Julkinen rakennus hirrestä- Hiltulanlahden koulu

SONJA TILAEUS 1

JULKINEN RAKENNUS HIRRESTÄ -

HILTULANLAHDEN KOULU

2

3

JULKINEN RAKENNUS HIRRESTÄ - HILTULANLAHDEN KOULU

SONJA TILAEUS

4

TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Arkkitehtuurin koulutusohjelma

Tampere University of Technology School of Architecture

Sonja Tilaeus

Julkinen rakennus hirrestä- Hiltulanlahden koulu DIPLOMITYÖ

Tarkastaja: Professori Markku Karjalainen

Tarkastajat ja aihe hyväksytty talouden ja rakentamisen tiedekuntaneuvoston kokouksessa 8.6.2016 Ulkoasu ja taitto: Sonja Tilaeus

Kuvat: Sonjat Tilaeus, ellei toisin mainittu

Avainsanat: Arkkitehtuuri, Hirsi, Hirsiarkkitehtuuri,

Hirsirakentaminen, Julkinen rakennus

5

Kiitokset

professori Markku Karjalaiselle erinomaisesta ja kannustavasta ohjauksesta,

Kuopion kaupungin kaupunginarkkitehti Liisa Kaksoselle sekä tilakeskukselle

mielenkiintoisesta ja haastavasta suunnittelutyöstä.

Kiitokset myös Kiinteistöalan koulutussäätiölle työni tukemisesta sekä professori Ilmari Lahdelmalle

suunnittelutyön ohjeistamisesta.

6

TIIVISTELMÄ

Tilaeus, Sonja: Julkinen rakennus hirrestä- Hiltulanlahden koulu Arkkitehtuurin koulutusohjelma

Diplomityö, 109 sivua ja liitteet 8 sivua marraskuu 2016

Tarkastaja: Professori Markku Karjalainen

Avainsanat: Arkkitehtuuri, Hirsi, Hirsiarkkitehtuuri, Hirsirakentaminen, Julkinen rakennus

Hirsi on varsin perinteikäs rakennusmateriaali Suomessa. Rakennusten hirret oli tapana veistää tontin tai lähimetsän puista ja tilkitä tiiviiksi sammaleella. Hirsi kuitenkin unohdettiin halvempien rakennusmateriaalien myötä sodan jälkeen eikä sitä pidetty soveltuvana kaupunkiympäristöön sen pitkien nurkkien takia. Täten hirsirakentamisesta vieraannuttiin vuosikymmeniksi, kunnes se löydettiin uudestaan ratkaisuna sisäilmaongelmiin.

Tässä työssä käsitellään hirren ominaisuuksia ja niiden vaikutuksia rakentamiseen. Hirrellä on monia positiivisia ominaisuuksia rakennusmateriaalina, kuten lämmön varaaminen ja kosteuden tasaamiskyky, jotka ovat kuitenkin jääneet hirsirakentamiseen kohdistuvien ennakkoluulojen alle. Näitä ennakkoluuloja aiheuttavat puun palaminen ja hirren painuminen, jonka vuoksi hirttä pidetään vaikeana, pienten ikkunapintojen rakennusmateriaalina. Vasta viime vuosien innovaatiot ovat vapauttaneet hirsirakennusten suunnittelua ja parantaneet kilpailukykyä poistamalla hirsirakentamisen epäkohtia.

Diplomityö antaa kattavan ja ajantasaisen kirjallisuuskatsauksen hirsirakentamiseen. Työssä kerrotaan muun muassa, miksi hirsirakennusten sisäilma on niin hyvä ja mitä psykologisia vaikutuksia puulla on ihmiseen. Lisäksi diplomityö esittelee lainsäädännön sovelluksia toteuttaa julkista hirsirakentamista tiukoista palomääräyksistä huolimatta.

