Tilaelementin muodon ja sopivan koon valintaa määrittävät arkkitehtonisten asioiden lisäksi valmistuksen, kuljetuksen ja maksimipainon asettamat rajoitteet. Jotta arkkitehti pääsisi suunnittelussa alkuun, on hänellä oltava käsitys tilaelementin kokoluokasta. Ti-laelementin koko ja muoto on ehkä keskeisin CLT-tilaelementtirakennuksen arkkitehti-suunnittelua määrittävä tekijä, joten se päätettiin erottaa omaksi luvukseen.
5.6.1 Tilaelementin muoto
Tilaelementin muotoa käsittelevässä kohdassa nähtiin tärkeäksi korostaa sitä, että suo-rakulmainen särmiö on kuljetuksen, käsittelyn ja valmistuksen kannalta helpoin perus-muoto. Muita vaihtoehtoja ei kuitenkaan haluttu rajata kokonaan pois, vaan ohjeessa päätettiin esitellä myös muita mahdollisuuksia tilaelementin muodolle. Kustannusvaiku-tukset huomioon ottaen tilaelementin muotoa voidaan varioida, mutta sen äärimittojen tulee täyttää valmistuksen ja kuljetuksen asettamat ehdot.
Kuva 5.1. Tilaelementin pohjamuodon variointi.
Tilaelementin muodon erilaisia variaatioita havainnollistettiin kuvan 5.1 avulla. Kuviin piirrettiin ovet havainnollistamaan sitä, että kyseessä on pohjapiirros. Katkoviivalla näy-tettiin, että suorakaiteesta poikkeavan muodon tulee mahtua kuljetuksen ja valmistuksen aiheuttamien mittarajojen sisäpuolelle. Tekstiin lisättiin myös huomio siitä, että pohja-muodossa olevat ulokkeet voivat hankaloittaa tilaelementin nostoa.
5.6.2 Valmistuksen mittarajoitteet
Valmistuksen aiheuttamat mittarajoitteet ovat valmistajakohtaisia, joten suunnitteluoh-jeeseen pyrittiin saamaan konkreettisuutta kysymällä kahdelta Suomessa CLT-tilaelementtejä valmistavalta tehtaalta heidän käyttämänsä maksimikoot. Samaan yhtey-teen lisättiin kuitenkin huomio siitä, että maksimimittaisten tilaelementtien käyttäminen ei yleensä ole kuljetuksen kannalta taloudellisin ratkaisu.
Kuva 5.2. Tilaelementin maksimimittoja havainnollistava kuva.
Tilaelementtien valmistajakohtaiset maksimileveydet, -pituudet, -korkeudet ja -painot koottiin taulukkomuotoon. Tuotantolinjan fyysisten rajoitteiden lisäksi tilaelementin mittoihin vaikuttavat myös käytettävän CLT-levyn valmistusmitat. Kuvan 5.2 avulla havainnollistettiin, että tilaelementin ulkomittoihin vaikuttavat myös ulkoseinien eriste- ja verhouskerrokset, joten hyödynnettäväksi jäävät sisätilan mitat ovat rakennepaksuuk-sien verran pienempiä kuin tilaelementin ulkomitat.
5.6.3 Kuljetuksen mittarajoitteet
Tilaelementtien kuljetuksessa keskeinen kustannuksiin vaikuttava tekijä on se, kuinka raskaat varoitustoimenpiteet kuljetus vaatii. Luvussa 3.6.1 todettiin, että varoitustoi-menpiteet määräytyvät käytännössä aina tilaelementin leveyden mukaan. Kuljetukseen liittyvistä monista mittarajoitteista suodatettiin siis ohjekorttiin ainoastaan olennainen informaatio eli tilaelementin leveyden vaikutus varoitustoimenpiteiden raskauteen. Näin suunnittelija säästyy luonnossuunnitteluvaiheessa monimutkaisten kuljetusrajoitteita käsittelevien taulukoiden tulkitsemiselta.
