Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen

Juhani Olin, Juha Ratvio, Jukka Jokela

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tutkimuksen lähtökohtana olivat energiansäästöpyrkimykset, joita voidaan osaltaan toteuttaa myös seinän kautta tapahtuvia lämpöhäviöitä pienentämällä. Betonisten ulkoseinäelementtien kehittämistarvetta ovat lisäksi synnyttäneet asuinrakentamisen painopisteen siirtyminen pientalorakentamiseen ja ulkonäköön kohdistuvat vaatimukset. Tutkimuksessa pyrittiin tarkastelemaan seinärakennetta kokonaisuutena tutkimalla sen kehittämismahdollisuuksia ja kilpailukykyä. Lampötalouden parantaminen aiheuttaa muutoksia seinän muihinkin ominaisuuksiin. Tavallisimmin käytettyjen eristysmateriaalien, mineraalivillan, polystyreenin ja polyuretaanin, ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia betoniulkoseinäelementin eristeenä selvitettiin. Perinteellisen mineraalivillaeristeen rinnalla muovieristeet tarjoavat tietyissä kohdissa uusia mahdollisuuksia; esim. betonikuoren ohentaminen ja kuorien välisen sideraudoituksen vähentäminen on mahdollista käyttämällä muovieristeen lujuutta hyväksi. Kaantavan ulkoseinäelementin kantokykyyn vaikuttaa betonikuorien yhteistoiminta. Sideraudoituksesta riippuen kuorien välillä voi olla täydellinen tai 0sittainen yhteistoiminta tai ei lainkaan yhteistoimintaa. Paras kantotyky saavutetaan täydellisellä yhteistoiminnalla, joka syntyy käytettäessä esimerkiksi diagonaaliansaita sideraudoituksena. Diagonaaliansaat aiheuttavat kuitenkin huomattavia kylmäsiltoja ja pakkovoimia kuorien välille. Sen vuoksi joustavammat kiinnitystavat ovat suositeltavia silloin, kun niillä saavutetaan riittävä kantokyky. Ripustettavan elementin ulko- ja sisäpuolisen betonilevyn välisen kiinnityksen tarkoituksena on yleensä vain ulkolevyn ripustaminen sisälevyyn. Tällöin on edullista pyrkiä mahdollisimman joustavaan kiinnitykseen, jolloin pakkovoimat ja niistä syntyvät halkeilut ja taipumat voidaan välttää. Ripustaminen voidaan tehdä myöd osittain tai kokonaan muovieristeen avulla, kun varmistetaan eristeen ja betonin välisen tartunnan ja eristeen lujuus ja muodonmuutoskyky sekä kiinnityksen pitkäaikaiskestävyys. Elementin kantokykyä ja lämpötilaerojen aiheuttamien pakkovoimien suuruutta eri sideraudoitustustyypeillä tarkasteltiin tietokonelaskelmien avulla. Sideraudoitusten lujuutta tutkittiin lisäksi laboratoriokokeissa, joissa kuormitettiin elementin ulkokuorta. Betoniulkoseinä on perusrakenteeltaan tiivis, mutta rakenteen hyvän lämpötalouden ja kosteusteknisen toiminnan kannalta on tärkeää myös saumojen ja liitosten tiheys. Toisaalta on lämmöneristeen tuulotuisen avulla huolehdittava siitä, että rakenteessa oleva kosteus pääsee haihtumaan ulkoi1maan. Julkaisussa annetaan suunnittelu-, valmistus- ja asennusohjeita, joiden avulla nämä vaatimukset voidaan toteuttaa. Valmistustekniikan kehittämismahdollisuuksia tarjoavat esijannitys- ja liukuvalutekniikka, ruiskutettavat eristeet ja massat sekä kuitubetoni- ja imubetonitekniikka. Mainitut menetelmät edellyttävät kuitenkin standardoituja tuotteita ja pitkiä valmistussarjoja. Perinteisen käsityövaltaisen menetelmän yhteydessä voidaan sideraudoitusta yksinkertaistamalla pienentää valaistuskustannuksia ja vähentää työvirheitä, jotka vaikuttavat seinän lämmönerityskykyyn. Julkaisussa esitellään joukko betoniulkoseinäelementin kehitysideoita, joista on pyritty valitsemaan käyttökelpoisimmat ratkaisut toiminnallisen analyysin ja valmistajille tehdyn kyselyn perusteella. Suopeimmat arviot saivat liukuvalettu esijännitetty seinäelementti, sideneulojen ja muovieristeen kantokykyyn perustuva elementti sekä keskitetyllä kiinnikkeellä varustettu elementti. Uusien rakenteiden kantokykyä, valmistustekniikkaa ja kustannuksia on selvitetty. Lopuksi käsitellään seinärakenteen tuotekehitykseen liittyvää tutkimustarvetta ja sovellettavia menetelmiä.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages131
ISBN (Print)951-38-1325-8
Publication statusPublished - 1981
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

NameTutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
Volume28
ISSN (Print)0358-5077

Fingerprint

heat
Olla

Keywords

  • concrete
  • sandwich structures
  • elements
  • walls
  • facades
  • heat economy
  • thermal insulation

Cite this

Olin, J., Ratvio, J., & Jokela, J. (1981). Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 28
Olin, Juhani ; Ratvio, Juha ; Jokela, Jukka. / Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1981. 131 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 28).
@book{f8e6ceb380bb4d62943db2543a2e3eec,
title = "Betonisten ulkosein{\"a}elementtien l{\"a}mp{\"o}taloudellinen ja rakenteellinen kehitt{\"a}minen",
abstract = "Tutkimuksen l{\"a}ht{\"o}kohtana olivat energians{\"a}{\"a}st{\"o}pyrkimykset, joita voidaan osaltaan toteuttaa my{\"o}s sein{\"a}n kautta tapahtuvia l{\"a}mp{\"o}h{\"a}vi{\"o}it{\"a} pienent{\"a}m{\"a}ll{\"a}. Betonisten ulkosein{\"a}elementtien kehitt{\"a}mistarvetta ovat lis{\"a}ksi synnytt{\"a}neet asuinrakentamisen painopisteen siirtyminen pientalorakentamiseen ja ulkon{\"a}k{\"o}{\"o}n kohdistuvat vaatimukset. Tutkimuksessa pyrittiin tarkastelemaan sein{\"a}rakennetta kokonaisuutena tutkimalla sen kehitt{\"a}mismahdollisuuksia ja kilpailukyky{\"a}. Lamp{\"o}talouden parantaminen aiheuttaa muutoksia sein{\"a}n muihinkin ominaisuuksiin. Tavallisimmin k{\"a}ytettyjen eristysmateriaalien, mineraalivillan, polystyreenin ja polyuretaanin, ominaisuuksia ja k{\"a}ytt{\"o}mahdollisuuksia betoniulkosein{\"a}elementin eristeen{\"a} selvitettiin. Perinteellisen mineraalivillaeristeen rinnalla muovieristeet tarjoavat tietyiss{\"a} kohdissa uusia mahdollisuuksia; esim. betonikuoren ohentaminen ja kuorien v{\"a}lisen sideraudoituksen v{\"a}hent{\"a}minen on mahdollista k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} muovieristeen lujuutta hyv{\"a}ksi. Kaantavan ulkosein{\"a}elementin kantokykyyn vaikuttaa betonikuorien yhteistoiminta. Sideraudoituksesta riippuen kuorien v{\"a}lill{\"a} voi olla t{\"a}ydellinen tai 0sittainen yhteistoiminta tai ei lainkaan yhteistoimintaa. Paras kantotyky saavutetaan t{\"a}ydellisell{\"a} yhteistoiminnalla, joka syntyy k{\"a}ytett{\"a}ess{\"a} esimerkiksi diagonaaliansaita sideraudoituksena. Diagonaaliansaat aiheuttavat kuitenkin huomattavia kylm{\"a}siltoja ja pakkovoimia kuorien v{\"a}lille. Sen vuoksi joustavammat kiinnitystavat ovat suositeltavia silloin, kun niill{\"a} saavutetaan riitt{\"a}v{\"a} kantokyky. Ripustettavan elementin ulko- ja sis{\"a}puolisen betonilevyn v{\"a}lisen kiinnityksen tarkoituksena on yleens{\"a} vain ulkolevyn ripustaminen sis{\"a}levyyn. T{\"a}ll{\"o}in on edullista