Teoreettisen kirjallisuuskatsauksen lisäksi diplomityön toisena osana on suunnittelukohde, hirsinen koulurakennus Kuopion Hiltulanlahteen. Rakennuksessa noudatetaan tekstissä esiin tulleita hirsirakentamisen ominaispiirteitä, modernin arkkitehtuurin ehdoin. Työ antaa tekstille kontekstin ja helpottaa asioiden hahmottamista. Suunnittelutyö oli asiakastyö Kuopion kaupungin tilakeskukselle, jonka hankesuunnitelman viitesuunnitelmaksi diplomityön suunnitelma tuli.

Diplomityötä voivat hyödyntää objektiivisena tiedonlähteenä tai päätöksenteon tukena esimerkiksi julkisten rakennusten

rakennuttajat. Kattavasta kirjallisuuskatsauksesta tämän päivän hirsirakentamiseen voi kiinnostua myös muut aihepiiristä

innostuneet kuten pientalorakennuttajat tai arkkitehdit.

7

ABSTRACT

Tilaeus, Sonja: Public log buildings- Hiltulanlahti school Degree programme in Architectue

Master of science thesis 109 pages and 8 appendix pages November 2016

Examinor: Professor Markku Karjalainen

Keywords: Architecture, Log, Log architecture, Log construction, Public building

Log is quite a traditional building material in Finland. Logs used to be carved from the trees of the site and the gaps between the logs were blocked with natural moss. However, log building was forgotten when less expensive construction materials came on the market. Furthermore, Logs were not considered to be compatible to the urban environment because of its long corners. Thus people alienated from log building for decades. Now it has been found again as a solution to the indoor air quality problems.

This thesis tells about log building features and their impact on log construction. Log has many positive qualities as a building material, such as the reservation of heat and air moisture equalizing, which has been forgotten because of prejudices for log building. These prejudices, mainly caused by deformation of the log and strict fire legislation of wooden buildings, have created an impression of log as a building material of small windows and summer houses. Only recent innovations have encouraged log building design and improved its competitiveness by removing defects of the log construction.

The thesis gives a comprehensive and up to date literature review of log construction. The thesis describes, among other things, why indoor air in log buildings is so good, and what the psychological effects of wood to a human being are. In addition, the thesis presents the applications of legislation to implement a large public log building, despite strict fire regulations.

In addition to the theoretical literature review, the second part of the thesis is a design part where a log constructed school building in Hiltulanlahti Kuopio is presented. The design of the building follows the features of log construction presented in the thesis with terms and conditions of modern architecture. The design provides a context for the text and makes it easier to perceive things. The design was made for the city of Kuopio as a reference plan to the project plan of Hiltulanlahti school building.

The thesis can be utilized as an objective source of information or to support decision-making, by people making decisions about

public buildings. A comprehensive literature survey of today’s log construction may also be interesting for others interested in the

topic such as small house builders or architects.

