OKTO-eriste perustusten ja pihojen routaeristeenä (PDF)

Transcription

OKTO-eriste perustusten ja pihojen routaeristeenä (PDF)
1
OKTO® – ERISTE PERUSTUSTEN JA PIHOJEN
ROUTAERISTEENÄ
2
1.
Johdanto
OKTO –eriste on sulasta ferrokromikuonasta vesijäähdytyksellä valmistettu CE –
merkinnän mukainen kiviainesmateriaali. Rakeisuudeltaan se vastaa hiekkaa (0/11)
mutta on hiekkaa rakenteeltaan huokoisempi, pinnaltaan särmikkäämpi ja painoltaan
keveämpi. Huokoisesta rakenteesta johtuen OKTO – eristeellä on luonnon
kiviaineksia pienempi lämmönjohtavuus. OKTO -eristettä käytetään tie- ja
katurakenteiden
suodatinkerroksessa
routaeristeenä
sekä
salaojien
ympärystäytöissä.
OKTO – eristeiden käytöstä tie-, katu- ja maarakenteissa on
laadittu suunnittelu- ja mitoitusohjeet /1/. OKTO -eriste ei kovetu hydraulisesti,
jolloin sen työstettävyys säilyy myös pitkäaikaistilanteessa. OKTO -eriste täyttää
maarakentamisessa materiaaleilta edellytettävät ympäristökelpoisuusvaatimukset
KHO:n päätöksen mukaisesti /2/ ja alittaa rakennusmateriaaleille sallitun
radioaktiivisuustason /3/.
Tässä mitoitusohjeessa esitetään OKTO – eristeen mitoitusperusteet kylmien ja
lämpimien rakennusten perustusten sekä pihojen routasuojauksessa. Ohje on
saatavissa myös Internetin kautta osoitteesta www.morenia.fi
OKTO –eristeellä on Patentti- ja rekisterihallituksen myöntämä tavaramerkki OKTO®.
2. Routasuojauksen periaate
Routasuojauksella
estetään
jäätymisrintaman
tunkeutuminen
routivassa
pohjamaassa perustuksen alla linjan 2:1 sisäpuolelle (kuva 1). Tällöin routivalla
pohjamaalla ei tapahdu routimista perustuksen alla 2:1 linjan rajaamaan alueen
sisäpuolella. OKTO – eristeen leveyden ja paksuuden määrittämisen kriteerinä
käytetään tässä mitoitusohjeessa edellä mainittua kriteeriä. OKTO -eristetyssä
rakenteessa varsinainen routasuojauslevy jää tällöin pois. Jäätymisrintaman (0 °C –
isotermi) sijainti OKTO -eristeellä routasuojatussa perusmuurissa poikkeaa
varsinaisilla routaeristeillä suojatuista rakenteesta siten, että OKTO -eristetyssä
rakenteessa jäätymisrintama etenee perusmuurin alle mutta ei kuitenkaan routivassa
pohjamaassa linjan 2:1 sisäpuolelle (kuva 1).
Piharakenteiden routasuojauksen tavoitteena on OKTO -eristeen avulla rajoittaa
roudan tunkeutumista routivaan pohjamaahan siten, että rakenteen routanousu ei
ylitä sallittua routanousu mitoitustalvena.
OKTO -eristeen kapillaarinen nousu on 0,1…0,2 m ja vedenläpäisevyys > 10-4 m/s. Se
toimii perustuksissa salaojakerroksena sekä kapillaarista veden nousua rajoittavana
kerroksena. OKTO -eristeen on todettu myös estävän salaojaputkistoissa
tukkeutumista aiheuttavan rautasaostuman muodostumista rautapitoisilla
pohjavesialueilla /4/.
3
Jäätymisrintama
Pohjamaa siltti
OKTO -eriste
Jäätymisrintama
Pohjamaa siltti
Jäätymisrintama
Pohjamaa siltti
Kuva 1. Rakennuksen perustusten routasuojauksen periaate 2:1 linjan mukaisesti
lämpimissä ja kylmissä rakenteissa.
3. Mitoituslaskelmat ja materiaaliominaisuudet
Mitoituslaskennat on suoritettu GeoStudio 2012 (Temp/W) laskentaohjelmistolla.