pyrki{\"a} mahdollisimman joustavaan kiinnitykseen, jolloin pakkovoimat ja niist{\"a} syntyv{\"a}t halkeilut ja taipumat voidaan v{\"a}ltt{\"a}{\"a}. Ripustaminen voidaan tehd{\"a} my{\"o}d osittain tai kokonaan muovieristeen avulla, kun varmistetaan eristeen ja betonin v{\"a}lisen tartunnan ja eristeen lujuus ja muodonmuutoskyky sek{\"a} kiinnityksen pitk{\"a}aikaiskest{\"a}vyys. Elementin kantokyky{\"a} ja l{\"a}mp{\"o}tilaerojen aiheuttamien pakkovoimien suuruutta eri sideraudoitustustyypeill{\"a} tarkasteltiin tietokonelaskelmien avulla. Sideraudoitusten lujuutta tutkittiin lis{\"a}ksi laboratoriokokeissa, joissa kuormitettiin elementin ulkokuorta. Betoniulkosein{\"a} on perusrakenteeltaan tiivis, mutta rakenteen hyv{\"a}n l{\"a}mp{\"o}talouden ja kosteusteknisen toiminnan kannalta on t{\"a}rke{\"a}{\"a} my{\"o}s saumojen ja liitosten tiheys. Toisaalta on l{\"a}mm{\"o}neristeen tuulotuisen avulla huolehdittava siit{\"a}, ett{\"a} rakenteessa oleva kosteus p{\"a}{\"a}see haihtumaan ulkoi1maan. Julkaisussa annetaan suunnittelu-, valmistus- ja asennusohjeita, joiden avulla n{\"a}m{\"a} vaatimukset voidaan toteuttaa. Valmistustekniikan kehitt{\"a}mismahdollisuuksia tarjoavat esijannitys- ja liukuvalutekniikka, ruiskutettavat eristeet ja massat sek{\"a} kuitubetoni- ja imubetonitekniikka. Mainitut menetelm{\"a}t edellytt{\"a}v{\"a}t kuitenkin standardoituja tuotteita ja pitki{\"a} valmistussarjoja. Perinteisen k{\"a}sity{\"o}valtaisen menetelm{\"a}n yhteydess{\"a} voidaan sideraudoitusta yksinkertaistamalla pienent{\"a}{\"a} valaistuskustannuksia ja v{\"a}hent{\"a}{\"a} ty{\"o}virheit{\"a}, jotka vaikuttavat sein{\"a}n l{\"a}mm{\"o}nerityskykyyn. Julkaisussa esitell{\"a}{\"a}n joukko betoniulkosein{\"a}elementin kehitysideoita, joista on pyritty valitsemaan k{\"a}ytt{\"o}kelpoisimmat ratkaisut toiminnallisen analyysin ja valmistajille tehdyn kyselyn perusteella. Suopeimmat arviot saivat liukuvalettu esij{\"a}nnitetty sein{\"a}elementti, sideneulojen ja muovieristeen kantokykyyn perustuva elementti sek{\"a} keskitetyll{\"a} kiinnikkeell{\"a} varustettu elementti. Uusien rakenteiden kantokyky{\"a}, valmistustekniikkaa ja kustannuksia on selvitetty. Lopuksi k{\"a}sitell{\"a}{\"a}n sein{\"a}rakenteen tuotekehitykseen liittyv{\"a}{\"a} tutkimustarvetta ja sovellettavia menetelmi{\"a}.",
keywords = "concrete, sandwich structures, elements, walls, facades, heat economy, thermal insulation",
author = "Juhani Olin and Juha Ratvio and Jukka Jokela",
year = "1981",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-1325-8",
series = "Tutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
address = "Finland",