8

SISÄLLYSLUETTELO

1.JOHDANTO 10

1.1 Työn tavoitteet ja rajaus 11

1.2 Työn rakenne 12

1.3 Käsitteet 13

2. HIRSI RAKENNUSMATERIAALINA 14

2.1 Hirsirakentamisen historiaa 15

2.2 Hirsi julkisissa rakennuksissa 16

3. HIRSIRAKENTEEN OMINAISUUDET 18

3.1 Lämpöteknisiä ominaisuuksia 19

3.2 Akustiset ominaisuudet 20

3.3 Kosteuskäyttäytyminen 21

3.4 Hirren vaurioituminen 22

3.5 Puun suojaaminen 24

3.5.1 Hirren pintakäsittelyt 25

3.6 Rakenteiden tiiveys 26

3.7 Hirsiprofiilit 27

3.8 Painuminen 28

3.9 Nurkkatyypit 29

4.JULKINEN RAKENNUS HIRRESTÄ 30

4.1 Hirsiseinän vaikutus rakennuksen sisäilmaan 32

4.2 Puun psykologiset vaikutukset 33

4.3 Ekologisuus 34

4.4 Taloudellinen vaikutus 36

4.5 Puun palaminen 37

4.5.1 Palomääräykset 38

4.5.2 Palomääräystulkinnat 39

4.5.3 Toiminnallinen palotekninen suunnittelu 40

4.6 Ääneneristys 41

4.7 Energiatehokkuus 44

4.8 Kustannustehokkuus 45

4.9 Arkkitehtisuunnittelua ohjaavat tekijät 46

4.10 Hirsi verrattuna CLT:hen 47

9

5.HILTULANLAHDEN KOULU 48

5.1 Analyysi 50

5.1.1 Alue 50

5.1.2 Kaavatilanne 52

5.1.3 Rakennettu ympäristö 54

5.1.4 Luonto 57

5.1.5 Liikenne 58

5.2 Suunnitelma 61

5.3 Asemakaava 62

5.4 Konsepti 64

5.4.1 Muoto 64

5.4.2 Hirsi 67

5.5 Pihatoiminnot 72

5.6 Päiväkoti 78

5.6.1 Päiväkodin yhteistilat 80

5.7 Esikoulu 82

5.8 Koulu 84

5.8.1 Luokkasolut 84

5.8.2 Ainesiipi 88

5.8.3 Yhteistilat 90

5.8.4 Henkilökunnan tilat 94

5.8.5 Väestönsuojat 96

5.9 Vaiheittaisuus 98

5.10 Tilaajan vaikutus suunnitteluun 99

6. LOPUKSI 100

7. LÄHTEET 102

7.1 Kirjallisuus: 103

7.2 Internet 103

7.3 Opinnäytetyöt 106

7.4 Kuvalähteet 107

8. LIITTEET 110

8.1 Kuopion kaupungin tilaohjelma 111

8.2 Toteutunut tilaohjelma 113

10

1.JOHDANTO

11

1.1 TYÖN TAVOITTEET JA RAJAUS

Viimeisimpinä vuosina useissa kunnissa on jouduttu purkamaan hyvässä käyttöiässä olevia rakennuksia sisäilmaongelmien lisääntymisen takia, sillä ongelmien korjaamiseksi tehtyjen toimien tulokset ovat usein jääneet lyhytaikaisiksi. Ongelmat johtuvat usein rakennusvirheistä ja koneellisen ilmanvaihdon lisäämisestä sellaiseen rakennukseen, jonka seinärakenteessa on useita materiaalikerroksia. Nämä ongelmat ovat saaneet rakennuttajia etsimään sisäilmaltaan parempia ja käyttöiältään pitkäaikaisempia vaihtoehtoja kustannusten hallitsemiseksi.

Ratkaisuna on viimeisimmän parin vuoden aikana alkanut putkahdella julkisia hirsirakennuksia ympäri Suomea. Konseptina vielä harvinainen kokonaisuus on vaatinut hirsirakentamista koskevien ennakkokäsitysten muuttamisia modernimpaan ja monimuotoisempaan suuntaan. Huomio hirsirakentamisen nopeasta yleistymisestä ja uusista innovaatioista on herättänyt mielenkiintoni perehtyä asiaan tarkemmin.

Hirsirakentaminen diplomityöni aiheena on entistä ajankohtaisempi, eikä viimeisimmistä hirsirakentamisen kehityksestä ole ollut mielestäni saatavilla tarpeeksi kattavaa ja koottua tiedonlähdettä. Lisäksi hirttä on pidetty vain pientalojen ja mökkien rakennusmateriaalina, joten hirsikirjallisuus ei juuri koskaan käsittele julkisia rakennuksia. Halusin diplomityössäni tutkia massiivipuun ja hirsirakenteen ominaisuuksia, koska aihepiiriä ei ole käsitelty juurikaan opintojeni aikana. Tähän aihealueeseen perehtyminen olisi siis itsellenikin oppimisprosessi, jota voisin käyttää suunnittelun taustatietona.