Laskennat suoritettiin laskemalla aluksi stationääritilan lämpötilakenttä, jonka
jälkeen laskentaa jatkettiin kahden pakkaskauden laskennalla, joista ensimmäinen oli
ns. normaali pakkastalvi (F2) ja toinen mitoittava pakkasmäärän mukainen talvi.
Lämmönsiirtokertoimena laskelmissa käytettiin perusmuurin ulkopuolella 25 W/m2K
ja maan pintakerroksessa 10 W/m2K. Lumen eristävää vaikutusta laskemissa ei ole
otettu huomioon.
Routamitoituksessa käytettiin seuraavia materiaaliominaisuuksia (taulukko 1).
Polystyreenisolumuovilevyt jaetaan valmistustavan mukaisesti paisutettuihin (EPS) ja
suulakepuristettuihin (XPS) levyihin. Mitoituslaskelmissa on käytetty EPS – eristeiden
lämmönjohtavuuksia. OKTO -eristeenmitoituslaskelmat pätevät myös XPS – eristeille.
Taulukko 1. Materiaalien lämpötekniset ominaisuudet.
4
Materiaali
Siltti
OKTO -eriste
Betoni
Kevysoraharkko
EPS Lattia
EPS Routa
Lämmönjohtavuus
sulana
ku
W/Km
1,7
0,55
2,0
0,13
0,036
0,041
Lämmönjohtavuus
jäätyneenä
kfr
W/Km
2,2
0,70
2,0
0,13
0,036
0,041
Tilavuuslämpökapasiteetti
sulana
cu
3
kJ/m C
3 343
1800
2010
1300
43,5
43,5
Tilavuuslämpökapasiteetti
jäätyneenä
cfr
3
kJ/m C
2 097
1400
2010
1300
43,5
43,5
Vesipitoisuus
w (%-kuivasta
massasta)
%
20
9
Faasimuutoksen oletetaan tapahtuvan siltissä lämpötilavälillä 0…-1 °C ja se otetaan
huomioon sekä lämmönjohtavuuden ja sulan veden määrän arvioinnissa. OKTO –
eristeessä faasinmuutoksen oletetaan tapahtuvan hiekkamateriaalille ominaisella
lämpötilavälillä.
Mitoituslaskelmissa käytetään liitteen 1 mukaisia pakkasmääriä F45000 °Ch, F50000
°Ch, F55000 °Ch, F60000 °Ch ja F65000 °Ch ja pakkasmäärän kuukausikohtaisia
kertymiä. Lumen eristävää vaikutusta laskelmissa ei ole huomioitu.
Mitoituksessa käytetyt alapohjarakenteet:
-betoniantura (20 cm * 60 cm), jonka päällä oleva kevytsoraharkko tai betoninen
perusmuuri (20 cm * 38 cm)
-perustamissyvyys 50 cm kylmissä rakenteissa ja 70 cm lämpimissä rakenteissa
-lattialaatta betonia 100 mm
-anturan ja betonilaatan alla on vähintään 300 mm OKTO -eristettä. Kerrospaksuus
määräytyy kapillaarisen nousukorkeuden johdosta, joka on < 0,2 m.
-sisälämpötila lämpimissä rakenteissa +17 °C
4. Perustuksen routamitoitus OKTO – eristeellä
4.1 Lämpimät rakennukset
Lämpimien rakennusten routamitoitukseen vaadittava OKTO – eristeen paksuus a ja
leveys b valitaan eri pakkasmäärillä ja alapohjan lämmöneristyspaksuuksilla c kuvan 2
taulukon 2 mukaisesti. Routaeristeen etäisyydellä tarkoitetaan kuvan 2 mukaisesti
OKTO – eristeen leveyttä b perusmuurin ulkopinnasta ja vastaavasti eristekerroksen
paksuudella OKTO – eristeen paksuutta a anturan alapinnasta. Taulukon 2 avulla
voidaan määrittää myös perustuksen routasuojaus matalaenergia- ja passiivitalojen
vaatimusten mukaisesti.
5
200 mm
700 mm
c
b
a
OKTO -eriste
Pohjamaa siltti
Kuva 2. Lämpimien rakennusten perustusten routasuojaus OKTO – eristeellä.
Taulukko 2. OKTO – eristeen leveyden ja paksuuden määritys perustuksen alla eri
lattian eristyspaksuuksilla ja pakkasmäärillä. Merkinnät ovat kuvan 2 mukaiset.
