenetelmällä voi
olla suuri vaikutus kokeen tulokseen [61, 62]. Termisiin ominaisuuksiin vaikuttavat
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
28
myös kosteuden ja massan siirtyminen sekä levyn halkeilu ja ablaatio. Edellä mainitut
ilmiöt otetaan yleensä huomioon kalibroimalla termiset ominaisuudet siten, että niitä
käytettäessä saadaan likimain sama tulos kuin polttokokeessa [62]. Laskennassa ei
käytetä siis fysikaalisesti ”oikeita”, vaan ns. tehollisia ominaisuuksia.
Kirjallisuudesta löytyy paljon dataa kipsilevyn termisistä materiaaliominaisuuksista.
Esimerkiksi Jonesin raportissa [63] on lueteltu runsaasti eri tutkimuksissa selvitettyjä
materiaaliominaisuuksia. Edellä mainitun raportin perusteella voidaan todeta, että eri
tutkimuksissa määritettyjen materiaaliominaisuuksien hajonta on varsin suuri.
Kun kipsilevyin suojatun rakenteen lämpötiloja määritetään kehittyneillä laskentamenetelmillä, on hyvin tärkeää, että laskentamalli on validoitu polttokoetuloksiin, jotka
ovat mahdollisimman lähellä tarkasteltavia olosuhteita. Eri valmistajien tuotteiden
ominaisuuksista johtuvat epävarmuustekijät voidaan ottaa huomioon käyttämällä selvästi varmalla puolella olevia materiaaliarvoja. Suunnitteluohjeen tausta-aineistosta
löytyy lisätietoa luvusta 8 Kipsilevyjen laskennallinen tarkastelu.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
29
4
Hyväksymiskriteerit
4.1
Perusteet
4.1.1 Yhteiskunnalliset tavoitteet
Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa E1, kohta 1.2.1 annetaan seuraavat
olennaiset vaatimukset koskien rakennuksen paloturvallisuutta:
Rakennuksen ja muun rakennuskohteen olennaisista vaatimuksista on voimassa, mitä
maankäyttö- ja rakennusasetuksessa tai muutoin on erikseen säädetty tai määrätty.
Paloturvallisuuden kannalta tämä erityisesti tarkoittaa, että
- rakennuksen kantavien rakenteiden tulee palon sattuessa kestää niille asetetun vähimmäisajan;
- palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rakennuksessa tulee olla rajoitettua;
- palon leviämistä lähistöllä oleviin rakennuksiin tulee rajoittaa;
- rakennuksessa olevien henkilöiden on voitava palon sattuessa päästä poistumaan rakennuksesta tai heidät on voitava pelastaa muulla tavoin;
- pelastushenkilöstön turvallisuus on rakentamisessa otettava huomioon.
Pelastuslaissa [64] säädetään, että rakennus, rakennelma ja sen ympäristö on suunniteltava, rakennettava ja pidettävä kunnossa siten, että tulipalon syttymisen tai leviämisen vaara on vähäinen ja että pelastustoiminta on onnettomuuden sattuessa mahdollista.
4.1.2 Paloturvallisuusvaatimusten täyttymisen osoittaminen
RakMK E1:ssa annetaan kaksi vaihtoehtoa rakennuksen paloturvallisuusvaatimusten
vaatimusten täyttymisen osoittamiseen:
Kohta 1.3.1: Paloturvallisuusvaatimuksen katsotaan täyttyvän, mikäli rakennus suunnitellaan ja rakennetaan noudattaen E1:n määräysten ja ohjeiden paloluokkia ja lukuarvoja.
Kohta 1.3.2: Paloturvallisuusvaatimuksen katsotaan täyttyvän myös, mikäli rakennus
suunnitellaan ja rakennetaan perustuen oletettuun palonkehitykseen, joka kattaa kyseisessä rakennuksessa todennäköisesti esiintyvät tilanteet. Vaatimuksen täyttyminen
todennetaan tapauskohtaisesti ottaen huomioon rakennuksen ominaisuudet ja
käyttö.
RakMK:n kohta 1.3.2 tarkoittaa siis oletettuun palonkehitykseen perustuvaa paloturvallisuussuunnittelua, josta käytetään yleisesti myös nimitystä toiminnallinen palomitoitus (engl. performance-based fire safety design, natural fire safety design).
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
30
4.2
Kantavien rakenteiden palonkestävyys
4.2.1 Yleistä
Rakennukset jaetaan kolmeen paloluokkaan RakMK E1 mukaisesti. Seuraavassa on
lueteltu mitä rakennuksen kantavista rakenteista on mainittu RakMK E1:ssä:
- P1: Rakennuksen kantavien rakenteiden oletetaan pääsääntöisesti kestävän
palossa sortumatta.
- P2: Rakennuksen kantavien rakenteiden vaatimukset voivat olla paloteknisesti
edellisen luokan tasoa matalampia.
- P3: Rakennuksen kantaville rakenteille ei aseteta erityisvaatimuksia palonkestävyyden suhteen
Lisäksi RakMK E1:ssä annetaan eri paloluokkiin liittyviä rajoituksia liittyen rakennuksen
kokoon ja henkilömäärään. Niitä ei käydä tässä tarkemmin läpi, koska ne liittyvät olennaisesti taulukkomitoitukseen, eivät toiminnalliseen mitoitukseen.
RakMK E1:n kohdassa 6.3 käsitellään rakenteiden kantavuutta oletettuun palonkehitykseen perustuvassa mitoituksessa. Kohdassa 6.3.1 esitetään vaatimukset kantavien
rakenteiden palonkestävyydelle seuraavasti:
Kun kantavien rakenteiden mitoitus perustuu oletettuun palonkehitykseen, rakennusta pidetään riittävän paloturvallisena kantavien rakenteiden osalta, mikäli:
- yli kaksikerroksinen rakennus ei yleensä sorru palon eikä jäähtymisvaiheen aikana tai
- enintään kaksikerroksinen rakennus ei sorru poistumisen turvaamiseen, pelastustoimintaan ja palon hallintaan saamiseen tarvittavana aikana.
Palorasituksena käytetään oletetun palonkehityksen mukaisia olosuhteita siten, että
palorasitus todennäköisesti kattaa kyseisessä rakennuksessa esiintyvät tilanteet.
Vaatimuksia voi aina soveltaa siten, että rakenteiden tulee kestää sortumatta koko mitoituspalon ajallinen kesto sen sammumiseen saakka. Sortumattomuutta arvioidaan
rakenteiden murtorajatilan ylittymisellä, joka lasketaan käyttäen Eurokoodien mukaisia arvoja sekä kuormitukselle että rakenteen ominaisuuksille.
Kantavien puurakenteiden analysointi palotilanteessa perustuu pääasiassa tehollisen
poikkileikkauksen menetelmään, joka on esitetty EC5:n kappaleessa 4.2.2. Kyseisessä
menetelmässä oletetaan, että puurakenteen lujuus ja jäykkyys ovat nollia hiiltymisrajaan rajoittuvassa materiaalikerroksessa, jonka paksuus on k0 x d0, kun taas muualla
poikkileikkauksessa lujuus- ja jäykkyysominaisuudet pysyvät ennallaan. Tehollinen
poikkileikkaus lasketaan pienentämällä alkuperäistä poikkileikkausta tehollisen hiiltymissyvyyden def verran, joka saadaan seuraavalla kaavalla:
𝑑𝑒𝑓 = 𝑑𝑐ℎ𝑎𝑟,𝑛 + 𝑘0 𝑑0
(1)
Kaavassa (1) dchar, n määritetään EC5:n kaavan (3.2) tai kohdan 3.4.3 sääntöjen mukaan
standardipalon tapauksessa. Luonnollisessa palossa hiiltymissyvyyden dchar, n voi ajatella vastaavan 300oC:een isotermin rajaa, joka määritetään kehittyneillä laskentamenetelmillä. Kerroin k0 on EC5:n mukaisesti standardipalossa 1 kun palonkesto on vähintään 20 minuuttia. Arvon k0 = 1 käyttö on varmalla puolella myös luonnollisen palon
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
31
tapauksessa. EC5:n mukaan d0 = 7 mm. Lähteiden [65,66] mukaan arvo d0 = 7 mm saattaa johtaa epävarmalla puolella oleviin tuloksiin sekä standardi- että luonnollisessa palossa. Lähteessä [66] tarkastelluissa parametrisissa paloissa arvo d0 = 7 mm johti varmalla puolella oleviin tuloksiin puristetuissa rakenteissa ja arvo d0 = 10 mm vedetyissä
rakenteissa.
SFS-EN 1995-1-2:n liite A:ssa on esitetty laskentamenetelmä, jolla voidaan määrittää
suojaamattoman puurakenteen hiiltyminen parametrisessa palossa. Tätä menetelmää käytettäessä parametrinen palo on määritettävä SFS-EN 1991-1-2 liitteen A mukaisesti. Parametrisen palon käyttämiselle on annettu rajoituksia sekä SFS-EN 1995-12:ssa että SFS-EN 1991-1-2:n liitteessä A, joten se ei sovellu joka kohteeseen. Se on
kuitenkin EC5:n ainoa menetelmä, jota voidaan sellaisenaan käyttää puurakenteen
hiiltymän laskemiseksi muussa kuin standardipalon tapauksessa.
EC5:n liite B:ssä annetaan ohjeistusta kehittyneiden laskentamenetelmien käyttämisestä. Niitä voidaan käyttää mm. hiiltymissyvyyden (300oC:n isotermi) määrittämiseksi. Kyseisessä liitteessä annetut termiset ominaisuudet pätevät kuitenkin vain
standardipalon tapauksessa. Kaikissa muissa tapauksissa lämpötilariippuvaiset ominaisuudet täytyy määritellä tapauskohtaisesti. Näin on tehty esimerkiksi lähteessä [67],
jossa vertailtiin kehittyneen laskentamallin (SAFIR) antamia tuloksia polttokokeiden
vastaaviin. Kyseisen artikkelin laskentamallissa käytettiin EC5:n mukaisia materiaaliominaisuuksia tiheydelle ja ominaislämmölle ja taulukon 3 mukaisia arvoja lämmönjohtavuudelle. Näiden materiaaliominaisuuksien käyttö johti kyseisen artikkelin vertailuissa varmalla puolella oleviin tuloksiin.
Taulukko 3. Lähteessä [67] käytetty lämmönjohtavuus ja EC5 liite B:n
mukaiset arvot.
Lämpötila [oC]
Laskelmissa käytetty korotettu
puun lämmönjohtavuus [W/mK]
EC5 liite B:n mukainen lämmönjohtavuus [W/mK]
20
0,12
0,12
200
0,15
0,15
350
0,07
0,07
500
0,131
0,09
800
0,51
0,35
1200
2,18
1,50
Standardin SFS-EN 1991-1-2 mukaan palokuormaan sisältyy kaikki palava rakennuksen
irtaimisto ja rakennuksen asianomaiset palavat osat, mukaan lukien verhoukset ja pinnoitteet. Palavan ainemäärän palavia osia, jotka eivät hiilly palon aikana, ei tarvitse
ottaa huomioon. Näin ollen puun palamisesta syntyvä lisäys palokuormaan tulee tarvittaessa ottaa iteratiivisesti huomioon hiiltymän laskennassa. Laskelmissa täytyy siis
osoittaa, kuinka paljon puun palamisesta on oletettu tulevan lisäystä palokuormaan ja
hiiltymälaskelmissa on osoitettava, että tämä oletus on ollut varmalla puolella. Iteratiivista laskentaprosessia on kuvattu ainakin lähteissä [67, 68]. Seuraavassa on esitetty
iteratiivisen laskentaprosessin kulku pääpiirteittäin:
1. Määritetään palokuorman tiheyden mitoitusarvo ilman palavasta puusta syntyvää
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
32
2.
3.
4.
5.
6.
7.
lisäystä, qt, d, 1
Määritetään lämpötila-aikakäyrä (esim. parametrisesti Harmathyn ja Lien mallilla)
Lasketaan puurakenteen hiiltymä, dchar, 1 kehittyneillä laskentamenetelmillä (esim.
SAFIR ohjelmistolla)
Määritetään uusi palokuorman tiheyden mitoitusarvo, qt, d, 2, jossa on otettu huomioon hiiltyvän osan tuoma lisäys, qadd, 1
Määritetään uusi parametrinen lämpötila-aikakäyrä
Lasketaan puurakenteen hiiltymä, dchar, 2
Jatketaan iterointia kunnes puurakenteelta tuleva lisäys palokuorman tiheyteen
on tarpeeksi pieni
Luonnollisen palon aiheuttamaa hiiltymää puurakenteessa laskettaessa on hyvin tärkeää, että laskentamalli validoidaan polttokoetuloksiin, jotka ovat mahdollisimman lähellä tarkasteltavia olosuhteita. Myös puuta suojaavien rakenteiden, kuten kipsilevyjen materiaaliominaisuudet täytyy validoida soveltuviin koetuloksiin, mikäli ne eivät
suojaa puurakennetta koko palon ajan.
Kun kantavien rakenteiden palonkestävyyttä tarkastellaan todennäköisyyspohjaisesti,
voidaan esim. sprinklereiden vaikutus ottaa huomioon todenmukaisesti. Kappaleessa
4.2.2 on esitetty keinoja tarkastella riskin siedettävyyttä mm. Eurokoodin mukaisesti.
Lähteen [69] mukaan on olemassa kaksi eri tapaa osoittaa, että suunniteltu ratkaisu
täyttää hyväksymiskriteerit:
1. Perustuen absoluuttisiin arvoihin (ks. kappale 4.2.2)
- toiminnallisen palomitoituksen perusteella arvioitu riski
- riskin vertaaminen siedettävään riskitasoon
2. Perustuen suhteellisiin arvoihin (ks. kappale 4.2.3)
- toiminnallisen palomitoituksen perusteella arvioitu riski
- taulukkomitoituksen perusteella arvioitu riski
- edellä mainittujen riskien vertailu
4.2.2 Vertailu siedettävään riskitasoon
Mahdolliseen rakenteelliseen vaurioon liittyvät riskit vaihtelevat paljon. Esimerkiksi
miehittämättömän yksikerroksisen varaston sortuminen eroaa paljon monikerroksisen rakennuksen, jossa oleskelee paljon ihmisiä, sortumasta. Paloturvallisuussuunnittelu tähtää sellaisiin ratkaisuihin, joiden riskitaso on sellainen, jonka yhteiskunta kokee
siedettäväksi.
Lähteen [69] mukaan on tärkeää tiedostaa ja myöntää, että aina on olemassa – joskin
hyvin pieni – todennäköisyys, että rakenteen kannalta haitallinen ja odottamaton tapahtuma, kuten palo tapahtuu. Edellä mainitun perusteella siedettävän riskitason on
oltava suurempi kuin nolla.
Eräs lähestymistapa riskitasojen merkittävyyden arviointiin on käyttää Suomessa varsin vakiintuneen aseman saanutta Tillanderin & Keski-Rahkosen VTT-raportissa [70]
esitettyä luokitusta, jonka mukaan
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
33
-
tapaus, jonka esiintymistaajuus on kerran 100 – 1000 vuodessa luokittuu ryhmään ”epätodennäköinen”,
tapaus, jonka esiintymistaajuus on kerran 1000 – 10 000 vuodessa luokittuu
ryhmään ”erittäin epätodennäköinen”,
tapaus, joka esiintyy harvemmin kuin kerran 10 000 vuodessa on harvinaisempi kuin ”erittäin epätodennäköinen” ja siksi sitä pidetään niin harvinaisena,
että sitä ei tarvitse ottaa rakennuksen tavanomaisessa palosuunnittelussa
huomioon.
Det Norske Veritas:in raportin mukaan [71] mukaan riskin arvioimisen tulee perustua
neljään perusperiaatteeseen:
1. Riski on vältettävä, jos se on kohtuullisin taloudellisin ja teknisin keinoin mahdollista.
2. Riski ei saa olla kohtuuton verrattuna siitä saataviin hyötyihin.
3. Riskin tulee jakautua tasaisesti yhteiskunnalle.
4. Suuria onnettomuuksia tulee välttää.
Standardin SFS-EN 1990 [72] opastavassa liitteessä B rakennukset ja rakenteet jaotellaan seuraamusluokkiin CC1, CC2 ja CC3 ja niitä vastaaviin luotettavuusluokkiin RC1,
RC2 ja RC3 (taulukot 4 ja 5), joista luokka 3 on vaativin. Seuraamusten luokitteluperuste on rakenteen tai tarkasteltavan rakenneosan merkitys vaurioitumisen seuraamusten kannalta. Luotettavuusluokat esittävät seuraamusluokkia vastaavat luotettavuuden vaatimukset määrällisesti luotettavuusindeksin, 𝛽, avulla, joka määritellään
seuraavasti:
𝛽 = −Φ−1 (𝑓),
(2)
missä Φ−1 (𝑓) on standardoidun normaalijakauman kertymäfunktion käänteisfunktio
ja f on tarkasteltavan tilanteen esiintymistaajuus.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
34
Taulukko 4. Seuraamusluokkien määrittely SFS-EN 1990 mukaisesti
Seuraamusluokka
Kuvaus
Rakennuksia koskevia esimerkkejä
CC3
Suuret seuraamukset hengenmenetysten tai hyvin suurten taloudellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinkojen takia
Keskisuuret seuraamukset hengenmenetysten tai merkittävien taloudellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinkojen takia
Vähäiset seuraamukset hengenmenetysten tai pienten tai merkityksettömien taloudellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinkojen takia
Pääkatsomot; julkiset rakennukset, joissa vaurion seuraamukset ovat suuret (esim. konserttitalo)
Asuin- ja liikerakennukset; julkiset rakennukset, joissa vaurion
seuraamukset ovat keskisuuret
(esim. toimistorakennus)
Maa- ja metsätalousrakennukset, joissa ei yleensä oleskele ihmisiä (esim. varastorakennukset, kasvihuoneet)
CC2
CC1
Taulukko 5. Luotettavuusindeksille β suositeltavat vähimmäisarvot SFS-EN
1990:n mukaisesti 1 vuoden tarkastelujaksolla
Luotettavuusluokka
Indeksin vähimmäisarvo
(murtorajatiloissa) 1 vuoden tarkastelujaksossa
Indeksiä vastaava
esiintymistaajuus f
Toistumisaika 1/f
RC3
RC2
RC1
5,2
4,7
4,2
1,0 · 10-7 per vuosi
1,3 · 10-6 per vuosi
1,3 · 10-5 per vuosi
10 000 000 vuotta
769 000 vuotta
77 000 vuotta
On syytä huomata, että taulukon 5 arvot eivät ole riippuvaisia rakenneosan vaurioitumisen syystä, kuten liiallinen tuuli- tai lumikuorma, maanjäristys tai tulipalo. Lähteen
[69] mukaan taulukon 5 arvot muodostavatkin vakuuttavan lähtökohdan siedettäväksi
riskitasoksi palotilanteessa.
Seuraamusluokkien ja luotettavuusluokkien käyttöä selventää esimerkki 5.1 Massiiviset puurakenteet – edellytykset puun käyttöön sisäpinnoissa.
4.2.3 Vertailu RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun
Vertailu RakMK osan E1:n mukaisen taulukkomitoitukseen on yksinkertainen keino
osoittaa rakenteen hyväksyttävyys. Perusperiaatteena siinä on, että esitettyä rakennetta verrataan RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun, jonka oletetaan aina täyttävän yhteiskunnan asettamat paloturvallisuustavoitteet. Seuraavassa
on esitetty tämän vertailun kulku kantavien rakenteiden tapauksessa samaan tapaan
kuin lähteessä [7]:
1. Määritetään kantavaan rakenteeseen kohdistuvat palorasitukset toiminnallisessa palomitoituksessa
2. Lasketaan esitetyn rakenteen hiiltyminen kehittyneillä laskentamenetelmillä
3. Arvioidaan esitetyn rakenteen pettämisen todennäköisyys
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
35
4. Lasketaan RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaisen rakenteen hiiltyminen kehittyneillä laskentamenetelmillä
5. Arvioidaan RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaisen rakenteen pettämisen todennäköisyys
6. Verrataan tuloksia. Jos esitetyn rakenteen pettämisen todennäköisyys on pienempi kuin RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaisen rakenteen, niin esitetty rakenne on hyväksyttävä
Yllä esitetyt vaiheet mitoituksessa voidaan esittää yksinkertaistetusti myös kuvan 12
avulla kun oletetaan, että muut paloturvallisuuteen vaikuttavat asiat ovat molemmissa
tapauksissa samat. Kuvan 12 esimerkissä tarkastellaan tilannetta, jossa halutaan jättää
puupintaa näkyviin. Käytännössä tässä esimerkissä kantava rakenne voidaan osoittaa
hyväksyttäväksi osoittamalla laskennallisesti, että esitetyn ratkaisun jäännöspoikkileikkaus pystyy kantamaan vähintään yhtä suuret kuormat kuin RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukainen rakenne.
Kuva 12. Kantavan rakenteen hyväksyttävyyden osoittaminen vertailulla RakMK
osan E1 taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun.
Kun rakenneosan hyväksyttävyys osoitetaan vertailulla RakMK osan E1:n taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun, vaikutukset muihin rakenneosiin täytyy ottaa myös
huomioon. Tällainen tilanne voi olla esimerkiksi, jos jossain rakenneosassa jätetään
puupintaa näkyviin. Tällöin on syytä tarkistaa palavasta puupinnasta syntyvän palokuorman lisäyksen vaikutus muihin rakenneosiin ja niiden suojauksiin.
4.3
Palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rajoittaminen
RakMK osan E1 mukaan palon kehittymisen rajoittamiseksi rakennuksessa on käytettävä rakennustarvikkeita, jotka eivät myötävaikuta palon kehittymiseen vaaraa aiheuttavalla tavalla (RakMK osa E1, kohta 8.1.1). Seinien, sisäkattojen ja lattioiden paloteknisiä ominaisuuksia arvioitaessa huomioon otettavat tekijät ovat tarvikkeiden osallistuminen paloon – eli lämmön vapautuminen ja mahdollinen lieskahduksen alkamiseen
kuluva aika – ja savun sekä palavien pisaroiden muodostuminen.
Seinien yläosissa ja katoissa voidaan käyttää rakennusmateriaaleja, jotka osallistuvat
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
36
paloon herkemmin kuin seinien alaosissa ja lattioissa käytetyt rakennusmateriaalit.
Taulukkomitoitusta käytettäessä RakMK osassa E1 on annettu sisäpuolisissa pinnoissa
käytettävien materiaalien luokkavaatimukset. Toiminnallisella suunnittelulla näitä esitettyjä luokkia ei tarvitse noudattaa, mutta suosituksena voidaan pitää sitä, että kaikki
sisäpinnoissa käytettävät materiaalit täyttäisivät vähintään D-s2,d0 vaatimuksen.
Kuumuuden ja savuisuuden kehittymistä voidaan rajoittaa myös käyttäen aktiivisen
palontorjunnan keinoja.
RakMK osa E1 tuo kohdassa 8.1.1 esille lieskahduksen. Sen tapahtumisen mahdollisuutta voidaan arvioida paloteknisten korrelaatiokaavojen avulla [73], jotka antavat
arvion lieskahdukseen tarvittavalle paloteholle. Tällaisia kaavoja ovat mm. lähteessä
[74] esitetty Thomasin malli.
4.4
Palon leviämisen rajoittaminen lähistöllä oleviin rakennuksiin
RakMK:n osan E1 kohdissa 9.1.1 - 9.1.3 esitetään yleiset vaatimukset palon leviämisen
estämiselle naapurirakennuksiin:
- Palon leviäminen rakennuksesta toiseen ei saa vaarantaa henkilöturvallisuutta
eikä aiheuttaa kohtuuttomana pidettäviä taloudellisia eikä yhteiskunnallisia
menetyksiä.
- Rakennusten välisen etäisyyden tulee olla sellainen, että palo ei leviä helposti
naapurirakennuksiin ja aluepalon vaara jää vähäiseksi. Jos rakennusten välinen
etäisyys on alle 8 metriä, tulee rakenteellisin tai muin keinoin huolehtia palon
leviämisen rajoittamisesta.
- Vesikaterakenteen tulee olla sellainen, että se ei syty helposti naapurirakennuksen palosta.
Palon leviämisen estäminen naapurirakennukseen voi perustua riittävään turvaetäisyyteen, osastoiviin rakenteisiin, niiden yhdistelmään tai palomuuriin. Turvaetäisyyttä
arvioitaessa on otettava huomioon seuraavat seikat [75]:
- lämpösäteily
- savun mukana leviävät kuumat kappaleet
- tuulen mukana leviävien palokaasujen lämpösäteily
- räjähdysvaikutukset, jos ovat kyseessä olevassa toiminnassa mahdollisia
Palomuurille asetettuja vaatimuksia on käsitelty RakMK E1:n kohdassa 9.2.
4.5
Poistumisturvallisuus ja pelastaminen
Puukerrostalon poistumisturvallisuuden hyväksymiskriteerit eivät eroa muiden asuinkerrostalojen hyväksymiskriteereistä. Pääsääntöisesti asukkaat pysyvät asunnoissaan,
porrashuoneen kautta poistutaan, mikäli siellä ei ole savua. Muussa tapauksessa poistutaan varapoistumisteiden kautta eli parvekkeilta tai asunnon ikkunoista, mikä edellyttää palokunnan evakuointia.
Hyväksymiskriteerinä voidaan pitää riittävää savunpoistoa porrashuoneesta sekä pelastusteiden sijoittamista niille sivuille, joissa on varapoistumistienä käytettävät parvekkeet ja ikkunat. Poistumisturvallisuussuunnittelu on esitetty luvussa 8. Mikäli Puukerrostalossa on muun käyttötarkoituksen tiloja esimerkiksi pysäköinti- tai liiketiloja
voidaan tarvita tarkempaa tarkastelua, jolloin hyväksymiskriteerit tapauskohtaisesti
voivat olla luvuissa 4.5.1 ja 4.5.2 esitetyt.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
37
4.5.1 ASET – RSET -menetelmä
Henkilöiden mahdollisuutta poistua turvallisesti rakennuksessa palon sattuessa arvioidaan vertaamalla aikaa, joka heillä on käytettävissään, ennen kuin palon synnyttämä
savuisuus ja kuumuus alkaa haitata poistumista merkittävästä, aikaan, joka heiltä poistumiseen kuluu. Palotekniikan ja -tieteiden kirjallisuudessa [76] näitä aikoja kutsutaan
nimillä ASET (Available Safe Egress Time) ja RSET (Required Safe Egress Time).
Tekijä ASET määritetään mitoituspalojen perusteella palonsimulointia käyttäen ja tekijä RSET poistumislaskentaa käyttäen. Tekijän ASET määrittämisessä tarvitaan määrällisiä arvioita siitä, milloin rakennuksen olosuhteet ovat poistumista haittaavia. Pohjoismaisten paloturvallisuustekniikan ohjeiden [77, 78] mukaan näille olosuhteille voidaan soveltaa taulukossa 6 esitettyjä kriteerejä.
Taulukko 6. Poistumista haittaavien olosuhteiden kriteerejä.
Tekijä
Kriteeri
Näkyvyys
Näkyvyys ei ole pienempi kuin 3 m palon syttymistilassa ≤ 100 m2.
Näkyvyys 2 metrin korkeudella ei ole pienempi kuin 10 m uloskäytävillä ja tiloissa, joiden koko on > 100 m2.
Jatkuvan lämpösäteilyn voimakkuuden yläraja on 2.5 kW/m2 ja lyhytaikaisen
lämpösäteilyn voimakkuuden yläraja on 10 kW/m2 siten, että lämpösäteilyn kokonaisannos jää pienemmäksi kuin 60 kJ/ m2.
Kaasun lämpötilan yläraja on 80 °C.
[CO]
< 2 000 ppm
[CO2]
<5%
[O2]
> 15 %
Lämpösäteily
Lämpötila
Myrkyllisyys
Myrkyllisyysindeksi (FED-indeksi)
0,1
0,3
1,0
hyvin herkkien ihmisten toimintakyvyn heikkenemisen raja
olosuhteet ovat haitalliset poistumisen kannalta
puolet altistuneista lamaantuu
Palonkehitykseen perustuvassa suunnittelussa mitoittavaksi tekijäksi osoittautuu lähes poikkeuksetta näkyvyyskriteeri. Koska tätä suunnittelutapaa pääasiallisesti sovelletaan kohteisiin, jossa em. kriteeristössä esitetty 100 m2:n suuruinen raja on epämääräinen ja huonosti sovellettavissa, näkyvyyskriteerejä sovelletaan yleensä seuraavasti:
- Kun ihmiset hakeutuvat uloskäytäville, näkyvyyden tulee olla vähintään 10 m.
- Kun ihmiset ovat saapuneet uloskäytävien luo, riittävä näkyvyys on 3 – 5 metriä.
Poistumisen voidaan katsoa sujuvan turvallisesti, kun aika RSET on aikaa ASET lyhyempi.
𝑅𝑆𝐸𝑇 ≤ 𝐴𝑆𝐸𝑇⁄𝛾𝑆,2
(2)
missä 𝛾𝑆,2 ≥ 1 on tilanteeseen soveltuva varmuuskerroin.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
38
4.5.2 Riskiperustainen lähestymistapa
Henkilöturvallisuuden arviointia voidaan lähestyä myös käyttäen yleistä riskiperustaista lähestymistapaa [79], jossa riskit jaotellaan yksilökohtaisiin (individual) ja yhteiskunnallisiin (societal) riskeihin. Yksilökohtainen riski mittaa yhteen henkilöön kohdistuvaa riskiä ja yhteiskunnallinen riski mittaa ihmisjoukkoihin kohdistuvaa riskiä. Kemian prosesseihin liittyviä riskejä käsittelevä ohje CPQRA [80] havainnollistaa yksilökohtaisen ja yhteiskunnallisen riskin eroa seuraavasti: Tarkastellaan toimistotaloa,
joka sijaitsee lähellä tehdasta. Talossa on päiväsaikaan 400 henkeä ja muina aikoina
yksi henkilö. Jos onnettomuuden vaara on sama kellonajasta riippumatta, kunkin henkilön yksilökohtainen riski on tietty vakio riippumatta henkilömäärästä. Yhteiskunnallinen riski sen sijaan on selvästi suurempi päivisin, jolloin vaaralle voi altistua 400 henkeä, kuin muina aikoina, jolloin vaaralle altistuu vain yksi henkilö.
Taulukko 7. Esimerkkejä yksilökohtaisen riskin suuruudesta [81].
Toiminto/onnettomuustyyppi
Vuotuinen kuoleman todennäköisyys
miljoonaa henkeä kohden
tupakointi, 20 savuketta päivässä
4000
alkoholin käyttö, pullo viiniä päivässä
3000
moottoriurheilu (moottoripyöräily)
1500
jalankulkijat, kotityö
100
autolla matkustaminen, 10 000 km
vuodessa
100
autolla matkustaminen moottoritiellä,
10 000 km vuodessa
30
lentokoneen putoamien todennäköisyys per lento
10
palokuolema
10: Sveitsi; 20: Suomi
junalla matkustaminen 10,000 km vuodessa
10
salamanisku
1
Taulukossa 7 esitetään joihinkin toimintoihin tai onnettomuustyyppeihin liittyvien yksilökohtaisten riskien suuruuksia [81]. Eri riskien suuruuden vaihtelevuuden lisäksi taulukosta voidaan nähdä, että yksilöiden riskinottoon vaikuttavat sellaiset tekijät kuin
riskin ottamisen vapaaehtoisuus ja riskin ilmeneminen (heti/viiveellä ja satunnaisesti/toistuvasti), Muita riskien arviointiin vaikuttavia tekijöitä ovat vaaran vakavuus
samoin kuin sen tuttuus (uusi/vanha), kontrolloitavuus, siihen liittyvät edut ja tarpeellisuus sekä alkuperä (ihmisen aiheuttama/luonnon aiheuttama) [82].
Vaaran vakavuus on tärkein riskin arviointiin liittyvä tekijä: mitä suurempi vaara on,
sitä pienemmäksi sen toteutumisen todennäköisyys halutaan. Matemaattisesti tämä
voidaan ilmaista siten, että riski R ilmaistaan vaaran esiintymistaajuuden F ja sen aiheuttamien uhrien lukumäärän N painotettuna tulona
𝑅 = 𝐹 × 𝑁𝑝,
(3)
missä indeksi 𝑝 ≥ 1 kuvaa moniuhristen onnettomuuksien painottumista.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
39
Yhteiskunnallisessa paloriskien arvioinnissa uhrien määrä on olennainen tekijä: moniuhriset palot ovat selvästi vähemmän siedettyjä kuin palot, joissa uhrien lukumäärä
rajoittuu yhteen. Yhteiskunnallisen paloriskin määrällisen esittämisen soveltuvin työkalu on F-N -käyrä [83].
F-N -käyrä esittää onnettomuuksien esiintymistaajuuden riippuvuuden uhrien lukumäärästä. Koska moniuhristen onnettomuuksien taajuus on usein monta kertaluokkaa
pienempi kuin keskimäärin yhden tai vähemmän uhreja vaativien onnettomuuksien,
F-N käyrä esitetään yleensä logaritmisella asteikolla. Kun em. lauseke ratkaistaan taajuuden F suhteen, saadaan tulos
𝐹 (𝑁) = 𝑅 × 𝑁 −𝑝 ,
(4)
missä merkintä 𝐹(𝑁) painottaa sitä, että F riippuu N:stä. Henkilöriskejä arvioitaessa
riskin suuruuden halutaan tyypillisesti pienenevän seuraamusten kasvaessa eksponentiaalisesti, 𝑅 = 𝑅0 × exp(−𝛼𝑁), missä 𝑅0 ja 𝛼 ovat parametreja. Taajuus F(N) on tällöin
𝐹 (𝑁) = 𝑅0 × e(−𝛼𝑁) × 𝑁 −𝑝 ,
(5)
VTT on esittänyt palotilastojen perusteella määritetyn tätä F-N – käyrän muotoa noudattavan mallin, joka esitetään kuvassa 13 [83, 84, 85]. Sietämättömien ja siedettävien
riskien rajakäyrät saadaan siten, että edellä mainitut sovitejakaumat lasketaan yhteen
ja kertomalla tai jakamalla saatu käyrä tekijällä 10 (sietämättömien riskien rajakäyrä
saadaan tuloksena kertomisesta ja siedettävien riskien rajakäyrä jakamisesta).
F (yhtä rakennuspaloa kohden)
1E-1
FI 85-87
USA 80-95
NO 87-95
DK 82-92
USA 69
keskiarvo
sietämätön
siedettävä
asuinrak.
1E-2
1E-3
ei sallittu
1E-4
1E-5
1E-6
1E-7
siedettävä
1E-8
1E-9
1
10
100
Uhrien määrä N
1000
Kuva 13. Palotilastoihin perustuva tulipalojen henkilöriskien siedettävän tason
arvioimisen F-N -käyrästä.
4.6
Pelastushenkilöstön turvallisuuden huomioon ottaminen
Keskeisin pelastushenkilöstöä vaarantava tekijä on rakenteiden mahdollinen pettäminen sammutus- ja pelastustoimien aikana. Tämän vaaran ehkäisemisessä on tärkeää
edellä esitetyn rakenteiden palonkestävyyden hyväksymiskriteerin täyttyminen.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
40
Tehokkaan sammutus- ja pelastustoiminnan takaamiseksi olosuhteiden niiden alkaessa tulisi olla sellaiset, että ne eivät estä tai kohtuuttomasti viivästytä kohteeseen sisälle menemistä ja sammutus- ja pelastustoiminnan kohteiden paikantamista.
Lähteisiin [86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96] perustuvien tarkastelujen perusteella voidaan pelastushenkilökunnan turvallisuudesta ja toimintamahdollisuuksista
arvioida seuraavaa:
- Rakennuksen olosuhteita voidaan pitää sietämättömän vaikeina, kun savukerroksesta pelastusmiehistöön kohdistuvaa lämpösäteilyä vastaava adiabaattinen pintalämpötila on 250oC tai korkeampi.
- Näkyvyyden V [m] alenemisen katsotaan hidastavan pelastushenkilökunnan
liikkumista, kun V = 1 metri tai pienempi.
Pelastushenkilöstön turvallisuuteen liittyvät kriteerit [97]:
- Ympäristön lämpötila ei saa ylittää 120 °C
- Pelastajiin kohdistuva lämpövuo ei saa ylittää 3 kW/m2
- Altistusaika enintään 10 min
4.7
Yhteenveto puukerrostalojen hyväksymiskriteereistä
4.7.1 Kantavien rakenteiden palonkestävyys
Standardin SFS-EN 1990 [72] mukaan rakennukset ja rakenteet jaotellaan seuraamusluokkiin CC1, CC2 ja CC3 ja niitä vastaaviin luotettavuusluokkiin RC1, RC2 ja RC3, joiden
mukaan määritetään kantavien rakenteiden hyväksyttävyys. Seuraamukset on luokiteltu rakenteen tai tarkasteltavan rakenneosan vaurioitumisen aiheuttamien seuraamusten kannalta. Standardissa SFS-EN 1990 esitetyt arvot muodostavat vakuuttavan
lähtökohdan siedettäväksi riskitasoksi palotilanteessa.
Seuraamusluokan CC3 rakennuksissa voi aiheutua Suuret seuraamukset hengenmenetysten tai hyvin suurten taloudellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinkojen takia.
Seuraamusluokkaan CC3 kuuluvat mm. Pääkatsomot; julkiset rakennukset, joissa vaurion seuraamukset ovat suuret (esim. konserttitalo). Rakennusosa saa vaurioitua kerran 10 000 000 vuodessa, esiintymistaajuus 1,0 * 10-7 /a.
Seuraamusluokan CC2 rakennuksissa voi aiheutua Keskisuuret seuraamukset hengenmenetysten tai merkittävien taloudellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinkojen takia. Seuraamusluokkaan CC2 kuuluvat mm. Asuin- ja liikerakennukset; julkiset rakennukset, joissa vaurion seuraamukset ovat keskisuuret (esim. toimistorakennus). Rakennusosa saa vaurioitua kerran 769 000 vuodessa, esiintymistaajuus 1,3 * 10-6 /a.
Seuraamusluokan CC1 rakennuksissa voi aiheutua Vähäiset seuraamukset hengenmenetysten tai pienten tai merkityksettömien. Seuraamusluokkaan CC1 kuuluvat mm.
Maa- ja metsätalousrakennukset, joissa ei yleensä oleskele ihmisiä (esim. varastorakennukset, kasvihuoneet). Rakennusosa saa vaurioitua kerran 77 000 vuodessa, esiintymistaajuus 1,0 * 10-5 /a.
Seuraamusluokat ja luotettavuusluokat on esitetty suunnitteluohjeen luvussa 4.2.2
taulukoissa 4 ja 5
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
41
4.7.2 Palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rajoittaminen
Palon kehittymisen rajoittamiseksi rakennuksessa on käytettävä rakennustarvikkeita,
jotka eivät myötävaikuta palon kehittymiseen vaaraa aiheuttavalla tavalla. pintamateriaalien paloteknisiä ominaisuuksia arvioitaessa huomioon otettavat tekijät ovat tarvikkeiden osallistuminen paloon: lämmön vapautuminen, mahdollinen lieskahduksen
alkamiseen kuluva aika, savun ja palavien pisaroiden muodostuminen.
Puukerrostalossa palon ja savun kehittymistä ja leviämistä rajoitetaan lisäksi aktiivisilla
palontorjuntakeinoilla kuten automaattisella sammutuslaitteistolla. Toiminnallisessa
suunnittelussa ei tarvitse noudattaa RakMK osassa E1 annettuja sisäpinnoissa käytettävien materiaalien luokkavaatimuksia, mutta suosituksena voidaan pitää sitä, että
kaikki sisäpinnoissa käytettävät materiaalit täyttäisivät vähintään D-s2,d0 vaatimuksen.
4.7.3 Palon leviämisen rajoittaminen lähistöllä oleviin rakennuksiin
Palon ja savun leviämisen estäminen naapurirakennukseen voi perustua riittävään turvaetäisyyteen, osastoiviin rakenteisiin, niiden yhdistelmään tai palomuuriin. Turvaetäisyyttä arvioitaessa on otettava huomioon lämpösäteily, savun mukana leviävät
kuumat kappaleet sekä tuulen mukana leviävien palokaasujen lämpösäteily.
4.7.4 Poistumisturvallisuus ja pelastaminen
Puukerrostalon poistumisturvallisuuden hyväksymiskriteerit eivät eroa muiden asuinkerrostalojen hyväksymiskriteereistä. Hyväksymiskriteerinä voidaan pitää riittävää savunpoistoa porrashuoneesta sekä pelastusteiden sijoittamista niille sivuille, joissa on
varapoistumistienä käytettävät parvekkeet ja ikkunat.
4.7.5 Pelastushenkilöstön turvallisuuden huomioon ottaminen
Keskeisin pelastushenkilöstöä vaarantava tekijä on rakenteiden mahdollinen pettäminen sammutus- ja pelastustoimien aikana. Tämän vaaran ehkäisemisessä on tärkeää
rakenteiden palonkestävyyden hyväksymiskriteerin täyttyminen.
Pelastamisen ja sammutustyön aikana ympäristön lämpötila ei saa ylittää 120 °C, pelastajiin kohdistuva lämpövuo ei saa ylittää 3 kW/m2 ja altistusajan tulee olla enintään
10 min. Näiden kriteerien täyttymisen varmistamiseksi palosuunnittelussa on otettava
huomioon ja varmistettava riittävä savunpoisto sekä pintamateriaalien ominaisuudet
tai paloon osallistuvien materiaalien määrää ja syttymistä on rajoitettava.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
42
5
Rakenteiden suunnittelu
Tässä luvussa käydään läpi mitä toiminnallinen palosuunnittelu tarkoittaa kantavien ja
muiden rakenteiden kannalta. Esimerkiksi millä edellytyksillä massiivisia puurakenteita voidaan jättää näkyviin ja millä edellytyksillä julkisivussa voidaan käyttää puuta
enemmän kuin E1:n taulukkomitoituksella on mahdollista.
Rakenteiden suunnittelu ja hyväksyttävyyden määrittäminen tehdään kappaleiden
5.1, 5.4 ja 5.7 esimerkeissä pääpiirteittäin seuraavalla tavalla:
- Valitaan riskianalyysin perusteella mitoittavaksi palotapahtumaksi pahin mahdollinen rakenteita uhkaava palo, jonka toistumisaika on vähintään yhtä suuri
kuin taulukossa 5 esitetty toistumisaika (luotettavuusluokan RC2 rakenne →
mitoittavan palotapahtuman toistumisaika ≥ 769 000 vuotta).
- Lasketaan tätä mitoittavaa palotapahtumaa vastaava rakenteen hiiltymä
- Mitoitetaan rakenne siten, että sen jäännöspoikkileikkaus kestää palotilanteen
kuormat
Tätä menettelytapaa käyttäen voidaan osoittaa rakenteen täyttävän sitä vastaavan
luotettavuusluokan vaatimus. Itse riskianalyysi käydään läpi 5.6 Porrashuoneen palovaarojen tarkastelu ja kappaleissa 5.1, 5.4 ja 5.7 esitetään kuvitteellisesta riskianalyysistä saadut lähtötiedot (= mitoittava palotapahtuma) rakennelaskentaan. Työnjako
suunnittelussa on esimerkeissä ajateltu siten, että palosuunnittelija määrittää rakenteen lopullisen hiiltymän, jonka antaa rakennesuunnittelijalle lähtötiedoksi.
5.1
Massiiviset puurakenteet – edellytykset puun käyttöön sisäpinnoissa
5.1.1 CLT-rakenne
Tässä laskentaesimerkissä tarkastellaan kuinka paljon CLT-elementeistä rakennetun
päiväkodin huoneen pinnoista voi olla näkyvää puuta. Palon lämpötilat määritetään
Harmathyn ja Lien mallilla, joka on esitelty kappaleessa 3.3.2. Puurakenteen hiiltyminen määritetään iteratiivisesti SAFIR-ohjelmalla.
Tarkasteltavan huoneen koko on:
- Leveys: 4,0 m
- Pituus: 4,0 m
- Korkeus 2,5 m
Huoneen kaikkien pintojen yhteenlaskettu ala on 72 m2 ja yhden ikkunattoman seinän
pinta-ala 10 m2. Huoneessa on yksi ikkuna, jonka pinta-ala on 2,5 m (leveys) x 1,6 m
(korkeus) = 4 m2. Näin ollen sen aukkotekijä, F = 0,070. Ikkunan oletetaan rikkoutuvan
heti palon alussa kaikissa tarkastelluissa tapauksissa. Tämä oletus on varmalla puolella,
koska jos aukkotekijä on pienempi, palon lämpötilat jäävät tässä tapauksessa pienemmiksi.
Tarkastellaan kuinka monta prosenttia huoneen vaipasta (seinät tai katto) voi olla näkyvää puupintaa, jonka paksuus on 150 mm ja tiheys 470 kg/m3. Kyseisen näkyvillä
olevan puurakenteen hiiltyminen on sisällytettävä iteratiivisesti palokuormaan. Puun
lämpöarvona käytetään arvoa: Hu = 17,5 MJ/kg (SFS-EN 1991-1-2).
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
43
Kehittyneissä laskentamenetelmissä käytetään EC5:n liitteen B mukaisia materiaaliominaisuuksia tiheydelle ja ominaislämmölle. EC5:n liitteen B mukaista lämmönjohtavuutta korotetaan taulukon 2 mukaisesti.
Lähtötiedot riskianalyysistä
Oletetaan, että riskianalyysin perusteella on saatu seuraavat lähtötiedot tämän esimerkin laskentaan:
- Tulipalon syttymisen toistumisaika: 70 vuotta
- Toistumisaika sille, että palo uhkaa kasvaa rajoittamattomaksi: 450 000 vuotta
Edellä mainituissa arvoissa on otettu huomioon alkusammutuksen, sprinklerin ja palokunnan toiminnan vaikutus. Käytetään päiväkotikohteen palokuorman arvona lähteen
[76] mukaista keskiarvoa 400 MJ/m2. Mitoittavan palotapahtuman toistumisajaksi voidaan näin ollen määrittää 450 000 vuotta / 0,50 = 900 000 vuotta, mikä tarkoittaa, että
se täyttää EC1:n luotettavuusluokan RC2 vaatimuksen taulukon 5 mukaisesti. Jakajan
arvo 0,50 tarkoittaa sitä, että 50 %:sta tapauksista käytetyn palokuorman oletetaan
ylittyvän.
Mikäli kohdetta ei olisi sprinklattu, niin vastaavan palotapahtuman toistumisaika olisi
noin 9 000 vuotta (noin 100 kertaa pienempi) eikä luotettavuusluokan RC2 vaatimus
täyttyisi.
On syytä huomata, että yllä esitetty riskianalyysi on hyvin yksinkertainen ja se ei ota
huomioon eri tekijöiden todennäköisyyksien riippuvuutta toisistaan (esim. palokuorman vaikutus palokunnan toimintaan). Tällaiset riippuvuudet voitaisiin kuvata Monte
Carlo tekniikan avulla.
Tulokset
Kaikki seuraavassa esitetty laskenta tehtiin iteratiivisesti kappaleessa 4.2.1 esitetyllä
tavalla. Seuraavassa on esitetty ainoastaan tärkeimmät tulokset. Esimerkkejä iteratiivisesta laskennasta on esitetty kappaleissa 5.2.2, 5.5 ja 5.8. Taulukossa 8 on esitetty
hiiltymissyvyyden ja palokuorman (jaettuna kaikille pinnoille) lopulliset arvot kun palolle altis pinta vaihtelee välillä 0 – 18 % koko vaipan pinta-alasta. Yhden ikkunattoman
seinän pinta-ala on noin 14 % ja ikkunallisen seinän pinta-ala n. 6 % koko vaipan pintaalasta.
Taulukko 8. Lopulliset hiiltymissyvyydet ja palokuormat (jaettuna kaikille
pinnoille)
Näkyvän puupinnan osuus
koko vaipasta
Lopullinen
hiiltymissyvyys
[mm]
Lopullinen palokuorma jaettuna tasan
koko vaipalle [MJ/m2]
Lopullisen palokuorman
suhde alkuperäiseen, jossa
hiiltyvää puuta ei mukana
0%
36
89
1,00
5%
44
106
1,20
10 %
55
133
1,49
15 %
73
176
1,97
18 %
91
222
2,49
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
44
Kuvassa 14 on esitetty lopullinen hiiltymissyvyys palolle alttiin puupinnan funktiona.
Kuva 14. Lopullinen hiiltymissyvyys palolle alttiin puupinnan funktiona.
Taulukosta 8 ja kuvasta 14 nähdään, että tarkastellussa tapauksessa yhden seinän jättäminen puupintaiseksi on mahdollista, mikäli se mitoitetaan sitä vastaavalle hiiltymälle (n. 70 mm). Kun näkyvää puupintaa on n. 15 % kaikista pinnoista, on lopullinen
palokuorma kaksinkertainen alkuperäiseen nähden ja sen vaikutus hiiltymissyvyyteen
on myös merkittävä.
Mikäli näkyville haluttaisiin enemmän puupintaa, voitaisiin esimerkissä valita esim.
luotettavampi sprinklerijärjestelmä, jolloin riskianalyysin tuloksena saataisiin suurempi toistumisaika sille, että palo uhkaa kasvaa rajoittamattomaksi. Sprinklerin luotettavuus perustuu mm. veden riittävyyteen ja todennäköisyyteen, että sprinklerin mitoitusala ei ylity.
Luotettavampi sprinkleri mahdollistaisi pienemmän fraktiilin käytön palokuorman mitoitusarvona ja mitoittavan palotapahtuman toistumisaika olisi silti EC1:n luotettavuusluokka RC2:n mukainen.
On syytä huomata, että esimerkin lähtötiedot sekä riskianalyysin että huoneen osalta
ovat kuvitteellisia ja ne tulee joka tapauksessa valita kohdekohtaisesti.
Lähtötiedot rakennesuunnittelijalle
Oletetaan, että tässä tapauksessa halutaan jättää yksi ikkunaton seinä puupintaiseksi
(14 % kaikista pinnoista). EC5:n kohdan 4.2.2 (Tehollisen poikkileikkauksen menetelmä) mukainen kaava hiiltymissyvyydelle tässä tapauksessa on:
𝑑𝑒𝑓 = 𝑑𝑐ℎ𝑎𝑟,𝑛 + 𝑘0 𝑑0
(6)
missä:
dchar, n = 70mm, numeerisista analyyseistä määritetty hiiltymissyvyys, ks. kuva 14 ja
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
45
k0d0 = 7mm (ks. kappale 4.2.1)
Näin ollen tulokseksi saadaan, että rakennesuunnittelijan on mitoitettava rakenne hiiltymälle def = 77 mm.
5.1.2 Pilari-palkkirunko liima- tai kertopuusta
Tässä laskentaesimerkissä tarkastellaan laskennallisesti voidaanko asuinhuoneiston
kantavissa pilareissa (3 kpl) jättää puupintoja näkyviin tai voidaanko niiden suojaverhouksena käyttää puuta. Palon lämpötilat määritetään Harmathyn ja Lien mallilla, joka
on esitelty kappaleessa 3.3.2. Puurakenteen hiiltyminen ja palavasta puusta syntyvä
lisäys palokuormaan määritetään iteratiivisesti SAFIR-ohjelmalla.
Oletetaan, että sprinklauksen vaikutus on otettu huomioon riskianalyysin avulla siten,
että tarkasteltavan palotapahtuman toistumisaika on suurempi kuin RC2 luokan vaatimus (≥ 769 000 vuotta, ks. myös kappale 5.2.1). Kipsilevyillä suojattuun rakenteeseen
ei oteta kantaa vaan suojauksen oletetaan olevan riittävä koko mitoituspalon ajan.
Tarkasteltavan huoneen tärkeimmät tiedot on esitetty kuvassa 15. Huoneen dimensiot
on otettu todellisesta kohteesta, joka on 4-kerroksinen puurakenteinen asuinkerrostalo [98]. Muilta osin esimerkin lähtöarvot ovat kuvitteelliset.
Kuva 15. Tarkasteltava huone.
Kantavat rakenteet toteutetaan kertopuisina pilari-palkkirakenteina. Kantavien pilareiden palolle altistuvat pinnat on merkitty kuvaan 15 punaisella värillä. Pilareiden 1 ja
2 koko analyyseissä on 1200 mm x 144 mm ja pilarin 3 koko 200 mm x 144 mm. Kaikki
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
46
kantavat palkit on suojattu kipsilevyillä. Mikäli palkeissa olisi puupintaa näkyvillä, tarkasteltaisiin ne vastaavalla tavalla kuin pilarit. Tarkasteltavan huoneen korkeus on 2,5
m.
Lattian palokuorman tiheytenä käytetään arvoa 600 MJ/m2. Kun tämä arvo jaetaan
tasan kaikille pinnoille, saadaan palokuorman tiheydeksi 141,18 MJ/m2.
Lien huonepalomallin parametrina C käytetään arvoa 2, joka vastaa kevytrakenteista
vaippaa (ks. luku 3.3.2).
Tarkasteltavassa huoneessa on kaksi 1,6 m korkeaa ikkunaa, joiden yhteenlaskettu
pinta-ala on 7,52 m2. Oletetaan ikkunoiden rikkoutuvan palon alkuhetkinä, jolloin aukkotekijäksi saadaan, F = 0,113. Kuvassa 16 on piirretty käytetty lämpötila-aikakäyrä.
Lisäksi kuvassa 16 on tarkasteltu pienemmän aukkotekijän vaikutusta lämpötiloihin eli
tilannetta, jossa ikkunat eivät vielä ole rikkoutuneet. Tämän vertailun perusteella ikkunat rikkoutuvat täysin kehittyneessä palossa yli 95 %:n todennäköisyydellä viimeistään 6 minuutin jälkeen (ks. myös kuva 9). Näin ollen aukkotekijän F = 0,113 käyttö on
perusteltua.
Kuva 16. Käytetty lämpötila-aikakäyrä (F = 0,113), standardipalokäyrä sekä
aukkotekijän vaikutus ja lasin rikkoutumislämpötilat.
Näkyville jäävän puupinnan hiiltyminen on sisällytettävä iteratiivisesti palokuormaan.
Puun lämpöarvona käytetään SFS-EN 1991-1-2:n mukaista arvoa: Hu = 17,5 MJ/kg.
Hiiltymän laskennassa käytetään kehittyneitä laskentamenetelmiä (SAFIR) ja EC5:n liitteen B mukaisia materiaaliominaisuuksia tiheydelle ja ominaislämmölle. EC5:n liitteen
B mukaista lämmönjohtavuutta korotetaan taulukon 2 mukaisesti.
Seuraavassa määritetään iteratiivisesti tarkasteltavan huoneen lopullinen palokuorma
sekä näkyviin jäävien puupilareiden hiiltymissyvyys kappaleessa 4.2.1 esitetyllä tavalla.
Jatketaan iterointia kunnes palavalta puurakenteelta tuleva lisäys palokuorman tiheyteen on korkeintaan 2 %.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
47
Pilarit 1 ja 2 ovat keskenään samanlaisia ja pilari 3 selvästi pienempi. Tehdään siis kaksi
laskentamallia (P1 & 2 ja P3). Taulukossa 9 on esitetty iteratiivisen laskennan kulku.
Hiiltymissyvyyden arvo riippuu tarkasteltavasta poikkileikkauksesta ja mitattavasta
kohdasta (ks. kuva 18). Taulukossa 9 on käytetty keskimääräisiä arvoja. On syytä huomata, että analyysin tuloksena saadaan poikkileikkauksien hiiltymissyvyydet ja tämän
perusteella poikkileikkauksia saatetaan joutua kasvattamaan. Poikkileikkauksen pienellä muuttamisella ei uskota olevan merkittävää vaikutusta hiiltymissyvyyteen.
Taulukko 9. Iteraation kulku esimerkkitapauksessa.
Kierros (i)
qt, d, i [MJ/m2]
dchar, i [mm]
qadd, i [MJ/m2] qadd, i / qt, d, i
1
141,18
44
31,43
22 %
2
172,61
53
6,43
4%
3
179,04
55
1,43
1%
Taulukosta 9 nähdään, että iteraatio suppenee tässä tapauksessa varsin nopeasti ja
vain kolme iterointikierrosta tarvitaan. Kuvassa 17 on esitetty lämpötila-aikakäyrät eri
iteraatiokierroksilla.
Kuva 17. Harmathyn ja Lien mallin mukainen lämpötila-aikakäyrä eri
iteraatiokierroksilla sekä standardipalokäyrä.
Kuvassa 18 on esitetty pilareiden hiiltymät (300 asteen isotermit) lopullista lämpötilaaikakäyrää käytettäessä.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
48
Kuva 18. Pilareiden lopulliset hiiltymissyvyydet. Palkkien lähtömitat ja
jäännöspokkileikkaus. Pilareiden 1 ja 2 koko analyyseissä on 1200 mm x
144 mm ja pilarin 3 koko 200 mm x 144 mm.
Tarkasteltavien pilareiden lopullinen yksidimensioinen hiiltymissyvyys on noin 53 mm
kuvan 18 perusteella. Eurokoodi 5:n mukaan kertopuun yksidimensioisen hiiltymisen
nopeuden mitoitusarvo on 0,65mm/min (standardipalossa). Näin ollen pilareiden hiiltymä vastaa standardipalossa aikaa 53 mm / 0,65 mm/min ≈ 82 minuuttia.
Lähtötiedot rakennesuunnittelijalle
EC5:n kohdan 4.2.2 (Tehollisen poikkileikkauksen menetelmä) mukainen kaava hiiltymissyvyydelle tässä tapauksessa on:
𝑑𝑒𝑓 = 𝑑𝑐ℎ𝑎𝑟,𝑛 + 𝑘0 𝑑0
(7)
missä:
dchar, n = 57 mm, numeerisista analyyseistä määritetty hiiltymissyvyys, jossa on otettu
huomioon reunapyöristysten vaikutus
k0d0 = 7 mm (ks. kappale 4.2.1)
Näin ollen tulokseksi saadaan, että rakennesuunnittelijan on mitoitettava rakenteet
hiiltymälle def = 64 mm.
5.1.3 Luotettavuusteknisten menetelmien soveltaminen liimapuupalkin palonkestävyyden
mitoittamiseen
Tarkastelun yleiskuvaus
Tämä tarkastelu esittää esimerkin luotettavuusteknisten menetelmien soveltamisesta
rakenteiden palokestävyyden mitoittamisessa. Esitys mukailee VTT:n julkaisuja [99] ja
[100]; tarkasteltava rakenne on ko. julkaisuissa analysoitu liimapuupalkki, joka esitetään kuvassa 1, mutta tässä esimerkissä sen toimintaa tarkastellaan teollisuushallin
katon kannattajana paikallisessa kuormalavojen tulipalossa.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
49
Kuva 19. Tarkasteltava liimapuupalkki.
Tässä tarkasteltava teollisuushalli on 7 metriä korkea rakennus, jonka kerrosala on
2000 m2. VTT:n ja Pelastusopiston laatiman palotilastojen analysointiraportin [101]
tällaisen kohteen syttymistaajuustiheys on 7,7·10-6 a-1m-2, jolloin kerrosalan ja syttymistaajuustiheyden tulona saatava syttymisten vuotuinen esiintymistodennäköisyys
on 1.5·10-2 a-1, joka vastaa keskimäärin tulipalon syttymistä kerran 65 vuodessa. Halli
sijaitsee pitäjän keskustaajamassa. Pelastuslaitos arvioi, että vain hyvin harvoin on
vaarana, etteivät he ehtisi aloittaa sammutusta ennen kuin palo on kasvanut niin suureksi, ettei paloa saada sammutettua. Etenkin kun hallissa työskennellään kahdessa
vuorossa ja se on suojattu paloilmoittimella.
Rakennus on tyypillinen P2-luokkaan toteutettu 1-kerroksinen teollisuushalli. Yritykseen on kuitenkin palkattu uusi dynaaminen – ja suhteellisen suurihampainen – markkinointipäällikkö, jonka työn tuloksena yrityksen kasvu on lähtenyt eksponentiaaliseen
kasvuun. Tämän vuoksi on tullut tarpeen rakentaa 2. kerrokseen lisää toimistotiloja,
joiden pinta-ala on niin suuri, että rakennuksesta tulee paloteknisessä mielessä kaksikerroksinen. Kun vielä työmiesten määrä on jo aikaa ylittänyt 50, niin kunnan palotarkastaja ei lain kirjaimen täyttymiseksi voi muuta kuin vaatia rakennuksen paloluokan
nostamista P1:ksi.
Kun yrityksellä on jo suunnitteilla uusi tuotantolaitos, niin yritys ja viranomaiset katsovat, että asiaan pitäisi väliajaksi löytää jokin säällinen ratkaisu. Asiaa ratkaisemaan palkataan palokonsultti. Tässä raportissa esitetään hänen analyysinsä ja tulokset.
Rakenneanalyysi ja murtorajatila
Yksinkertaisuuden vuoksi tarkastellaan vain yhtä vikaantumistapaa, jossa kuormitus
ylittää palkin taivutusmomentin. Tämän vikaantumistavan murtorajatilafunktio on
[99,100]
g = kapasiteetti - kuormitus
 N xp G  Q  6M yp G  Q 
g  Fk mod k m,  

