Massiivipuurakenteet ovat viime vuosina nousseet voimakkaasti esille ympäristöystävällisenä ja kestävänä rakentamisen vaihtoehtona. Nyt niitä tarkastellaan myös uudesta näkökulmasta: voisiko puu tarjota ratkaisuja suojarakentamiseen ja puolustuskäyttöön?
Puurakenteet suojarakentamisessa ympäristöystävällisenä rakentamisvaihtoehtona
Karelia-ammattikorkeakoululla käynnistyi kesällä Innokaupunki 3 -hanke, jonka yhtenä tavoitteena on selvittää massiivipuurakenteiden – kuten CLT- ja hirsirakenteiden – soveltuvuutta siviilisovellusten lisäksi myös ns. kaksoiskäytössä eli puolustuskäytössä. Pyöröhirttä on käytetty linnoitusrakenteissa ja muissa paikalla rakennettavissa rakenteissa puolustustarkoituksiin. Nykymateriaalit, työstötekniikat ja teknologiat tarjoavat uusia mahdollisuuksia puumateriaalin hyödyntämiseen. Puumateriaalin muunneltavuus ja tekniset ominaisuudet tekevät siitä kilpailukykyisen vaihtoehdon esimerkiksi metallirakenteiden ja betonin rinnalle. Puun käyttöä helpottaa suuresti se, että puuta kasvaa ja sitä on saatavilla käytännössä kaikkialla Suomessa paikallisesti.
Puun kilpailukykyisyys rakennusmateriaalina
Perinteisesti teräs ja betoni on mielletty vankoiksi rakennusmateriaaleiksi. Puu on kuitenkin joustavana ja kuituisena materiaalina kilpailukykyinen kyseisten materiaalien kanssa. Hyvin liike-energiaa sitovana ja silti rakenteensa ja muotonsa pitkään säilyttävänä massiivipuu on hyvä vaihtoehto erilaisiin suojarakenteisiin, ja kevyenä materiaalina se mahdollistaa myös siirreltävä suojaratkaisut.
Yksi sovellus massiivipuurakenteesta on CLT-levy. Se on liimattu tai naulattu massiivipuulevy, joka koostuu toisiinsa nähden ristiin kiinnitetyistä puulevykerroksista. CLT-rakenteen etuna on, että siitä voidaan rakentaa kokonaisia seinä-, katto- ja lattiaelementtejä, yhtenä sovelluksena esimerkiksi tilaelementtejä. Lisäksi CLT-levyt voidaan joustavasti jalostaa tarvittavan kokoisiksi ja muotoisiksi rakennuslevyelementeiksi ja kuljettaa paikalla kokoonpantavaksi hyvin vähilläkin työkaluilla ja laitteilla. Tällainen CLT:stä valmistettu elementti tai tilaelementti kestää ulkoisia voimia, kuten paineaaltoja, järistyksiä, maanvyörymiä ja tulvia selvästi perinteistä rankarunko- tai betonielementtirakennetta paremmin. Myös CLT-levyn palokäyttäytyminen on hyvin ennakoitavissa ja siksi etu palotilanteessa. Huomionarvoista on lisäksi puun kyky sitoa ja varastoida hiiltä elinkaarensa ajan, toimien kestävän kehityksen mukaisena rakennustapana.
Puurakenteiden suojavaikutuksen parantaminen
USA:ssa on tutkittu erilaisten materiaalikerrosten lisäämisen vaikutusta seinä- tms. rakenteen suojaominaisuuksien parantamiseksi. Tutkimus on keskittynyt metallilevyjen ja erilaisten kuitukerrosten lisäämiseen CLT-levyn kerrosten väliin.
Tavalliset kiinteät metallilevyt ovat hyviä estämään ja hidastamaan erilaisten lentävien kappaleiden tunkeutumista metallilisäkerroksilla koottuihin CLT-rakenteisiin. Erilaiset rei’itetyt metalliverkot lisäkerroksena ovat lähes yhtä hyviä suojaominaisuuksiltaan kuin metallilevyt mutta niiden etuna on kevyempi rakenteen kokonaispaino ja parempi liimautuvuus puurakenteisiin.
Kuituvahvisteisia komposiitteja käytetään niiden hyvien paino-suojausominaisuuksien takia. Kuitukomposiitteina on käytetty aramidiepoksi-levyä, muokattua kuitupohjaista polyetyleeni laminaattia ja lasikuitukangasta. Parhaiten kuitukomposiiteista suojaa polyetyleenilaminaatti ja heikoiten lasikuitukangas.
Lisäkerroksilla varustetun CLT:n hyvä muokattavuus ja lisäkerrosten helppo muunneltavuus antavat mahdollisuuden tuottaa erilaisia rakenneratkaisuja eri suojaustarpeisiin. Puuraaka-aine soveltuu hyvin kerroksittaiseen elementtiin tai komponenttiin, jossa puulevyn kerrosten väliin voidaan valita tarkoitukseen sopiva lisäkerros.
Kokemuksia massiivipuurakenteista suojarakenteina
Puurakenne on taloudellisesti kilpailukykyinen ratkaisu oikeissa käyttökohteissa suhteessa sen tarjoamaan suojavaikutukseen verrattuna teräkseen ja betoniin. CLT- ja massiivipuun liike-energian pysäyttämis-/ hidastamiskyky on aiempia tutkimuksia parempi ja lisämateriaalikerroksilla paranee vielä entisestään. Puun paino-lujuus -suhde mahdollistaa siirrettäviä rakenteita ja sen liitostekniset sovellukset taas kokoonpantavuuden käyttöpaikalla yksinkertaisillakin välineillä. Puumateriaalin helppo saatavuus lähes kaikkialla Suomessa auttaa sen käyttöönotossa ja tekee siitä logistiikan ja tuotannon kannalta vähäpäästöistä.
Kaikkiaan näyttää siltä, että yritysten ja puolustusorganisaatioiden kannattaa panostaa suojarakentamisen puupohjaisiin tuotteisiin. Oikeissa käyttökohteissa niillä saavutetaan monia hyötyjä nykyrakenteisiin verrattuna. Kohteiden selvityksessä, testauksessa ja tuotekehityksessä taas yritysten apuna ovat osaavat puurakentamisen kehittämisorganisaatiot, kuten Karelia-ammattikorkeakoulu.
Kirjoittajat:
Jouni Luoma, projektipäällikkö, Karelia-ammattikorkeakoulu
Mikko Matveinen, projektipäällikkö, Karelia-ammattikorkeakoulu