OKTO-
F45000 °Ch
F 50000 °Ch
F55000 °Ch
F60000 °Ch
eristeen EPS eriste c mm EPS eriste c mm EPS eriste c mm EPS eriste c mm
mitat
F65000 °Ch
EPS eriste c mm
250 350 500 250 350 500 250 350 500 250 350 500 250 350 500
a mm
300
300
b mm
800
900 1100 1100 1200 1300 1200 1300 1500 1500 1700 1900 2000 2000 2100
300
400
400
500
500
600
600
600
600
700
600
700
700
Mikäli anturan perusmuuri tehdään betonista OKTO -eristeen paksuutta a leveyttä
b tulee lisätä 15 %.
Rakennusten ulkonurkissa routa tunkeutuu syvemmälle kuin seinälinjoilla.
Lisäeristyksen tarve voidaan arvioida Talonrakennuksen routasuojausohjeen /5/
mukaisesti. OKTO – eristeen paksuutta tulee lisätä noin 40 % 1,5 m etäisyydelle
nurkasta seinälinjalle pakkasmäärillä F 45000…55000 °Ch ja vastaavasti 2,0 m
etäisyydelle pakkasmäärillä F55000…F65000 °Ch.
4.2 Kylmät rakennukset
Kylmien rakennusten routamitoitukseen vaadittava OKTO – eristeen paksuus a ja
leveys b valitaan eri pakkasmäärillä kuvien 3 ja 4 mukaisesti. Tarvittavan OKTO eristekerroksen paksuuden ja leveyden määrittämisen kriteerinä käytetään kuvan 1
mukaista kriteeriä.
6
500 mm
b
a
OKTO -eriste
Pohjamaa siltti
Kuva 3 . Kylmien rakennusten perustusten routasuojaus OKTO –eristeellä.
250
500 mm
OKTO -eristeen leveys b cm
275
b
225
200
OKTO -eriste
a
Pohjamaa siltti
175
150
F45000
125
F50000
100
F55000
75
F60000
50
F65000
100
120
140
160
180
OKTO -eristeen paksuus a perustuksen alla cm
Kuva 4 . OKTO – eristekerroksen paksuuden ja leveyden määrittäminen kylmissä
perustuksissa eri pakkasmäärillä. Merkinnät kuvan 3 mukaiset.
5. Piha-alueen routasuojaus
7
Pihojen laatuluokituksessa pihat jaetaan kahteen laatuluokkaan (laatuluokka 1 ja 2)
toiminnallisten ja ulkonäöllisten vaatimusten mukaan /6/. Laatuluokat jaetaan lisäksi
käyttötarkoituksen ja kuormittavan liikenteen mukaan aluetyyppeihin 1...4 sekä K.
Tässä mitoitusohjeessa esitetään pihan aluetyypin 3 routamitoitus. Pihan aluetyypillä
3 tarkoitetaan henkilöautoliikenteelle tarkoitettuja piha- ja paikoitusalueita, joilla on
satunnaista
raskaidenajoneuvojen
liikennettä.
Puhtaanapito
hoidetaan
traktoriluokan tai sitä raskaammalla puhtaanapitokalustolla. Pihan aluetyypin 3
kantavuus (E2) kantavan kerroksen päältä tulee olla vähintään 160 MN/m2. Kuvan 5
mukaisen piharakenteen routamitoitus suoritetaan 6 mukaisen käyrästön avulla.
Sallitun routanousun perusteella saadaan vaadittava OKTO – eristekerroksen paksuus
pohjamaan routivuuden ja pakkasmäärän mukaan. Lumen suojaavaa vaikutusta
laskelmissa ei oteta huomioon. Piha-alueiden maksimiroutanousu mitoitetaan
yleensä pakkasmäärälle F10 ja maksimiroutanousun suuruus määräytyy piha-alueen
laatuluokituksen mukaisesti ja se vaihtelee 50…100 mm. Poikkeuksen muodostaa
luonnonkivilaattapäällysteet, joille ei sallita routanousua ja ne mitoitetaan yleensä
F50 mukaan /6/.
50 +150
mm
KaM 0…32 50 mm
KaM 0…55 150 mm
200 mm
Routanousuerojen tasaamiseen käytetään siirtymäkiiloja. Siirtymäkiilat mitoitetaan
ohjeiden /5/ ja /6/ mukaisesti.
