RAK-C3004 Rakentamisen tekniikat
Rakenteiden fysiikka
Hannu Hirsi
Energiatehokas, allergiakoti Siporexista, Lahti
Parocin passiivitalokonsepti, Valkeakoski
SPU passiivitalokonsepti, Espoo
Tikkurilan passiivitalokonsepti
Rakennuksen toiminta kokonaisuutena:
• Tilajärjestelmät :
Ympäristö
• Hyötytilat.
• Aputilat.
• Liitetilat
Jatkuvuus !
Toiminto
• Rakennejärjestelmät :
• Kantavat rakenteet.
• Eristävät rakenteet
•
Täydentävät rakenteet.
•
Pintarakenteet
• Talotekniikka :
• LVISTAJ…
• Energiatehokkuus
Pintarakenne
Talotekniikka
Runkorakenne
ja eristeet
Ulkopinta
Rakennuspaikka
2
1
3
Suomen rakentamismääräyskokoelma
•
A
B
C
D
E
F
•
G Asuntorakentaminen
•
•
•
•
•
Yleinen osa
Rakenteiden lujuus
Eristykset
LVI JA energiatalous
Rakenteellinen paloturvallisuus
Yleinen rakennussuunnittelu
4
2
B Rakenteiden lujuus
•
B1 (1998) Rakenteiden varmuus ja kuormitukset, määräykset
•
B2 2007 Kantavat rakenteet
•
B3 (2004) Pohjarakenteet, määräykset ja ohjeet
•
B4 (2005) Betonirakenteet, ohjeet
•
B5 (2007) Kevytbetoniharkkorakenteet, ohjeet
•
B6 (1989) Teräsohutlevyrakenteet, ohjeet, B6 Standardit 2001
•
B7 (1996) Teräsrakenteet , ohjeet, B7 Standardit 2001
•
B8 (2007) Tiilirakenteet, ohjeet
•
B9 (1993) Betoniharkkorakenteet, ohjeet
•
B10 (2001) Puurakenteet, ohjeet
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Valmistelija Jukka Bergman
Valmistelija Jorma Jantunen
Valmistelija Jukka Bergman
Valmistelija Jorma Jantunen
Valmistelija Jorma Jantunen
Valmistelija Jukka Bergman
Valmistelija Jukka Bergman
Valmistelija Jorma Jantunen
Valmistelija Jorma Jantunen
Valmistelija Jorma Jantunen
5
C Eristykset
•
C1 (1998) Ääneneristys ja meluntorjunta rakennuksessa, määräykset
ja ohjeet
•
C2 (1998) Kosteus, määräykset ja ohjeet
•
C3 (2010) Rakennuksen lämmöneristys, määräykset
•
•
•
•
Valmistelija Ari Saarinen
Valmistelija Katja Outinen
Valmistelija Pekka Kalliomäki
C4 (2003) Lämmöneristys, ohjeet
•
Valmistelija Pekka Kalliomäki
6
3
Kantavat rakenteet ja eristävät
rakenteet :
1. Kantavat rakenteet.
•
•
•
Kantavat, jäykistävät.
Liitokset.
Rakenteiden
lujuusoppi
2. Eristävät rakenteet.
•
•
•
•
•
Lämmöneristys.
Kosteuseristys.
Ilmatiiveys.
Palotekniikka.
Rakenteiden
lujuusoppi
7
Mitä rakennusfysiikka on:
•
Rakennusfysiikka voidaan jakaa esimerkiksi seuraaviin osaalueisiin:
1. Lämpötekniikka
2. Kosteustekniikka
3. Ilmatekniikka
4. Äänitekniikka
6. Palotekniikka
•
•
Rakennusfysiikan professori Martti Viljanen.
Talotekniikan professori Jouko Pakanen aloitti 2009, uusia
professoreja tulossa :
•
•
Talotekniikka ja sisäilmasto.
Talotekniikka ja enegiatalous
Kantavat rakenteet --- eristävät rakenteet.