}

Olin, J, Ratvio, J & Jokela, J 1981, Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 28, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen. / Olin, Juhani; Ratvio, Juha; Jokela, Jukka.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1981. 131 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 28).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen

AU - Olin, Juhani

AU - Ratvio, Juha

AU - Jokela, Jukka

PY - 1981

Y1 - 1981

N2 - Tutkimuksen lähtökohtana olivat energiansäästöpyrkimykset, joita voidaan osaltaan toteuttaa myös seinän kautta tapahtuvia lämpöhäviöitä pienentämällä. Betonisten ulkoseinäelementtien kehittämistarvetta ovat lisäksi synnyttäneet asuinrakentamisen painopisteen siirtyminen pientalorakentamiseen ja ulkonäköön kohdistuvat vaatimukset. Tutkimuksessa pyrittiin tarkastelemaan seinärakennetta kokonaisuutena tutkimalla sen kehittämismahdollisuuksia ja kilpailukykyä. Lampötalouden parantaminen aiheuttaa muutoksia seinän muihinkin ominaisuuksiin. Tavallisimmin käytettyjen eristysmateriaalien, mineraalivillan, polystyreenin ja polyuretaanin, ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia betoniulkoseinäelementin eristeenä selvitettiin. Perinteellisen mineraalivillaeristeen rinnalla muovieristeet tarjoavat tietyissä kohdissa uusia mahdollisuuksia; esim. betonikuoren ohentaminen ja kuorien välisen sideraudoituksen vähentäminen on mahdollista käyttämällä muovieristeen lujuutta hyväksi. Kaantavan ulkoseinäelementin kantokykyyn vaikuttaa betonikuorien yhteistoiminta. Sideraudoituksesta riippuen kuorien välillä voi olla täydellinen tai 0sittainen yhteistoiminta tai ei lainkaan yhteistoimintaa. Paras kantotyky saavutetaan täydellisellä yhteistoiminnalla, joka syntyy käytettäessä esimerkiksi diagonaaliansaita sideraudoituksena. Diagonaaliansaat aiheuttavat kuitenkin huomattavia kylmäsiltoja ja pakkovoimia kuorien välille. Sen vuoksi joustavammat kiinnitystavat ovat suositeltavia silloin, kun niillä saavutetaan riittävä kantokyky. Ripustettavan elementin ulko- ja sisäpuolisen betonilevyn välisen kiinnityksen tarkoituksena on yleensä vain ulkolevyn ripustaminen sisälevyyn. Tällöin on edullista pyrkiä mahdollisimman joustavaan kiinnitykseen, jolloin pakkovoimat ja niistä syntyvät halkeilut ja taipumat voidaan välttää. Ripustaminen voidaan tehdä myöd osittain tai kokonaan muovieristeen avulla, kun varmistetaan eristeen ja betonin välisen tartunnan ja eristeen lujuus ja muodonmuutoskyky sekä kiinnityksen pitkäaikaiskestävyys. Elementin kantokykyä ja lämpötilaerojen aiheuttamien pakkovoimien suuruutta eri sideraudoitustustyypeillä tarkasteltiin tietokonelaskelmien avulla. Sideraudoitusten lujuutta tutkittiin lisäksi laboratoriokokeissa, joissa kuormitettiin elementin ulkokuorta. Betoniulkoseinä on perusrakenteeltaan tiivis, mutta rakenteen hyvän lämpötalouden ja kosteusteknisen toiminnan kannalta on tärkeää myös saumojen ja liitosten tiheys. Toisaalta on lämmöneristeen tuulotuisen avulla huolehdittava siitä, että rakenteessa oleva kosteus pääsee haihtumaan ulkoi1maan. Julkaisussa annetaan suunnittelu-, valmistus- ja asennusohjeita, joiden avulla nämä vaatimukset voidaan toteuttaa. Valmistustekniikan kehittämismahdollisuuksia tarjoavat esijannitys- ja liukuvalutekniikka, ruiskutettavat eristeet ja massat sekä kuitubetoni- ja imubetonitekniikka. Mainitut menetelmät edellyttävät kuitenkin standardoituja tuotteita ja pitkiä valmistussarjoja. Perinteisen käsityövaltaisen menetelmän yhteydessä voidaan sideraudoitusta yksinkertaistamalla pienentää valaistuskustannuksia ja vähentää työvirheitä, jotka vaikuttavat seinän lämmönerityskykyyn. Julkaisussa esitellään joukko betoniulkoseinäelementin kehitysideoita, joista on pyritty valitsemaan käyttökelpoisimmat ratkaisut toiminnallisen analyysin ja valmistajille tehdyn kyselyn perusteella. Suopeimmat arviot saivat liukuvalettu esijännitetty seinäelementti, sideneulojen ja muovieristeen kantokykyyn perustuva elementti sekä keskitetyllä kiinnikkeellä varustettu elementti. Uusien rakenteiden kantokykyä, valmistustekniikkaa ja kustannuksia on selvitetty. Lopuksi käsitellään seinärakenteen tuotekehitykseen liittyvää tutkimustarvetta ja sovellettavia menetelmiä.