Halusin diplomintyöhöni myös hirsisen suunnittelukohteen, jotta selvitysmäinen teksti ei jäisi irralliseksi vaan saisi kontekstin. Kohteen tuli olla kuitenkin julkinen rakennus, jotta saatoin hyödyntää siinä nimenomaan julkisesta hirsirakentamisesta oppimiani asioita. Lähdin itse etsimään suunnittelukohdetta ja otin yhteyttä oman kotikaupunkini, Kuopion kaupunginarkkitehtiin. Kuopiossa oli tällöin juuri alkamassa hankesuunnitteluvaihe Hiltulanlahden uudesta koulusta, johon tarjouduin tekemään viitesuunnitelman. Kohde toimii myös ensimmäisenä itsenäisenä asiakastyönäni. Myös suunnitteluosuuden vuoksi on selvitysosan kirjoitusnäkökulma myönteinen hirsirakentamista kohtaan.

Työni tavoitteena on esittää hirsi varteenotettavana rakennusmateriaalina

julkisiin rakennuksiin. Haluan lisätä tietoutta hirren eduista ja

mahdollisuuksista, muistuttaen kuitenkin myös rakenteellisista

rajoitteista. Diplomityöni esittää myös kehityskohteita lainsäädäntöön,

jotta hirsirakentamisella olisi yhtenevät mahdollisuudet julkisten

rakennusten rakennusmateriaalina. Suunnitteluosuus on esimerkki

modernista hirsirakentamisesta hyödyntäen viimeisimpää tietoa ja

aihealueen innovaatioita.

12

1.2 TYÖN RAKENNE

Diplomityöni on jaettu kahteen osaan. Ensimmäinen osa on selvityksellinen osuus, jossa perehdyn hirren ja hirsirakenteen ominaisuuksiin julkisen rakentamisen kannalta. Hirren ominaisuuksien ymmärtäminen edesauttaa arkkitehtia tai esimerkiksi tilaajaa ymmärtämään hirren käytön rajat ja mahdollisuudet. Täten rakennuksista voidaan suunnitella pitkäikäisempiä ja toimivampia.

Diplomityöni selvitysosuus tukee työn pääpainona olevaa suunnitelmaosuutta. Suunnitelmaosuudessa käyn läpi HIltulanlahdenkoulun hankesuunnitelman liitteeksi tuotetun viitesuunnitelman, joka on tehty hirsirakentamisen ehdoilla.

Suunnitelmaosuudessa esitellään ensin paikan analyysiä, joka on ollut suunnittelutehtävän pohjana. Tämän jälkeen diplomityön esitellään suunnitelman kehittymistä sekä itse koulusuunnitelmaa. Diplomityön suunnitelman tavoitteena on näyttää, että hirsirakentamisellakin voidaan tuottaa modernia ja erilaista julkista rakentamista.

Diplomityö kokonaisuudessaan pyrkii rohkaisemaan hirren valintaan

julkisten rakennusten rakennusmateriaaliksi. Selvityksellinen

ja suunnitelmallinen osuus antavat vastauksia siihen, mitä

hirsirakentaminen on ja mitä julkisessa hirsirakentamisessa tulisi

huomioida. Työ antaa esimerkin mihin hirsirakentamisella pystyy ja

antaa mielikuvitukselle aihetta, mihin suuntaan sitä voidaan kehittää.

13

Anistrooppisuus

Puun ominaisuudet, mm. laajeneminen ja kutistuminen ovat erilaista tangentin, vuosirenkaiden ja säteen suunnassa. Tätä ominaisuutta kutsutaan anisotrooppisuudeksi. [1, s. 43]

Hirsi

on teollisesti höyläämällä tai sorvaamalla puusta valmistettu, massiivinen tai lamelleista koostuva, nimellispaksuudeltaan vähintään 68 mm paksu, lähinnä seinähirtenä käytettävä rakennustarvike. Hirteen voidaan työstää varauksia eli tiivisteuria sekä halkeamia ohjaavia uria.