5 professoria
2 professoria + tenure
tracks 2
8
4
Matalaenergiaratkaisut
1. Lämpötekniikka
Passiivitalot
Suunnittelulähtökohdat:
•
Energiatehokkuus.
Käyttötarkoituksenmukainen lämpötila.
•
•
Suunnittelun kohde:
•
Rakenne-, lämmitys- ja
ilmanvaihtotekniset
ratkaisut.
•
Passiivitalokonseptit.
Uudet lämmöneristysmääräykset 2010.
•
•
Energiatehokas koti suurelementtien
pohjalta
9
2. Kosteustekniikka
•
Suunnittelulähtökohdat:
•
•
•
Käyttötarkoituksen määrittämä
sisäilman suhteellinen kosteus
Kosteusvaurioriskin minimoiminen
ja vaurioiden ennaltaehkäisy
Suunnittelun kohde:
•
Rakenne- ja ilmanvaihtotekniset
ratkaisut
Homeet
Pinnoite
vauriot
Pakkasvauriot
10
5
Esimerkki :
Rakennuksen rasitustekijät, kosteus
•
Rakennuksen kosteustekniseen toimintaan vaikuttavia
rasituksia:
Vrt.
kantavuus ja
kuormat
11
Kosteuden vaikutus sisäilman
laatuun :
12
6
Radon
3. Ilmatekniikka
•
Suunnittelulähtökohdat:
•
•
•
Emissiot
Mikrobit
Moitteeton sisäilman laatu ja virtausten
hallinta.
Ilmavirtaukset eivät saa tuhota rakenteita
Suunnittelun kohde:
•
•
Ilmavirtaukset huonetiloissa, rakenteiden
sisä- ja ulkopinnoilla sekä rakenteissa.
Hallitsemattomat ilmavirtaukset
aiheuttavat rakennuksen energiankulutuksen kasvua.
13
Esimerkki käytännöstä :
Ihmisten tuottama hiilidioksidi CO2
on merkittävä sisäilman
epäpuhtaus.
Rakennusfysiikan osa-alueet
Lämpötekniikka
Kosteustekniikka
Ilmatekniikka
Palotekniikka
Akustiikka
14
7
4. Äänitekniikka
1. Meluntorjunta:
• Suunnittelulähtökohdat:
•
Käyttötarkoituksen mukaisen toiminnan
aiheuttama äänitaso ei nouse häiritsevän
korkeaksi.
2. Ääneneristys:
• Suunnittelulähtökohdat:
•
•
Ulkopuolisen äänen eristys kaikissa
käyttötilanteissa niin ettei tilan käyttäjien
terveys vaarannu ja tilan käyttäjien olosuhteet
työskennellä ja levätä
ovat hyvät
Suunnittelun kohde:
•
•
Rakenne- ja laitetekniset ratkaisut
Huoneakustiikka
15
5. Palotekniikka
•
Suunnittelulähtökohdat:
•
•
•
•
Varmistetaan tulipalon sattuessa riittävä henkilöturvallisuus.
Rajataan omaisuusvahinkojen määrää. Omaisuudenturva.
Rakennuksen korkeus ja käyttötarkoitus keskeisessä
asemassa
Suunnittelun kohde:
•
Rakenne- ja laitetekniset ratkaisut (sammutustekniikka)
• Palo-ja turvallisuustekniikan perusteet
• Tulipalon dynamiikka
• Tulipalon simulointi
16
8
Esimerkki
Julkisivut ja vesikatot :
•
Ulkoseinän rakennusfysikaalinen toimintaperiaate:
•
Painesuhteet seinän yli.
17
Olennaiset tekniset vaatimukset
Maankäyttö- ja rakennuslaki
117 §
Rakentamiselle asetettavat vaatimukset
Rakennuksen tulee soveltua rakennettuun ympäristöön ja maisemaan sekä
Huom 1.
täyttää kauneuden ja sopusuhtaisuuden vaatimukset.
Huom.