 k mod el
bh
bh 2


(8)
missä tekijät ovat
kmod = 0,8 (Eurokoodi 5),
k, m = 0,95 (Eurokoodi 5),
G [MN/m2]: pysyvä kuorma, jakaumana normaalijakauma, jonka keskihajonnan suhde
keskiarvoon on 5 %,
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
50
Q [MN/m2]: määräävä muuttuva kuorma eli lumikuorma, jakaumana periaatteessa
Gumbel-jakauma, mutta käsitellään tässä Eurokoodissa annettuna vakioarvona,
F [MN/m2]: liimapuun lujuus, jakaumana logaritminen normaalijakauma, jonka keskihajonnan suhde keskiarvoon on 15 % (kuva 2),
h [mm], b [mm]: profiilin korkeus ja leveys, käsitellään
kmodel: mallin epävarmuus, jakaumana normaalijakauma, jonka keskiarvo on 1 ja keskihajonta 5 %.
Kuormitustekijät ovat mekaanisen analyysin perusteella
Nxp = 0,346 [kN per yksikkökuorma ilmaistuna yksiköissä kN/m],
Myp = 29,144 [kNm per yksikkökuorma ilmaistuna yksiköissä kN/m].
Kun rakenne hiiltyy, mitat h ja b pienenevät, ja kun ne ovat pienentyneet riittävästi,
kuormitustermi kasvaa kapasiteettia suuremmaksi ja murtorajatilafunktion arvo tulee
nollaa pienemmäksi, g  1: palkki pettää.
Kuormat esitetään taulukossa 10.
Kuva 20. Liimapuun lujuuden jakauma.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
51
Taulukko 10. Kuormat.
Laskentamenetelmien kuvaus
Luotettavuustekninen menetelmä
Sovellettava luotettavuustekninen menetelmä on Monte Carlo -laskentamenetelmä
[esim. 102], jonka VTT 1990- ja 2000-luvuilla kehitti käyttökelpoiseksi paloturvallisuusanalyysien työkaluksi [100, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112]. Monte
Carlo -menetelmää sovelletaan, koska se toimii myös sellaisten muuttujien analysoimisessa, jotka eivät ole normaalijakautuneita. Normaalijakautuneille suureille soveltuvia laskennallisia menetelmiä käsitellään esimerkiksi VTT:n raportissa [113].
Paloteknisissä analyyseissä tarkasteltavat tekijät ovat harvoin normaalijakautuneita,
vaan ns. vinoja jakaumia, mikä johtuu osittain siitä, että nuo tekijät muodostuvat relevanteista taustamuuttujista kertomisoperaatioiden ja potenssioperaatioiden kautta.
Kuten kuvassa 2 havainnollistetaan, tulo ja sen kaltaiset operaatiot johtavat vinoon
jakaumaa: esimerkissä tarkastellaan neljää normaalijakautunutta muuttujaa A, B, C ja
D, joiden keskiarvot ovat A = 2, B = 3, C = 4 ja D = 5, ja keskihajonta on 10 % keskiar-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
52
vosta. Kuvassa 2a esitetään näiden muuttujien summan jakauma: se on normaalijakautunut, jota indikoi esim. se, että jakauman keskiarvo on sama kuin todennäköisimmin esiintyvä arvo. Kuvassa 2b esitetään näiden muuttujien tulon jakauma: se ei ole
normaalijakautunut, joka mm. siitä, että jakauman keskiarvo ei ole sama kuin todennäköisimmin esiintyvä arvo. Pienimmän neliösumman analyysi osoittaa, että tulon jakauma on hyvällä kuvattavissa logaritmisesti normaalilla jakaumalla, joka on eräs yleisimmin esiintyviä vinoja jakaumia – tämä on myös eksaktin matemaattisen käsittelyn
antama tulos. Käytännön laskuissa voidaan kuitenkin käyttää mitä tahansa todennäköisyysjakaumaksi
kelpaavaa
mallia:
esimerkiksi
beta-jakauma
(5.6,19.19,53.55,344.89) antaa pienimmän neliösumman sovitteessa tekijällä 4 logaritmisesti normaalilla jakaumalla tehtyä sovitetta pienemmän poikkeamien neliösumman.
a)
b)
Kuva 21. Jakaumaesimerkki: neljän tekijän A, B, C ja D a) summa ja b) tulo.
Rakenteiden kuumenemisen laskentamalli
Rakenteiden kuumenemisen laskentamallina käytetään standardin SFS-EN 1991 osan
1-2 opastavassa liitteessä C esitettyä menetelmää rakenteeseen kohdistuvan lämpörasituksen laskemiseksi paikallisessa palossa [24]. Laskennassa erotetaan kaksi tilannetta riippuen siitä, onko liekin korkeus pienempi tai suurempi kuin tilan korkeus.
Nämä eri tilanteet ja niihin liittyvät laskentakaavat esitetään taulukossa 11.
Kyseinen malli perustuu japanilaisen palotutkijan Yukio Hasemin malliin, joka on koetuloksiin perustuva kuvaus siitä, millaisen lämpövuon [kWm-2] rakenteiden alapuolella
palava tulipalo kohdistaa rakenteisiin [114]. Hasemi ei itse kuitenkaan formuloinut
koetuloksiaan lämpövuon laskentamalleiksi, vaan näitä malleja ovat laatineet hänen
oppilaansa Wakamatsu [115] ja prof. Franssen [116], joista jälkimmäisen esittämä
muotoilu on Eurokoodi-normin liitteen C malli. Kyseessä on empiirinen malli ja niihin
etenkin palotekniikassa usein liittyy merkittävä epävarmuus. Kuvassa 3 esitetään Myllymäen ja Kokkalan täyden mittakaavan polttokokeissa saatujen [117] mittaustulosten
hajonta yleensä ja erityisesti soveliaan sovitefunktion ympärillä. Kuvassa 3c esitetään
datan ja sovitteen suhteellisen eron jakauma: sitä kuvaa tasajakauma välillä -44 % +44 %. Kun siis mallilla lasketaan jokin arvo q"mod el , siihen tulee lisätä epävarmuus 1 
44
%
paloturvallisuusanalysoinnissa
käytettävän
arvon
 a saamiseksi:
q"
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
53
q"a  1  44%q"mod el .
Rakenteiden hiiltymisen laskenta esitetään muualla tässä suunnitteluohjeessa.
Taulukko 11. Paikallisen palorasituksen laskentakaavat.
Liekin korkeus Lf < tilan korkeus H
Liekin korkeus Lf ≥ tilan korkeus H
liekin akseli
liekin akseli
Lh
r
H
Lf
H
z
z0
D
D
paloteho Q
paloteho Q
Katon korkeudella olevaan yksikön suuruiseen
palolle altistettuun pinta-alaan kohdistuva lämpövuo [kW/m2] on
Liekin korkeus [m]:
 2 / 5  1,02 D (5.3.1S/C.1)
Lf  0,235 Q
Lämpötila [°C] pitkin palopatsaan pystysuuntaista
symmetria-akselia:

 g z  min 20  25 Q c2 / 3 (zz0 ) 5 / 3 , 900 C
missä
z0  0,0830Q 2 / 5  1,02 D

100,
kun y  0,3



h   136,3  121,2  y, kun 0,3  y  1,0

15  y 3,7 ,
kun y  1,0

(5.3.4S/C.4)
missä
r H  z'
y
Lh H  z'
(5.3.5S)
 H* ) 0,33   H
Lh   2,9 H (Q

2,4 D (Q
 Q
z'  