KaM 0…55 200 mm
OKTO -eriste
Moreeni
Kuva 5. Pihan aluetyypin 3 kerrosrakenteet OKTO – eristeen mitoituksessa.
8
OKTO -eristeen paksuus mm
F40000 Ch
1000
800
600
400
SP = 5 mm2/Kh
200
SP = 10 mm2/Kh
0
0
20
40
60
80
Routanousu mm
100
SP=3 mm2/Kh
OKTO -eristeen paksuus mm
F45000 Ch
1000
800
600
400
SP = 5 mm2/Kh
200
SP = 10 mm2/Kh
0
0
20
40
60
80
Routanousu mm
100
SP=3 mm2/Kh
9
OKTO -eristeen paksuus mm
F50000 Ch
1000
800
600
400
SP = 5 mm2/Kh
200
SP = 10 mm2/Kh
0
0
20
40
60
80
Routanousu mm
100
SP=3 mm2/Kh
OKTO -eristeen paksuus mm
F55000 Ch
1000
800
600
400
SP=5 mm2/Kh
200
SP=10 mm2/Kh
0
0
20
40
60
Routanousu mm
80
100
SP=3 mm2/Kh
Kuva 6. Aluetyypin 3 mukaisen piharakenteen OKTO – eristekerroksen paksuuden
määrittäminen sallitun routanousun mukaan, kun pakkasmäärä on F40000 °Ch ja
F55000 °Ch. Pohjamaa on moreeni, jonka routivuuskerroin SP vaihtelee 3mm2/Kh…
10 mm2/Kh.
Kuvan 5 mukaisessa piharakenteessa aluetyypin 3 mukainen kantavuusvaatimus 160
MN/m2 täyttyy, kun OKTO – eristekerroksen paksuus on vähintään 400 mm.
10
6. Kirjallisuus
/1/ OKTO –rakennustuotteiden suunnittelu- ja mitoitusohje tie-, katu- ja
maarakenteissa. Outokumpu Oyj. 20 s + liitteet.
/2/ KHO:n päätös 2005:90 http://www.kho.fi/paatokset/34125.htm
/3/ Säteilyturvakeskus. Koeraportti 93/7020/2012. 2 s.
/4/ Kujala, K., Palko, J. & Peteri, K., Salaojan ympärysaineen vaikutus raudan
saostumisessa. Tielaitoksen selvityksiä 4/1994. Kuopio. 31 s + 7 liitettä
/5/ Talonrakennuksen routasuojausohjeet. VTT ja Rakennustieto Oy 2007. ISBN 978682-851-3
/6/ Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Pihojen pohja- ja päällysrakenteet.
Suunnittelu- ja rakentamisohjeet. RIL 234-2007. 122 s.
/7/ Ratahallintokeskus 2008. Ratatekniset ohjeet osa 3, radan rakenne. Helsinki
11
Liite 1. Pakkasmäärän kuukausikohtaiset kertymät
F = 45000 Ch
Pakkamäärä Kh
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
F = 45000 Kh
Lokakuu
Marraskuu
Joulukuu
Tammikuu
Helmikuu
Maaliskuu
Huhtikuu
1451
4248
9300
11532
10752
6473
1246
F = 50000 Ch
Pakkamäärä Kh
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
F = 50000 Kh
Lokakuu
Marraskuu
Joulukuu
Tammikuu
Helmikuu
Maaliskuu
Huhtikuu
1562
5328
10416
12425
11558
7142
1570
F = 60000 Ch
Pakkamäärä Kh
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
F = 60000 Kh
Lokakuu
Marraskuu
Joulukuu
Tammikuu
Helmikuu
Maaliskuu
Huhtikuu
2827
7560
12648
14136
12835
8184
1814
12
F = 55000 Ch
Pakkamäärä Kh
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
F = 55000 Kh
Lokakuu
Marraskuu
Joulukuu
Tammikuu
Helmikuu
Maaliskuu
Huhtikuu
2269
6480
11532
13318
12230
7589
1584
F = 65000 Ch
Pakkamäärä Kh
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
F = 65000 Kh
Lokakuu
Marraskuu
Joulukuu
Tammikuu
Helmikuu
Maaliskuu
Huhtikuu
3348
8640
13764
14880
13507
8854
2016
13
Liite 2. Routamitoituksessa käytettävät pakkasmäärät F2…F100 /7/.
F2
F20
F5
F10
F50
F100