Rakennuksen tulee sen käyttötarkoituksen edellyttämällä tavalla täyttää
rakenteiden lujuuden ja vakauden, paloturvallisuuden, hygienian, terveyden
ja ympäristön, käyttöturvallisuuden, meluntorjunnan sekä energiatalouden
ja lämmöneristyksen perusvaatimukset (olennaiset tekniset vaatimukset).
Rakennuksen tulee olla tarkoitustaan vastaava, korjattavissa, huollettavissa
ja muunneltavissa sekä, sen mukaan kuin rakennuksen käyttö edellyttää,
soveltua myös sellaisten henkilöiden käyttöön, joiden kyky liikkua tai toimia
on rajoittunut.
Korjaus- ja muutostyössä tulee ottaa huomioon rakennuksen ominaisuudet
ja erityispiirteet sekä rakennuksen soveltuvuus aiottuun käyttöön.
Muutosten johdosta rakennuksen käyttäjien turvallisuus ei saa vaarantua
eivätkä heidän terveydelliset olonsa heikentyä.
Rakentamisessa tulee lisäksi muutoinkin noudattaa hyvää rakennustapaa
18
9
RakMK
1.2 Olennainen vaatimus
1.2.1 rakennuksen ja muun rakennuskohteen olennaisista vaatimuksista on voimassa,
nojalla säädetään
B1
C1
mitä rakennuslaissa tai sen
Rakenteen lujuuden ja vakavuuden kannalta
Ääneneristyksessä ja meluntorjunnan kannalta tämä erityisesti tarkoittaa, että
-Rakennus on suunniteltava ja rakennettava siten, että melu, jolle rakennuksessa tai sen lähellä olevat
altistuvat, pysyy niin alhaisena, ettei se vaaranna näiden henkilöiden terveyttä ja että se antaa
mahdollisuuden nukkua, levätä ja työskennellä riittävän hyvissä olosuhteissa.
C2 Kosteus, Rakennus on suunniteltava ja rakennettava siten, ettei siitä aiheudu sen käyttäjille tai
naapureille hygienia- tai terveysriskiä kosteuden kertymisestä rakennuksen osiin tai sisäpinnoille.
E1 Rakennusten 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.
F2 Käyttöturvallisuus
Rakennuksen näiden ominaisuuksien tulee normaalilla kunnossapidolla säilyä koko taloudellisesti kohtuullisen
käyttöiän ajan.
19
Esimerkkisuunnitelma
Rakennuksen leikkaus :
Lähde: Lupa-arkkitehti Peter Westerlund, Espoon kaupunki
20
10
Esimerkki
Kastepisteen laskenta seinissä :
•
Ulkoseinän kosteusfysikaalinen toimintaperiaate:
•
Sisäilmasto +20 C ja 50 % RH, ulkoilma -10 C ja 85 % RH.
21
Esimerkki :
Hygrothermal simulations :
22
11
Esimerkki : Vaativissa kohteissa rakennusfysiikan simuloinnilla
saadaan ilmiöt tutkittua hyvin ja suunniteltua rakentet oikein :
23
Esimerkki
Alapohjat:
24
12
Esimerkki
Detaljit:
25
Julkisivujen ja vesikattojen toimivuus :
Kaksivaiheinen tiivistys
•
Vaatimusten kohdistuminen seinän rakenneosille:
sade
lämpö
vuodot
vesihöyry
tuuli 1
tuuli 2
vesi
ilmavirtaukset
ilmavirtaukset
Toimintojen
yhdistäminen.
Osien liittäminen ja
26
jatkuvuus !
13
Ikkunat ja kaksoisjulkisivut :
•
Lasia käytetään :
•
•
•
•
perinteisesti ikkunoissa
kaksoisjulkisivuissa
lasikatoissa.
Rakennusfysiikka, erit.
ilmanpitävyys ja
sateenpitävyys
27
Ikkunat ja kaksoisjulkisivut jatkuu...
•
Lasirakenteilla voidaan toteuttaa hyvin
monenlaisia tarpeita :
•
•
•
•
•
akustiikkaikkunat,
paloikkunat,
iskunkestävät,
murronkestävät ja
kantavat lasirakenteet.
28
14