[2 s.6]

Hirsikerta

tarkoittaa yhtä hirsikerrosta. Hirsien liitosta sanotaan salvokseksi, joka voi olla pitkä tai lyhyt. [3]

Hirsitalo

on rakennus, jossa ulkoseinien pääasiallinen rakennusmateriaali on hirsi ja jonka keskimääräinen rakennepaksuus on vähintään 180 mm.[4 s.4]

Hiilinielu

Hiilidioksidivarasto, jonka kasvaessa puhutaan hiilinielusta. Koska puihin sitoutuu kasvaessa hiiltä ovat kasvavat metsät hiilinieluja ja puut erilaisissa tuotteissa hiilivarastoja. [2 s.3]

Hygroskooppisuus

Puu pystyy sitomaan ja luovuttamaan kosteutta sen mukaan, miten ilman suhteellinen kosteus vaihtelee. Sitoessaan kosteutta puu turpoaa ja luovuttaessaan sitä, se kutistuu. [5]

Lamellihirsi

on kahdesta tai useammasta sahatavarakappaleesta pysty-, vaaka- tai ristisaumoin liimattu hirsi, josta käytetään myös nimitystä liimahirsi. [6, s.10]

Ilman suhteellinen kosteus

Ilmassa olevan vesihöyryn määrä prosentteina siihen verrattuna, kuinka paljon ilmassa voi enimmillään kyseisessä lämpötilassa olla vesihöyrynä. [2 s.3]

Rive, Tilke

Hirsiseinän varauksiin pystytysvaiheessa asennettava lämpöä eristävä ja seinän tiivistävä täyte, jona on perinteisesti käytetty sammalta. Ennen vanhaan seinän kuivuttua ja painuttua varaukset, halkeamat ja raot jälkitilkittiin eli rivettiin hampusta, pellavasta tai juutista revityllä tilkkeellä.

[7, s.2] Nykyisin tiiviysvaatimukset vaativat solumuovin tai kumitiivisteen käyttöä.

Sydänpuu

on puun sisin osa, joka on kuollutta puuainesta. Sydänpuu on puun kestävin osa, mikä selittyy sen suurella hartsi- ja pihkapitoisuudella. [1, s. 24; 8]

U-arvo eli lämmönläpäisykerroin

Lämmönläpäisykerroin ilmoittaa lämpövirran tiheyden, joka jatkuvuustilassa läpäisee rakennusosan, kun lämpötilaero rakennusosan eri puolilla olevien ilmatilojen välillä on yksikön suuruinen. Yksikkö: W/

(m2K). [2, s.4]

Vaarna

on hirsiseinässä kahden hirren läpi porattuun reikään lyöty puu- tai metallitappi, joka sitoo hirret toisiinsa. [2, s.7]

Varaus

Hirsien alapuolelle veistettävä ura, jossa hirsiseinän eristeet ovat suojassa. Varauksen avulla hirret myös lepäävät toistensa päällä tasaisesti. [8, s.8]

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008 [2] Hirsirakentamisen perusteet- Itseopiskelumateriaali, Hirsitaloteollisuus ry.

[3] Hirsirakentamisen määritelmiä,

[4] Rakennusten energiatehokkuus - Määräykset ja ohjeet 2012,D3 Suomen rakentamismääräyskokoelma, Ympäristöministeriö.

[5] Puu materiaalina: Kosteusteknisiä ominaisuuksia, Puuinfo.

[6] Lauharo K., 2002, Hirsi rakennusaineena ja teollinen hirsitalo, Oy Unipress Ab, Kuopio [7] Hirsirakennusten siirto, korjauskortisto, Museovirasto.

[8] Nieminen L., 2011, Hirsirakentaminen, Seinäjoen ammattikorkeakoulu

1.3 KÄSITTEET

14

2. HIRSI RAKENNUSMATERIAALINA

15

Hirsirakentamisen kehityksen tarkastelussa joudutaan menemään ajassa taaksepäin, aina kivikaudelle asti. Arkeologisten löytöjen mukaan jo tällöin rakennettiin hirsirakennuksia, jotka olivat pyyntiyhteisöjen käytössä. Näitä rakennuksia on rekonstrukturoitu ja uskotaan, että niiden alaosassa oli muutama hirsikerta, jonka päällä turpeella peitetty kotamainen rakenne. [9, s. 8]

Hirsirakentaminen ja hirren veistäminen kehittyi rautakaudella.

