Vuonna 2023 käynnistyneen PuuHyvä-hankekokonaisuuden tavoitteena on tehostaa puurakennusten puu- ja puuhybridivälipohjien suunnittelua sekä kustannus- ja materiaalitehokkuutta. Hankekokonaisuudessa Karelia-ammattikorkeakoulun lisäksi ovat mukana Tampereen yliopisto, Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu XAMK ja Luonnonvarakeskus. Yhtenä tavoitteena on tuottaa tutkimusdataa mitattujen- ja laskennallisten ominaistaajuuden arvojen eroavaisuuksista. Välipohjan ominaistaajuudella tarkoitetaan taajuutta, jolla välipohja värähtelee voimakkaimmin. Ominaistaajuutta tarvitaan mm. värähtelysuunnittelussa ja akustisessa suunnittelussa.
Käytännön toteutuksissa on havaittu poikkeamia suunniteltuihin arvoihin nähden, erityisesti värähtelyominaisuuksien osalta, usein ylilaadun suuntaan. Samanaikaisesti tietyt toteutustavat ovat osoittautuneet herkästi rakennusvirheille alttiiksi. Eurokoodi 5:n välipohjien mitoitusta, mittaamista ja luokittelua koskeva ohjeistus on uudistumassa vuonna 2025. Tämä korostaa entisestään tarvetta suunnittelun ja toteutuksen tehostamiselle sekä uusien, kustannustehokkaampien ratkaisujen kehittämiselle.
Kenttämittauksia eri puolilla Suomea
Karelia- ja Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulut suorittavat hankkeen aikana kenttämittauksia kymmenissä kohteissa eri puolilla Suomea. Mittauskohteiksi on valittu monipuolisesti asuinkerrostaloja, toimitiloja sekä muutamia kaksikerroksisia pientaloja. Rakennuksista osa on täysin puurakenteisia, kun taas osa on toteutettu hybridirakentein, joissa kantava runko sisältää puun lisäksi betoni- tai teräsrakenteita. Kaikkia mittauskohteita yhdistää puurakenteinen välipohja.
Värähtelymittaukset suoritetaan kaikissa mittauskohteissa, ja lisäksi akustisia mittauksia tehdään siellä, missä olosuhteet sen sallivat. Mittauskohteissa toteutetaan Luonnonvarakeskuksen toimesta asukkaille ja käyttäjille kohdennettu kyselytutkimus, jonka avulla pyritään tutkimaan esimerkiksi värähtelyn vaikutusta asumismukavuuteen. Akustisissa mittauksissa tutkitaan ilmaäänen ja askeläänen siirtymistä rakennuksen kahden päällekkäisen tilan välillä asettamalla äänilähde ylempään tilaan ja mittaamalla äänenvoimakkuus alemmassa tilassa äänimittauslaitteella. Äänilähteenä käytetään joko kaiutinta tai askeläänikonetta.
Värähtelymittaukset toteutetaan mittalaitteen ja herätteen avulla. Heräte (värähtely) voidaan tuottaa välipohjaan esimerkiksi heel-drop -menetelmän avulla, jossa henkilö nousee varpailleen ja pudottautuu kantapäilleen saaden näin lattian värähtelemään. Standardissa on mainittu myös muita menetelmiä herätteen tuottamiseksi. Lattian pinnalle sijoitetun mittalaitteen avulla mitataan värähtelyn ominaistaajuutta [Hz]. Toteutetuissa kenttämittauksissa on hyödynnetty kahta eri mittalaitetta samanaikaisesti (kuva 3).
Keilaniemen Portti – Suomen korkein puurakennus
Työeläkeyhtiö Varma rakennuttaa Espooseen Suomen korkeinta puurakennusta, jossa puun käyttö on keskeisessä roolissa ympäristövaikutusten minimoimisessa ja viihtyisyyden lisäämisessä. Keilaniemen Portin välipohjat ovat toteutettu Deltapalkkien ja CLT-rakenteisten massiivipuuelementtien avulla. Kohteessa suoritettiin kattavat kenttämittaukset ominaistaajuuden osalta. Akustisia mittauksia ei ollut mahdollista suorittaa kohteen keskeneräisyyden vuoksi. Ominaistaajuuden mittauksia suoritettiin kahdessa eri kerroksessa kymmenissä eri mittauspisteissä. Mittaukset suoritettiin CLT-laatan ja palkkien jänteen puolivälistä, sillä kyseisessä kohdassa värähtely on voimakkainta.
Tulosten hyödyntäminen
Hankkeessa tuotetaan tutkimusdataa laboratorio- ja kenttämittausten sekä laskennallisten arvojen pohjalta. Tutkimuksessa keskitytään mitattujen ja laskennallisesti määritettyjen arvojen eroavaisuuksiin. Tulosten avulla Tampereen yliopiston tavoitteena on kehittää uudenlainen mitoitustyökalu suunnittelijoiden käyttöön, jonka avulla helpotetaan puuvälipohjien rakennesuunnittelua.
Mittaustulokset julkaistaan avoimesti ja ne ovat laajasti hyödynnettävissä puuvälipohjien suunnittelussa. Laboratoriokokeista ja kenttämittauksista kerätty aineisto tullaan raportoimaan verkkopohjaiseen tietokantaan, josta se on helposti käyttäjien saatavilla. Avointa dataa voidaan hyödyntää jatkotutkimuksissa.
Kirjoittajat:
Riku Hirvonen, projektiasiantuntija, Karelia-ammattikorkeakoulu
Samuli Hottinen, laboratorioinsinööri, Karelia-ammattikorkeakoulu
Mikko Matveinen, Senior project manager, Karelia-ammattikorkeakoulu