 2,4 D (1,0  Q
(5.3.7S/C.7)
 H*  Q
 / (1110 H 2,5 )
Q
 D*  Q
 / (1110 D 2,5 )
Q
* 2/5
D
(5.3.6S/C.5)
* 2/3
D
* 2/5
D
) kun Q D*  1,0
) kun Q D*  1,0
missä
D on palon läpimitta [m]
 on paloteho [kW]
Q
Q c on palotehon kuljettumalla (konvektion avulla) siirtyvä osa [kW], tyypillisesti 60–
80 % palotehosta
z on korkeus pitkin liekin akselia [m]
H on palonlähteen ja katon välinen etäisyys [m]
r on palon pystyakselin ja kattopinnassa olevan, lämpövuota laskettaessa tarkasteltavan pisteen välinen vaakaetäisyys [m]
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
54
a)
b)
c)
Kuva 22. Paikallisen palon mallin epävarmuuden määrittäminen käyttäen
Myllymäen ja Kokkalan [117] koetuloksia: a) mittaustiedot ja niihin tehty
soveliaan funktiomuodon sovite, b) datan ja sovitteen suhteellinen ero ja
c) tämän suhteellisen eron jakauma.
Tulipalojen kuvaus
Teknisessä korkeakoulussa 1996 tehdyn tutkimuksen [118] mukaan metallituotteita
valmistavissa kohteissa ([117], s. 59 ja s. 76) samoin kuin koneita ja laitteita valmistavissa kohteissa ([117], s. 60 ja s. 76 – 77) palokuorman tiheys on varsin alhainen. Tuon
tutkimuksen tässä tarkasteltavan kohteen kannalta olennaisten kohteiden palokuormien jakauma esitetään kuvassa 23. Sen keskimääräinen arvo on noin 70 MJ/m2 ja
kansainvälisessä paloturvallisuustekniikan opasjulkaisussa [76] mitoittavaksi arvoksi
suositeltu 95 %:n fraktiiliarvo on 100 MJ/m2.
Kun palokuorman tiheys on näin alhainen, on paikallisen palon uhkakuva todennäköisempi kuin palon leviäminen koko rakennukseen etenkin, jos rakennus ei ole aivan
matala. Käytännön mitoituksessa leviävän palon mahdollisuus tulee luonnollisestikin
aina tarkistaa; tässä oletetaan, että tuollaisen tarkistuksen tulos on, että leviävän palon esiintymisen todennäköisyys on niin pieni, että tuo paloskenaario ei ole mitoittava.
Siksi tarkastellaan paikallista paloa.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
55
Pahimman palorasituksen aiheuttaviksi palokuormayksiköiksi havaittiin TKK:n tutkimuksessa puiset kuormalavat ja ajoneuvot, etenkin trukit. Tässä tarkastelussa keskitytään kuormalavoihin. Oletamme tarkasteltavassa yrityksessä vallitsevan varsin tiukan
kurin, johon kuuluu mm. se, että silloin, kun trukkeja ei käytetä, niitä ei jätetä halliin,
vaan ne ajetaan erilliseen palo-osastoituun paikoitustilaan. Tarkasteltavaksi kuormalavatyypiksi valitaan yleisesti käytetty 1200 mm  800 mm EURO-lava, jonka mitat ja
puutavara esitetään kuvassa 24 [119]. Palokuorma muodostuu kuormalavoista kuvassa 3 esitetyllä tavalla:

Kuormalavoja oletetaan pinotun noin 3 metriä korkeiksi pinoiksi (yksi pino esitetään kuvassa 25a). Korkeus 3 metriä valittiin siksi, että se on tyypillinen trukin
nostokorkeus [120] (kuva 26).

Tarkasteltavassa tulipalon uhkakuvassa tehdään se äärimmäinen oletus, että
olennaisesti kaikki hallin palokuorma on kuormalavoja ja nämä kuormalavat on
pinottu yhteen kohtaan seinän viereen juuri teräsrakenteen alapuolella, ks.
Kuva 25b.
Kuva 23. Metallituotteita valmistavan kohteen palokuorman tiheyden jakauma
[118].
a)
b)
Kuva 24. a) 1200 mm  800 mm EURO-lava ja sen mitat sekä b) kuormalavan
puutavara [119].
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
56
a)
b)
Kuva 25. a) Yksi kuormalavapino ja b) koko palokuorma, joka koostuu useista
kuormalavapinoista.
mitat
h3
3.00
m
selite
nostokorkeus
h6
2.20
m
PC-katon korkeus
h7
1.11
m
istuimen korkeus
h7,1
1.60
m
istuin + selkänoja
l2
2.80
m
pituus
b1
1.24
m
leveys
f 11
0.597
m
eturengas, ulkohalk.
f 12
0.36
m
eturengas, sisähalk.
r1
0.18
m
eturengas, leveys
V1
0.01
m3
eturengas, tilavuus
m1
16
kg
eturengas, massa
f 21
0.465
m
takarengas, ulkohalk.
f 22
0.36
m
takarengas, sisähalk.
r2
0.13
m
takarengas, leveys
V2
0.01
m3
takarengas, tilavuus
m1
12
kg
takarengas, massa
Kuva 26. Tyypillisen haarukkatrukin mitat.
Kuormalavojen ja vastaavanlaisten puukappaleista kokoon laitettujen rakenteiden
palo-ominaisuuksia on tutkittu pitempään kuin minkään muun, aina 1930-luvulta lähtien [121]. Tässä tarkastelussa paloteho arvioidaan käyttäen Babrauskasin SFPE:n käsikirjassa esittämää mallia [122]. Tämä on empiirinen – kokeiden perusteella laadittu
– malli ja siksi sen antamiin tuloksiin liittyy aina tietty epävarmuus: VTT arvio tutkimuksessaan [103] epävarmuuden suuruuden olevan 10 %. Palon kehittymisnopeuden
arvioinnissa käytetään lisäksi viitteissä [123] ja [124] esitettyjen polttokokeiden tuloksia. Puuaineen oletetaan olevan mäntyä, jonka tiheys vaihtelee VTT:n viitteessä [125]
raportoidun tutkimuksen mukaan välillä 380 – 560 kg/m3 (95 %:n varmuusväli). Puun
lämpöarvo riippuu etenkin sen kosteudesta: kuivalle puulle käytettiin lämpöarvoja,
jotka vaihtelevat välillä 16 – 19 MJ/kg ja kosteudelle arvoja, jotka vaihtelevat välillä 5
– 15 % [126]. Tällöin saadaan puun teholliselle lämpöarvolle arvio 12,5 – 17,5 MJ/kg.
Näiden tietojen avulla voidaan muodostaa yhdelle kuormalavalle palokuorman ja palotehon tiheydet per kuormalavan lattiapinta-ala, jota esitetään kuvassa 9. Kuormalavojen pinon maksimikorkeudeksi arvioidaan 15 lavaa (noin 2,2 m) ja vierekkäisten pinojen maksimilukumääräksi 2 (pinta-ala noin 5 m2). Kun näiden tietojen perusteella
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
57
suoritetaan palotilanteiden Monte Carlo -laskenta, saadaan palotehon ääritapauksiksi
kuvassa 27a esitetty korkean palotehon nopea palo ja kuvassa 27b esitetty matalan
palotehon pitkään jatkuva palo. Monte Carlo – analyysi sisältää kaikki palotehovariaatiot näiden ääripäiden välillä. Monte Carlo – analyysiä on tarkemmin käsitelty Suunnittelun tausta-aineiston luvussa 10 Monte Carlo laskentamenetelmän kuvaus.
a)
b)
Kuva 27. Yhden kuormalavan a) palokuorman ja b) palotehon tiheys.
a)
b)
Kuva 28. Palotilanteiden Monte Carlo –analyysissä saadut palotehot: a) korkean
palotehon nopea palo ja b) matalan palotehon pitkään jatkuva palo.
Tulokset
Edellä esitettyjen tietojen avulla palkin murtorajatilan ylittymisen todennäköisyys voidaan määrittää käyttäen Monte Carlo -menetelmää. Seuraavassa esitetään tulokset
edellä kuvatussa kuormalavapalossa standardipalolle, jossa lämpötilan aikakehitys on
tarkalleen määrätty.
Kun palkin toiminta analysoidaan Monte Carlo -menetelmällä standardipalossa, saadaan tulos, että murtorajatila pääsääntöisesti ylittyy vasta 30 minuutin palorasituksen
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
58
jälkeen. Analyysin perusteella kuitenkin noin kerran 400 tapauksesta murtorajatila ylittyy jo ennen 30 minuutin palorasitusta. Palokonsultti arvioi todennäköisyydeksi sille,
että palo pääsee leviämään hallitsemattoman suureksi, noin 1 % eli kerran sadasta.
Kun syttymistaajuus on 1.5·10-2 a-1, saadaan rakenteen pettämisen esiintymistodennäköisyydelle arvio (1/400)  (1/100)  1,5·10-2 a-1 = 3,75·10-7 a-1, joka vastaa arvoa
kerran 2 700 000 vuodessa. Nykytilassaan rakennus siis täyttää selvällä marginaalilla
Eurokoodi 1990:ssa esitetyn seuraamusluokan CC2 rakennusten murtorajatilan ylittymisen vaatimuksen, korkeintaan kerran noin 800 000 vuodessa.
Kun palkin toiminta analysoidaan kuormalavapalossa, saadaan tulos, että murtorajatila ei pääsääntöisesti ylity palon ja sen hiipumisen aikana. Tämä on RakMK osassa E1
esitetty P1-paloluokan rakenteiden toiminnan kuvaus. Tapauksia, joissa tämä vaatimus ei täyty, tapahtuu analyysin perusteella noin kerran 1100 tapauksesta. Täten rakenteiden palonaikaisen pettämisen esiintymistaajuudeksi saadaan (1/1100)  (1/100)
 1,5·10-2 a-1 = 1,33·10-7 a-1, joka vastaa arvoa kerran 7 300 000 vuodessa. Luonnollisessa palossa rakennuksen R30-luokan rakenteet siis täyttävät selvällä marginaalilla,
lähes tekijällä 10, Eurokoodi 1990:ssa esitetyn seuraamusluokan CC2 rakennusten
murtorajatilan ylittymisen vaatimuksen, korkeintaan kerran noin 800 000 vuodessa.
Voidaan siis todeta, että kun mitoitusperusteena on standardipalon sijasta toinen
RakMK osan E1 mukainen palorasitus eli luonnollinen palo (RakMK osa E1, kohta
6.1.3), niin rakennuksen nykyrakenteet – joiden luokka standardipaloon perustuvassa
luokituksessa on R30 – täyttävät P1-paloluokan rakennuksilta vaadittavan sortumattomuusvaatimuksen.
Palotekninen suunnittelija ja rakennesuunnittelija tekevät rakenteiden suunnittelussa
yhteistyötä. Tähän on kolme vaihtoehtoista tapaa, kuinka palosuunnittelun tieto viedään rakennesuunnittelijalle.
Palotekninen suunnittelija toimittaa
a) hiiltymäsyvyyden, josta rakennesuunnittelija jatkaa suunnittelua eteenpäin
b) R-luokan, joka paloteknisen suunnittelijan analyyseistä seuraa
c) lämpötila-aika – käyrän, jota rakennesuunnittelija käyttää mitoituksessaan samalla tavoin kuin standardipaloa
Näistä yleisin lienee vaihtoehto a). Vaihtoehto b) vaatii palotekniseltä suunnittelijalta
perehtyneisyyttä ja kelpoisuutta, jotta hän osaa ja saa määrittää R-luokan sekä tiedottaa sen eteenpäin. Vaihtoehto c) olisi edistyksellisin ratkaisu, jossa työnjako on selvä:
palotekninen suunnittelija antaa lämpötilarasituksen ja rakennesuunnittelija laskee,
kuinka rakenteelle tuossa rasituksessa käy – ja mitoittaa rakenteen niin, että ei se kestää kuormitukset. Vaihtoehto c) on todella harvinainen tapa siirtää palosuunnittelun
tieto rakennesuunnittelijalle.
Tässä esimerkissä yritys saattoi jatkaa toimiaan ilman, että rakennuksen rakenteita tarvitsi muuttaa tai tehdä muita paloturvallisuutta parantavia toimenpiteitä.
5.2
Viherkatot
Laskennallinen tarkastelu tehdään kuivalle viherkatolle. Tämä tarkastelu esittää arvion
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
59
viherkaton vaatimasta suojaetäisyydestä palavasta aineesta tehtyyn seinään. Suojaetäisyydellä tarkoitetaan kuvan 18 mukaisesti pystysuoraa etäisyyttä h [m] viherkaton
tasosta. Suojaetäisyyden päässä viherkatosta katon lähettämän lämpösäteilyn
 s [kW/m2] seinää kuumentava osuus q"
 t [kW/m2] on pienempi kuin kriittinen lämq"
pösäteily q"
 cr [kW/m2], jolle kansainvälisten suojaetäisyysohjeiden [127, 128] mukaisesti käytetään arvoa q"
 cr = 12,5 kW/m2.
Tarkastelu sisältää seuraavaa:
- viherkaton palo-ominaisuudet, etenkin palamisen voimakkuuden arviointi,
viherkaton palon pinta-ala,
- säteilylämmönsiirto viherkaton ja uhatun seinän välillä: palon säteilevä osuus
ja näkyvyystekijä .
Koska kaikki syötesuureet sisältävät merkittävän vaihtelun, käsittely tehdään käyttäen
numeerista otostekniikkaa eli Monte Carlo -simulointia [103, 104, 105, 106, 107, 108,
109, 110, 111, 112, 113].
5.2.1 Viherkaton palo-ominaisuudet
Kuivuneen kasvillisuuden palot ovat vakava ongelma mm. Kaliforniassa, Australiassa ja
Välimeren maissa. Siksi valtaosa kasvillisuuspalojen tutkimuksista on tehty näillä alueilla. Seuraavassa esitetään viitteissä [129, 130] esitettyihin tuloksiin perustuvat johtopäätökset tulokset:

lämpöarvo Hc: keskimäärin 18,1 MJ/kg, ala- ja ylärajat 17,6 MJ/kg ja
18,6 MJ/kg;

paloteho per yksikköpinta-ala: keskimääräinen arvo HRR” = 160 kW/m2, merkittävän suuri vaihtelevuus kuvassa 2 esitetyllä tavalla;
 säteilevä osuus rad: keskimäärin 20 %, ala- ja ylärajat 18 % ja 22 %.
Palon leviämisnopeuden v [cm/s] arvioinnissa käytetään Quintieren SFPE:n käsikirjassa
esittämää mallia ja tietoja [131, 132]. Koska viherkatolle ei tällaisia tietoja julkaistu,
käytetään tyypillisille rakentamismateriaaleille esitettyjä tietoja [131]. Niiden perusteella laadittu jakauma esitetään kuvassa 3; laskennassa siitä käytetään fraktiileja 95 %
- 99,5 %.
Viherkaton palokuorma eli palavan aineen massa yksikköpinta-alaa kohden m” [kg/m2]
on erilainen erityyppisille katoille. Siksi tätä suuretta käytetään suojaetäisyyden mitoituksen vaihtelevana perussuureena.
5.2.2 Viherkaton palon pinta-ala
Palon oletetaan leviävän säteittäisesti syttymiskohdastaan. Tällöin liekkirintaman etu2
reunan säde ajanhetkellä t [s] on A f t     r t  [m2], missä r t   vt . Kun palaminen

on jatkunut ajan t b  m [s], palo on polttanut kaiken palavan aineen ja ympyrämäiR 
sesti leviävään paloalueeseen syntyy loppuun palanut alue, jonka säde on rb [m] ja
2
pinta-ala Ab t     rb t  [m2]. Säteen rb ajallinen kehitys määritetään siten, että palon kasvuvaiheen jälkeen palon alue A fire t   A f t   Ab t  pysyy vakiona. Tällöin
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
60
myös paloteho HRR [kW] vakiintuu tasolle HRR  q"s  A fire t  kuvan 21 esittämällä tavalla.
5.2.3 Säteilylämmönsiirto viherkatosta uhattuun kohteeseen
Seinää kuumentava lämpösäteily riippuu viherkaton palon voimakkuudesta (sen HRR”)
seuraavasti:
q"t     rad  HRR
missä edellisten kohtien mukaan säteilevä osuus rad =18 % – 22 % ja näkyvyystekijä 
riippuu suojaetäisyydestä ja h ja r seuraavasti [133], ks. kuva 22:
1 2r h  r

2 1  r h 2 2 h
.
Tämä lauseke on likimääräinen, koska 1) differentiaalinen sädealkio dr on korvattu mitalla r ja 2) lauseke kuvaa lämmönsiirtoa, kun lämpösäteilyä vastaanottavan ja lähettävän pinnan normaalien suunnat yhtyvät. Koska tarkasteltavassa tilanteessa vastaanottavan ja lähettävän pinnan normaalien välillä on tietty kulma, joka pienentää lämmönsiirtoa, edustaa jälkimmäinen oletus turvalliseen suuntaan tehtyä likimääräistystä. Tekijä ½ kaavan kertoimena johtuu siitä, että tarkasteltavana paloalueena ei ole
koko ympyrä, vaan puoliympyrä.


5.2.4 Tulokset
Seinään kohdistuvan säteilyn riippuvuus korkeudesta eri palokuorman määrän m” arvoilla esitetään kuvassa 23. Monte Carlo -otosten verhokäyrästä voidaan lukea kriittisen lämpösäteilyn arvoa q"
 cr = 12,5 kW/m2 vastaavat suojaetäisyydet. Ne ovat:
- m” = 0,5 kg/m2: h = 2,5 m,
- m” = 1,0 kg/m2: h = 5,0 m,
- m” = 1,5 kg/m2: h = 8,0 m,
- m” = 2,0 kg/m2: h = 10 m,
- m” = 3,0 kg/m2: h = 15 m,
- m” = 5,0 kg/m2: h = 24 m.
Lähteiden [134,135, 136] perusteella voidaan tehdä seuraava karkea arvio siitä millaista kasvillisuutta eräät palokuorman määrät vastaavat:
- 0,1 – 0,3 kg/m2 → ruoho
- 0,3 – 0,5 kg/m2 → lyhyt heinä
- 0,5 – 1,0 kg/m2 → pitkä heinä
Tulokset esitetään graafisesti kuvassa 7. Tuossa kuvassa esitetystä suorasta voidaan
suojaetäisyydet muille kuin edellä oleville palokuorman määrille välillä m” = 0 – 6
kg/m2.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
61
Kuva 29. Suojaetäisyyden määrittely ja tilanteessa vaikuttavat keskeiset tekijät.
Kuva 30. Viherkaton paloteho per yksikkö pinta-ala.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
62
Kuva 31. Arvio palon leviämisnopeuden jakaumalle.
Kuva 32. Palotehokäyrien otos.
Kuva 33. Näkyvyystekijän laskennan asetelma.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
63
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Kuva 34. Seinään kohdistuvan säteilyn riippuvuus korkeudesta eri palokuorman
määrän m” arvoilla: a) m” = 0,5 kg/m2, b) m” = 1,0 kg/m2,
c) m” = 1,5 kg/m2, d) m” = 2,0 kg/m2, e) m” = 3,0 kg/m2 ja
f) m” = 5,0 kg/m2,
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
64
Kuva 35. Suojaetäisyyden riippuvuus palokuorman määrästä m”.
5.3
Puujulkisivu
VTT:n vuonna 2004 tekemässä tutkimuksessa Puujulkisivujen paloturvallisuus lähiökerrostaloissa on esitetty riskien suuruuden arviointiin perustuva paloturvallisuustarkastelu puujulkisivusta case-kohteessa, jonka riskianalyysissa otettiin huomioon
myös palokunnan sammutus- ja pelastustoiminta käyttämällä VTT:ssa kehitettyä
ajasta riippuvaa tapahtumapuumallia. Puisen julkisivun vaikutuksen palon leviämiseen
yläpuoleiseen asuntoon havaittiin olevan pieni verrattuna muihin palotilanteeseen liittyviin, usein satunnaisiin, tekijöihin. Esimerkiksi palokunnan ajomatkalla on selvästi
suurempi merkitys rakennuksen paloriskeihin kuin julkisivumateriaalilla. Myös rakennuksen ja sen huoneistojen geometrioilla on usein suurempi vaikutus rakennuksen paloriskeihin kuin julkisivumateriaalilla. [55] Tätä tutkimustaustaa vasten on ymmärrettävää, että puujulkisivujen käyttö laajemmin kuin mitä RakMK osan E1 taulukot ja lukuarvot antavat mahdollisuuden, edellyttää aina kohdekohtaista toiminnallista palosuunnittelua. E1:n taulukkomitoituksen mukaan puujulkisivua ei voida käyttää ensimmäisessä maan päällisessä kerroksessa eikä uloskäytävien ja varateinä toimivien ikkunoiden tai muiden aukkojen ylä- ja alapuolella. Mikäli halutaan puujulkisivu esimerkiksi
pääoven yläpuolelle tai varatienä toimivien ikkunoiden ylä- ja alapuolelle, edellyttää
se toiminnallista palosuunnittelua.
Asuinkerrostalopaloissa henkilövahingot syntyvät pääsääntöisesti palohuoneistossa
sekä porrashuoneeseen levinneen savun aiheuttamina. Näihin julkisivun materiaalilla
ei ole vaikutusta. Aineellisten vahinkojen muodostumiseen julkisivumateriaalilla on
suurempi vaikutus ja tämän vuoksi on syytä kiinnittää huomiota puujulkisivun suunnitteluun siten, että palo ei pääse esteettömästi leviämään räystään kautta mahdolliseen
yläpohjan onteloon. [55]
Puujulkisivujen paloturvallisuutta arvioitaessa oleellista on tietää, minkä laisia paloja
syttyy asuinkerrostalossa ja kuinka ne leviävät muihin palo-osastoihin eli porrashuoneeseen ja muihin asuntoihin. Tätä taustaa vasten voidaan tutkia eri julkisivumateriaalien vaikutusta paloturvallisuuteen.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
65
5.3.1 Kerrostalojen palojen lukumäärä ja niiden leviäminen
VTT:n tekemässä tutkimuksessa Puujulkisivujen paloturvallisuus lähiökerrostaloissa
tutkittiin PRONTO-tietokannasta tehdyillä hauilla, kuinka paljon kerrostalopaloja Suomessa tapahtuu, syttyvätkö ne talon sisä- vai ulkopuolella ja miten ne ovat levinneet
muihin palo-osastoihin esimerkiksi ulkokautta. Vuosina 1996–2001 tapahtui PRONTOtietokannan mukaan keskimäärin 425 sisällä syttynyttä asuinkerrostalon tulipaloa vuodessa (95 % luottamusväli 385–466). Näistä paloista vain 3 % oli kirjattu levinneeksi
muihin palo-osastoihin eli porrashuoneeseen tai toisiin asuntoihin palokunnan paikalle saapuessa. Sisällä syttyneistä paloista 74 % rajoittui syttymishuoneeseen tai sen
osaan. Alkusammutus sammutti palon 14 %:ssa tapauksista ja 8 %:ssa tapauksista se
rajoitti palon kehitystä. Vain 2 %:ssa sisällä syttyneistä paloista oli maininta siitä, että
liekit olivat päässeet ulos tulipalon rikkomasta ikkunasta ja näistä vain kolmessa tapauksessa palon oli raportoitu levinneen edelleen yläpuoleiseen asuntoon rikkomalla
sen ikkunat. Tämä vastaa noin yhtä promillea (1 ‰) kaikista sisällä syttyneistä paloista.
[55]
Tarkasteluaikana asuinkerrostalossa syttyi keskimäärin 50 paloa, jotka on luokiteltu ulkopuoleisiksi syttymiksi (noin 10 % kaikista syttymistä). Näistä ulkoisista syttymistä
suurin osa (4/5) on parvekkeilla syttyneitä paloja ja ”varsinaisia” ulkoisia syttymiä on
vain noin kaksi paloa sadasta. Näitä ”varsinaisia” ulkoisia syttymiä ovat mm. roska-astioiden palot rakennuksen läheisyydessä, sähköisistä syistä syttyneet julkisivupalot
yms. Parvekkeilla syttyneistä paloista, joita ei onnistuta alkusammuttamaan, voidaan
noin 15 %:ssa arvioida palon leviävän sisälle asuntoon. Kaikista parvekkeilla syttyneistä
paloista vastaavasti noin 10 % leviää sisälle asuntoon. [55]
5.3.2
Paloskenaariot
Perinteisissä asuinkerrostalossa henkilöturvallisuuden kannalta pahimpia palotapauksia ovat asunnon sisällä syttyneet tulipalot, jotka aiheuttavat suuren vaaran syttymisasunnossa oleville henkilöille sekä mahdollisesti porrashuoneeseen leviävän savun
vuoksi myös muille saman portaan asukkaille. Näihin vahinkoihin ei rakennuksen julkisivumateriaalilla ole merkitystä, koska syttymisasunnossa olevat henkilöt menehtyvät
savuun taikka kuumuuteen jo ennen kuin palo leviää julkisivulle. Myöskään porrashuoneeseen tulevan savun määrä ei riipu rakennuksen julkisivumateriaalista. Joten nämä
tyypillisimmät palotapaukset jätetään julkisivujen paloturvallisuustarkastelun ulkopuolelle. [55]
Tarkastelussa keskitytään ainoastaan julkisivulle päässeisiin paloja. Näitä ovat [55]

lieskahtanut huoneistopalo, joka leviää rikkomalla ikkunat (tai siten, että ikkunat ovat jo valmiiksi auki),