Ahjollinen, savuaukolla varustettu, kehikko yleistyi asumuksena. Näiden 800-luvulla rakennettujen kehikkojen jäännöksiä on löytynyt Laatokan ja Ruotsin alueelta. Hansakaupan ja ihmisten liikkumisen ansioista kädentaidot levisivät ja rakentaminen monipuolistui keskiajalla. Savupirtti yleistyi talotyyppinä, mutta sen kestävyys oli huono tuohikattojen ja suoraan maan päälle rakentamisen takia. Vanhin Suomessa säilynyt hirsirakennus on alkuperäisin 1100-luvulta oleva Pyhän Henrikin saarnahuone Kokemäellä. Rakennusta on korjattu useaan otteeseen, joten sen hirret ovat vuosien 1472–1626 väliseltä ajalta.[9 s. 10–13]

Vielä 1700–1800 luvuilla hirsitalot rakennettiin lamasalvostekniikalla, mutta hirsiä jatkamalla pystyttiin rakentamaan suuriakin huoneita [1, s.

13]. Suomalainen hirsitalo pysyi yksinkertaisena aina 1800-luvulle asti, jolloin asuintalojen moninaistuminen alkoi. Savupirtit alkoivat hävitä ja savupiiput yleistyivät. Myös kansainväliset tyylilajit ja sahateollisuuden kehittyminen alkoivat näkyä ensin kartanoissa, sotilasvirkataloissa ja pappiloissa ja sen jälkeen myös varallisuuden kasvaessa muun väestön kodeissa tapetteina ja ulkoseinän laudoituksena. [9 s. 24; 1,s. 13]

1800-luvulla, puun hinnan noustessa alettiin kuitenkin kehittää muita puurakentamistyyppejä. Kustannusten ja puiden hakkuiden säästämiseksi kehitettiin sahanpurulla täytetty rankorakenteinen rakennetyyppi, jota käytettiin jo tuolloin, 1800-luvulla huviloissa ja sekä Turun saaristossa. Rankorakenteinen seinätyyppi yleistyi erityisesti sotien jälkeen, kun sahalaitokset yleistyivät ja rakentaminen nopeutui väestönkasvun vuoksi. Se syrjäytti hirsirakentamisen 1940-luvulla. [1, s. 14] Lopulta myös sahanpuru eristeenä sai syrjäytyä yhä enemmän lämpöä edistävien ja kevyempien lämmöneristeiden tieltä. [2 s. 5]

Yleisesti ottaen hirsirakentamista Suomessa ohjasivat käytettävissä olevat varat, ajalle tyypilliset rakentamistavat sekä Ruotsin ja Venäjän vaikutus rakennusten tyyleihin. Hirsi materiaalina asetti rajat rakennusten mitoille ja käytössä olleet voimavarat määräsivät toteutusaikataulun ja -tavat. Pohjapiirrokset ovat kautta aikojen perustuneet kehikkorakentamiseen , jota on voitu muokata loputtomasti.

[9, s. 12, s. 24]

2.1 HIRSIRAKENTAMISEN HISTORIAA

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008 [2] Hirsirakentamisen perusteet- Itseopiskelumateriaali, Hirsitaloteollisuus ry.

[9] Vuolle-Apiala R., 2012, Hirsitalo ennen ja nyt, Moreeni, Porvoo 2012

16

Puukirkot ovat vanhimpia hirsirakenteisia julkisia rakennuksia. Niissä nähtiin Suomessa jo 1100-luvulla puurakentamisen parhainta osaamista.