5.6.4 Tilaelementin paino
Yksi tilaelementin kokoa rajoittava tekijä on sen paino. Ohjekorttia varten muodostettiin laskukaavat, joiden avulla tilaelementin painoa voidaan alustavasti arvioida jo luonnos-suunnitteluvaiheessa. Tilaelementtien painon jakautumista tarkasteltaessa huomattiin, että huonemoduulien painosta noin 10 % tulee kattorakenteen painosta ja loppuosa ja-kautuu varsin tasan lattian ja seinien välillä. Tekniikkamoduulin painosta noin puolet tulee lattiarakenteen ja märkätilaelementin yhteenlasketusta painosta, noin 40 % seinä-rakenteiden painosta ja noin 10 % kattorakenteen painosta. Painon jakautuminen seinä-, katto- ja lattiarakenteen sekä märkätilaelementin välillä riippuu kuitenkin tilaelementin mittasuhteista, käytettävistä rakennetyypeistä sekä märkätilaelementin koosta.
Erilaisten tilaelementtien painoa arvioitiin laskemalla eri rakennetyyppien painoja ne-liömetriä kohti. CLT-levyn paksuudella on olennainen vaikutus rakenteen painoon eri-tyisesti tilaelementin lattiarakenteessa, joten se on syytä ottaa laskennassa huomioon.
Alla olevaan taulukkoon 5.1 on koottu eri rakennetyypeille lasketut painot. Märkätila-elementin painoksi arvioitiin kohdeaineiston perusteella 450 kg/m2. Lattiarakenteen painossa on huomioitu kalusteiden ja kevyiden väliseinien paino 15 kg/m2.
Taulukko 5.1. Tilaelementtien erilaisten rakennetyyppien painoja.
Rakennetyyppi Kantava rakenne Laskettu paino Pyöristetty paino
Lattia CLT 100 mm 159,0 kg/m2 160 kg/m2
Lattia CLT 120 mm 169,0 kg/m2 170 kg/m2
Lattia CLT 140 mm 179,0 kg/m2 180 kg/m2
Lattia CLT 160 mm 189,0 kg/m2 190 kg/m2
Lattia CLT 180 mm 199,0 kg/m2 200 kg/m2
Lattia palkkirakenteinen 140,7 kg/m2 140 kg/m2
Katto CLT 80 mm 54,8 kg/m2 50 kg/m2
Märkätila 450 kg/m2 450 kg/m2
Huoneistojen väliset
väliseinät CLT 100 mm 80,3 kg/m2
80 kg/m2 Muut CLT-väliseinät CLT 100 mm 74,8 kg/m2
Ulkoseinät CLT 100 mm 104,6 kg/m2
Huoneistojen väliset
väliseinät CLT 120 mm 90,3 kg/m2
90 kg/m2 Muut CLT-väliseinät CLT 120 mm 84,8 kg/m2
Ulkoseinät CLT 120 mm 114,6 kg/m2
Seinärakenteiden painon arvioiminen on monimutkaisinta, sillä ulkoseinien, huoneisto-jen välisten seinien ja huoneistohuoneisto-jen sisäisten seinien rakennetyyppien välillä on varsin suuret painoerot ja lisäksi tulisi huomioida myös aukotus. Jotta painon alustava arvioi-minen olisi mahdollisimman yksinkertaista ja helppoa, ei pitäisi edellyttää aukkojen ja erilaisten seinätyyppien tarkkaa huomioimista laskennassa. Tilaelementtien painoja tar-kasteltaessa kuitenkin havaittiin, että vaikka ulkoseinän rakennetyyppi on painavampi, niin laajempi aukotus keventää ulkoseinää sen verran, että painoerot muihin seiniin nähden tasoittuvat. Aukotuksen vaikutusta arvioitiin laskemalla toteutetuista kohteista otettujen esimerkkitilaelementtien seinärakenteiden keskimääräisiä painoja. Seinäraken-teiden painoissa on huomioitu aukotukset sekä ikkunoiden ja ovien painot (50 kg/m2).
Ulkoseinien osuus ja aukotuksen määrä vaihtelee eri tilaelementtien välillä, mutta kun laskettiin tilaelementtiä ympäröivien seinien painon keskiarvo, saatiin seuraavat keski-määräiset painot:
Taulukko 5.2. Seinärakenteiden keskimääräisiä painoja eräiden toteutettujen kohteiden tilaelementeissä.