parvekkeilla syttyneet palot sekä

ulkopuoleiset syttymät (esim. roskalaatikko palaa seinän vieressä).
5.3.3 Lieskahtanut huoneistopalo
Huoneiston sisällä syttyneen palon kehittyminen ei riipu julkisivumateriaalista ennen
kuin liekit pääsevät kuumentamaan julkisivua, mikä yleensä tapahtuu sen jälkeen, kun
palotilan ikkuna rikkoontuu tulipalon aiheuttaman lämpörasituksen vuoksi. Myöskään
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
66
palon havainnointiin ennen ikkunan rikkoutumista ei julkisivumateriaalilla ole vaikutusta. Ikkunan rikkouduttua savu ja mahdollisesti myös liekit pääsevät julkisivulle, tämän jälkeen julkisivumateriaalilla voi olla vaikutusta palon havaitsemiseen. VTT:n tutkimuksessa tehtiin palon havaitsemiseen liittyen konservatiivinen arvio, missä oletettiin, ettei julkisivumateriaalilla ole vaikutusta palon havaitsemiseen. Tämä antoi varmalla puolella olevan lähtökohdan, sillä palava julkisivu lisää palossa vapautuvan savun
ja tulen määrää verrattuna paloa levittämättömään julkisivuun. [55]
Asunnossa sisällä syttyvien palotapauksien kehittymistä tarkasteltiin kahdesta eri näkökulmasta. Palon havainnointiin liittyvät tapahtumat mallinnettiin käyttämällä
CFAST-vyöhykemallia, jonka avulla voitiin arvioida huonepalon kehittymistä ja sitä hetkeä, jolloin liekit pääsevät ikkunasta ulos. Laskennassa oletettiin, että asunnon sisäovet ovat auki, sillä ovien ollessa kiinni palo tulee nopeasti happirajoitteiseksi eikä tila
todennäköisesti kuumene niin paljon, että ikkuna rikkoutuisi. Huoneiden geometria ei
tutkitussa kohteessa juurikaan vaikuttanut palon kehittymiseen, sillä huoneet olivat
lähes samankokoisia. Paljon enemmän ikkunoiden särkymiseen vaikuttavat satunnaiset tekijät, kuten ikkunan kiinnitys karmeihin, mahdolliset jännitykset laseissa, pienet
säröt lasien reunoissa sekä palon kehittymisnopeus. Näitä epävarmuuksia mallitettiin
Monte Carlo – tekniikalla. [55] Lasin rikkoutumista on käsitelty tarkemmin luvussa 3.4
Ikkunoiden rikkoutuminen tulipalossa.
Tämän tarkastelun jälkeen VTT:n tutkimuksessa siirryttiin käyttämään kokeisiin perustuvaa korrelaatiokaavaa palotilan ikkunasta ulos tulevan liekin koolle ja liekin seinään
aiheuttamalle lämpörasitukselle. [55] Näistä edellä kerrotuista simuloinneista ja malleista saadaan johdettua palon leviämisen aikakehitys. Tätä pitää verrata palokunnan
toimintaedellytyksiin. Tämä vertailu tehtiin VTT:n tutkimuksessa käyttämällä VTT:ssa
kehitettyä ajasta riippuvaa tapahtumapuumallia (ARTP) [103, 137]. Malli eroaa normaalista ajasta riippumattomasta tapahtumapuumallista siten, että siinä tehdään tapahtumapuu monelle eri ajanhetkelle ja nämä puut yhdistetään tämän jälkeen käyttäen todennäköisyyslaskennan sääntöjä. Tämä mahdollistaa sen, että eri ajanhetkiin
liittyvissä tapahtumapuissa voidaan käyttää eri haarautumistodennäköisyyksiä toisin
kuin perinteisessä tapahtumapuuanalyysissä, missä joudutaan valitsemaan jokin sopiva ajanhetki.
VTT:n tutkimuksessa käytetyllä menetelmällä saatiin kuva siitä, paljonko tulipaloihin
liittyvät riskit puujulkisivun omaavassa talossa eroavat vertailutapauksesta eli palamattomasta aineesta tehdystä julkisivusta. Mallilla voitaisiin tarkastella myös eri paloturvallisuustoimenpiteiden, kuten paloilmoittimen ja automaattisen sammutusjärjestelmän, vaikutusta paloriskeihin.
5.3.4 Parvekkeella syttynyt palo
VTT:n tutkimuksessa tehdyn tilastoselvityksen mukaan ulkopuoleisten syttymien
osuus oli noin 10 % kaikista tutkituista asuinkerrostalopaloista, jotka tässä tutkimuksessa olivat P1-luokan rakennuksia. [55] Rakennuksen paloluokalla ei ole tilastotiedon
käytettävyyteen tässä kohtaa merkitystä, sillä tarkasteltavat palot kohdistuivat asuinkerrostaloihin, mitä edustavat myös P2-paloluokkaan kuuluvat puukerrostalot.
Asunnon ulkopuoleisista syttymistä suurin osa, noin 80 %, oli syttynyt parvekkeilla eli
parvekepaloja oli 8 % kaikista asuinkerrostalopaloista. Palon kehittymistä parvekepa-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
67
lossa on selvitetty tarkemmin luvussa 5.4. Rakennuksen julkisivumateriaalilla on vaikutusta parvekepalon leviämiseen yläpuoleiselle parvekkeelle, jota kautta palo voi
vaarantaa yläpuoleisessa asunnossa olevien henkilöiden turvallisuuden. Palotilastoissa
(vuodet 1996–2001) ei ole kuin muutama raportoitu tapaus, jossa palo olisi levinnyt
parvekkeelta ylöspäin tai sivulle. Huomattavasti suurempi henkilöriski tulee siitä, että
parvekkeella syttynyt palo leviää suoraan parvekkeelta asunnon sisälle joko rikkomalla
ikkunat tai parvekkeen avonaisesta ovesta. Tilastojen perusteella noin joka kymmenennen parvekepalon voidaan arvioida leviävän sisälle asuntoon eli 0,8 % kaikista
asuinkerrostalopaloista palo olisi syttynyt parvekkeella, josta se pääsee leviämään
asuinhuoneiston sisäpuolelle.
5.3.5 Ulkopuolinen syttyminen
Muita ulkoisia syttymiä kuin edellä esitellyt palot, lieskahtaneen palon leviäminen sekä
parvekkeelta alkanut palo, asuinkerrostaloissa on koko Suomessa vuodessa vain noin
kymmenen tapausta vuodessa. Näitä ovat muun muassa roska-astioiden tuhopoltot
rakennuksien seinien vieressä. Muita mahdollisuuksia on seinän viereen ajaneen tai
pysäköidyn auton syttyminen. [55] Ulkopuolisen syttymän todennäköisyys on hyvin
pieni, kun muut rakennukset ja rakennelmat kuten roskakatokset sijaitsevat tarpeeksi
kaukana puujulkisivusta ja puujulkisivuisen rakennuksen viereen sallitaan ajo ainoastaan pelastuskalustolla sekä tavaran toimitusta varten ja ajoa rakennuksen ympäri on
rajoitettu. Kun puujulkisivu on toteutettu määräysten mukaisesti [138] ja julkisivun takana olevaan tuuletustilaan on asennettu palokatkot esimerkiksi Puuinfon julkaiseman
teknisen tiedotteen mukaan [139], puisella julkisivulla palo etenee suhteellisen hitaasti ylöspäin eikä se vaikeuta poistumista porrashuoneiden kautta. Joten pienen todennäköisyyden lisäksi näihin palotapauksiin liittyvät henkilöriskit ovat vähäiset. [55]
Ainoastaan silloin, kun talon seinustalla syttyy (tai sytytetään) suuri määrä palavaa tavaraa ensimmäisen kerroksen ikkunoiden alapuolelle, voi palo edetä ikkunat rikkoen
sisälle asuntoon, jossa se voi aiheuttaa henkilövahinkoja. Ensimmäisen kerroksen alapuolella olevalla puisella julkisivulla on tähän samanlainen vaikutus kuin sillä on lieskahtaneen huoneistopalon leviämiseen yläpuoleiseen asuntoon ikkunoiden rikkoontumisen kautta. [55]
5.3.6 Rakennuksen ominaisuuksien vaikutus
VTT:n tutkimuksessa tutkittiin mm. huoneiden geometrian vaikutusta asunnossa syttyneen palon leviämisen todennäköisyyteen yläpuoliseen asuntoon. Verrattavina olivat seuraavan tyyppiset asunnot: A) esimerkkikohteen alkuperäiset huoneet; B) huoneiden pohja neliön muotoinen, ikkunat kuten esimerkkikohteessa; C) huoneiden
pohja kuten esimerkkikohteessa, mutta ikkunat huoneiden levyiset; D) huoneiden leveydet ja syvyydet vaihdettu keskenään eli huoneet ovat leveitä sekä ikkunat kaksi
kertaa leveämmät kuin esimerkkikohteessa. Vertailu tehtiin paloa levittämättömillä
julkisivuilla ja tarkasteluun otettiin mukaan yksi tapaus, jossa oli puujulkisivu. Puujulkisivu ja vastaavan asuinhuoneen betonijulkisivu on merkitty kuvaan 36.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
68
a)
b)
0.005
0.00009
A
C
B
0.004
D
0.00008
BetoniJS
C
B
0.00007
P[kaksi ylös]
PuuJS
P[yksi ylös]
A
0.003
0.002
PuuJS
0.00006
D
BetoniJS
0.00005
0.00004
0.00003
0.00002
0.001
0.00001
0
0
10 min
12 min
17 min
23 min
10 min
12 min
17 min
23 min
Kuva 36. Palokunnan ajoajan ja rakennuksen huoneiden geometrian vaikutus palon
leviämistodennäköisyyksiin 3-4 kerroksisille P1-luokan
betonikerrostaloille. a) Huone-palon leviämistodennäköisyys kerros
ylöspäin, b) huonepalon leviämistodennäköisyys kaksi kerrosta ylöspäin.
Esimerkkikohteen tulokset ovat merkitty kuvaan sekä ennen (’BetoniJS’)
että jälkeen (’PuuJS’) puisen julkisivun lisäyksen. Esimerkkikohteen
huoneiden ja ikkunoiden kokoja (A) on vaihdeltu seuraavasti: huoneet
neliönmuotoisia, mutta pinta-alat ennallaan (B), huoneet alkuperäisen
muotoisia, mutta ikkunat huoneen levyiset (C), huoneiden syvyydet ja
leveydet vaihdettu päittäin ja ikkunat kaksi kertaa leveämmät (D).
Kuvassa 36 olevat ajat [min] vastaavat eri etäisyyksillä palokunnasta sijaitsevia kerrostaloja siten, että ajat vastaavat palokunnan keskimääräisiä sammutustoimien aloittamisaikoja mitattuna palokunnan hälytyshetkestä. Huoneiden geometriasta ja palokunnan sammutuksen aloitusajankohdasta johtuva vaihtelu palon leviämistodennäköisyyksiin on merkittävämpää kuin puisen julkisivun lisäyksestä aiheutuva vähäinen leviämistodennäköisyyden kasvu. [55]
Mikäli halutaan käyttää puujulkisivua enemmän kuin mihin RakMK osan E1 taulukko
8.3.4 antaa mahdollisuuden, on tehtävä kohdekohtainen toiminnallinen palomitoitus,
jossa otetaan huomioon julkisivumateriaalin lisäksi mm. rakennuksen ja asuntojen
geometria.
5.4
Lasitetut parvekkeet
5.4.1 Johdanto
Tässä laskentaesimerkissä tarkastellaan voidaanko lasitetun parvekkeen rakenteissa
jättää puupintoja näkyviin. Esimerkissä ei tarkastella skenaariota, jossa palo voisi levitä
asunnon sisälle, jota on käsitelty kappaleessa 5.4.4. Palon lämpötilat määritetään Harmathyn ja Lien mallilla, joka on esitelty kappaleessa 3.3.2. Puurakenteen hiiltyminen
määritetään iteratiivisesti SAFIR-ohjelmalla.
Laskentaesimerkissä määritetään rakenteen lopullinen hiiltymä. Laskennassa on oletettu, että hiiltyvät puupinnat sijaitsevat kantavissa rakenteissa. Mikäli paloon osallis-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
69
tuisi esim. ohuempia puupaneeleja, kannattaisi ne sisällyttää jo alkutilanteen palokuormaan.
5.4.2 Lähtötiedot
Tarkasteltavan parvekkeen koko on:
- leveys: 3,3 m
- syvyys: 2,3 m
- korkeus: 3,0 m
Valitaan käytettäväksi lattian palokuorman tiheydeksi 300 MJ/m2, eli oletetaan parvekkeelle puolet asuinhuoneen palokuorman tiheyden 80 % fraktiilin arvosta (kuva 4).
Kun tämä arvo jaetaan tasan kaikille pinnoille, saadaan palokuorman tiheydeksi 46,7
MJ/m2.
Lien huonepalomallin parametrina C käytetään arvoa 0, joka vastaa raskaita seiniä johtaen pienempiin lämpötiloihin kuin kevyen vaipparakenteen (C = 1 tai C = 2). Arvon C
= 0 käyttö on tässä tapauksessa perusteltua, koska suuren osan lämmöstä voidaan
olettaa siirtyvän ikkunalasien läpi.
Lien huonepalomallin aukkotekijä, F, on tässä tapauksessa parametri johon sisältyy
paljon epävarmuuksia, kuten lasien auki pitäminen ja särkyminen palossa. Tämän takia lasketaan aluksi huonepalon lämpötilakäyrät eri aukkotekijän arvoilla (F = 0,01 –
0,15 eli koko mallin soveltuvuusalueella).
Oletetaan, että 25 % lasitetun parvekkeen vaipasta on näkyvää puupintaa, jonka paksuus on 150 mm ja tiheys 470 kg/m3, hiiltyminen on sisällytettävä iteratiivisesti palokuormaan. Puun lämpöarvona käytetään arvoa: Hu = 17,5 MJ/kg (SFS-EN 1991-1-2).
Kehittyneissä laskentamenetelmissä käytetään EC5:n liitteen B mukaisia materiaaliominaisuuksia tiheydelle ja ominaislämmölle. EC5:n liitteen B mukaista lämmönjohtavuutta korotetaan taulukon 2 mukaisesti.
5.4.3 Laskenta
Huonepalon lämpötilojen määritys
Kuvassa 37 on esitetty Lien mallilla lasketut huonepalon lämpötilat, kun
- aukkotekijä F = 0,01 - 0,15
- vaipan termiset ominaisuudet huomioon ottava tekijä C = 0
- palokuorma kaikkia pintoja kohden (ilman palavaa puuta), Q = 46,7 MJ/m 2
Lisäksi kuvassa 37 on esitetty standardipalokäyrä vertailun vuoksi.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
70
Kuva 37. Eri aukkotekijöillä lasketut lämpötila-aikakäyrät.
Valitaan kuvan 37 käyristä jatkotarkasteluihin seuraavat tapaukset: F = 0,01; F = 0,02
ja F = 0,04. Jos oletetaan, että aukon korkeus on noin 1,5 m, niin eri aukkotekijöitä, F
vastaavat aukon leveydet ovat:
- F = 0,01 → 0,26 m
- F = 0,02 → 0,54 m
- F = 0,04 → 1,05 m
- F = 0,15 → 3,97 m
Lasin rikkoutumisesta tehdyt oletukset
Hietaniemen raportin [56] mukaan lasin rikkoutuminen tapahtuu 95 %:n todennäköisyydellä silloin kun kaasun lämpötila on välillä 250 – 530 oC (ks. kappale 3.4). Toisaalta
karkaistun lasin lämpötila sen rikkoutuessa saattaa olla yli 600 o C. Edellä mainitut lämpötilat on esitetty kuvassa 38 yhdessä jatkotarkasteluihin valittujen palokäyrien
kanssa.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
71
Kuva 38. Jatkotarkasteluihin valitut palokäyrät ja lasin särkymislämpötiloja.
Kuvan 38 perusteella voidaan todeta, että jos lasina käytetään karkaistua lasia, niin se
ei välttämättä rikkoudu palossa. Mikäli lasit rikkoutuvat, johtaa se suurempaan aukkotekijään ja pienempiin lämpötiloihin, kuten kuvasta 38 voidaan nähdä. Oletetaan siis
tässä tapauksessa konservatiivisesti, että lasit eivät rikkoudu palon aikana.
Hiiltymän iteratiivinen laskenta
Tarkastellaan ensin, mikä kolmesta jatkotarkasteluihin valituista palokäyristä on puurakenteen hiiltymän kannalta mitoittava. Kuvassa 39 on esitetty puurakenteen hiiltymä tarkasteltavien kolmen palon tapauksessa ensimmäisellä iteraatiokierroksella.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
72
Kuva 39. Puurakenteen hiiltymä kierroksella 1 palokäyrillä 1-3.
Kuvan 39 perusteella palo 2 on puurakenteen hiiltymän kannalta kriittisin. Tarkastellaan jatkossa ainoastaan sitä.
Iteratiivinen laskenta tehdään kappaleessa 4.2.1 esitettyjen vaiheiden mukaisesti. Iterointia jatketaan kunnes palavalta puurakenteelta tuleva lisäys palokuorman tiheyteen
on korkeintaan 2 %.
Taulukossa 12 on esitetty iteratiivisen laskennan kulku numeroarvoilla tarkasteltavassa tapauksessa.
Taulukko 12. Iteraation kulku esimerkkitapauksessa.
Kierros (i)
qt, d, i [MJ/m2]
dchar, i [mm]
qadd, i [MJ/m2]
qadd, i / qt, d, i
1
46,68
15,0
30,84
66 %
2
77,52
25,6
21,80
28 %
3
99,32
33,2
15,63
16 %
4
114,95
38,7
11,31
10 %
5
126,26
42,6
8,02
6%
6
134,28
45,4
5,76
4%
7
140,03
47,4
4,11
3%
8
144,15
48,8
2,88
2%
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
73
5.4.4 Tulokset
Kuvissa 40 ja 41 on esitetty graafisesti iteraation kulku sekä lämpötila-aikakäyrän ja
hiiltymän osalta.
Kuva 40. Lämpötila-aikakäyrä eri iteraatiokierroksilla.
Kuva 41. Hiiltymissyvyys eri iteraatiokierroksilla.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
74
Kuvan 41 perusteella voidaan todeta, että lopullinen hiiltymäsyvyys rakenteessa oli
noin 49mm. Taulukosta 12 nähdään myös, että puun palamisesta syntynyt lisäys palokuormaan oli merkittävä.
Käytetyillä lähtöarvoilla iteraatio suppenee, mutta mikäli näkyvän puun osuus olisi ollut suurempi kuin 25 %, iteraation suppeneminen olisi ollut hitaampaa ja lopullinen
hiiltymä olisi ollut selvästi suurempi.
Yhteenvetona tarkastellusta tapauksesta voidaan sanoa, että kaikista parvekkeen pinnoista voi olla näkyvää puupintaa n. 25 %. Lähtöarvojen muuttaminen johtaa erilaisiin
tuloksiin.
On syytä huomata, että esimerkin laskenta on tehty hyvin konservatiivisesti siten, että
aukkotekijän on oletettu olevan 0,02 koko palon ajan, mikä vastaa tilannetta, että vain
pieni osa laseista särkyy tai on auki. Tällainen tilanne voisi olla käytännössä mahdollista
vain siinä tapauksessa, että lasituksena käytetään karkaistua- tai palonkestävää lasia.
Lasien rikkoutuessa tätä enemmän, lämpötilat jäävät selvästi matalimmiksi ja puurakenteen hiiltymä pienemmäksi.
Lähtötiedot rakennesuunnittelijalle
EC5:n kohdan 4.2.2 (Tehollisen poikkileikkauksen menetelmä) mukainen kaava hiiltymissyvyydelle tässä tapauksessa on:
𝑑𝑒𝑓 = 𝑑𝑐ℎ𝑎𝑟,𝑛 + 𝑘0 𝑑0
(9)
missä:
dchar, n = 49 mm, numeerisista analyyseistä määritetty hiiltymissyvyys
k0d0 = 7 mm (ks. kappale 4.2.1)
Näin ollen tulokseksi saadaan, että rakennesuunnittelijan on mitoitettava rakenteet
hiiltymälle def = 56 mm.
5.5
Puurakenteinen hissikuilu
5.5.1 Johdanto
Tässä laskentaesimerkissä tarkastellaan puurakenteisen hissikuilun paloa seuraavissa
tapauksissa
- Pelkkä hissi palaa
- Hissi palaa ja osa näkyvästä puupinnasta osallistuu paloon
Hissikuilun lämpötilojen tarkastelu on tehty Ozone- vyöhykemalliohjelmalla (ks. kappale 2.1.2) ja puurakenteen hiiltymän laskenta on tehty SAFIR-ohjelmistolla. Analyyseissä ei oteta huomioon hissikuilun mahdollista sprinklausta.
5.5.2 Lähtötiedot
Tarkasteltavan hissikuilun poikkileikkaus ja periaate tarkasteltavasta palosta on esitetty kuvassa 42. Hissikuilun korkeus on 13m. Hissikuilun lattia on tehty betonista ja
seinät sekä katto ovat 150mm paksua massiivipuuta, jonka tiheys on 450 kg/m3
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
75
(Ozonen oletusarvo). On syytä mainita, että hissikuilun dimensiot eivät ole lähteen
[140] mukaisella vyöhykemallien soveltuvuusalueella (liian korkea rakenne, leveys /
korkeus < 0,4). Perusteena tähän rajoitusehtoon on, että korkeissa tiloissa palopatsas
osuu tilan reunoihin. Tämä ehto koskee kuitenkin kaksivyöhykemalleja. Riittävällä paloteholla tilanne muuttuu yksivyöhykepaloksi, jolloin palopatsas ja kyseinen rajoitus
häviävät. Pakotetaan Ozonen tarkastelu yksivyöhykemalliksi, jolloin laskentaa voidaan
soveltaa tähän tapaukseen.
Hissin palokuormana käytetään arvoa 120 MJ ja lämmönluovutusnopeuden maksimiarvona arvoa 0,2 – 0,5 MW. Edellä mainitut arvot perustuvat asiantuntija-arvioon
kyseisessä kohteessa käytettävästä hissistä. Kyseinen arvio on tehtävä kohdekohtaisesti. Hiiltymän laskennassa käytetään kehittyneitä laskentamenetelmiä (SAFIR) ja
EC5:n liitteen B mukaisia materiaaliominaisuuksia tiheydelle ja ominaislämmölle.
EC5:n liitteen B mukaista lämmönjohtavuutta korotetaan taulukon 2 mukaisesti.
Kuva 42. Hissikuilun poikkileikkaus ja tarkasteltava palotilanne.
5.5.3 Tulokset
Pelkän hissin palo
Lasketaan kuilun pohjalla olevan hissin palosta kuiluun syntyvät lämpötilat tapauksissa, joissa maksimiarvo paloteholle on 0,2 MW ja 0,5 MW palokuorman ollessa 120
MJ. Alustavan tarkastelun perusteella tilanne, jossa seinässä olevan aukon suuruus on
0,1 m x 2,1 m johtaa korkeimpiin lämpötiloihin, joten käytetään sitä kaikissa analyyseissä. Puun syttymislämpötila on yleensä 300 – 350oC:een paikkeilla [141] (300oC
merkitty kuvaan 43).
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
76
Kuva 43. Pelkän hissin palosta syntyvät lämpötilat 0,2 ja 0,5 MW:n palotehoilla.
Kuvan 43 perusteella puupinnat eivät välttämättä syty tarkastellussa palorasituksessa
ainakaan laajalti. Toisaalta kyseessä on yksivyöhykemalli, joka olettaa tasaisen lämpötilan koko hissikuiluun ja paikallisesti lämpötilat voivat olla kuumempia. Jos paloa tarkastellaan SFS-EN 1991-1-2:n liite C:n paikallisen palon mallilla, saadaan tulokseksi,
että 300oC:n raja ylittyy noin 1-2 metrin korkeudella hissikuilussa. Tarkastellaan seuraavassa kappaleessa tilannetta, jossa palokuorma on suurempi johtuen paloon osallistuvasta puusta.
Puurakenteiden osallistuminen paloon
Tarkastellaan tilannetta, jossa kokonaispaloteho on 0,5 MW ja palon kesto 8 minuuttia. Palon voidaan olettaa koostuvan seuraavista osatekijöistä:
- Hissin palo: 0,25 MW, 120 MJ
- Puurakenteiden osallistuminen paloon: 0,25 MW, 120 MJ
Puurakenteiden osallistuminen paloon vastaa likimain tilannetta, jossa:
- Palolle altistuva puupinta-ala on 3,8 m2
- Hiiltymisnopeus on 0,5 mm/min (oletettu hitaammaksi kuin standardipalo-olosuhteissa)
Kuvassa 44 on esitetty edellä mainitulla paloteholla määritetty lämpötila-aikakäyrä.
Tähän käyrään on merkitty yleisesti puurakenteiden hiiltymisrajana pidetty 300oC:een
raja.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
77
Kuva 44. Hissin ja puurakenteen palosta syntyvät lämpötilat.
Kuvasta 44 nähdään, että hissin ja oletetun palavan puurakenteen palosta syntyvät
lämpötilat ovat sellaiset, että ne voivat aiheuttaa puurakenteen hiiltymistä. Lasketaan
kuvan 44 mukaisten lämpötilojen aiheuttama hiiltymä puurakenteeseen seuraavassa
kappaleessa.
5.5.4 Hiiltymän iteratiivinen laskenta
Hiiltymän iteratiivinen laskenta on tehty noudattaen kappaleessa 4.2.1 esitettyjä periaatteita. On syytä huomata, että kaikki laskenta tehtiin 8 minuuttiin asti. Todellisuudessa palo jatkuisi eteenpäin, mutta palon alkuvaiheesta voidaan tässä tapauksessa
tehdä tarvittavat johtopäätökset.
Taulukko 13. Iteraation kulku esimerkkitapauksessa.
Kierros (i)
Q [MJ]
dchar, i [mm]
Qadd, i [MJ]
qadd, i / qt, d, i
1
240
0,5
169
70 %
2
409
4,2
1422
348 %
Taulukosta 13 nähdään, että tässä tapauksessa iterointi ei suppene, vaan palokuorma
kasvaa selvästi jo kierroksella 2. Tämä tarkoittaa, että laskelman mukaan rakenteen
hiiltymä ei pysähdy vaan palokuorma palaa loppuun. Kuvassa 45 on esitetty palotilan
lämpötilat (vasen puoli) ja puurakenteen hiiltyminen (oikea puoli) kierroksilla 1 ja 2.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
78
Kuva 45. Palotilan lämpötilat (vasemmalla) ja hiiltymissyvyydet (oikealla) kierroksilla
1 ja 2.
5.5.5 Johtopäätökset
Tarkastellusta tapauksesta voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset:
- Pelkän hissin palosta ei välttämättä aiheudu yli 300oC:een lämpötiloja ja puurakenteiden laajamittaista syttymistä, mutta
- Puurakenteiden pienikin syttyminen lisää palokuormia ja hiiltymiä merkittävästi ja voi johtaa tilanteeseen, jossa hiiltyminen ei pysähdy
Hissin alkupalon lämpötilakenttä ei liene paikan suhteen ihan homogeeninen. Yksivyöhykemallin käyttö on tilanteen likimääräinen kuvaus.
On syytä huomata, että tarkastelun tulokset pätevät vain tähän tapaukseen ja ne voisivat olla erilaiset riippuen hissikuilun dimensioista, palokuormasta ja paloskenaarioista. Esimerkiksi tarkasteltaessa korkeampaa (26 m) hissikuilua, lämpötilat jäivät
matalammiksi.
Hissikuiluja, joissa on sähkökäyttöinen hissi, ei yleensä sprinklata. Mikäli hissikuilun sisäpinnoissa halutaan käyttää näkyvää puupintaa, se voisi olla mahdollista riskianalyysin avulla esimerkiksi osoittamalla, että sprinklatun hissikuilun puurakenteita uhkaavien palojen toistumisaika on suurempi kuin EC1:n mukaiset suositusarvot (ks. taulukko 5).
5.6
Porrashuoneen palovaarojen tarkastelu
Porrashuoneen palovaarojen tarkastelu tehtiin case-kohteesta Vuores: Kuistilla, josta
valittiin seitsemän kerroksinen porrashuone. Tarkoitus on arvioida palovaaroja, jos
porrashuoneeseen asennetaan merkittävissä määrin D-luokan pintoja.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
79
5.6.1 Paloriskianalyysin kuvaus
Tilanteen kehittymisen kaaviollinen esitys
Kuvassa 46 esitetään suhteellisen yleinen palotilanteen kehittymisen kaavio. Se alkaa
syttymästä, jonka vuotuinen esiintymistodennäköisyys saadaan kertomalla tilastoista
määritetty syttymistaajuustiheys f” [a-1m-2] tarkasteltavan kohteen kerrosalalla, ja voi
pahimmillaan päätyä vakavaan paloon, jolle on ominaista se, että palokunta tarvitsee
lisävoimia palon hallintaan saamiseen. Tämä vaatii aikaa ja on mahdollista, että palo
voi tuona aikana aiheuttaa vakavia seurauksia, kuten esim. rakennuksen sortumisen.
Tässä tarkastelussa tuo lopputapahtuma on palon leviäminen auki jääneestä palon alkamishuoneiston ovesta porrashuoneeseen.
Kaaviota voidaan analysoida luotettavuustekniikan eri menetelmillä. Yleisin lähestymistapa on pukea kaavio tapahtumapuun muotoon. Tällöin malli sisältää tilanteen
kausaalisen kehittymisen, mutta ei ota huomioon eri tekijöiden aikariippuvuuksista aiheutuvia seikkoja. VTT on kehittänyt Markovin ketjuja hyödyntävän tapahtumapuumallin, jossa nämä aikariippuvuudet voidaan ottaa huomioon [103, 137]. Käsitteellisesti yksinkertaisin lähestymistapa on kuitenkin kaavion analysointi käyttäen numeerista otostekniikkaa eli Monte Carlo – laskentaa, josta VTT on kehittänyt käyttökelpoisen metodin paloturvallisuustekniikan laskentatyökaluksi [100, 102, 104, 105, 106,
107, 108, 109, 110, 111, 112].
Jatkossa käydään läpi tämän kaavion keskeiset syötesuureet ja esitetään tilanteen
Monte Carlo – analyysin tuottamat tulokset.
Kuva 46. Palotilanteen kehittyminen.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
80
5.6.2 Tulipalojen kuvaus
Tulipalon syttymisen esiintymistodennäköisyys määritetään VTT:n ja Pelastusopiston
[101] määrittämien eri käyttötavan kohteiden syttymistaajuustiheyden f” [syttymää
per vuosi per kerrosneliömetri] perusteella, joka esitetään kuvassa 3. Kohteen asuinhuoneistojen kerrosala on Af = 7400 m2. Tällöin syttymistaajuustiheys on f” = 5,010-6
a-1m-2 ja syttymistaajuus f = Af  f” = 3,710-2 a-1 [syttymää per vuosi], joka tulipalojen
syttymisen keskimääräisenä toistumisaikana vastaa arvoa kerran noin 27 vuodessa.
Tulipalojen oletetaan kasvavan neliöllisesti ajan t mukana siten, että paloteho on verrannollinen tekijään 1000 kW  (t/tg)2, missä tg [s] on palon kasvuaikatekijä. Sen jakaumalle käytetään viitteessä [142] esitetyssä tutkimuksessa tekijälle [kW/s2] määritettyä jakaumaa (kuva 48a) ja käyttäen tietoa, että 1000 kW  (t/tg)2 = 2, jonka mukaan
tg = [1000 kW/ ]1/2. Tuloksena saatava kasvuaikatekijän tg jakauma esitetään kuvassa
48b.
Kuva 47. Tulipalon syttymistaajuustiheyden riippuvuus kerrosalasta [142].
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
81
a
)
b
)
Kuva 48. a) Viitteessä [143
avulla määritetty palon kasvuaikatekijän tg jakauma.
5.6.3 Palohälytyksen ja alkusammutuksen kuvaus
Palohälytys tapahtuu joko kohteen palovaroittimien reagoidessa paloon tai kun asukkaat tai henkilökunta havaitsevat palon.
Savuilmaisimien toiminta-aika lasketaan Alpertin mallia [143] käyttäen palopatsaan
lämpötilan nousun perusteella, koska palon alkuvaiheissa savuntiheyden ja lämpötilan
nousun välillä on lineaarinen yhteys [144, 145]. Tätä mallintamista käytettäessä savuilmaisinta kuvataan seuraavilla arvoilla: aktivoitumislämpötila Tact = 35oC ja vasteaikaindeksi RTI = 5 m1/2s1/2. Ilmaisimien toimintavarmuudella käytetään arvoa 95 % (eli
5 % palotapauksista ilmaisimet eivät toimi tarvittaessa).
Asukkaiden tai henkilökunnan oletetaan voivan havaita palo, kun se on kasvanut
50 kW:n suuruiseksi ja varmasti palon oletetaan tulevan havaituksi, kun sen paloteho
on 500 kW. Viiveen palo havaitsemisesta oletetaan olevan 0,5 – 1,5 minuuttia. Aikaviiveenä palon havaitsemisesta hälytykseen käytetään arvoa 1 – 2 minuuttia. Henkilöt
voivat yrittää alkusammutusta. Sen onnistumisen – palon sammutus tai rajoittaminen
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
82
– todennäköisyys asuinrakennuksissa on lähteen [142] mukaan 47 %.
5.6.4 Sprinklerilaitteiston toiminnan kuvaus
Sprinklerin toiminta-aika lasketaan perustuen sprinklerintuntoelimen kuumenemiseen mitoituspalon synnyttämässä kattosuihkuvirtauksessa, jonka ominaisuudet lasketaan käyttäen Alpertin mallia [146] ja seuraavien sprinklerin ominaisuuksia RTI = 50
m1/2s1/2, CSPR = 0.1 m1/2/s1/2 ja Tact = 57 oC.
Sprinklerijärjestelmän poikkeamiset suunnitellusta toiminnasta voidaan jaotella koko
laitteiston toiminnan vajaavaisuuksiin ja laitteiston paikallisiin puutteisiin seuraavasti:
A. laitteisto ei toimi,
B. laitteiston antama vesimäärä on mitoitusarvoa alhaisempi,
jokin palon alkamiskohdan läheisyydessä oleva sprinkleripää ei pysty antamaan suunniteltua vesivuota esim. sprinkleripään viallisuuden vuoksi tai siksi, että jotkin tilapäiset tai pysyvät rakenteet tai asennukset estävät sprinkleripään normaalin toiminnan.
Sprinklerin luotettavuus R riippuu laitteiston tarkastusten ja huollon periodista t [d].
Jos edellinen tarkastus ja huolto on tehty hetkellä t = t0 ja seuraavan tarkastuksen aika
on t0 + t, luotettavuus pienenee eksponentiaalisesti ajan t mukana:
R  exp   t  t 0 , t  t 0 , t 0  t  ,
(10)
[d-1]
missä
on vikaantumistaajuus. Se on periaatteessa jokaiselle systeemille ominainen suure, mutta käytännössä se arvioidaan käyttäen tilastotietoja ja sprinklerisysteemien yleisiä vikapuutarkasteluja, ks. kuva 49.
Palon syttyminen on satunnainen ilmiö, joka voi tapahtua milloin vaan tarkasteluaikavälillä. Palon aikana luotettavuudella voi olla siis mikä tahansa arvo edellä olevan kaavan määräämällä arvovälillä. Relevantti suure on luotettavuuden odotusarvo <R>:
R
1  exp   t 
,
 t
(11)
Tämän suureen keskihajonta on
 R   R2    R 2 
1  exp  2 t 
  R 2 ,
2 t
(12)
Vian todennäköisyys on
Pfail  1  R  .
(13)
On huomattava, että joissain tutkimuksissa tulokset esitetään vikaantumistaajuuksina
ja joissain eri tavoin arvioituina vikaantumistodennäköisyyksinä.
Tässä tarkastelussa sovelletaan viitteessä [147] tehdyn sprinklerijärjestelmän tilastoja vikapuuanalyysin tuloksia, joiden mukaan sprinklerijärjestelmän vikaantumistaajuus
= 1/0,00036 d-1 (per päivä).
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
83
Kuva 49. Esimerkki sprinklerijärjestelmän vikapuusta, jonka avulla analysoidaan
vikaantumisen todennäköisyyttä.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
84
a
)
b
)
Kuva 50. Sprinklerijärjestelmän vikaantuminen, kun tarkastus ja huolto tehdään
neljännesvuosittain: a) luotettavuus ja b) vikaantumistodennäköisyys.
5.6.5 Palokunnan toiminnan malli
Palokunnan toimintavalmiusajan jakaumana käytetään VTT:n ja Pelastusopiston
PRONTO-tilastoista määrittämää tulosta Tampereen kaupungille [142], joka esitetään
kuvassa 51. Kun palokunta aloittaa sammuttamisen, palo voi olla kasvanut liian suureksi, jotta se voitaisiin saada hallintaan. Tämän sammutuskyvyn rajana käytetään tilastoihin [148, 149] perustuvaa jakaumaa, joka esitetään kuvassa 52.
Selvitysaikana käytetään Sisäasianministeriön antaman pelastustoimen toimintavalmiuden suunnitteluohjeen [150] mukaista ensitoimenpiteisiin kuluvaa aikaa, joka riskialueella I on 5 minuuttia.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
85
Kuva 51. Palokunnan toimintavalmiusajan jakauma.
Kuva 52. Palokunnan sammutuskyvyn rajan jakauma.
5.6.6
Palon leviäminen porrashuoneeseen
Todennäköisin syy palon leviämiselle porrashuoneeseen on se, että palon alkamishuoneistosta poistuvat henkilöt jättävät huoneiston oven auki. Siitä, miten usein näin käy,
ei liene julkaistuja tutkimustuloksia. Erään tiedonjyvän tarjoaa PRONTO-tilastoista
analysoitu tieto, jonka mukaan palokunnan saapuessa paikalle 4 % asuinkerrostalojen
paloista on levinnyt syttymisosastoa laajemmalle [151]. Ainakin osa näistä tilanteista
on juuri noita oven auki jäämisiä, mutta eivät varmaankaan kaikki. Siksi osuuden 4 %
käyttäminen oven aukijäämistapauksille antaa tuon tapahtuman todennäköisyyden
yläraja-arvion.
5.6.7 Tulokset
Palo voi levitä porrashuoneeseen, kun seuraavat ehdot täyttyvät: alkusammutus ei tehoa, sprinkleri ei tehoa ja ovi porrashuoneeseen jää auki. Esiintymistodennäköisyys
tälle on seuraavan lainen:
- Kun sprinklerin luotettavuus on kuvan 5 mukainen eli sen vikaantumistodennäköisyys on noin 1 %, esiintyy palohuoneiston auki jääneen oven kautta porrashuoneeseen leviäviä paloja noin joka 6000. palossa. Kun rakennuksen
asuinhuoneiden vuotuinen syttymistaajuus on 3,7·10-2 (a-1), on palohuoneis-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
86
-
ton auki jääneen oven kautta porrashuoneeseen leviävien palojen esiintymistodennäköisyys (1/6000)  3,7·10-2 a-1 = 6,2·10-6 a-1 eli kerran noin
160 000 vuodessa.
Jos sprinklerin luotettavuus on alempi, esimerkiksi 2 %:n vikaantumistodennäköisyyttä vastaava, muuttuvat em. luvut seuraavasti: palohuoneiston auki jääneen oven kautta porrashuoneeseen leviäviä paloja noin joka 3000. palossa,
joka vuotuisena esiintymistodennäköisyytenä vastaa arvoa (1/3000)  3,7·102 a-1 = 12,4·10-6 a-1 eli kerran noin 80 000 vuodessa.
Seuraavaksi otetaan analyysiin palokunnan toiminta mukaan. Mikäli oletetaan, että
palon leviäminen porrashuoneeseen ei merkittävästi haittaa palokunnan toimia, 99
%:n luotettavalla sprinklerillä sellaisen tilanteen esiintymistodennäköisyys, että palokunta ei saa paloa hallintaan, on noin kerran 1 600 000 vuodessa. Jos sprinklerin luotettavuus on 98 %, on vastaava luku kerran noin 800 000 vuodessa. Nämä esiintymistodennäköisyydet täyttävät Eurokoodi 1990 luokan CC2 sortumiselle asetetun rajan,
kerran noin 800 000 vuodessa.
Edellä esitetty oletus lienee kuitenkin aivan liian optimistinen, koska jo sakea savu porrashuoneessa haittaa merkittävästi palokunnan toimia. Se, että porrashuoneessa palaa, on varmastikin paljon pahempi haitta, joka voi jopa estää pelastustoimia ja alentaa
pelastustoiminnan turvallisuutta.
Yhteenveto: Edellä esitetyt esiintymistodennäköisyydet ovat hyvin alhaisia: rakennuksessa, jonka asuinhuoneistot ovat sprinklattu, todennäköisyys palon leviämiselle porrashuoneeseen on erittäin pieni. Toisaalta porrashuoneeseen leviävä palo voi olla hyvin vaarallinen, kuten esimerkiksi Turussa 17.3.2014 sattunut voimakas porrashuonepalo [152] osoitti. Siksi paloriskin toinen komponentti, seuraamuksen vakavuus, voi
olla merkittävän suuri.
Oletetaan että 7-kerroksisessa porrashuoneessa voi uhriluku olla 30. Kun tarkastellaan
tulosta luvussa 4.5.2 Riskiperustainen lähestymistapa esitettyyn kuvaan 13, ei esimerkkilaskussa olla siedettävällä alueella. Toisaalta 30 uhria ei ole myöskään ”ei sallitun”
alueen puolella. Palosuojatulla puulla olisi mahdollisuudet päästä hyväksyttyyn ratkaisuun.
Jos porrashuoneeseen halutaan D-luokan materiaalilla tehtyjä verhoiluja, tämän suunnitteluohjeen suositus on, että asiasta tehdään yhteistyössä pelastusviranomaisten
kanssa seikkaperäinen kohdekohtainen riskiarvio.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
87
5.7
Puurakenteiset IV-konehuoneet
5.7.1 Johdanto
Tässä esimerkissä tarkastellaan laskennallisesti voidaanko IV-konehuoneen rakenteissa jättää puupintoja näkyviin. Palon lämpötilat määritetään Harmathyn ja Lien mallilla, joka on esitelty kappaleessa 3.3.2. Puurakenteen hiiltyminen ja palavasta puusta
syntyvä lisäys palokuormaan määritetään iteratiivisesti SAFIR-ohjelmalla.
Yleisesti ottaen rakennuksen katolla sijaitsevan IV-konehuoneen rakenteissa voidaan
jättää puupintoja näkyviin, mikäli voidaan osoittaa, että palo tai savu ei pääse palotilanteessa leviämään eikä IV-konehuone sorru vaaraa aiheuttavalla tavalla.
Tässä esimerkissä tarkastellaan tilannetta, jossa IV-konehuone on osa kantavaa runkoa
eli se ei saa sortua. Oletetaan, että mitoittava palotapahtuma on määritetty riskianalyysin perusteella ja se täyttää luotettavuusluokan RC2 vaatimuksen (toistumisaika vähintään 769 000 vuotta). Tehdään laskelma näkyville jäävän puurakenteen hiiltymästä.
Kipsilevyillä suojattuun rakenteeseen ei oteta tässä esimerkissä kantaa vaan suojauksen oletetaan olevan riittävä koko palon ajan.
5.7.2 Lähtötiedot
Tarkasteltavan IV-konehuoneen sijainti rakennuksessa on esitetty kuvassa 53. Kuvassa
54 on esitetty IV-konehuoneen dimensiot ja pinnat. Kuvat on otettu todellisesta kohteesta, joka on 4-kerroksinen puurakenteinen asuinkerrostalo [153]. Kuvia lukuun ottamatta esimerkin lähtöarvot ovat kuvitteelliset.
IV-konehuoneen seinät toteutetaan massiivielementeillä jotka suojataan kipsilevyin
lukuun ottamatta vasenta seinää, jossa puupinta jätetään näkyviin. Lattia ja katto ovat
betonipintaisia. Näkyvän puupinnan osuus on noin 11 % kaikista pinnoista. IV-konehuoneen korkeus on 3 m.
Lattian palokuorman tiheytenä käytetään arvoa 200 MJ/m2. Kun tämä arvo jaetaan
tasan kaikille pinnoille, saadaan palokuorman tiheydeksi 21,89 MJ/m2.
Lien huonepalomallin parametrina C käytetään arvoa 1,00, joka on painotettu keskiarvo eri pintojen C-arvoista (betoni: C = 0, kipsilevyt: C = 1, puupinta: C = 2).
Tarkasteltavassa IV-konehuoneessa ei ole ikkunoita, joten käytetään aukkotekijälle arvoa F = 0,01, joka on pienin mahdollinen arvo Harmathyn ja Lien menetelmässä. Tämä
arvo vastaa tilannetta, jossa ovi olisi auki noin 10 cm:n leveydeltä tai aukkoa, jonka
koko on 0,6 m x 0,6 m. Tämä olettamus on varmalla puolella, koska hieman suuremmilla aukkotekijän arvoilla (F = 0,02 – 0,03) lämpötilat nousevat hetkellisesti hieman
korkeammiksi, mutta palon pituus on selvästi lyhempi kuin tapauksessa F = 0,01. Suuremmilla aukkotekijöillä sekä palon korkeimmat lämpötilat että kesto ovat pienempiä
kuin tapauksessa F = 0,01. Todellisuudessa palo ei välttämättä saisi näin paljon happea
ja lieskahdus olisi epätodennäköistä. Oletetaan tässä laskentaesimerkissä kuitenkin
konservatiivisesti että palotilanteen ilmanvaihto vastaa aukkotekijän arvoa F = 0,01.
Massiiviset puurakenteet, joissa käytetään näkyvää puupintaa, ovat paksuudeltaan
150 mm ja niiden tiheys on 470 kg/m3. Näkyville jäävän puupinnan hiiltyminen on sisällytettävä iteratiivisesti palokuormaan. Puun lämpöarvona käytetään SFS-EN 1991-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
88
1-2:n mukaista arvoa: Hu = 17,5 MJ/kg.
Kuva 53. Tarkasteltavan IV-konehuoneen sijainti rakennuksessa (pohjakuva yllä ja
julkisivukuva alla).
Kuva 54. Tarkasteltavan IV-konehuoneen dimensiot ja pinnat.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
89
Hiiltymän laskennassa käytetään kehittyneitä laskentamenetelmiä (SAFIR) ja EC5:n liitteen B mukaisia materiaaliominaisuuksia tiheydelle ja ominaislämmölle. EC5:n liitteen
B mukaista lämmönjohtavuutta korotetaan taulukon 2 mukaisesti.
5.7.3 Laskenta
Huonepalon lämpötilojen määritys
Kuvassa 55 on esitetty Lien mallilla lasketut huonepalon lämpötilat, kun
- aukkotekijä F = 0,01
- vaipan termiset ominaisuudet huomioon ottava tekijä C = 1,00
- palokuorma kaikkia pintoja kohden (ilman palavaa puuta), Q = 21,89 MJ/m2
Lisäksi kuvassa 55 on esitetty aukkotekijän muuttamisen vaikutus lämpötilakäyrään
sekä standardipalokäyrä vertailun vuoksi. Aukkotekijän arvo F = 0,15 vastaa likimain
tilannetta, jossa ovet ovat kokonaan auki.
Kuvasta 55 nähdään, että Harmathyn ja Lien mallin mukainen lämpötilakäyrä jää standardipalokäyrän alapuolelle ja sen mukainen hiipumavaihe alkaa n. 37 minuutin jälkeen. On syytä huomata, että tässä käyrässä ei ole otettu huomioon palavista puurakenteista tulevaa lisäystä palokuormaan, jonka vaikutus lämpötiloihin ja palon kestoon
voi olla merkittävä. Tarkastellaan tämän vaikutusta seuraavassa kappaleessa.
Kuva 55. IV-konehuoneen Harmathyn ja Lien mallin mukainen lämpötilakehitys ja
aukkotekijän vaikutus siihen sekä vertailu standardipalokäyrään.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
90
Hiiltymän iteratiivinen laskenta
Seuraavassa määritetään iteratiivisesti IV-konehuoneen lopullinen palokuorma sekä
näkyviin jäävien puurakenteiden hiiltymä kappaleessa 4.1.2 esitetyllä tavalla. Jatketaan iterointia tässä tapauksessa kunnes palavalta puurakenteelta tuleva lisäys on korkeintaan 2 %.
Taulukossa 14 on esitetty iteratiivisen laskennan kulku numeroarvoilla tarkasteltavassa tapauksessa.
Taulukko 14. Iteraation kulku esimerkkitapauksessa.
Kierros (i)
qt, d, i [MJ/m2]
dchar, i [mm]
qadd, i [MJ/m2]
qadd, i / qt, d, i
1
21,89
18,8
16,64
76 %
2
38,53
29,9
9,83
26 %
3
48,36
36,4
5,75
12 %
4
54,11
40,0
3,19
6%
5
57,30
42,0
1,77
3%
6
59,07
43,1
0,97
2%
5.7.4 Tulokset
Kuvissa 56 ja 57 on esitetty graafisesti iteraation kulku sekä lämpötila-aikakäyrän ja
hiiltymän osalta.
Kuva 56. Lämpötila-aikakäyrä eri iteraatiokierroksilla sekä standardipalokäyrä.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
91
Kuva 57. Hiiltymissyvyys eri iteraatiokierroksilla.
Taulukon 14 ja kuvien 56 ja 57 perusteella voidaan todeta, että lopullinen hiiltymäsyvyys rakenteessa on n. 43 mm ja että puun palamisesta syntynyt lisäys palokuormaan
on merkittävä (22 → 59 MJ/m2).
Käytetyillä lähtöarvoilla iteraatio suppenee suhteellisen nopeasti, mutta mikäli näkyvän puun osuus olisi ollut suurempi, iteraation suppeneminen olisi ollut hitaampaa ja
lopullinen hiiltymä olisi ollut selvästi suurempi.
Yhteenvetona tarkastellusta tapauksesta voidaan sanoa, että kaikista IV-konehuoneen
pinnoista voi olla näkyvää puupintaa n. 11 %, mikäli seinä, jossa puupinta on näkyvillä,
mitoitetaan palotilanteessa siten, että sen hiiltymä on 43 mm. Minkä tahansa lähtöarvon muuttaminen johtaisi erilaisiin tuloksiin. Esimerkiksi jos palokuorma olisi ollut pienempi, olisi puupintaa voinut olla enemmän näkyvissä.
Jos IV-konehuone olisi sijainnut katolla, sen sortuminen olisi voinut olla hyväksyttävää,
mikäli siitä ei aiheutuisi vaaraa eikä palo tai savu pääsisi leviämään.
Lähtötiedot rakennesuunnittelijalle
EC5:n kohdan 4.2.2 (Tehollisen poikkileikkauksen menetelmä) mukainen kaava hiiltymissyvyydelle tässä tapauksessa on:
𝑑𝑒𝑓 = 𝑑𝑐ℎ𝑎𝑟,𝑛 + 𝑘0 𝑑0
(14)
missä:
dchar, n = 43 mm, numeerisista analyyseistä määritetty hiiltymissyvyys
k0d0 = 7 mm (ks. kappale 4.2.1)
Näin ollen tulokseksi saadaan, että rakennesuunnittelijan on mitoitettava rakenteet
hiiltymälle def = 50 mm.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
92
5.8
Muun käyttötarkoituksen tilat
RakMK osan E1 mukaan puurakenteisiin kerrostaloihin voidaan sijoittaa asumisen tilojen lisäksi myös työpaikkatiloja. Sen sijaan tilojen, jotka kuuluvat johonkin muuhun
käyttötaparyhmään, sijoittaminen puurakenteiseen kerrostaloon edellyttää kohdekohtaista toiminnallista tarkastelua. Pienet päiväkäyttöiset tilat esimerkiksi kioskit tai
hammashoitolat, voidaan hyväksyä tapauskohtaisesti myös kevyemmällä menettelyllä.
Kun puukerrostalossa on muun käyttötarkoituksen tiloja kuin asuin- tai työpaikkatiloja,
kyseisten tilojen suunnittelussa on otettava huomioon erot palokuormajakaumissa ja
syttymistaajuuksissa. Näiden lisäksi eroja voi tilan koosta ja käyttötarkoituksesta riippuen olla sprinklausvaatimuksissa sekä poistumisturvallisuustarkasteluissa.
Liiketiloihin kuuluu myös muuta palvelutoimintaa esimerkiksi ravintolat ja kahvilat. Liiketilojen palokuormajakauma sekä esimerkkejä muiden tilojen keskimääräisistä palokuormista on esitetty luvussa 3.1.3. Muiden tilojen palokuormia voidaan määrittää
joko kohdekohtaisesti tai käyttää kirjallisuudessa julkaistuja arvoja [45] Tulipalon syttymisen esiintymistodennäköisyys määritetään VTT:n ja Pelastusopiston [101] määrittämien eri käyttötavan kohteiden syttymistaajuustiheyden f” [syttymää per vuosi per kerrosneliömetri].
Poistumisturvallisuustarkastelujen hyväksymiskriteeriä on tarkasteltu luvussa 4.5
myös muiden kuin asumisen tilojen osalta. Mikäli asuinkerrostalojen alakerrassa on
esimerkiksi pysäköintitilat tai suurempi liiketila, joudutaan poistumisturvallisuudesta
tekemään tarkempi tarkastelu kuin asuintiloista, joihin pääsääntöisesti jäädään odottamaan evakuointia. Sen sijaan liiketiloista ja pysäköintitiloista on kyettävä poistumaan lähimmän poistumisoven kautta.
Puukerrostalot on suojattu automaattisella sammutuslaitteistolla. Enintään nelikerroksisiin riittää standardin SFS 5980 mukaan luokan 2 sammutuslaitteisto. 5-8 kerroksisiin asuinkerrostaloihin sekä 3-8 kerroksisiin työpaikkarakennuksiin standardin SFSEN 12845 mukaisesti OH1-luokan sammutuslaitteisto. Sammutuslaitteistojen suunnittelusta on tarkemmin luvussa 6. Kun asuin- tai työpaikkarakennuksessa sijaitsee muun
käyttötarkoituksen tiloja, voidaan kyseisiin tiloihin edellyttää toisenlaista sammutuslaitteistoa. Esimerkiksi toimistotalossa sijaitsevien pysäköintitilojen sprinkleriluokka
on tyypillisesti OH2 ja liiketilojen OH3.
Asemakaavassa voidaan edellyttää, että puukerrostaloissa täytyy olla liiketiloja tai
muita asumisesta poikkeavia tiloja. Esimerkiksi Tampereen Vuoreksen Isokuusen alueella kaavassa edellytetään liiketiloja puukerrostalojen pohjakerrokseen. Tällöin
kohde on aina suunniteltava toiminnallisella paloteknisellä suunnittelulla ja suunnittelussa on otettava huomioon yllä kuvatulla tavalla asumis- tai työpaikkatiloista poikkeavat
- palokuormajakaumat
- syttymistaajuudet
- sammutuslaitteistolle tulevat vaatimukset
- poistumisturvallisuuteen vaikuttavat tekijät
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
93
Hyväksymiskriteereihin eri käyttötarkoituksen tilat vaikuttavat siten, että palon leviämisen estämiseen ja poistumisturvallisuuteen liittyvät vaatimukset eroavat asuin- ja
työpaikkatilojen kriteereistä ja voivat edellyttää laajempaa laskennallista tarkastelua.
Kun suunnitellaan muun käyttötarkoituksen tiloja puurakenteisiin kerrostaloihin, on
suunnittelussa otettava huomioon rakennuksen koko elinkaari ja kirjattava suunnitelmiin ylös oletukset, joita käyttötavoista on tehty ja millä perusteella on suunnitteluparametrit valittu. Luvussa 10 on esitetty toiminnallisen paloteknisen suunnittelun sisältö. Mikäli näissä oletuksissa tapahtuu muutoksia, esimerkiksi tiloihin tulee toimintaa, jonka palokuormajakauma tai syttymistaajuus poikkeaa suunnitteluarvoista, on
toiminnallinen palotekninen suunnittelu tehtävä uudelleen muuttuneiden olosuhteiden mukaisesti.
Palosuunnittelua tehtäessä parametrien valinnassa on otettava huomioon myös se,
minkälaisia muutoksia tilaan voidaan tehdä ilman että tarvitaan rakennus- tai muutoslupaa. Suunnittelussa etsitään korkein palokuormaryhmä, mihin tilat suunnitellaan.
Palokuormaryhmän valintaan kannattaa kiinnittää huomiota, niin että se mahdollistaa
myös toiminnan muuttamisen ilman että kantaviin rakenteisiin täytyy tehdä suuria
muutoksia. Esimerkiksi päivittäistavarakaupan keskimääräinen palokuorma on suhteellisen korkea 700 MJ/m2. Käyttötarkoituksen muutos esimerkiksi päiväkodiksi (keskimääräinen palokuorma 400 MJ/m2) edellyttää muutoslupaa, mutta kantaviin rakenteisiin ei tarvitse tehdä muutoksia. Tarvittaessa on paloteknisen suunnitelmaan sisällytettävä rajaukset, minkälaista toimintaa ei voida tiloissa tehdä ilman palosuunnitelman päivitystä. Rajaus voidaan tehdä esimerkiksi maininnalla ”Liiketiloissa sallitaan
päivittäistavarakauppa ja vastaavaa toimintaa, tiloihin ei voida sijoittaa varastotiloja
tai räjähdeainemyyntiä”
5.8.1 Laskentaesimerkki
Johdanto ja tarkasteltavat tapaukset
Tässä kappaleessa tarkastellaan laskennallisesti kuinka suuri palorasitus kerrostalon
liiketilojen rakenteisiin voi syntyä suhteessa standardipaloon. Liiketilassa on OH3-luokan sprinklerit, joiden vaikutus voidaan ottaa riskianalyysissa huomioon.
Kun liiketila tulee asuinkerrostalon alakertaan, vaaditaan siihen OH3-luokan sprinklerit. Suurin sallittu varastointikorkeus tällöin on 2,1 m. Mikäli varastointikorkeus on suurempi, vaaditaan HHS-luokan sprinkleri.
Laskennan tulokset riippuvat vaipan materiaalista. Tehdään aluksi laskenta betonirakenteilla, koska tarkasteltavan liiketilan palokuorma on huomattavasti korkeampi kuin
asuintiloissa. Ensimmäisen laskennan tuloksesta riippuen tarkastetaan myös puurakenteiden käyttömahdollisuus, mikäli palorasitus pysyy sellaisena, että voidaan olettaa myös puurakenteiden soveltuvan liiketilan rakenteisiin.
Laskennassa verrataan eri palojen aiheuttamia vaikutuksia laattamaiseen betonirakenteeseen (seinä tai laatta). Betonirakenteen lämpötekninen laskenta tehdään käyttäen SAFIR-ohjelmaa. Liiketilan parametrisen palon lämpötilat lasketaan Harmathyn ja
Lien parametrisella palomallilla käyttäen seuraavia arvoja:
- Tilan pinta-ala, A = 400 m2
- Tilan korkeus, h = 3 m
- Palokuorman tiheys lattiapinta-alaa kohden on 1000 MJ/m2
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
94
-
Vaipan termiset ominaisuudet huomioon ottava kerroin, C = 0, joka vastaa betonirakenteista vaippaa
Aukkotekijän arvoa vaihdellaan välillä F = 0,01 – 0,15 m0,5 joka kattaa koko parametrisen palomallin sovellusalueen
Käytettävässä parametrisessa palomallissa tarvitaan lähtötietona palokuorman tiheys
kaikille tilan pinnoille jaettuna. Tämä arvo saa maksiminsa kun tarkastellaan tilaa,
jonka pohja on neliö. Tällöin palokuorman tiheys kaikille pinnoille jaettuna on 385
MJ/m2. Laskelmissa käytetään kaikissa tapauksissa tätä arvoa.
Lähtötiedot riskianalyysistä
Oletetaan, että riskianalyysin perusteella on saatu seuraavat lähtötiedot tämän esimerkin laskentaan:
- Tulipalon syttymisen toistumisaika: 200 vuotta
- Toistumisaika sille, että palo uhkaa kasvaa rajoittamattomaksi: 200 000 vuotta
Edellä mainituissa arvoissa on otettu huomioon alkusammutuksen, sprinklerin ja palokunnan toiminnan vaikutus. Käytetään palokuormana arvoa 1000 MJ/m 2, joka vastaa
päivittäistavarakaupan palokuorman 80 % - fraktiiliarvoa. Kyseinen arvo on määritetty
taulukon 2 keskiarvon (700 MJ/m2) ja kappaleessa 3.1.3 esitetyn menetelmän mukaisesti (700 MJ/m2 x 1,4 ≈ 1000 MJ/m2). Mitoittavan palotapahtuman toistumisajaksi
voidaan näin ollen määrittää 200 000 vuotta / 0,20 = 1 000 000 vuotta, mikä tarkoittaa,
että se täyttää EC1:n luotettavuusluokan RC2 vaatimuksen taulukon 5 mukaisesti. Jakajan arvo 0,20 tarkoittaa sitä, että 20 %:sta tapauksista käytetty palokuorma ei ylity.
Mikäli kohdetta ei olisi sprinklattu, niin vastaavan palotapahtuman toistumisaika olisi
noin 10 000 vuotta (noin 100 kertaa pienempi) eikä luotettavuusluokan RC2 vaatimus
täyttyisi. Rakennus kuuluu seuraamusluokkaan CC2 taulukon 4 mukaisesti.
Parametriset palot
Kuvassa 58 on esitetty aukkotekijän F arvoja aukon leveyden funktiona eri aukon korkeuksille tarkastellussa tapauksessa ja kuvassa 59 on esitetty tarkastellut parametriset
palot sekä standardipalo.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
95
Kuva 58. Aukkotekijän arvoja eri aukon leveydellä ja korkeudella tarkastellussa
tapauksessa.
Kuva 59. Eri aukkotekijöillä laskettuja parametrisia paloja tarkastellussa
tapauksessa.
Kuvassa 59 esitettyjä parametrisia paloja voidaan verrata standardipaloon monella eri
tavalla, esimerkiksi lämpövuon (konvektio + säteily) aikaintegraalin tai palon maksimilämpötilan perusteella. Rakenteiden kannalta on kuitenkin kiinnostavampaa tarkastella miten betonirakenne kuumenee ja mitä vaikutuksia se siihen aiheuttaa. Tämä tarkastelu on esitetty seuraavassa kappaleessa.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
96
Betonirakenteeseen aiheutuvien vaikutusten vertailu
Tarkastellaan seuraavassa eri parametristen ja standardipalon aiheuttamia vaikutuksia
150 mm paksulle betonirakenteella, joka voi olla esim. seinä tai laatta. Laskenta tehdään käyttäen SAFIR-ohjelmistoa Eurokoodin mukaisilla materiaaliominaisuuksilla.
Standardissa SFS-EN 1992-1-2 [154] on esitetty yksinkertainen mitoitusmenetelmä,
jossa oletetaan betonin teholliseksi poikkileikkaukseksi se osa rakenteesta, jonka lämpötila on korkeintaan 500 oC. Vertaillaan laskennassa siis kuinka syvälle betoniin 500
oC isotermi yltää. On syytä huomata, että laskentamenetelmän käytöstä on annettu
rajoituksia standardin SFS-EN 1992-1-2, liitteessä B. Tässä tapauksessa niihin ei kuitenkaan puututa, koska menetelmää käytetään ainoastaan eri palorasitusten keskinäiseen vertailuun.
Kuvassa 60 on esitetty 500 oC isotermin sijainti standardipalossa sekä parametrisen
palon tapauksissa F = 0,02; F = 0,05 ja F = 0,09 m0,5. Lisäksi vertailun vuoksi on esitetty
SFS-EN 1992-1-2 kuvan A.2 mukaiset 500 oC isotermin sijainnit, jotka oli määritetty 200
mm paksulle poikkileikkaukselle. Nämä arvot ovat hyvin lähellä laskettuja tuloksia.
Kuvassa 60 on myös esitetty kuinka parametristen palojen betoniin aiheuttamia vaikutuksia verrattiin standardipalon vastaaviin. Vertailun perusteella esimerkiksi tapauksessa F = 0,05 m0,5 päädyttiin standardipaloa vastaavaan aikaan 178 minuuttia.
Kuva 60. 500 oC:een isotermin syvyys betonipoikkileikkauksessa eri palorasituksissa
sekä standardipaloa vastaavan ajan määrittäminen.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
97
Kuvassa 61 on esitetty kuvan 60 tavalla määritetty standardipaloa vastaava aika kaikille tutkituille tapauksille eri aukkotekijöillä.
Kuva 61. Standardipaloa vastaavat ajat tarkastelluissa tapauksissa.
Kuvasta 61 nähdään, että aukkotekijän ollessa todella pieni palorasitus jää varsin pieneksi (ks. myös kuva 59). Maksimiarvonsa standardipaloa vastaava aika saavuttaa tarkastelluissa tapauksissa kun F = 0,03 (221 min). Kun aukkotekijä suurenee arvosta F =
0,03, niin standardipaloa vastaava aika pienenee selvästi.
Yhteenveto
Taulukossa 15 on esitetty mihin RakMK osan E1 mukaiseen luokkaan kantavat rakenteet tarkastellussa tapauksessa kuuluvat kun aukkotekijän arvoa muutetaan.
Taulukko 15. RakMK osan E1 mukainen luokkavaatimus kantaville rakenteille.
Aukkotekijä,
[m0,5]
F
RakMK osan E1 mukainen
luokkavaatimus kantaville
rakenteille
0,01 ≤ F < 0,05
R 240
0,05 ≤ F < 0,085
R 180
0,085 ≤ F < 0,12
R 120
0,12 ≤ F < 0,15
R 90
Tarkastelluissa tapauksissa vaaditaan siis aina vähintään luokkaa R 90 vastaava palonkestävyys kantavilta rakenteilta. Näin ollen tässä tapauksessa on perusteltua käyttää
betonirakenteita. On syytä huomata, että mikäli liiketilan vaippa olisi kevytrakenteinen (puu / kipsilevy), niin myös parametrinen palorasitus olisi pahempi.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
98
Tarkastelun tulokset riippuvat myös tilan dimensioista ja palokuormasta. Joissain tapauksissa (esim. pienempi palokuorma mitoittavassa palotapahtumassa, suuri aukkotekijä) myös puun käyttö voi olla mahdollista liiketilojen rakenteina. Lisäksi luotettavampi sprinkleri mahdollistaisi pienemmän fraktiilin käytön palokuorman mitoitusarvona ja mitoittavan palotapahtuman toistumisaika olisi silti EC1:n luotettavuusluokka
RC2:n mukainen.
On syytä huomata, että esimerkin lähtötiedot sekä riskianalyysin että liiketilan osalta
ovat kuvitteellisia ja ne tulee joka tapauksessa valita kohdekohtaisesti.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
99
6
Automaattiset sprinklerilaitteistot
6.1
Tulipalosta ja sammutuslaitteistoista
Tulipalolla tarkoitetaan hapen ja palavan materiaalin kesken tapahtuvaa kemiallista
reaktiota. Palotapahtuman ylläpitämiseen tarvitaan:
- happea
- palavaa materiaalia, joka voi olla kaasumaista, kiinteää tai nestemäistä
- syttymisen aiheuttavaa lämpöä
- yhtäjaksoisen kemiallisen ketjureaktion.
Tulipalon sammuttamiseen tarvitaan ainakin yhden osatekijän poistaminen. Itse palavan materiaalin poistaminen on yleensä hankalaa. Yleensä palava materiaali kastellaan, jolloin sen kyky ylläpitää paloa heikkenee merkittävästi. Perinteisellä sprinklerijärjestelmällä kastelu on merkittävin sammutusominaisuus.
Muihin palon osatekijöihin voidaan vaikutta seuraavilla seuraavin tavoin:
- paloalue voidaan inertoida lisäämällä reagoimatonta kaasua tuleen
- paloalueen lämpötilaa lasketaan jäähdyttämällä
- paloon lisätään kemikaaleja, jotka keskeyttävät ketjureaktion reagoimalla palamisen sivutuotteiden kanssa.
Tulipalon sammuttaminen tapahtuu käsin palokunnan, jonkun muun toimesta tai automaattisella sammutuslaitteistolla. Kiinteän sammutuslaitteiston tehtävä yleensä on
hillitä ja rajoittaa tulipaloa pelastuslaitoksen saapumiseen asti ja varmistaa, ettei palo
pääse uudestaan syttymään.
Palontorjunnassa käytetään sammutusjärjestelmien toimintatavan kuvaukseen kolmea eri termiä. Termit ovat sammuttaminen, tukahduttaminen ja hallinta.
A. Sammuttaminen:
- täydellinen liekehtivän tai kytevän palon poistaminen niin, ettei uudelleen syttymistä voi tapahtua.
B. Tukahduttaminen:
- jyrkkä vapautuvan lämmön vähentäminen ja palon uudelleenkasvun rajoittaminen.
C. Hallinta:
- palon kasvun rajoittaminen ja rakenteellisten vaurioiden ehkäiseminen.
Näiden termien käytössä pitää olla tarkkana, sillä kullakin termillä on oma ja tarkka
merkityksensä. Tulipalon sammuttaminen vaatii aina käsin tehtävän loppusammutuksen käytettäessä palon hallinta- ja tukahduttamisjärjestelmiä.
Sprinklerijärjestelmän tehoon vaikuttaa voimakkaasti se, kuinka hyvin sammute saavuttaa palon ja palavan kohteen. Järjestelmien välillä on suuret periaatteelliset erot
keinoissa, joilla sammute saadaan kohteeseen. Vesisumujärjestelmillä, etenkin korkeapainejärjestelmillä, on suuri tunkeutuvuus pisaran pienestä koosta johtuen. Lisäksi
vesisumu käyttäytyy palossa kaasun lailla ja se saavuttaa esteiden takanakin olevat
kohteet.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
100