AB - Tutkimuksen lähtökohtana olivat energiansäästöpyrkimykset, joita voidaan osaltaan toteuttaa myös seinän kautta tapahtuvia lämpöhäviöitä pienentämällä. Betonisten ulkoseinäelementtien kehittämistarvetta ovat lisäksi synnyttäneet asuinrakentamisen painopisteen siirtyminen pientalorakentamiseen ja ulkonäköön kohdistuvat vaatimukset. Tutkimuksessa pyrittiin tarkastelemaan seinärakennetta kokonaisuutena tutkimalla sen kehittämismahdollisuuksia ja kilpailukykyä. Lampötalouden parantaminen aiheuttaa muutoksia seinän muihinkin ominaisuuksiin. Tavallisimmin käytettyjen eristysmateriaalien, mineraalivillan, polystyreenin ja polyuretaanin, ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia betoniulkoseinäelementin eristeenä selvitettiin. Perinteellisen mineraalivillaeristeen rinnalla muovieristeet tarjoavat tietyissä kohdissa uusia mahdollisuuksia; esim. betonikuoren ohentaminen ja kuorien välisen sideraudoituksen vähentäminen on mahdollista käyttämällä muovieristeen lujuutta hyväksi. Kaantavan ulkoseinäelementin kantokykyyn vaikuttaa betonikuorien yhteistoiminta. Sideraudoituksesta riippuen kuorien välillä voi olla täydellinen tai 0sittainen yhteistoiminta tai ei lainkaan yhteistoimintaa. Paras kantotyky saavutetaan täydellisellä yhteistoiminnalla, joka syntyy käytettäessä esimerkiksi diagonaaliansaita sideraudoituksena. Diagonaaliansaat aiheuttavat kuitenkin huomattavia kylmäsiltoja ja pakkovoimia kuorien välille. Sen vuoksi joustavammat kiinnitystavat ovat suositeltavia silloin, kun niillä saavutetaan riittävä kantokyky. Ripustettavan elementin ulko- ja sisäpuolisen betonilevyn välisen kiinnityksen tarkoituksena on yleensä vain ulkolevyn ripustaminen sisälevyyn. Tällöin on edullista pyrkiä mahdollisimman joustavaan kiinnitykseen, jolloin pakkovoimat ja niistä syntyvät halkeilut ja taipumat voidaan välttää. Ripustaminen voidaan tehdä myöd osittain tai kokonaan muovieristeen avulla, kun varmistetaan eristeen ja betonin välisen tartunnan ja eristeen lujuus ja muodonmuutoskyky sekä kiinnityksen pitkäaikaiskestävyys. Elementin kantokykyä ja lämpötilaerojen aiheuttamien pakkovoimien suuruutta eri sideraudoitustustyypeillä tarkasteltiin tietokonelaskelmien avulla. Sideraudoitusten lujuutta tutkittiin lisäksi laboratoriokokeissa, joissa kuormitettiin elementin ulkokuorta. Betoniulkoseinä on perusrakenteeltaan tiivis, mutta rakenteen hyvän lämpötalouden ja kosteusteknisen toiminnan kannalta on tärkeää myös saumojen ja liitosten tiheys. Toisaalta on lämmöneristeen tuulotuisen avulla huolehdittava siitä, että rakenteessa oleva kosteus pääsee haihtumaan ulkoi1maan. Julkaisussa annetaan suunnittelu-, valmistus- ja asennusohjeita, joiden avulla nämä vaatimukset voidaan toteuttaa. Valmistustekniikan kehittämismahdollisuuksia tarjoavat esijannitys- ja liukuvalutekniikka, ruiskutettavat eristeet ja massat sekä kuitubetoni- ja imubetonitekniikka. Mainitut menetelmät edellyttävät kuitenkin standardoituja tuotteita ja pitkiä valmistussarjoja. Perinteisen käsityövaltaisen menetelmän yhteydessä voidaan sideraudoitusta yksinkertaistamalla pienentää valaistuskustannuksia ja vähentää työvirheitä, jotka vaikuttavat seinän lämmönerityskykyyn. Julkaisussa esitellään joukko betoniulkoseinäelementin kehitysideoita, joista on pyritty valitsemaan käyttökelpoisimmat ratkaisut toiminnallisen analyysin ja valmistajille tehdyn kyselyn perusteella. Suopeimmat arviot saivat liukuvalettu esijännitetty seinäelementti, sideneulojen ja muovieristeen kantokykyyn perustuva elementti sekä keskitetyllä kiinnikkeellä varustettu elementti. Uusien rakenteiden kantokykyä, valmistustekniikkaa ja kustannuksia on selvitetty. Lopuksi käsitellään seinärakenteen tuotekehitykseen liittyvää tutkimustarvetta ja sovellettavia menetelmiä.

KW - concrete

KW - sandwich structures

KW - elements

KW - walls

KW - facades

KW - heat economy

KW - thermal insulation

M3 - Report

SN - 951-38-1325-8

T3 - Tutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Olin J, Ratvio J, Jokela J. Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1981. 131 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 28).