Tilaelementin seinärakenteiden
keskimääräisiä laskennallisia painoja Tekniikkamoduuli Huonemoduuli
Asunto 1 77 kg/m2 82 kg/m2
Asunto 2 77 kg/m2 83 kg/m2
Asunto 3 87 kg/m2 80 kg/m2
Asunto 4 64 kg/m2 80 kg/m2
Asunto 5 77 kg/m2 -
Tuloksista voidaan päätellä, että tilaelementtiä ympäröivän seinärakenteen keskimääräi-nen paino asettuu aukotuksista ja erilaisista rakennetyypeistä huolimatta yleensä lähelle arvoa 80 kg/m2. Tämä tulos saatiin tilaelementeille, joiden seinissä on käytetty 100 mm paksua CLT:tä. Kun CLT-seinän paksuutta kasvatetaan 20 mm, seinärakenteen paino kasvaa noin 10 kg/m2. Hyvänä yleispätevänä arviona 120 mm paksujen tilaelementtisei-nien keskimääräiselle painolle voidaan siis pitää 90 kg/m2. Kun käytetään painon arvi-oinnissa näitä keskimääräisiä painoja, ei tarvitse huomioida väliseinien ja ulkoseinien erilaisia rakennetyyppejä eikä aukotuksen vaikutusta, jolloin laskukaavasta saadaan helposti käytettävä.
Taulukossa 5.3 on esitetty tilaelementin painon arvioimiseen muodostetut laskukaavat.
Eri lattia-CLT:n ja seinä-CLT:n paksuuksille annettiin eri kaavat, sillä paksuuksien huomioimatta jättäminen aiheuttaisi tuloksiin huomattavia vaihteluja. Laskukaavoissa katon paino 50 kg/m2 on lisätty märkätilojen ja kuivien tilojen neliöpainoihin.
Taulukko 5.3. Suuntaa antavat laskukaavat tilaelementtien kokonaispainojen K = Kuivien tilojen pinta-ala seinien sisäpinnasta
M = Märkätilojen pinta-ala
S = CLT-seinien yhteenlaskettu pituus seinien sisäpinnasta, aukot mukaan lukien
H = Kerroskorkeus
Koska arkkitehtisuunnittelun luonnosvaiheessa ei ole vielä tietoa siitä, minkä paksuinen CLT-lattia tilaelementtiin tarvitaan, päätettiin taulukkoon lisätä vielä arviot siitä, kuinka paksu CLT-lattia tarvitaan minkäkin levyisessä tilaelementissä. Lattia-CLT:n paksuus riippuu sen jännevälistä ja mitoittavaksi tekijäksi tulee käytännössä aina kävelyn aiheut-tama värähtely. CLT-lattian paksuutta eri jänneväleillä arvioitiin diplomityön kohdassa 3.1.3 esitetyillä periaatteilla ja tulokset on esitetty taulukossa 5.4.
Taulukko 5.4. CLT-lattian paksuuden arviointia eri jänneväleillä värähtelymitoituksen mukaan.
CLT-lattian paksuus Tilaelementin lyhyemmän
sivun maksimisisämitta Suuntaa antava sisämitan arvo 4 sivulta tuettu 2 sivulta tuettu
100 mm n. 3,0 m n. 2,8 m n. 3,0 m
120 mm n. 3,8 m n. 3,2 m n. 3,5 m
140 mm n. 4,3 m n. 3,8 m n. 4,0 m
160 mm n. 4,8 m n. 4,4 m n. 4,5 m
180 mm n. 5,0 m n. 4,7 m n. 5,0 m
Laatta mitoitettiin sekä kahdelta että neljältä sivulta tuettuna ja laskenta tehtiin sekä Stora Enson että CrossLamin vakiolevyillä. Laskennassa käytettiin oletuksena, että CLT-levyn lisäksi laatalla on omaa painoa 1 kN/m2 (40 mm:n lattiavalu ja eristeet) ja laatan pidemmän sivun sisämitta on 12 m. Ohjekorttia varten tulokset pyöristettiin suun-taa antaviksi arvoiksi.