Sammutusjärjestelmä voi olla tilasuojausratkaisu tai kohdesuojausratkaisu. Asuin-, toimisto- ja liikerakennuksissa yleensä käytetään tilasuojausta. Kohdesuojauksella on tarkoitus esimerkiksi suojata tilassa olevia koneita ja/tai laitteita.
6.2
Sprinklerilaitteistojen yleiset vaatimukset puukerrostalossa
6.2.1 Sprinklerilaitteiston suojauksen laajuus puukerrostalossa
Puukerrostalossa rakennuksen kaikki tilat suojataan automaattisella sammutuslaitteistolla. Sprinklerisuojauksen laajuus määräytyy Suomen rakennusmääräyskokoelman E1 11:5, sekä standardien SFS 5980 Asuntosprinklerilaitteistot. Osa 1:Suunnittelu,
asentaminen ja huolto, sekä SFS-EN 12845 + A2 Kiinteät palonsammutusjärjestelmät.
Automaattiset sprinklerilaitteistot. Suunnittelu, asennus ja huolto, mukaisesti.
Asuntosuojauksessa käytetään yleensä suuttimia, joiden laukeamislämpötila on 5779˚C ja laukeamisherkkyys luokkaa nopea. Mm. saunoissa ja lasikatteiden alla käytetään korkeammissa lämpötiloissa laukeavia suuttimia virhelaukaisujen välttämiseksi.
6.2.2 Sprinklerisuojauksen taso (sprinkleriluokka) puukerrostalossa
1. Puurakenteisen, pelkästään asunnoista ja asumisen aputiloista koostuvan rakennuksen voi suojata standardin SFS 5980, luokka 2 vaatimusten mukaan, kun
rakennus on 3-4 kerrosta korkea. Sprinklerin pienin sallittu virtaama 4,08
l/min/m2.
2. Korkeammat, maksimissaan kahdeksan (5-8) kerrosta korkeat, asuinkerrostalot ja 3-8 kerroksiset työpaikkarakennukset suojataan standardin SFS-EN 12845
OH-luokan vaatimustason mukaisesti. Pienin sallittu virtaama on 5,0 l/min/m2.
Sammutuslaitteisto tulee tällöin varustaa myös vähintään varmennetulla yksinkertaisella vesilähteellä (B-luokan vesilähde).
Matala- ja korkeapainelaitteistojen vesivuontiheyden ja sammutustehon tulee vastata
edellä mainituissa tapauksissa standardeissa esitettyjä vesivuontiheyksiä. Kaikilla sammutuslaitteistoilla tulee olla riippumattoman luokituslaitoksen (VdS, FM) tai vastaavan
hyväksyntä, jonka mukaan laitteisto vastaa perinteistä sprinklerijärjestelmää sammutusteholtaan. Tämä voidaan osoittaa mm. polttokokein.
6.2.3 Vaatimukset vesilähteille
Sprinklerilaittoja koskevissa standardeissa esitetään minimivaatimukset sammutuslaitteistojen vesilähteille. Perinteinen sprinklerijärjestelmä vaatii aina oman liitoksen
katujohdosta, jos sieltä saadaan riittävä virtaama. Sammutusvesiallas ja pumppaamo
tarvitaan, mikäli katujohdosta ei saada tarvittavaa vesimäärää. Mahdollisen vesialtaan
koko SFS 5980 mukaan noin 7-10 m3 ja SFS-EN 12845 mukaan noin 20–70 m3.
Yleensä varsinkin korkeapainejärjestelmät käyttävät sen verran vähän vettä, että raskaista tonttivesijohto-pohjaisista ratkaisuista voidaan luopua. Järjestelmän vesilähteenä käytetään silloin säiliöitä, jotka sijoitetaan sprinklerikeskukseen. Säiliöiden koko
vaihtelee noin 4-20m3:n välillä. Yleensä vesilaitokset antavat sekä matala-, että korkeapainesumujärjestelmien tarvitseman veden kunnallisesta vesijohtoverkosta tonttijohdon kautta niiden pienen vesitarpeen vuoksi. Vesilähteen valinnassa ratkaisevassa
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
101
asemassa ovat usein tila- ja kustannustekijät.
6.2.4 Vaatimukset sprinklerikeskuksen sijainnille ja mitoitukselle
Edellä mainituissa standardeissa annetaan vaatimukset keskuksen sijainnille. Sprinklerikeskuksen tulee sijaita omassa erilisessä rakennuksessa tai sisäänkäynnin välittömässä läheisyydessä. Nykyään standardin mukainen vaatimus on oma kulkuovi suoraan ulos, mutta tähän voi saada lievennyksen paikallisella hyväksynnällä viranomaiselta. Keskuksen myös tulee sijaita omassa palo-osastossa, joka on luokkaa EI30-60
sprinklerisuojauksen tasosta riippuen. Tilan oven tulee aueta ulospäin.
Sprinklerikeskusta ei saa käyttää muuhun tarkoitukseen, mutta usein lämmönjakokeskus ja sprinklerikeskus ovat yhtä ja samaa tilaa. Lisävaatimuksia aiheuttavat mahdollisesti dieselpumppujen ja – varavoimakoneiden ilmansaanti ja pakokaasujen poisto.
Yleensä sprinklerikeskuksen pinta-alaksi riittää noin 10-12m2 ilman pumppuja ja varavoimakoneita. Pumppujen vaatima lisätila nostaa pinta-alavaatimuksen helposti 2530m2:iin.
6.2.5 Automaattisten sprinklerilaitteistojen tyypit
Automaattisia sprinklerilaitteistoja on saatavilla kolmea eri tyyppiä. Järjestelmä tyypit
ovat:
- perinteinen sprinklerijärjestelmä,
- matalapainevesisumujärjestelmä ja
- korkeapainevesisumujärjestelmä.
Kaikki järjestelmätyypit käyttävät sammutteena tavallista vesijohtovettä. Järjestelmät
eroavat pääosin toisistaan käytettävän painetason perusteella ja siinä, millaisessa
muodossa vesi tuodaan sammutettavaan tilaan. Taulukossa 16 on esitetty järjestelmien tyypillinen pisarakoko erään laitevalmistajan mukaan.
Taulukko 16. Pisarakoot ja jakaumat eri järjestelmissä.
Tyypillinen pisarakokojakauma (mm)
Pisaroiden määrä
vesilitrassa
Pisaroiden pintaala (m2)
Perinteinen
sprinkleri
1–5
15 000 – 2 milj.
1-6
Matalapainevesisumu
0.2 – 1
2 milj. – 250 milj.
6 - 30
Korkeapainevesisumu
0.025 – 0.2
250 milj. – 150 mrd.
30 - 250
Seuraavissa luvuissa järjestelmät esitellään pääominaisuuksiltaan.
6.3
Perinteinen sprinklerilaitteisto
Perinteisen sprinklerijärjestelmän teho perustuu palavan materiaalin kasteluun. Sen
vuoksi järjestelmä on teknisesti kaikkein kookkain, koska vaadittavat virtaamat ovat
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
102
suurehkoja. Järjestelmän putkikoot vaihtelevat välillä Dn25-Dn100 normaaleissa asuntosuojausjärjestelmissä. Putkimateriaalina on sinkitty tai musta teräsputki. Liitokset
tehdään joko hitsaamalla, kierre- tai uraliitoksin. Tämä saattaa aiheuttaa ongelmia,
kun kaikkea nykyaikaisen rakennuksen tekniikkaa sijoitetaan rakennuksessa oleviin tiloihin.
Perinteisen järjestelmän mahdollinen paineenkorotus voidaan hoitaa sähköpumpuin,
sähköpumpuin varmennetulla sähkönsaannilla, sähkö- ja dieselpumpun yhdistelmällä
tai pelkästään dieselpumpuin.
6.3.1 Vain asuinkäyttöön tarkoitettu 1-4 kerroksinen puurakenteinen rakennus
Perinteisen sprinklerijärjestelmän suojaustaso riippuu suojattavan puutalon kerrosmäärästä. Jos rakennuksessa ei ole kuin asuintiloja ja 1-4 kerrosta, voidaan rakennus
suojata edellä mainitulla vaatimustasolla, 6.2.2, kohta 1. Sprinklerilaitteistossa ei tässä
tapauksessa yleensä tarvita paineenkorotuspumppuja ja järjestelmän vaatima painetaso on luokkaa 1–4bar. Suurin sallittu järjestelmäpaine on 12bar.
Sprinklerijärjestelmässä voidaan käyttää asuntosuuttimia, sekä normaaleja perinteiseen sprinklerijärjestelmään tarkoitettuja suuttimia. Suuttimen suurin sallittu suojausala on 37m2, eikä valmistajan suutintyypille teknisissä ohjeissa antamaa suurinta suojausalaa ei saa missään tapauksessa ylittää. Suutintyyppejä on lukuisia ja laukeamislämpötilat yleensä 57˚C, 68 ˚C, 79˚C, 93˚C, 141˚C ja 183˚C. Myös suutintyyppikohtaisia
painevaatimuksia tulee noudattaa. Suomessa alin sallittu suutinkohtainen painetaso
on 350mbar. Tyypillinen virtaama on 60–80 l/min/suutin, joten neljän suuttimen muodostaman laskenta-alueen virtaama on yleensä luokkaa 250–350 l/min. Järjestelmän
toiminta-ajan tulee olla vähintään 30 minuuttia.
6.3.2 5-8 kerroksinen puurakenteinen asuinrakennus
Puurakenteisen rakennuksen ollessa 5-8 kerrosta korkea (työpaikkarakennukset 3-8
kerroksisina), suojataan se kuten kappaleessa 6.2.2, kohta 2, kerrotaan. Rakennus voi
nyt sisältää myös muuhun kuin asumiseen tarkoitettuja tiloja. Pienin sallittu OH-luokan
suojauksen pinta-ala on 72 m2. Järjestelmän suurin käyttöpaine on 12bar, tyypillisen
painevaatimuksen ollessa 2-6bar. Normaali suutinkohtainen virtaama on 60–80 l/min
ja alin sallittu painetaso suuttimella 350mbar.
Suuttimen suurin sallittu suojausala on 12m2 käytettäessä spray- ja normaalisuuttimia,
sivusuuttimilla 9m2. OH-luokan suojauksessa voidaan käyttää myös ns. EC-suuttimia
(Extended Coverage), joiden suojausalat ovat suurempia kuin 12m2. Valmistajan suutintyypille teknisissä ohjeissa antamaa suurinta suojausalaa ei saa missään tapauksessa ylittää ja suojausalakohtaisia painevaatimuksia tulee noudattaa. Tyypillinen virtaama on 60–80 l/min/suutin, joten OH1-luokassa suuttimien muodostaman mitoitusalan virtaama on teoriassa pienimmillään noin 360 l/min. Järjestelmän toiminta-ajan
tulee olla vähintään 60 minuuttia.
6.4
Vesisumujärjestelmät
Vesisumujärjestelmien palontorjunta perustuu kolmeen veden höyrystymiseen liittyvään ilmiöön:
- Jäähdytys:
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
103
Vesi sitoo höyrystyessään enemmän lämpöä kuin mikään muu tunnettu palontorjunta-aine;
- Inertoiminen:
Höyrystyvä vesi laajenee yli 1700-kertaiseksi ja syrjäyttää happea palotilasta;
- Lämpösäteilyn katkaisu.
Vesisumujärjestelmän teho palonsammutuksessa on sitä suurempi, mitä pienemmiksi
pisaroiksi järjestelmä veden suihkuttaa. Samasta vesimäärästä saadaan sitä suurempi
määrä pisaroita, mitä pienempiä ne ovat. Siten myös pisaroiden yhteenlaskettu pintaala on suurempi, kts. taulukko 15. Vesi höyrystyy helpommin pinta-alan kasvaessa ja
höyrystymisen aiheuttama lämpötilan lasku on suurempi. Tämän ominaisuus johtaa
siihen, että vesisumujärjestelmä käyttää huomattavasti vähemmän vettä, verrattuna
perinteiseen sprinklerijärjestelmään.
Vesisumujärjestelmät ovat yksilöllisiä ja järjestelmätoimittajakohtaisia. Järjestelmien
osien ja komponenttien käyttö toisen toimittajan järjestelmässä on mahdotonta ja
kielletty. Järjestelmien tulee olla hyväksyttyjä suojaustason mukaisesti kokonaisuuksina yksittäistä komponenttia myöten puolueettoman testauslaitoksen taholta.
6.4.1 Korkeapainevesisumujärjestelmä
Korkeapainevesisumujärjestelmän painetaso vaihtelee järjestelmätoimittajasta riippuen 90-200bar välillä. Toimittajakohtaisesti suuttimen minimi painetaso on 80120bar ja suutinkohtainen virtaama noin 8-12 l/min. Vesisumun keskimääräinen pisarakoko on tyypillisesti < 100µm. Korkeapainevesisumulla saavutetaan jopa 90 % pienempi vedentarve verrattuna perinteiseen järjestelmään. Asuntosuojauksessa normaali vähennys on keskimäärin 70–80 %.
Suutinten suojausalat vaihtelevat voimakkaasti mm. toimittajasta, tilan korkeudesta ja
sprinkleriluokasta johtuen. Alat vaihtelevat pääasiassa välillä 9-28m2. Suuttimien herkkyys vaihtelee toimittajasta riippuen RTI 22-RTI50. Nopeimmat suuttimet ovat ns. super fast-luokkaa ja reagoivat erittäin nopeasti lämpötilan nousuun. Suutintyyppejä on
lukuisia ja laukeamislämpötilat yleensä 57˚C, 68˚C, 79˚C, 93˚C ja 141˚C. Kahta ensimmäistä käytetään tavallisissa asuinhuoneistoissa.
Korkeapainevesisumun tunkeutuvuus on pienestä pisarakoosta johtuen hyvä, joten
vesisumu saavuttaa palon hyvin. Sumu myös käyttäytyy kaasun lailla ja sen vuoksi se
saavuttaa esteiden takanakin olevat alueet ja tilat. Ominaisuuksista johtuen sumu tukahduttaa suljetussa tilassa palon nopeasti, katkaisee lämpösäteilyn ja jäähdyttää tilan, jossa palo on. Näistä ominaisuuksista johtuen palo ei laajene ja uudelleensyttymistä ei tapahdu.
Korkeapainevesisumulla on myös kyky pestä tulipalossa muodostuvia palokaasuja kiintoaineista. Pienen vedenkulutuksen ja pesuominaisuuden vuoksi jälkitorjuntakustannukset ovat alhaisemmat kuin perinteisellä sprinklerijärjestelmällä.
Korkeapainevesisumujärjestelmän putkikoot ovat erittäin pieniä, ø12-60mm, kuten
muutkin komponentit. Tämän vuoksi järjestelmä on helppo asentaa ahtaisiinkin tiloihin. Putkimateriaalina on ruostumaton haponkestävä teräs AISI316L. Liitokset tehdään
leikkuurengasliittimillä (alle 38mm putket) ja isommat putket liitetään laippaliitoksin.
Pienten komponenttien vuoksi järjestelmä on yleensä esteettisin näkyviin jääviltä
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
104
asennuksiltaan. Vesilähteenä voidaan käyttää kunnan vesijohtoa tai sprinklerikeskukseen sijoitettavia säiliöitä.
Korkeapainejärjestelmien laukaisukeskusten toteutukseen on monta eri vaihtoehtoa.
Normaalisti käytetään modulaarisia sähköpumpuilla toteutettuja laukaisukeskuksia,
jotka OH-luokan kohteissa vaativat varmennetun sähkönsaannin. Yleisin tapa varmistaa sähkönsaanti on varavoimakone. Joidenkin valmistajien laukaisukeskus voidaan toteuttaa täysin ulkopuolisesta energiansaannista riippumattomalla kaasupumppukeskuksella, jossa järjestelmä saa käyttövoimansa paineilma- tai typpipullopatterista. Laukaisukeskus voidaan toteuttaa myös täysin dieselpumppujen varaan.
6.4.2 Matalapainevesisumujärjestelmä
Matalapainevesisumujärjestelmän painetaso vaihtelee järjestelmätoimittajasta riippuen 8-30bar välillä. Tyypillisesti järjestelmäpaine on 12bar. Toimittajakohtaisesti
suuttimen minimi painetaso on 3,6-5bar ja suutinkohtainen virtaama noin 20–30
l/min. Vesisumun keskimääräinen pisarakoko on tyypillisesti noin 0,5mm. Matalapainevesisumulla saavutetaan merkittävästi pienempi vedentarve verrattuna perinteiseen järjestelmään. Asuntosuojauksessa normaali vähennys on keskimäärin 40–50 %.
Suutinten suojausalat vaihtelevat voimakkaasti mm. toimittajasta, tilan korkeudesta ja
sprinkleriluokasta johtuen. Alat vaihtelevat pääasiassa välillä 9-25m2. Markkinoilla on
myös 30m2 suojausalan omaavia suuttimia. Suuttimien herkkyys vaihtelee toimittajasta riippuen RTI 22-RTI50. Nopeimmat suuttimet ovat ns. super fast-luokkaa ja reagoivat erittäin nopeasti lämpötilan nousuun. Suutintyyppejä on lukuisia ja laukeamislämpötilat yleensä 57˚C, 68 ˚C, 79˚C, 93˚C ja 141˚C. Kahta ensimmäistä käytetään tavallisissa asuinhuoneistoissa.
Matalapainevesisumujärjestelmän putkikoot ovat pienempiä kuin perinteisessä järjestelmässä, mutta suurempia kuin korkeapainejärjestelmässä. Putkimateriaalina on sinkitty teräsputki. Liitokset tehdään Mapress-tyyppisillä puristusliitoksilla tai uraliitoksin.
Matalapainejärjestelmän paineenkorotus tapahtuu joko sähkö- tai dieselpumpuin tai
niiden yhdistelmällä. Vesilähteenä voidaan käyttää kunnan vesijohtoa tai sprinklerikeskukseen sijoitettavia säiliöitä.
Matalapainevesisumujärjestelmät ovat saaneet suuren suosion etenkin pienemmissä
palvelutalo- ja hoitokotikohteissa. Ne ovat kustannuksiltaan edullisempia kuin korkeapainejärjestelmät ja hieman kalliimpia kuin perinteinen järjestelmä. Matalapainejärjestelmät ovat helpompia asentaa kuin perinteinen järjestelmä, varsinkin jälkiasennuksena.
6.5
Automaattisten sprinklerilaitteistojen kustannukset puutalokohteissa
Sprinklerilaitteistojen kustannustasot jakautuvat karkeasti kolmeen tasoon järjestelmätyypistä johtuen. Edullisin hankintakustannukseltaan on perinteinen sprinklerijärjestelmä, sitä seuraa matalapainevesisumujärjestelmä ja kallein on korkeapainevesisumujärjestelmä. Kunkin järjestelmän neliöhintainen kustannustaso riippuu voimakkaasti kohteen laajuudesta, piilotilojen suojauksen laajuudesta, vaadittavasta suojaustasosta, etäisyyksistä (runkovedot) ja laukaisukeskuksen kokoonpanosta, sekä joissa-
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
105
kin tapauksissa asennusliikkeiden työmäärästä. Arvioidut verottomat neliökustannukset asettuvat seuraaviin vaihteluväleihin:
1) Perinteinen järjestelmä:
25–45 €/m2
2) Matalapainevesisumujärjestelmä:
40–60 €/m2
3) Korkeapainevesisumujärjestelmä:
40–120 €/m2
Kuvassa 62 on esimerkki kohteen laajuuden merkityksestä korkeapainevesisumujärjestelmän neliöhinnan muodostumiseen. Kuvaaja on johtavan järjestelmätoimittajan
kustannusarvio puukerrostalokohteesta, jossa vesilähteenä toimii kunnallinen vesijohto ja laukaisukeskus varustetaan sähköpumpuin ja varavoimakoneella. Kohteen
sprinkleriluokka on OH1.
Kuva 62. Kohteen laajuuden vaikutus järjestelmän neliöhintaan.
Kuvasta 62 voidaan päätellä laukaisukeskuksen hinnan, joka on noin 25.000 - 28.000
€, olevan erittäin merkittävä kustannustekijä vesisumulaitteistoissa.
6.5.1 Sprinklerijärjestelmän kustannusten muodostuminen CASE-kohteessa
Perinteisen järjestelmän neliöhinta saattaa puutalokohteissa nousta etäisyyksien ja
korkeuserojen kasvaessa. Putkikokojen kasvattaminen järjestelmäpaineen tason sovittamiseksi ei yleensä onnistu, jolloin viimeistään joudutaan hankkimaan paineenkorotuspumput. Pumppukustannukset OH-luokan kohteissa alkavat noin 20–25.000 eurosta. CASE-kohteessa sprinklerijärjestelmä joudutaan varmasti varustamaan pumpuin, varsinkin, jos suojaus halutaan järjestää korttelikohtaisesti.
Tärkeimmät perinteisen järjestelmän kustannuksiin vaikuttavat tekijät ovat:
- vaadittava suojaustaso (kohteessa OH1, OH2 ja OH3)
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
106
-
kortteli- tai taloyhtiökohtainen ratkaisu, etäisyydet
välitila- ja kaapelisuojausten laajuus
mahdollinen varavoimakoneen tarve
suhdannetilanne jossakin määrin
rakennustekniset kustannukset:
 vesilähde (kunnallinen vesijohto tai allasratkaisu)
 sprinklerikeskuksen tilavaatimus
Vesisumujärjestelmien hinnoittelussa paineenkorotuspumput kuuluvat automaattisesti kustannuksiin. Varsinkin korkeapainejärjestelmän etuna on sen tunteettomuus
etäisyyksien ja korkeuserojen kasvuun, johtuen painetasosta ja pienistä putkista. Mahdollinen kustannusten nousu syntyy oikeastaan vain kasvaneesta putkimäärästä.
Vesisumujärjestelmien kustannuksiin eniten vaikuttavia tekijöitä ovat:
- vaadittava suojaustaso (kohteessa OH1, OH2 ja OH3)
- tilojen layout ja korkeus (toimittajakohtainen)
- suutinten suojausalat (toimittajakohtainen)
- laukaisukeskuksen toteutustapa (varavoima, tilantarve ym.)
- rakennustekniset kustannukset:
 vesilähde (kunnallinen vesijohto tai säiliö)
 sprinklerikeskuksen tilavaatimus
Järjestelmätyypistä riippumatta suurin kustannustekijä ovat suuttimet ja niitä yhdistävä putkisto. Käytettävissä olevat suojausalat määräävät tarvittavat suutinmäärät ja
niiden liittämiseen tarvittavien putkistojen määrät. Mitä sokkeloisempia ja esteellisimpiä tilat ovat, sitä enemmän oikein suunniteltuun sprinklerijärjestelmään sisältyy suuttimia. Välitilasuojauksessa vesisumujärjestelmä on kätevin, koska suutin etäisyydet
voidaan pitää suurina sumun kaasumaisen käyttäytymisen vuoksi. Näin ollen välitilasuojauksen kustannus ei kohota järjestelmän hintaa prosentuaalisesti samalla tavoin, kuin perinteisellä järjestelmällä.
6.6
Sprinklerilaitteistojen luotettavuudesta
6.6.1 Luotettavuus tilastollisesti
Märkäsprinklerilaitteisto on erittäin luotettava ja tehokas keino vähentää materiaalija henkilövahinkoja tulipalon tapahtuessa. Sprinklerilaitteistojen luotettavuudesta on
maailmalla tehty lukuisia tilastoja ja tutkimuksia. Ehkä laajin ja tarkin on Uuden-Seelannin ja Australian, vuodet 1886–1986 kattava H.W. Marryatt:in kokoama tilasto “Fire
– Automatic Sprinkler Performance in Australia and New Zealand 1886–1986”. Tietojen keräämisessä on kiinnitetty erityistä huomiota siihen, että itse sprinklerilaitteiston
luotettavuus olisi havaittavissa. [155 ] Toinen vastaava, mutta ei yhtä laaja tilasto on
W.W. Maybeen kokoama aineisto “Summary of Fire Protection Programs in the U.S
Department Of Energy-Calender Year 1987”. [156]
Edellä mainittujen aineistojen perusteella automaattisten sprinklerilaitteistojen luotettavuus on 99,4–99,5 %. Marryatt:in aineistosta etenkin on poistettu ne tapaukset,
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
107
joissa sprinklerilaitoksen tekniseen luotettavuuteen on vaikuttaneet ulkopuoliset tekijät.
6.6.2 Luotettavuus käytännössä ja sen parantaminen
NFPA:n (National Fire Protection Assosiation) raportissa U.S. Experience with Sprinklers and Other Automatic Fire Extinguishing Equipment, syyskuu 2010, John R. Hall Jr.
[157] listaa syitä sprinklerilaitteistojen toimimattomuuteen. Noin 95 % tapauksista,
joissa sprinklerilaitteisto ei ole toiminut toivotulla tavalla tai ei ollenkaan, on johtunut
ihmisen toiminnasta. Ainoastaan 5 % epäonnistuneista toiminnoista, eli 0,05 % kaikista
tapauksista, on johtunut komponenttiviasta. Seuraavassa on lueteltu eri syyt, miksi
automaattiset sprinklerijärjestelmät eivät ole toimineet suunnitellulla tavalla:
- 64 % tapauksissa järjestelmä oli suljettu
- 17 % manuaalinen sulkeminen liian aikaisin, ennen järjestelmän riittävää toimintaa
- 8 % riittämätön tai olematon huolto
- 6 % palotyypille riittämätön laitteisto
- 5 % komponenttivaurio.
Ihmisen aiheuttamat sprinklerijärjestelmän toimintahäiriöt erityisesti järjestelmän
kytkeminen pois toiminnasta, ovat siis huomattavasti suurempi ongelma kuin järjestelmän komponenttien mahdollinen viallisuus tai komponenttien vaurioituminen. Tähän tuleekin kiinnittää erityistä huomiota huolto-ohjetta laadittaessa. Oikealla suunnittelulla, laitteiston riittävällä valvonnalla, oikealla käytöllä ja suorittamalla huoltotoimet oikein ja riittävän usein, voidaan sprinklerijärjestelmän luotettavuutena pitää jopa
yli 99 % tasoa.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
108
7
Palotekniset laitteistot
7.1
Alkusammutuskalusto
7.1.1 Alkusammutusta vaativat tilat / tilatyypit
Alkusammutusvälineinä asunnoissa käytetään käsisammuttimia ja sammutuspeitteitä.
Autosuojat, mahdolliset puukerrostalossa sijaitsevat liikehuoneistot sekä tarpeen mukaan toimistotilat varustetaan myös pikapaloposteilla.
Asuinhuoneistojen käytössä oleva porrashuone on syytä varustaa käsisammuttimella,
joka sijoitetaan lähelle uloskäyntiovea. Tästä ei ole kuitenkaan velvoittavaa määräystä.
Korkeat, yli viisikerroksiset porrashuoneet olisi hyvä varustaa lisäsammuttimilla joihinkin kerrostasanteisiin sijoitettuna.
Mikäli porrashuoneesta on ovi liikehuoneistoon, varastotiloihin ja/tai muihin yhteistiloihin, on suositeltavaa sijoittaa porrashuoneeseen myös pikapaloposti.
7.1.2 Sprinklauksen vaikutus alkusammutuskalustoon
Pääsääntöisesti varustus toteutetaan SPEK: n julkaiseman ”Alkusammutuskalusto” oppaan mukaan. Tämä suunnitteluohje koskee puukerrostalorakentamista, joten rakennukset sprinklataan kauttaaltaan. Tämä olisi järkevää ottaa huomioon alkusammutuskaluston määrän ja sijoituspaikkojen suunnittelussa. Pääasiana on turvata poistuminen ja mahdollistaa näiden reittien läheisyydessä olevien kohteiden alkusammutustoimet. Tietyt alueet, jotka eivät vaikuta poistumiseen ja poistumisturvallisuuteen, mutta
jotka muun tyyppisissä rakennuksissa ilman sprinklausta katettaisiin alkusammutusvälineillä, voitaisiin puukerrostaloissa jättää pikapalopostiverkon kantaman ulkopuolelle,
sillä sprinklaus on todennäköisarvioituna täsmällisempi ja tehokkaampi alkusammuttaja.
Pikapalopostin mitoitus tapahtuu Suomen Rakentamismääräyskokoelman osan D1 ohjeen mukaisesti:
Liitettäessä pikapaloposti kiinteistön vesilaitteistoon, otetaan johtojen mitoituksessa
huomioon pikapalopostin vaatima vähimmäispaine 200 kPa ja taulukon 17 antama mitoitusvirtaama. Mikäli muiden jakojohtoon liitettyjen käyttöventtiilien mitoitusvirtaama on pienempi kuin pikapalopostin, otetaan mitoituksen perustaksi taulukon 17
mukainen mitoitusvirtaama. Jos muiden käyttöventtiilien mitoitusvirtaama on suurempi, ei edellä mainittua pikapalopostin virtaamaa oteta huomioon.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
109
Taulukko 17. RakMK osa D1: Liite 2 Vesilaitteiston mitoitusohjeet
Pienin nimellisvirtaama kylmävesijohdossa, johon liittyy pikapaloposti
Letkun sisähalkaisijan
nimellismitta d [mm]
Virtaama yhdelle pikapalopostille q [dm3/s]
Yhteisvirtaama useammalla
palopostille q [dm3/s]
20
0,85
1,70
25
1,70
3,40
Kahden pikapalopostin ollessa samaan aikaan käytössä on siis mitoitusvirtaama 3,4 l/s.
(204 l/min.). Alkusammutuksen voidaan olettaa kestävän enintään 15 minuuttia. Siihen mennessä palokunta on päässyt paikalle tai palo on päässyt kehittymään jo niin
suureksi, että alkusammutusvälineillä ei sitä vastaan enää taistella.
7.1.3 Kuivanousut
Alkusammutuskalustoon voidaan rinnastaa palokunnan syöttämät kuivasammutusputket, joilla sammutusvettä saadaan vaikeasti tavoitettaviin paikkoihin.
CASE-kohteena tarkastelluissa Vuoreksen keskustakorttelissa vaikeasti tavoitettavia
paikkoja voivat olla mm. viherkatot ja vesikaton ullakko-ontelot. Erikseen kunkin kohteen suunnitelmien perusteella rakennushankkeeseen ryhtyvä, häntä edustavat suunnittelijat ja rakennusviranomaiset neuvottelevat kuivanousujen tarpeellisuudesta. Kun
kyseessä on puurakentaminen, voi niillä olla merkittävä rooli aineellisten vahinkojen
rajoittamisessa.
7.2
Paloilmoitin
7.2.1 Paloilmaisimia vaativien tilojen määrittely
Autosuojat ja ns. yhteiset tilat sekä puukerrostaloissa mahdollisesti sijaitsevat liiketilat, ravintolat ja muut ei asuinkäyttöön tulevat tilat varustetaan osoitteellisella paloilmoitinjärjestelmällä paloilmoittimen suunnittelu ja asennusohjeen mukaan.
Asunnot varustetaan sähköverkkoon kytketyillä palovaroittimilla.
7.2.2 Sprinklauksen vaikutus
Sprinklerin hälytys kytketään paloilmoittimen ensimmäiseen silmukkaan osoitteilla
01.001…01.002 omana paloryhmänä.
- Automaattisella sammutuslaitteistolla suojattu palo-osasto voidaan jättää varustamatta ilmaisimilla, mikäli toteutuspöytäkirjassa tai muualla ei muutoin
määritelty.
- Suojaamattomat tilat varustetaan ilmaisimilla
- Paloilmoittimeen liitetyllä sprinklerisammutuslaitteistolla suojattu palo-osasto
varustetaan paloilmoituspainikkeilla ja hälyttimillä.
- Sprinklerikeskustila varustetaan ilmaisimilla
- Kun sprinklerikeskus sijaitsee suuressa palo-osastossa, varustetaan keskuksen
lähialue ilmaisimilla.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
110
7.2.3 Laitteistojen tyypit
Paloilmoitinjärjestelmän komponentit:
- keskuksena käytetään aktiivista analysoivaa ja ohjelmoitavaa osoitteellista paloilmoitinkeskusta esimerkiksi Esmi FX 3NET tai vastaavaa.
- Ilmaisimina käytetään aktiivisia, analysoivia ja ohjelmoitavia, pääsääntöisesti
savu-tai yhdistelmäilmaisimia.
Palovaroitin komponentit:
- sähköverkkoon kytketty palovaroitin esim. KIDDE FIREX tai vastaava. Varavirta
saadaan alkaliparistosta sähkökatkoksen sattuessa.
7.3
Savunpoisto
7.3.1 Savunpoistoa vaativien tilojen määrittely
Savunpoiston mitoitukselle luodaan hyvä perusta selvittämällä ennen suunnittelun
aloittamista savunpoiston tarkoitus ja muiden rakenteellisten ja taloteknisten ratkaisujen asettamat vaatimukset, rajoitukset ja mahdollisuudet. Tärkeää on ottaa huomioon valittavan savunpoistolaitteiston toimintavarmuus.
Suomen rakentamismääräyskokoelman (SRakMK) osa E1, Rakennusten paloturvallisuus, on ainoa voimassa oleva viranomaismääräys savunpoiston mitoittamisessa.
SRakMK:n osassa E4 on ohjeet autosuojien savunpoiston mitoittamiseen. Näiden lisäksi ohjeen ”RIL 232 – 2012 Rakennusten savunpoisto, suunnittelu, toteutus ja ylläpito” tarkoitus on olla eri osapuolten käytännön savunpoiston työkalu paitsi määräysten ja säädösten myös EN-standardien soveltamisessa.
Autosuojat kellarikerroksessa toteutetaan mahdollisuuksien mukaan painovoimaisina
tai koneellisena savunpoistona. Luukkujen pinta-ala suojaustasolla 3 (automaattinen
sammutuslaitteisto) on 0,5 % lattiapinta-alasta. Painovoimainen savunpoisto voidaan
tarvittaessa korvata vastaavan tehoisella koneellisella savunpoistolla. Savunpoistotaso
2.
Väestönsuojien savunpoisto toteutetaan painovoimaisesti hätäpoistumistien kautta.
Liiketilojen mahdollinen savunpoisto ratkaistaan tapauskohtaisesti savunpoistotaso 1
tai 2.
Irtainvälinevarastot ym. yhteiset/yleiset tilat ratkaistaan tapauskohtaisesti kuten liiketilat.
Asuntojen savunpoisto toteutetaan painovoimaisesti kiinteillä kahvoilla varustetuista
ikkunoista ja ovista, savunpoistotaso 1.
Porrashuoneiden savunpoisto toteutetaan painovoimaisesti ylätasanteen 1m 2 ikkunasta tai savunpoistokattoluukusta. Savunpoistotaso 2.
Osastoitujen hissikuilujen savunpoisto toteutetaan painovoimaisesti 1m2 savunpoistoluukulla. Savunpoistotaso 2.
7.3.2 Sprinklauksen vaikutus savunpoistoon
Sprinklauksen vaikutus savunpoiston mitoitukseen on merkityksellinen. Kerroin savunpoistoluokasta riippuen on 0,25 – 0,50 %.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
111
7.3.3 Laitteistojen tyypit
Painovoimainen savunpoisto:
Painovoimainen savunpoisto savunpoistotasossa 1.
- Savunpoisto tapahtuu kiintopainikkeilla varustetuista ikkunoista tai ovista,
mitkä palokunta avaa.
Painovoimainen savunpoisto savunpoistotasossa 2.
- Savunpoisto tapahtuu sähköisesti avattavien savunpoistoikkunoiden tai savunpoistoluukkujen kautta. Sähkönsyöttö varmistetaan katkoksien ajaksi yleensä
laukaisukeskuksien akuilla. Akkujen mitoitus 72 tuntia. Korvausilma avataan
manuaalisesti ennen savunpoiston käynnistystä tai korvausilmaluukut / ovet
ohjataan sähköisesti auki
Koneellinen savunpoisto:
Koneellinen savunpoisto savunpoistotasossa 2.
- Savunpoisto tapahtuu koneellisesti savunpoistopuhaltimen avulla. Järjestelmän sähkönsyöttö varmistetaan esim. ottamalla syöttö ennen pääkytkintä.
Varmennettava järjestely sovitaan paikallisen palotarkastajan kanssa. Korvausilma tuodaan kuten edellä.
Savunpoiston kaapelointijärjestelmä toteutetaan standardin SFS6000-5-56 vaatimusten mukaisesti.
Savunpoiston ohjauskeskus (SPOK) sijoitetaan PI-keskuksen (paloilmoittimen keskus)
viereen. Porraskäytävien savunpoisto käynnistetään porrashuoneen maantasokerroksesta.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
112
8
Poistumisturvallisuus
Rakennuksesta tulee voida turvallisesti poistua tulipalossa tai muussa hätätilanteessa.
Rakennuksessa tulee olla riittävästi sopivasti sijoitettuja, tarpeeksi väljiä ja helppokulkuisia uloskäytäviä niin, että poistumisaika rakennuksesta ei ole vaaraa aiheuttavan
pitkä. Uloskäytävän tulee johtaa ulos maan pinnalle tai muulle palon sattuessa turvalliselle paikalle. Rakennuksen jokaiselta poistumisalueelta, jossa muutoin kuin tilapäisesti oleskelee tai työskentelee henkilöitä, tulee yleensä olla vähintään kaksi erillistä,
tarkoituksenmukaisesti sijoitettua uloskäytävää. [2]
Henkilöturvallisuuden arviointia varten tarvitaan tietoja odotettavissa olevista henkilömääristä ja henkilöiden sijainnista. Käytettävästä menetelmästä riippuen arvioidaan
myös henkilöiden kyky havaita alkanut palo, tehdä johdonmukaisia päätöksiä palotilanteessa sekä poistua turvalliseen paikkaan joko omatoimisesti tai avustettuna. Tähän vaikuttaa esimerkiksi se, onko henkilöitä paikalla jatkuvasti vai vain satunnaisesti,
ovatko rakennuksessa olevat henkilöt hereillä vai käytetäänkö tilaa myös yöpymiseen,
tuntevatko henkilöt rakennuksen ja sen vaihtoehtoiset uloskäytävät, tai kykenevätkö
henkilöt poistumaan tilasta omatoimisesti. On myös otettava huomioon, onko henkilöille annettu ohjeita käyttäytyä tulipalon sattuessa tietyllä tavalla. [158] Poistumisturvallisuuden parantamiseksi viranomainen voi tapauskohtaisesti edellyttää ovipumppujen asentamista huoneistojen oviin, jolloin palo ei pääse syttymistilasta leviämään
porrashuoneeseen.
8.1
Poistumistiesuunnittelu ja mitoitus
Alle 8-kerroksisten puukerrostalojen poistumisturvallisuus ja poistumisportaiden leveydet suunnitellaan Suomen Rakentamismääräyskokoelma osan E1 ohjeiden mukaan
henkilöiden määrään perustuen, mikäli henkilömäärä on alle 120 henkilöä.
Alle 8-kerroksisten mutta henkilömäärältään 120 henkilöä ylittävien puukerrostalojen
poistumisturvallisuus tulee tarkistaa tekemällä kohteesta poistumisaikalaskenta.
Poistumisturvallisuus vähintään 8-kerroksisissa puukerrostaloissa tulee tarkistaa tekemällä kohteesta poistumisaikalaskenta.
- 7-kerroksisen puukerrostalon, jonka ylimmässä kerroksessa on kaksikerroksisia asuntoja, poistuminen tulee tarkistaa tekemällä kohteeseen poistumisaikalaskenta.
Kun puukerrostaloon liittyy kiinteästi liike- ja/tai pysäköintitiloja, tulee kohteesta
tehdä poistumisaikalaskenta.
Poistumisaikalaskennalla pystytään tarkasti tutkimaan suunniteltujen poistumisreittien ja porrasleveyksien riittävyys rakennuksen ihmisten yhtäaikaiseen poistumiseen,
sekä tarkastelemaan portaiden kuormitusta.
8.2
Uloskäytävät
Rakennuksen jokaiselta poistumisalueelta, jossa muutoin kuin tilapäisesti oleskelee tai
työskentelee henkilöitä, tulee yleensä olla vähintään kaksi erillistä, tarkoituksenmukaisesti sijoitettua uloskäytävää. [2]
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
113
Mahdollisen palon varalta asukkaat tulee ohjeistaa hyvin. Ensisijaisesti asukkaiden tulee pysytellä asunnoissaan ja savuiseen käytävään ei saa lähteä.
8.2.1 Leveys
Uloskäytävän leveyden tulee yleensä olla vähintään 1200 mm.
Uloskäytävien yhteenlaskettu vähimmäisleveys on 1200 mm ensimmäistä 120 henkeä
kohden ja leveyttä lisätään 400 mm kutakin seuraavaa 60 henkeä kohden.
𝐿𝑒𝑣𝑒𝑦𝑠 = 1200 𝑚𝑚 +
𝑀−120
60
× 400 𝑚𝑚 ,
(6)
jossa 𝑀 on henkilömäärä.
Poistumisaikalaskennalla uloskäytävien vähimmäisleveys voidaan tarkistaa.
8.2.2 Kulkureitti
Poistumismatka lähimpään uloskäytävään saa olla enintään 45 m, kun tilasta on vähintään kaksi poistumiskäytävää.
Kulkureittien pituudet määritellään Suomen Rakentamismääräyskokoelma osan E1
taulukon 10.2.2 mukaan, kulkureitin enimmäispituuden määräytyessä kohteen käyttötarkoituksen mukaan.
Kulkureittien pituudet saavat kuitenkin ylittää edellä mainitussa taulukossa ilmoitetut
enimmäispituudet, kun poistumisaikalaskennalla tarkistetaan, että poistumisreitit
ovat riittävät.
8.3
Poistumistieovet
Uloskäytävän kulkusuunnassa olevien ovien tulee yleensä avautua poistumissuuntaan.
Poistumiseen tarvittavan oven tulee avautua poistumissuuntaan. Uloskäytävien ja niihin johtavien tilojen ovien tulee olla hätätilanteessa helposti avattavissa.
Poistumistieovet tulee pystyä avaaman ilman avainta poistumissuuntaan, tarvittaessa
ne voidaan varustaa rikottavilla vihreillä kuvuilla ja/tai murtohälyttimillä.
8.4
Pelastaminen
Puukerrostalon asunnoista henkilöt voidaan pelastaa parvekkeilta.
Parvekkeet varustetaan pelastamisen turvaamiseksi automaattisella sammutuslaitteistolla, vaikka määräykset eivät sprinklausta edellytä.
Rakennuksen joka sivulle, jolla asuntojen parvekkeita on, tulee järjestää pelastusauton
nostopaikka.
Puukerrostalon pelastustiejärjestelyt eivät eroa mitenkään muista asuinkerrostaloista.
8.5
Poistumisreittivalaistus ja poistumisopasteet
Puukerrostalon liike- ja toimistotilat ym. kokoontumistilat ja niiden poistumisreitit varustetaan riittävän kattavalla poistumisreittivalaistuksella. [159]
Poistumisopasteita sijoitetaan riittävä määrä siten, että ne palvelevat poistumista ohjaavana järjestelmänä. [160]
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
114
8.6
Poistumisaikalaskenta
Yksilöitä kuvaavilla simulointimalleilla voidaan havainnollistaa uloskäytävien kapeikkojen, portaiden tai muiden hidasteiden vaikutusta poistumisnopeuteen. Usein voidaan
jo kvalitatiivisen tiedon perusteella tehdä merkittäviä parannuksia poistumisjärjestelyihin. Simulointimalleilla pyritään jäljittelemään ihmisten käyttäytymistä ja siirtymistä
poistumisen aikana mahdollisimman tarkoin. Optimointimalleilla etsitään sellaiset
poistumisreitit, jotka johtavat mahdollisimman lyhyeen poistumisaikaan. [158]
Poistumisaikalaskelmissa katsotaan poistumisen alkavan sillä hetkellä, kun palo syttyy
ja päättyvän sillä hetkellä, kun rakennuskohteessa olevat henkilöt ovat päässeet turvaan. [161]
Toiminnallisen palosuunnittelun merkitys näkyy etenkin pääpoistumisreittien poistumismatkojen ylityksen mahdollistamisena. Lisäksi varatieksi voidaan hyväksyä parvekkeilta pelastaminen.
8.6.1 Havaitsemis-, reagointi- ja siirtymisvaihe
Poistuminen rakennuksesta jaetaan yleisimmin kolmeen eri vaiheeseen, joita ovat
- havaitsemisaika ta, joka on aika palon alkamisesta siihen, kun rakennuksessa
olevat henkilöt hälytetään tai he itse havaitsevat palon;
- reagointiaika tr, joka ihmisillä kuluu hälytyksen kuulemisen ja liikkeellelähdön
välillä. Tätä ajanjaksoa käytetään esimerkiksi tilanteen arvioimiseen ja poistumisesta päättämiseen;
- siirtymisvaihe eli laskennallinen poistumisaika te, joka alkaa välittömästi reagointiajan jälkeen ja päättyy henkilöiden saapuessa turvaan. Laskennallinen
poistumisaika saadaan esimerkiksi poistumisaikalaskentaohjelmista. [162]
Kokonaispoistumisaika rakennuksesta muodostuu hälytys- ja reagointiajoista sekä laskennallisesta poistumisajasta:
𝑡𝑘𝑜𝑘 = 𝑡𝑎 + 𝑡𝑟 + 𝑡𝑒
(7)
Hälytysvaiheen pituus voidaan arvioida paloilmaisimien toiminta-aikojen perusteella.
Mikäli kohteessa ei ole paloilmaisimia, voidaan käyttää kokemusperäisiin havaintoihin
perustuvia taulukoituja arvoja.
Reagointivaiheen pituus arvioidaan käyttäen kokemusperäisiin havaintoihin perustuvia taulukoituja arvoja.
Siirtymisvaiheen kesto saadaan esimerkiksi poistumisaikalaskennasta.
8.6.2 Lähtötiedot
Poistumisen laskennassa olennaiset lähtötiedot ovat uloskäytävien määrä ja sijainti
sekä kulkureittien pituus ja ominaisuudet, henkilömäärä, henkilöiden poistumiseen
vaikuttavat ominaisuudet ja viiveaika palon alkamisesta ennen kuin henkilöt aloittavat
poistumisliikkeen.
Uloskäytävät ja kulkureitit määritetään lukemalla kohteen CAD-piirustukset ohjelman
käyttämäksi geometriaksi, joka antaa tarkan kuvauksen poistumisjärjestelyistä.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
115
8.6.3 Henkilömäärä
Henkilömäärä määritellään Suomen Rakentamismääräyskokoelma osan E1 kohdan
10.4.1 mukaan, jolloin ”Henkilöiden määränä on ensisijaisesti käytettävä suurinta poistumisalueelle aiottua henkilömäärää”.
Henkilöiden ominaisuudet määritellään kohteeseen noudattaen sen tulevaa käyttötarkoitusta ja henkilöjakaumaa. Henkilöiden jakaumaa määritettäessä Suomessa oleviin kohteisiin on hyvä käyttää Suomen väestötilastotietoa. [163]
8.6.4 Laskenta
Poistumistilanteissa tarkastellaan järjestelmän vikaantumisia poistamalla joitain uloskäytäviä käytöstä. Lisäksi poistumisreittejä voidaan poistaa käytöstä esimerkiksi savun,
kuumuuden tai jonkin muun syyn vuoksi. Tämä on vakiintunut ja riittävä tapa arvioida
poistumisjärjestelmän vikasietoisuutta ja toteuttaa siten RakMK osan E1 kohdan 1.3.2
ohjeen.
8.6.5 Tulokset
Poistumisaikalaskennalla saadaan poistumiseen tarvittavat ajat RSET. Turvallinen aika
ASET eli aika ennen kriittisten olosuhteiden muodostumista saadaan esimerkiksi palosimuloinnista. Turvallisuusarviointi tehdään vertaamalla poistumiseen tarvittavia aikoja RSET ja poistumiseen käytettävissä olevia aikoja ASET. Tilanne on turvallinen, kun
RSET-aika on lyhyempi kuin ASET aika. ASET ja RSET – aikojen välissä tulee olla riittävä
turvamarginaali.
ASET-aikoja ovat:
- 10 metrin näkyvyyttä vastaava aika ASET10m: näkyvyyden tulee olla vähintään
10 metriä sinä aikana, kun ihmiset liikkuvat uloskäytäville;
- 5 metrin ja 3 metrin näkyvyyttä vastaavat ajat ASET5m ja ASET3m: kun ihmiset
ovat päässeet turvaan johtavien uloskäytäväovien luokse, näkyvyys voi poistumisen vaarantumatta laskea 3 - 5 metrin tasolle;
- 3 metrin näkyvyystasolla tilanteen turvallisuus on erikseen tarkistettava.
ASET ja RSET – aikojen vertaamisen lisäksi tulee tarkastella ihmisten poistumista rakennuksesta. Mikäli rakennukseen jää ihmisiä pitkäksi aikaa, on vakavan loukkaantumisen riski olemassa.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
116
8.7
Simulex-laskentamalli ja sen käyttö
Hätäpoistumisen laskentaohjelma Simulex on alan tiedeyhteisön julkaisuissa vertaisarvioitu [164, 165, 166] ja validoitu [167, 168, 169] ohjelma. Sillä pystytään simuloimaan
laajasta ja monikerroksisesta rakennuksesta tapahtuva henkilöiden evakuoituminen.
8.7.1 Simulex validointi
Validointitestit ovat tehneet Edinburghin, Lundin ja Ulsterin yliopistot sekä Ove Arup,
Australia. Testit kattavat seuraavat rakennustyypit:
- kauppakeskukset
- toimistorakennukset
- auditoriot
- urheilustadionien ym. poistumisalueet
- yliopistorakennukset
- erilaiset mallirakennukset, lähinnä opetuskäyttöön
Testit osoittavat, että Simulex mallintaa yksilöiden liikkumista täsmällisesti ja siten
tuottaa realistia tuloksia. Simulexissa käytetty yksilöiden virtausnopeus vastaa todellisista poistumistilanteista saatuja virtausnopeuksia. [170]
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
117
9
Talotekniikka
Talotekniikalla tarkoitetaan tekniikkaa, jolla luodaan talon sisälle ihmisten asumiseen
tai oleskeluun sopivat olosuhteet. Talotekniikan piiriin kuuluvat lämmitys-, jäähdytys, vesi- ja viemäröinti-, ilmanvaihto-, valaistus- sekä erilaiset automaatiojärjestelmät.
Talotekninen suunnittelu on jaettu useisiin eri suunnittelukokonaisuuksiin joista yleisimmät ovat sähkösuunnittelu, LVI-suunniteltu sekä automaatiosuunnittelu. Kaikella
taloteknisillä suunnittelulla on vaikutusta myös rakennuksen paloturvallisuuteen.
Erityispiirteenä taloteknisissä asennuksissa tulee ottaa huomioon välipohjan kerrososastoinnin sijainti. Välipohjan kantavien rakenteiden suojaverhouslevyjen läpiviennit
tulee toteuttaa siten, että palolta suojaava vaikutus ei niiden johdosta heikkene. Käytännössä esimerkiksi upotettavat valaisimet asennetaan erillisen suojakotelon sisään.
Läpivientien toteutus tulee tarkastella kohdekohtaisesti ja ottaa huomioon käytettävä
välipohjarakenne sekä suunnitellut IV- ja sähkötarpeet. Palo- ja rakennesuunnittelijan
tulee laatia kohdekohtaiset ohjeet läpivientien toteutuksesta sekä asennusrajapinnoista.
9.1
Lämpö, vesi ja ilmanvaihto (LVI)
LVI-suunnittelija huolehtii rakennuksen lämmityksestä, ilmanvaihdosta sekä vesi- ja
viemärisuunnittelusta. Ilmanvaihtolaitteistojen paloturvallisuusohjeet on esitetty Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa E7 [171]. On huomattava että E7:n muutostyö on käynnissä ja päivitetty versio julkaistaneen vuoden 2015 aikana. Ilmanvaihtolaitteistojen paloturvallisuutta käsitellään lisäksi Suomen LVI-liiton julkaisemassa oppaassa [172].
9.2
Sähkö
Sähkösuunnittelija huolehtii rakennuksen sähköistyksen suunnittelusta. Sähköasennusten paloriskiä voidaan pienentää asennusten ja järjestelmien kunnossapidolla ja
huollolla. Sähköasennusten paloturvallisuutta käsitellään SFS 6000- sarjan standardeissa sekä ST-kortistossa.
9.3
Automaatio
Automaatiosuunnitteluun kuuluvat esimerkiksi kulunvalvonta sekä älykkäät ohjausjärjestelmät. Automaation avulla voidaan vähentää laitteiden turhaa käyttöä ja siten vähentää laitteiden kulumista sekä paloriskiä.
9.4
Palokatkot
Palokatkosuunnitelmalla varmistetaan että rakennukseen tehtävät reiät ja läpiviennit
ovat oikein mitoitettu ja niihin voidaan asentaa suunniteltu palokatko. Uusien rakennushankkeiden osalta palokatkosuunnitelma tulee laatia yhdessä muun taloteknisen
suunnittelun sekä rakennesuunnittelun yhteydessä. Palokatkosuunnitelma laaditaan
kullekin läpiviennille materiaaleittain. Palokatkosuunnitelmassa läpiviennit numeroidaan ja se toimii myöhemmässä vaiheessa huollon ja muutostöiden apuna. Palokatkotuotteiden osalta ainoa hyväksymisperuste on ETAG 026 mukainen ETA-asiakirja ja
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
118
siihen perustuva tuotteeseen valmistajan kiinnittämä CE-merkintä tai VTT:n sertifikaatti.
Palokatkotuotteiden valmistajilla tulee olla esittää ETA-asiakirja, jossa on listattu kyseisen tuotteen palokatkon luokka sekä vaateet asennusalustan suunnalle, materiaaleille sekä rajoittaville mitoille. Nykyisin CE-merkittyjä palokatkotuotteita on saatavilla
useilta eri valmistajilta ja toteutusvaihtoehtoja on useita.
Puurakennuksessa haasteena ovat erityisesti välipohjien rakenteet. Palokatotuotteille
tulee löytää kiinteä asennuspinta johon palokatko voidaan kiinnittää valmistajan ohjeiden mukaisesti. Riittävän äänieristyksen vuoksi välipohjiin toteutetaan betoni- tai
kipsivalu johon palokatko voidaan toteuttaa. Palokatko täyttää tällöin kerrosten välisen osastointivaatimuksen, mutta saattaa altistaa kantavan rakenteen palolle alttiiksi
jo palon aikaisessa vaiheessa, mikäli palokatko on toteutettu ainoastaan rakenteen
yläpintaan. Lisäksi haasteena ovat äänieristyksen takia joustavina rakenteina toteutettavat kerrokset, jolloin tulee varmistaa että käytettävä palokatkotuote kestää siihen
kohdistuvat tärinät koko käyttöikänsä ajan.
Palokatkojen toteutus rakenteen molempiin pintoihin kaksinkertaisena tai tekniikan
kokoaminen erillisiin pystykuiluihin tulee tarkastella. Erityisesti muoviviemäreiden läpivientiä sekä vaakakuljetusta välipohjan sisällä tulee tarkastella kriittisesti.
Palokatkoja käytetään puukerrostalossa myös muissa kuin läpivienneissä. Määräykset
edellyttävät puurakenteisissa kerrosaloissa palon leviämisen estämistä pystysuorissa
onteloissa kuten tuuletusraossa käyttämällä palokatkoja kerroksittain. Palon leviäminen julkisivupinnalta räystään tuuletusraon kautta yläpohjan onteloon tulee estää rakenteellisesti esimerkiksi palo-räystäs -rakenteen avulla tai soveltuvilla palokatkotuotteilla.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
119
10
Paloteknisen suunnittelun tulokset ja suunnitelman tarkistaminen
10.1
Toiminnallisen paloteknisen suunnitelman sisältö
Suunnittelun perusteet, käytetyt mallit ja saadut tulokset esitetään rakennuslupamenettelyn yhteydessä. RakMK osassa E1 on esitetty minimivaatimus, mitä suunnitelman
tulee sisältää toiminnallista paloteknistä suunnittelua käytettäessä. Lähteessä on annettu lisätietoja suunnitelman sisällöstä. [173]
Toiminnallisen paloteknisen suunnitelman asiakirjoista on selvittävä ainakin seuraavat
asiat:
Rakennuksen ja siinä olevien paloturvallisuuslaitteiden kuvaus,
- Rakennuksen kuvaus: koko, sijainti, käyttötarkoitus, paloluokka, suojaustaso ja
palotekniset laitteet: alkusammutuskalusto, paloilmoitin, sammutuslaitteisto,
savunpoisto)
Rakennuksen käytöstä koko sen elinkaaren aikana tehdyt oletukset
- Rakennus tulee kuvata asiakirjoissa suunnitelman sovellusalueen vaatimalla
tarkkuudella, myös rakennuksen käytöstä koko sen elinkaaren aikana tehdyt
oletukset esimerkkinä mahdollinen laajentaminen tai vaiheittainen toteutus.
Lisäksi on kuvattava käytön aikana edellytettävät huolto- ja kunnossapitotoimet. Suunnitelmassa tulee myös arvioida millaiset mahdolliset muutokset
edellyttävät suunnitelman päivitystä.
Palokunnan toimintamahdollisuuksista tehdyt oletukset
- Suunnitelmassa pitää esittää, miten eri palontorjuntamenetelmien vaikutus on
otettu huomioon: palokunnan toimintamahdollisuuksien vaikutuksen arvioinnissa käytetyt menetelmät ja tehdyt oletukset. Palokunnan toimintamahdollisuuksien kuvauksen lisäksi kuvataan paloturvalisuuslaitteet, niiden vaikutuksen arviointiin käytetyt menetelmät ja tehdyt oletukset. Palokunnan toimintamahdollisuuksista keskustellaan paloviranomaisen kanssa.
Sovellusalueiden yksilöinti ja rajaus
- Toiminnallista paloteknistä suunnittelua voidaan soveltaa koko rakennukseen
tai sitten joidenkin paloturvallisuuden osa-alueiden täyttymisen todentamiseen. Mikäli suunnittelussa on käytetty molempia kohdissa 1.3.1 ja 1.3.2 mainittuja vaatimusten täyttymisen osoittamistapoja eli sekä taulukkomitoitusta
että mitoitusta oletetun palonkehityksen perusteella, nämä tulee käydä esille
asiakirjoista.
Perusteet tarkastelun kohteiksi valituille palotilanteille
- Toiminnallinen palotekninen suunnittelu perustuu valittuihin uhkakuviin ja
niitä kuvamaan käytettäviin mitoituspaloihin. Näistä sovitaan yhdessä rakennusvalvontaviranomaisen kanssa. Viranomainen määrittelee, mitä uhkakuvia
tarkastellaan esimerkiksi kahden messuosaston tai kahden henkilöauton palo.
Viranomainen ei kuitenkaan kerro palotehoa (MW) tai muita yksityiskohtia, se
kuuluu palosuunnittelijan tehtäviin valittujen uhkakuvien perusteella.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
120
Vikaantumistarkastelu tarvittavassa laajuudessa perusteluineen
- Vikaantumistarkastelu tehdään tapahtumapuun avulla esimerkiksi sprinklerin
toimimattomuudesta joka asiantuntevasti suunnitellulle, asennetulle ja huolletulle laitteelle on tyypillisesti vähintään 99 %; käytännössä sprinklerin voidaan aina katsoa toimivan.
Rakennuksen käytön aikana edellytettävät huolto- ja kunnossapitotoimet
- Paloturvallisuuteen vaikuttavien materiaalien sekä laitteistojen huolto,
yleensä mainitaan paloteknisessä suunnitelmassa ja ne lisätään rakennuksen
huoltokirjaan.
Käytettyjen menetelmien kuvaus, joka sisältää laskenta- ja koemenetelmien soveltuvuuden rajoituksineen sekä lähtötiedot ja tehdyt oletukset perusteluineen.
- Määräysten mukaan suunnittelussa käytetään menetelmiä, joiden kelpoisuus
on osoitettu. Menetelmien kelpoisuuden lisäksi on olennaista, että menetelmien käytetään asiantuntevasti. Kaikki tietolähteet ja oletukset tulee tuoda
suunnitelmassa esille ja perustella tehdyt valinnat. Menetelmien soveltaminen
kyseisessä kohteessa tulee esittää siinä laajuudessa (liitteitä apuna käyttäen),
että soveltaminen voitaisiin tarvittaessa toistaa jonkun toisen tahon toimesta.
Saadut tulokset herkkyysanalyyseineen.
- Herkkyysanalyysin avulla selvitetään, aiheuttaako pieni muutos tehdyissä oletuksissa merkittävän muutoksen paloturvallisuudessa. Suunnitelman turvallisuus todennetaan vertaamalla tuloksia hyväksymiskriteereihin. Tuloksiin olennaisesti vaikuttavien suureiden suhteen tulee tehdä herkkyysanalyysi, jolla arvioidaan laskelman lähtötietojen muutosten vaikutusta laskelman lopputulokseen. Herkkyysanalyysi tehdään riskien ja epävarmuuden arvioimiseksi ja se on
yhtä olennainen osa suunnitelmaa kuin varsinaiset laskelmat.
Hyväksymiskriteerit ja saatujen tulosten vertailu niihin.
- Suunnitelman turvallisuus todennetaan vertaamalla tuloksia hyväksymiskriteereihin. Tällä hetkellä hyväksymiskriteereistä sovitaan kohdekohtaisesti yhdessä paikallisten viranomaisten kanssa.
10.2
Paloteknisen suunnitelman tarkastaminen
Palotekninen suunnitelma on aina tarkastettava. Tarkastuksen voi tehdä itse tai sen
voi tehdä kollega. Tulokset voidaan tarkastaa esimerkiksi vertaamalla niitä tietoon todellisista tulipaloista, koetuloksiin, tutkimusraportteihin tai muulla tavalla laskettuihin
tuloksiin.
Vaativissa kohteissa viranomainen usein edellyttää lisäksi kolmannen osapuolen tarkastusta samalla tavalla kuin esimerkiksi kantavien rakenteiden suunnittelussa. Paloteknisen suunnittelijan ja kolmannen osapuolen tarkastus tulisi olla toimivaa yhteistyötä lähtien liikkeelle suunnitteluperusteiden arvioinnista ja edetä suunnitelmien oikeellisuuden arviointiin hyvässä keskusteluyhteydessä.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
121
11
Kirjallisuuslähteet
1 Strömgren, M. 2014. SP, Ruotsi. Society of Fire Protection Engineers (SFPE): European
Chaprs Coordination Group (ECCG).
2 Ympäristöministeriö. 2011. E1 Suomen Rakentamismääräyskokoelma. Rakennusten paloturvallisuus. Määräykset ja ohjeet 2011. Ympäristöministeriön asetus rakennusten paloturvallisuudesta. 43s.
3 Hietaniemi, Jukka. Toiminnallinen palotekninen suunnittelu, www-sivut: http://www.spek.fi
/loader.aspx?id=361342fb-3062-449e-8518-a3c3dca4dc0c, viitattu 20.2.2015
4 Gerard, R., Barber, D., Wolski, A. 2013. Fire Safety Challenges of Tall Wood Buildings. Final
Report. The Fire Protection Research Foundation.
5 THE CASE FOR Tall Wood BUILDINGS. 2012. How Mass Timber Offers a Safe, Economical,
and Environmentally Friendly Alternative for Tall Building Structures. Canadian Wood Council (CWC).
6 Timmer, S.G.C. 2011. Feasibility of Tall Timber Buildings. Master Thesis – Structural Engineering. Delft University of Technology. Faculty of Civil Engineering and Geosciences. Structural Engineering. Delft.
7 Fire safety in timber buildings. 2010. Technical guideline for Europe.SP Technical Research
Institute of Sweden. SP Trätek. Tukholma.
8 Brandsäkra trähus 3. 2012. Nordisk – baltisk kunskapsöversikt och vägledning. SP Sveriges
Tekniska Forskningsinstitut. SP Rapport 2012:18.
9 Östman, B., Rydholm, D. 2002. National fire regulations in relation to the use of wood in
European and some other countries. Trätek, Rapport P 0212044.
10 Wood Wisdom. 2010. FireInTimber – Fire resistance of Innovative Timber structures. Kyselyn tausta-aineisto.
11 Cronsioe, C., Strömgren, M., Tonegran, D., Bjelland, H. 2012. New Swedish building regulations and a framework for fire safety engineering. 9th International Conference on Performnace-Based Codes and Fire Safety Design Methods. Hong-Kong. 2012.
12 Boverkets byggregler BBR. 2011. http://www.boverket.se/Global/Webbokhandel/Dokument/2011/BFS-2011-6-BBR-18.pdf
13 Henke, K. 2012. Multi-storey timber construction: up to high-rise building level.
https://www.goethe.de/en/kul/arc/20363015.html
14 Puuinfo. 2014. www-sivut: http://www.puuinfo.fi/ajankohtaista/puu-vapautuu-sveitsinpalomaaraysten-erityisrajoituksista, Puu vapautuu Sveitsin palomääräysten erityisrajoituksista. 16.12.2014. Viitattu 31.12.2014.
15 Brinson, A. 2013. Sprinklers – What’s Next?. FG-Sprinklerkonferansen. 13-14.3.2013. Oslo.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
122
16 McGrattan, K., McDermott, R., Hostikka, S. & Floyd, J. 2010. Fire Dynamics Simulator (Version 5). User’ Guide. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology (National
Institute of Standards and Technology Special Publication 1019-5).
17 McGrattan, K., Hostikka, S., Floyd, J., Baum, H., Rehm, R. Mell, W. & McDermott, R. 2010.
Fire Dynamics Simulator (Version 5). Technical Reference Guide. Volume 1: Mathematical
Model. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology (National Institute of
Standards and Technology NIST Special Publication 1018-5).
18 McDermott, R., McGrattan, K., Hostikka, S. & Floyd, J. 2010. Fire Dynamics Simulator (Version 5). Technical Reference Guide. Volume 2: Verification. Gaithersburg: National Institute
of Standards and Technology (National Institute of Standards and Technology Special Publication 1018-5).
19 McGrattan, K., Hostikka, Floyd, J. & McDermott, R.. 2010. Fire Dynamics Simulator (Version
5). Technical Reference Guide. Volume 3: Validation. Gaithersburg: National Institute of
Standards and Technology (National Institute of Standards and Technology Special Publication 1018-5).
20 Jones, W.W., Peacock, R.D., Forney, G.P. & Reneke, P.A. 2009. CFAST - Consolidated Model
of Fire Growth and Smoke Transport (Version 6), Technical Reference Guide, APRIL 2009
REVISION. Gaithesburg: MD, USA: NIST. NIST SP - 1026
21 Cadorin, J.-F. and Franssen, J.-M. 2003a. A tool to design steel elements submitted to compartment fires - OZone V2. Part 1: Pre-and post-flashover compartment fire model. Fire
Safety Journal, 38, p. 395 - 427.
22 Cadorin, J.-F., Pintea, D., Dotreppe, J.-C. and Franssen, J-M. 2003b. A tool to design steel
elements submitted to compartment fires - OZone V2. Part 2: Methodology and application.
Fire Safety Journal, 38, p. 429 - 451.
23 Hietaniemi, J., Hostikka, S., Lindberg, L. & Kokkala, M. Vyöhykemalliohjelman CFAST kelpoisuuden arviointi (Assessment of validity of the CFAST zone model program). Espoo: Technical Research Centre of Finland, 2000. 51 p. + App. 14 p. (VTT Tiedotteita – Meddelanden
– Research Notes 2027.) ISBN 951-38-5664-5.
24 SFS-EN 1991-1-2. Eurokoodi 1: Rakenteiden kuormat. Osa 1-2: Yleiset kuormat. Palolle altistettujen rakenteiden rasitukset. Helsinki: Suomen standardoimisliitto SFS ry.
25. RIL 201-2-2011. 2011. Suunnitteluperusteet ja rakenteiden kuormat. Eurokoodit EN 19911-2, EN 1191-1-5, EN 1991-1-6, EN 1991-1-7, EN 1991-3, EN 1991-4. Helsinki: Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry.
26 Werther N., O’Neill J.W., Spellman P.M., Abu A.K., Moss P.J., Buchanan A.H., Winter S.,
2012. Parametric Study of Modelling Structural Timber in Fire with Different Software Packages, Proceedings of the 7th international conference on structures in fire, Zurich.
27 Badders B.L., Mehaffey J.R., Richardson L.R., 2006. Using Commercial FEA Software to
Model the Fire Performance of Exposed Glulam Beams, Proceedings of the 4th international
workshop: structures in fire, Aveiro.
28 Franssen J.-M., 2005. SAFIR: a thermal/structural program modelling structures under fire.
Engineering Journal, A.I.S.C. 2005; 42(3): 143-158.
29 ANSYS version 12.0. 2009. ANSYS Inc., Canonsburg, PA, USA.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
123
30 ABAQUS version 6.10. 2010. Dassault Systemes Simulia Corporation, Providence, RI, USA.
31 Hopkin D., El-Rimawi J., Silberschmidt V., Lennon T., 2011. A Numerically Derived Modified
Conductivity Model for Softwood Exposed to Parametric Design Fires: Background, Benchmarking and Adaptation for Cooling, Proceedings of International Conference: Applications
of Structural Fire Engineering, Praha.
32 Manie J., 2010. DIANA User’s Manual. 9.4 edn. Delft: TNO.
33 Iding R., Bresler B., Nizamuddin Z., 1996. FIRES-T3: A computer Program for the Fire Response of Structure-Thermal (Three-Dimensional Version). NIST GCR 95-682. UCB FRG 7715.
34 Sterner E., Wickström U., 1990. TASEF: Temperature Analysis of Structures Exposed to Fire.
User’s Manual. Statens Provningsanstalt, Boras. Div. of Fire Technology.
35 COMSOL Multiphysics User’s Guide, Version 4.3. 2012. www.comsol.com
36 Tondini N., Vassart O., Franssen J.-M., 2012. Development of an Interface between CFD and
FE software. 7th International Conference on Structures in Fire. Zurich, Switwerland, June
6-8, 2012.
37 Tondini N., Morbioli A., Vassart O., Lechene S., Franssen J.-M., 2014. An Integrated Modelling Strategy between FDS and SAFIR: the Analysis of the Fire Performance of a Composite
Steel-Concrete Open Car Park. 8th International Conference on Structures in Fire. Shanghai,
China, June 11-13, 2014.
38 Chen L., Luo C., Lua J., 2011. FDS and Abaqus Coupling Toolkit for Fire Simulation and Thermal and Mass Flow Prediction. Fire Safety Science 10: 1465-1477.
39 Prasad K., Baum H.R., 2005. Coupled fire dynamics and thermal response of complex building structures. Proceedings of the Combustion Institute 30 (2005). 2255-2262.
40 Ren A., Shi J., Shi W., 2007. Integration of fire simulation and structural analysis for safety
evaluation of gymnasiums – With a case study of gymnasium for Olympic Games in 2008.
Automation in Construction 16 (2007) 277-289.
41 Welch S., Miles S., Kumar S., Lemaire T., Chan A., 2008. FIRESTRUC – Integrating Advanced
Three-dimensional Modelling Methodologies for Predicting Thermo-mechanical Behaviour
of Steel and Composite Structures Subjected to Natural Fires. Fire Safety Science 9: 13151326.
42 Keski-Rahkonen, Olavi; Karhula, Teemu; Sikanen, Topi; Hostikka, Simo. 2011. Palokuolemien ehkäisykeinojen arviointiohjelma pilottina tulevaisuuteen. Palotutkimuksen päivät
2011, Espoo23.-24.8.2011, Pelastustieto, palontorjuntatekniikka-erikoisnumero. Palo- ja
pelastustieto ry (2011), 22–25
43 Hiipakka, M. 2010. Vähittäistavaraliikkeiden palokuormien inventaariotutkimus. Opinnäytetyö, kevät 2010. Seinäjoen ammattikorkeakoulu: tekniikan yksikkö, rakennustekniikan
koulutusohjelma talonrakennustekniikan suuntautumisvaihtoehto.
44 Hööpakka, J. 2010. Liikerakennusten palokuormien inventaariotutkimus. Erikoistavaraliikkeet. Opinnäytetyö, kevät 2010. Seinäjoen ammattikorkeakoulu: tekniikan yksikkö, rakennustekniikan koulutusohjelma talonrakennustekniikan suuntautumisvaihtoehto.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
124
45 CIB (International Council for Building Research Studies and Documentation)(1983). A conceptual approach towards a probability based design guide on structural fire safety, CIB
W14 Workshop Report. Rotterdam, Netherlands.
46 Williams, C., Fraser-Mitchell, J., Campbell, S. & Harrison, R. 2004. Effectiveness of sprinklers
in residential premises. Watford, UK: Building Research Establishment. Project report number 204505.
47 Vaari, J., Tillander, K., Rinne, T. & Paloposki, T., 2010. Asuntosprinklaus Suomessa. Vaikuttavuuden arviointi. Osa 2. Espoo: VTT. 134 s. (VTT Tiedotteita – Research Notes 2527.)
48 Hietaniemi, J. ym. 2012. CLT-rakenteisen huoneen polttokokeet. Julkaistaan.
49 Walton, W.D. & Thomas, P.H. 2008. Estimating Temperatures in Compartment Fires. The
SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 4th Ed Quincy MA, USA: National Fire Protection Association, pp. 3-171 – 3-188,
50 T.Z. Harmathy. 1972. A New Look at Compartment Fires, Part I and Part 11. Fire Tech. 8. 3
and 4 (1972).
51 T.T. Lie. 1972. Fire and Blrildings, Applied Science Publishers Limited. London. pp. 19-22
(1972).
52 T.T. Lie. 1973. Characteristic Temperature Curves for Various Fire Severities. Fire Tech., 10.
4 (1974).
53 Konicek, L. & Lie, T. T. 1974. Temperature Tables for Ventilation Controlled Fires National
Reserach Council Canada, Building Research Note, 94, p. 20 (1974-09(.
54 T.T. Lie. 1988. Fire Temperature - Time Relations. The SFPE Handbook of Fire Protection
Engineering 1988. Section 3, Chapter 5. p. 3-81 - 3-87 (IRC Paper No. 1579).
55 Korhonen, T. & Hietaniemi, J. 2004. Puujulkisivujen paloturvallisuus lähiökerrostaloissa.
VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka, Espoo. 58 s. + liitteet 36 s. 2004. VTT Tiedotteita Research Notes: 2253.
56 Hietaniemi, J. 2005. Probabilistic simulation of glass fracture and fallout in fire. Espoo: VTT.
88 p. + app. 33 p. VTT Working Papers 41.
57 Hietaniemi, J. 2007. Rakenteiden toiminta tulipalossa – opas paloteknisen suunnittelun tueksi. VTT Working Papers 1459-7683.
58 SFS-EN 520. 2004. Kipsilevyt – Määritelmät, vaatimukset ja testimenetelmät. Suomen
Standardisoimisliitto SFS ry.
59 Just, A. 2010. Structural Fire Design of Timber Frame Assemblies Insulated by Glass Wool
and Covered by Gypsum Plasterboards. PhD Thesis. Tallinn University of Technology.
60 Just, A., Schmid, J., König, J. 2010. Gypsum plasterboards used as fire protection – Analysis
of a database. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. SP Report 2010:29. Tukholma.
61 Frangi, A., Schleifer, V., Fontana, M. 2010. Experimental and Numerical Analysis of Gypsum
Plasterboards in Fire. Fire Technology, 46, 149-167. 2010.
62 Thomas, G. 2002. Thermal properties of gypsum plasterboards at high temperatures. Fire
Mater 26:37-45.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
125
63 Jones, B.H. 2001. Performance of Gypsum Plasterboard Assemblies Exposed to Real Building Fires. A research report presented as partial fulfilment of the requirements of Master of
Engineering in Fire Engineering. Department of Civil Engineering, University of Canterbury,
Christchurch, Uusi-Seelanti.
64 Suomen säädöskokoelma. Pelastuslaki. 2011. Helsinki.
65 Schmid, J., Just, A. & Klippel, M. 2013. A simple design method for timber members in fire
subjected to compression – Simulations and Analysis of Tests. Fire Safety Day 2013.
17.4.2013, Copenhagen.
66 Hopkin, D.J., El-Rimawi, J., Lennon, T. & Silberschmidt, V.V. 2011. Effect of fire-induced
damage on the uniaxial strength characteristics of solid timber: A numerical study. 9th International Conference on Damage Assessment of Structures (DAMAS 2011). Journal of
Physics: Conference Series 305 (2011).
67 Salminen, M. 2015. Numerical Analysis of Charring of Timber Structures in Natural Fires.
IABSE Workshop: Safety, Robustness and Condition Assessment of Structures. 1112.2.2015. Helsinki.
68 Friquin K.L., 2010. Charring rates of heavy timber structures for Fire Safety Design: A study
of the charring rates under various fire exposures and the influencing factors. Thesis for the
degree of philosophiae doctor. Norwegian University of Science and Technology. Trondheim.
69 Fire safety in timber buildings. 2010. Technical guideline for Europe.SP Technical Research
Institute of Sweden. SP Trätek. Tukholma.
70 Tillander, K. & Keski-Rahkonen, O. 2000. Palokunnan saatavuuden merkitys rakennuksen
paloriskitarkastelussa. Espoo, Valtion teknillinen tutkimuskeskus, VTT Tiedotteita 2013. 200
s. +liitteet 55 s.
71 Davidsson, G., Lindgren, M., Mett, L. 1997. Värdering av risk. SRV report P21-182/97. Karlstad.
72 SFS-EN 1990. Eurocode 0: Rakenteiden suunnitteluperusteet. Helsinki: Suomen standardisoimisliitto SFS ry.
73 Peacock, R. D.; Reneke, P. A.; Bukowski, R. W.; Babrauskas, V. 1999. Defining Flashover for
Fire Hazard Calculations. Fire Safety Journal, Vol. 32, No. 4, 331-345, June 1999.
74 P.H. Thomas. 1981. Testing Products and Materials for Their Contribution to Flashover in
Rooms. Fire and Materials., 5, 3, pp. 103–111 (1981).
75 RIL 221-2003. Paloturvallisuussuunnittelu – Oletettuun palonkehitykseen perustuva suunnittelu ja ratkaisuesimerkit. Suomen Rakennusinsinöörien liitto RIL. Helsinki.
76 International Fire Engineering Guidelines. Edition 2005. National Research Council of Canada (NRC), International Code Council (ICC), United States of America, Department of Building and Housing, New Zealand (DBH) & Australian Building Codes Board (ABCB). Published
by: Australian Government, State and Territories of Australia, Australian Building Codes
Board.
77 SIS INSTA TS 950 (E). 2014. Fire Safety Engineering — Comparative method to verify fire
safety design in buildings
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
126
78 NKB 1994:07. Funktionsbestemte brandkrav og Teknisk vejledning for beregningsmæssig
eftervisning. Del 1 og 2. (n Norwegian), Nordiska kommittén för byggbestämmelser, NKB.
Brandutskottet. 1994.
79 Rasbash, D. J., Criteria for Acceptability for Use with Quantitative Approaches to Fire Safety.
Fire Safety Journal. Vol. 8. 1984/85. S. 141-158.
80 CPQRA, Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis. New York: Center for
Chemical Process Safety of American Institute of Chemical Engineers. 1989.
81 Schneider. J. Safety - A Matter of Risk, Cost, and Consensus. Structural Engineering International. No.4. 2000. S. 266-269.
82 Litai D. & Rasmussen N. The public perception of risk. The analysis of actual versus perceived risks. Oxford: Plenum Press. 1983. S. 213-224.
83 Korhonen, T, Hostikka, S. & Keski-Rahkonen, O. A Proposal for the Goals and New Techniques of Modeling Pedestrian Evacuation in Fires. 8th International Symposium on Fire
Safety Science, 18-23 September 2005, Tsinghua University, Beijing, China. International Association for Fire Safety Science. 12 p. Julkaistaan.
84 Keski-Rahkonen, O., Probability of multiple deaths in building fires according to an international fire statistics study. Human behavior in fire - Proceedings of the First International
Symposium. Belfast, Northern Ireland: University of Ulster. 1998. S. 381-391.
85 Korhonen, T., Hostikka, S. Keski-Rahkonen, O. ja Hietaniemi, J. 2005. Tulipalojen henkilöriskin siedettävän tason arviointi. Palontorjuntatekniikan erikoisnumero 2005. S. 102-105.
86 Lienhard, J.R. V & Lienhard, J.R. IV. 2005. A Heat Transfer Textbook. Cambridge, Massachusetts, USA: Phloghiston Press.
87 Wakamatsu, T. Hasemi, Y., Kagiya, K. & Kamikawa, D. Heating Mechanism of Unprotected
Steel Beam Installed Beneath Ceiling and Exposed to a Localized Fire: Verification Using the
Real-Scale Experiment and Effects of the Smoke Layer. Fire Safety Science – Proceedings of
the Seventh International Symposium. Pp. 1099-1110.
88 Tien, C. L., Lee, K.Y. & Stretton, A. J. 2008. Radiation Heat Transfer. In: The SFPE Handbook
of Fire Protection Engineering. 4th Ed. Quincy: National Fire Protection Association. Pp. 173 - 1-89.
89 Mell, W.E. & Lawson, J.R. 1999. A Heat Transfer Model for Fire Fighter’s Protective Clothing.
United States Department of Commerce.National Institute of Standards and Technology.
NISTIR 6299.
90 Torvi, D.A. 1997.Heat Transfer in Thin Fibrous Materials under High Heat Flux Conditions.
PhD Thesis, Mechanical Eng. Dept., University of Alberta, Calgary, Alberta.
91 Ozisik, M.N. 1985. Heat Transfer. A Basic Approach. McGraw-Hill, Inc., New York, NY.
92 Vettori, R. 2005. Estimates of Thermal Conductivity for Unconditioned and Conditioned
Materials Used in Fire Fighters' Protective Clothing. Gaithersburg, MD, USA: Building and
Fire Research Laboratory, National Institute of Standards and Technology. NISTIR 7279.
93 Carslaw, H.S. & J. Jaeger, C. 1959. Conduction of Heat in Solids. Oxford, UK: Oxford University (1959).
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
127
94 Wieczorek, C.J. & Dembsey, N.A. 2001. Human Variability Correction Factors for Use with
Simplified Engineering Tools for Predicting Pain and Second Degree Skin Burns. Journal Of
Fire Protection Engineering, Vol. 2 — May 2001, 88.
95 Hymes, I., Boydell, W. and Prescott, B. 1996. Thermal Radiation: Physiological and Pathological Effects. Institution of Chemical Engineers, Rugby, Warwickshire, UK, 1996, Chapters
5, 6 and 7.
96 Raj, P.K. 2007. A review of the criteria for people exposure to radiant heat flux from fires,
Journal of Hazardous Matererials. (2007), doi:10.1016/j.jhazmat.2007.09.120
97 Beever, P., Fleischman, C., Miller, I., Saunders, N., Thorby, P. & Wade, C. 2010. A New
Framework for Performance Based Fire Engineering Design in New Zealand. Proceedings of
the 8th Int. Conf. on Performance-Based Codes and Safety Design Methods. Lund University, Sweden, 16–18 June 2010. Society of Fire Protection Engineers (SFPE). S. 37–46
98 Kiinteistö Oy Von Daehnin katu 8/ Viikin Koivu suunnitelmat. 2011.
99. Hietaniemi, J., Toratti, T., Schnabl, S. & Turk, G. 2006. Application of reliability analysis
and fire simulation to probabilistic assessment of fire endurance of wooden structures.
VTT, Espoo. 97 p. + app. 23 p. (VTT Working Papers: 54) http://www.vtt.fi/inf/pdf/workingpapers/2006/W54.pdf
100. Hietaniemi, J. 2007. Probabilistic simulation of fire endurance of a wooden beam. Structural Safety. Structural Safety. Volume 29, Issue 4, October 2007, Pages 322-336.
101. Tillander, K., Oksanen, T. & Kokki, E. 2009. Paloriskin arvioinnin tilastopohjaiset tiedot.
Espoo, Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus, VTT Tiedotteita 2479. 106 s. + liitteet. 5 s.
102. Haldar, A. & Mahakevan, S. 2000. Probability, reliability and statistical methods in engineering design. New York: John Wiley & Sons, Inc. S. 304. ISBN 0-471-33119-8
103 J. Hietaniemi, D. Baroudi, T. Korhonen, J. Björkman, M. Kokkala and E. Lappi. Yksikerroksisen teollisuushallin rakenteiden palonkestävyyden vaikutus paloturvallisuuteen. Riskianalyysi ajasta riippuvaa tapahtumapuumallia käyttäen (Fire safety impact of the fire resistance of the structures of a single-storey industrial building: risk analysis using a timedependent event tree method). Espoo: Technical Research Centre of Finland, 2002. 95 p. +
App. 51 p. (VTT Tiedotteita – Meddelanden – Research Notes 2123.) ISBN 951-38-5935-5.
In Finnish.
104. Hietaniemi, J, Korhonen, T., Joyeux, D. & Ayme, N. 2004. Risk-based Fire Safety Engineering Approach to Obtain Balanced Structural Fire Resistance Requirements. In: Bradley, D.,
Drysdale, D. & Molkov, V. Fire and Explosion Hazards, Proceedings of the Fourth International Seminar. Londonderry, Northern Ireland, UK, September 8-12, 2003. Belfast, Northern Ireland, UK: University of Ulster. S. 505-514
105. Hietaniemi, J., Hostikka, S., & Korhonen, T. 2004. Probabilistic Fire Simulation. In: Almand,
K. H. (Ed.). Proceedings of the 5th International Conference on Performance-Based Codes
and Fire Safety Design Methods. October 6-8, 2004. Luxembourg. Bethesda, MD. USA. 2004.
Society of Fire Protection Engineers. Pp. 280 - 291.
106. Joyeux, D., Bonnot, S., Hietaniemi, J & Korhonen, T. 2004. Risk-Based Fire Safety Engineering Approach Applied to a Public Building. In: Almand, K. H. (Ed.). Proceedings of the
5th International Conference on Performance-Based Codes and Fire Safety Design Methods.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
128
October 6-8, 2004. Luxembourg. Bethesda, MD. USA. 2004. Society of Fire Protection Engineers. Pp. 397 – 408.
107. Hietaniemi, J., Cajot, L.-G., Pierre, M., Fraser-Mitchell, J. Joyeux, D. & Papaioannou, K.
2005. Risk-Based Fire Resistance Requirements. Final Report. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities. 528 p. ISBN 92-894-9871-4 (EUR 21443 EN)
108. Hietaniemi, J., Hostikka, S. & Keski-Rahkonen, O. 2008. Computation of Quantitative Fire
Risks Using Two-Model Monte Carlo Simulation and CFD Fire Model. Proceedings of the
PSAM 9 Conference. International Conference on Probabilistic Safety Assessment & Management, PSAM 9. Hong Kong, China, May 18 – 23, 2008. www.psam9.org
109. Hostikka, S., Keski-Rahkonen, O. & Korhonen, T. Probabilistic Fire Simulator. Theory and
User’s Manual for Version 1.2, VTT Building and Transport. VTT Publications 503, 2003. 72
p. + app. 1 p.
110. Hostikka, S. & Keski-Rahkonen, O. Advanced probabilistic simulation of NPP fires. Proceedings of the 18th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology. SMIRT 18. Beijing, China, August 7–12, 2005. Atomic Energy Press. Beijing (2005), 3984
– 3996.
111. Keski-Rahkonen, O., Mangs, J., Hostikka, S. & Korhonen, T. Quantitative application of
Monte Carlo simulation in Fire-PSA. Kerntechnik, Vol. 72, 3, 2007, pp. 149–155.
112. Hostikka, S. & Keski-Rahkonen, O. Probabilistic simulation of fire scenarios. Nuclear engineering and design, 2003. Vol. 224, No. 3, pp. 301 – 311.
113. Paloposki, T., Myllymäki, J. & Weckman, H. 2002. Luotettavuusteknisten menetelmien
soveltaminen urheiluhallin poistumisturvallisuuden laskentaan. Espoo: VTT Rakennus- ja
yhdyskuntatekniikka. VTT Tiedotteita 2181. 53 s. + liitt. 13 s.
114. Localized Fire—Scope and Experiments on Ceiling/Beam System Exposed to a Localized
Fire. In Proceedings of ASIAFLAM, Kowloon, Hong Kong, pp. 351–361 (1995).
115.a) Wakamatsu, T. Väitöskirja. Japaniksi.
b) Wakamatsu, T., Hasemi, Y. , Yokobayashi, S. & Ptchelintsev, A.V. 1996. Experimental
Study on the Heating Mechanism of a Steel Beam under Ceiling Exposed to a Localized
Fire. in Proceedings from INTERFLAM ’96 (Franks and Grayson, eds.), Interscience Communications Ltd., London, pp. 509–518 (1996).
116. Franssen, J.-M. 1998. Contributions a la modelisation des incendies dans les batiments
et de leurs effets sur les structures. Universite de Liege, Faculte des Sciences Appliquees.
1997-1998.(in French).
117. Myllymäki, J. & Kokkala. M. 2000. Thermal Exposure to a High Welded I-Beam above a
Pool Fire. First International Workshop on Structures in Fires, Copenhagen, pp. 211–226.
118. Juhola, Minna. 1996. Teollisuusrakennusten palokuorma. Espoo: tekninen korkeakoulu,
Rakennus- ja maanmittaustekniikan osasto. Talonrakennustekniikka. Palo- ja turvallisuustekniikka. Diplomityö. Valvoja dosentti, TkT Keski-Rahkonen, Olavi.
119. http://www.epal-pallets.de/uk/produkte/paletten.php#
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
129
120. http://www.toyota-forklifts.fi/sitecollectiondocuments/pdf%20files/toyota%20tonero%20tekniset%20tiedot.pdf (TOYOTA INDUSTRIAL EQUIPMENT EUROPE. 8FG/DF / 2007129 / ENG. http://www.toyota-tiee.com)
121. Folke, F. 1937. Experiments in Fire Extinguishment. NFPA Quarterly, vol. 31, p. 115
(1937).
122. Babrauskas, V. 2002. Heat Release Rates. Teoksessa: The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. 3rd Edition. Quincy, MA: National Fire Protection Association. S. 31–337.
ISBN 0877654514.
123. Bwalya, A. & Bounagui, A. 2005. A Case Study: Developing a Design Fire for an Experimental Study of Residential Basement Fires. Workshop on Design Fires, May 10th, 2005.
Ottawa, Ontario: National Research Council Canada. 30 s.
124. Milke, J. A.; Evans, D. D.; Hayes, W. D., Jr. 1985. Water Spray Suppression of Fully-Developed Wood Crib Fires in a Compartment. Part 1 of 2. Report of Test. FR 3956; Work Unit
6121A; Task Order 4A; 54 p. Washington DC. NBS.
125. Tarvainen, V., Forsen, H. & Hukka, A. 1996. Männyn ja kuusen kuumakuivauskaavojen
kehittäminen ja kuivatun sahatavaran ominaisuudet. 1996. Espoo: VTT. 99 s. + liitt. 9 s.
(VTT Julkaisuja - Publikationer: 812) http://www.vtt.fi/inf/pdf/julkaisut/1996/J812.pdf
126. Babrauskas, V. 2006. Effective heat of combustion for flaming combustion of conifers.
Can. J. For. Res. Vol. 36, 2006
127. Milner, M. 2012. Design guide to separating distances during construction. For timber
frame buildings above 600 m2 total floor area. Part 1: Background and introduction. Part
2: Standard timber frame and construction process mitigation methods. Part 3: Timber
frame build methods to reduce the separating distances. UKTFA, December 2012, Version:
2.0.
128. Healt and Safety Executive. 2010. Fire safety in construction. HSG168. ISBN 978 0 7176
6345 3
129. Morandini, F., Perez-Ramirez, Y., Tihay, V., Santoni, P.A., Barboni, T. 2013. Radiant, convective and heat release characterization of vegetation fire. International Journal of Thermal Sciences, 70, pp.83-91.
130. Dibble, A.C., White, R.H. & Lebow, P K. 2007. Combustion characteristics of north-eastern USA vegetation tested in the cone calorimeter: invasive versus non-invasive plants. International Journal of Wildland Fire, 2007, 16, 426–443 www.publish.csiro.au/journals/ijwf
131. Quintiere, J.G. 2008. Surface Flame Spread. Teoksessa: The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. 4. Painos. Quincy: National Fire Protection Association. s .2-246 - 2-257.
132. Quintiere, J.G. & Harkleroad, M. 1985. In Fire Safety Science and Engineering, American
Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA (1985).
133. Howell, John R. A catalog of Radiation Configuration Factors. Department Of Mechanical Engineering, The University Of Texas at Austin. http://www.thermalradiation.net/indexcat.html
134 Visual Fuel Load Guide for the Pilbara Region. 2009. Bush Fire and Environmental Protection Branch. Fire and Emergency Services Authority of Western Australia.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
130
135 Fidelis, A., Delgado-Cartay, M.D., Blanco, C.C., Muller, S.C., D. Pillar, V., Pfadenhauer, J.
2010. Fire Intensity and Severity in Brazilian Campos Grasslands. Interciencia, vol. 35, num.
10, pp. 739-745.
136 Wotton, B.M. 2009. A grass moisture model for the Canadian Forest Fire Danger Rating
System. Eight Symposium on Fire and Forest Meteorology.
137 Korhonen, T., Hietaniemi, J., Baroudi, D. & Kokkala. M. 2002. Time-dependent eventtree method for fire risk analysis: tentative results. Fire Safety Science. Proceedings of the
Seventh International Symposium, 16-21 June 2002, Worcester, Massachusetts, USA. International Association for Fire Safety Science. Boston, MA (2003), pp. 321-332.
138 Suomen Rakentamismääräyskokoelma osa E1,
139 Puujulkisivun palokatko, tekninen tiedote, julkaistu 18.8.2011, www-sivut:
http://www.puuinfo.fi/suunnitteluohjeet/puujulkisivun-palokatko, viitattu 27.1.2015
140 Hietaniemi, J., Hostikka, S., Lindberg, L. & Kokkala, M. 2000. Vyöhykemalliohjelman CFAST
kelpoisuuden arviointi. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, VTT Tiedotteita. Espoo.
141 Babrauskas, V. 2001. Ignition of Wood: A Review of the State of the Art, pp. 71-88 in Interflam 2001, Interscience Communications Ltd., London (2001).
142. Deguchi Y., Notake, H., Yamaguchi, J. and Tanaka, T., 2011. Statistical Estimations of the
Distribution of Fire Growth Factor - Study on Risk-Based Evacuation Safety Design Method.
Fire Safety Science 10: 1087-1100. 10.3801/IAFSS.FSS.10-1087
143. Alpert, R.L. Calculation of response time of ceiling mounted fire detectors. 1972. Fire
Technology, Vol. 8, s. 181 - 195.
144. FSE 1997a. Fire Safety Engineering in Buildings. Part 1: Guide to the application of fire
safety engineering principles. Lontoo: BSI. 102 s. 37.
145. Hietaniemi, J. & Rinne, T. 2007. Historiallisesti arvokkaan kohteen toiminnallinen paloturvallisuussuunnittelu.. Esimerkkitapauksena Porvoon museo. Espoo: VTT. 136 s. + liitt. 44
s. VTT Working Papers 71. http://www.vtt.fi/inf/pdf/workingpapers/2007/W71.pdf
146. Alpert, R. L. 1972. Calculation of response time of ceiling mounted fire detectors. FireTechnology, Vol. 8, pp. 181–195.
147. Lohrmann, P., Kar, A. & Breuillard, Antoine. 2011. Probabilistic Framework for Onboard
Fire Safety. Reliability and Effectiveness Models of Passive and Active Fire Safety Systems
(D1.3). Fire Proof Project Final Report.
148. Barry, T. F. 2002. Risk – Informed, Performance -Based Industrial Fire Protection. Tennessee: Tennessee Valley Publishing. ISBN 1-882194-09-8.
149. Australian Building Codes Board, Fire Code Reform Centre. 1996. Fire Engineering Guidelines. Sydney, Australia: Fire Code Reform Centre Ltd,.
150. SISÄASIAINMINISTERIÖ. 2012. Pelastustoimen toimintavalmiuden suunnitteluohje. Sisäasiainministeriön julkaisut 21/2012.
151. Kling, T., Tillander, K. & Hakkarainen, T. 2014. Toimintavalmiuden vaikuttavuus asuntopaloissa. Helsingin kaupungin pelastuslaitoksen julkaisuja. Helsinki: Helsingin kaupungin pelastuslaitos. 87 s.
PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE
- TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU
131
152. Onnettomuustutkintakeskus. 2014. Kerrostalopalo Turussa 17.3.2014. Helsinki: Onnettomuustutkintakeskus. Tutkintaselostus 14/2014.
153 As. Oy Iin Kirjala, suunnitelmat. 2014.
154 SFS-EN 1992-1-2. 2007. Eurokoodi 2: Betonirakenteiden suunnittelu. Osa 1-2: Yleiset
säännöt. Rakenteiden palomitoitus. Suomen Standardisoimisliitto SFS.
155 Fire – Automatic Sprinkler Performance in Australia and New Zealand 1886–1986, Australian Fire Protection Association, North Melbourne, Australia.
156 Summary of Fire Protection Programs in the U.S Department Of Energy-Calender Year
1987, U.S. Department of Energy, Frederick, MD, August 1988.
157 U.S. Experience with Sprinklers and Other Automatic Fire Extinguishing Equipment,
syyskuu 2010,
158 Kokkala, Matti. Rakennusten paloturvallisuussuunnittelu, Toiminnallinen lähestymistapa,
VTT Tiedotteita 2028
159 Sisäministeriön asetus poistumisreittien merkitsemisestä ja valaisemisesta, 805/2005, 5 §
160 Sisäministeriön asetus poistumisreittien merkitsemisestä ja valaisemisesta, 805/2005, 4 §
161 Rakennusten paloturvallisuussuunnittelu, Toiminnallinen lähestymistapa, OPAS LUONNOS – 15.1.2001
162 Pohjoismainen Rakentamismääräyskokoelma NKB-Palo. Tekniset ohjeet. 15.4.1994.
163 Suomen virallinen tilasto (SVT): Väestöennuste [verkkojulkaisu]. ISSN=1798-5137. Helsinki: Tilastokeskus [viitattu: 7.9.2014]. Saantitapa: http://stat.fi/til/vaenn/index.html
164 Thompson, P.A. & Marchant, E.W. 1995. Computer and Fluid Modelling of Evacuation.
Journal of Safety Science, 18 (1995), pp. 277-289.
165 Thompson, P.A. & Marchant, E.W. 1995. A Computer Model for the Evacuation of Large
Building Populations. Fire Safety Journal 24 (1995), pp. 131 – 148.
166 Thompson, P.A., Wu, J. & Marchant, E.W. 1996. Modelling Evacuation in Multi-storey
Buildings with Simulex, Fire Engineers Journal (vol. 56, no. 185), November 1996, pp. 611
167 Olsson, P.A. & Regan, M.A. 1998. A Comparison between actual and predicted evacuation
times. 1st International Symposium on Human Behaviour in Fire, University of Ulster, August 1998. Safety Science, vol. 38, Issue 2, July 2001, pp. 139-145.
168 Thompson, P.A. & Marchant, E.W. 1995. Testing and Application of the Computer Model
‘Simulex’. Fire Safety Journal 24 (1995), pp. 149 – 166.
169 Weckman, H., Lehtimäki, S. & Männikkö, S. Evacuation of a theatre: exercise vs. calculations. Fire and Materials. Vol. 23 (1999) No: 6, pp. 357 – 361
170 Thompson, Peter. Simulex validation
171 Ympäristöministeriö. 2004. E7 Suomen Rakentamismääräyskokoelma. Ilmanvaihtolaitteistojen paloturvallisuus. Ohjeet 2004. Ympäristöministeriön asetus ilmanvaihtolaistojen
paloturvallisuudesta, 11 s.
172 Suomen LVI-liitto, 2012, ilmanvaihtolaitteistojen paloturvallisuusopas, 55 s.
173 Hietaniemi, Jukka. Toiminnallinen palotekninen suunnittelu, VTT