Kirkkojen kokoa kuitenkin rajoitti usein saatavan puumateriaalin pituus sekä suurten seinäpintojen epävakaus. Kirkkoja tehtiin pilarituennalla, mutta se ei soveltunut ristin mallisiin kirkkoihin, joten kehitettiin kahtamoratkaisut sekä viisteet, jotta tarpeeksi suuria tiloja pystyttiin luomaan. [9, s. 28]

Muita vanhempia, suuria julkisia hirsirakennuksia ei juuri ole. Ruotsista ja Venäjältä tulleet tyylivirtaukset näkyivät myös rakennusmateriaaleissa, sillä kiveä ja tiiltä pidettiin arvokkaana ja kestävinä materiaaleina.

Suomessa alkoi tapa rakentaa vähänkin arvokkaammat rakennukset lyhytnurkkaisina [6 s 62], eikä hirsirakentaminen vielä tuolloin ollut niin kehittynyttä, että lyhytnukkaa olisi pystytty tekemään. Hirttä ei siis pidetty tarpeeksi kestävänä ja arvokkaana julkisiin rakennuksiin, ja toisaalta sitä pidettiin liian epävakaana materiaalina sen painumisen vuoksi.

Puu rakennusmateriaalina syrjäytettiin uusilla materiaaleilla, kuten betonilla ja teräksellä 1950-luvulla niiden palamattomuuden vuoksi.

Nopea kaupungistuminen johti kerrostaloasumisen suosioon, niissä suosittiin betonirakentamista. [10, s.13–14] Puurakentamista alettiin yleisesti rakentamisessa välttää sen palavuuden vuoksi.

2.2 HIRSI JULKISISSA RAKENNUKSISSA

1.Hirsisten kirkkojen pohjaratkaisuiksi kehitettiin mm. kahta- moratkaisuja, vakauttamaan seinärakennetta

[6] Lauharo K., 2002, Hirsi rakennusaineena ja teollinen hirsitalo, Oy Unipress Ab, Kuopio [9] Vuolle-Apiala R., 2012, Hirsitalo ennen ja nyt, Moreeni, Porvoo 2012

[10] Siikainen, U., 1987, Puurakennusten suunnittelu: tarvikkeet ja rakenteet. Jyväskylä: Gummerus Oy. 1987

17

Viime vuosina on kuitenkin alkanut puurakennusten ja erityisesti hirsirakentamisen uusi tuleminen. Suomalaista puurakentamista on kehitetty 1990-luvulta lähtien yhdessä EU-maiden kanssa. Kehitys on kohdistunut erityisesti puukerrostalojen energiatehokkuuteen ja tekniikkaan. Tämän kehitystyön ansioista Suomessa höllennettiin puutalojen palomääräyksiä niin, että puun käyttö tuli vuonna 1997 mahdolliseksi rakennusten rungoissa ja julkisivuissa aina 4-kerroksisiin rakennuksiin saakka. Tämän jälkeen palomääräyksiä muutettiin jälleen 2011, jolloin puun käyttö tuli mahdolliseksi myös 5-8 kerroksisissa puurunkoisissa ja – julkisivuisissa asuin- ja työpaikkarakennuksissa sekä betonitalojen korottamisessa. [11]

Nykyiset lait ovat puurakentamiselle sallivampia, ja puurakentaminen alkaa jopa olla trendikästä. Rakennusten kokonaisenergiankulutusta laskettaessa osataan huomioida hirsirakentamisen ekologisuus, mikä edistää hirsirakennusten rakentamista [12, s.1]. Lisäksi yleistyneet sisäilmaongelmat saavat haluamaan muutosta nykyiseen rakentamistapaan, mikä on johtanut hirsisten koulujen ja päiväkotien yleistymiseen[13].

2.Pudasjärvelle valmistui hirsinen päiväkoti vuonna 2013. /Puuinfo.fi [11] Puurakentamisen asema ja mahdollisuudet Suomessa, Karjalainen M., Puuinfo.fi [12] Tietopaketti hirsitaloja koskevista vuoden 2012 energiatehokkuusmääräyksistä

[13] Hirsirakentamisen buumi on alkanut kunnissa, Nissinen V., 21.8.2015, savonsanomat.fi

18

3. HIRSIRAKENTEEN OMINAISUUDET

19

3.1 LÄMPÖTEKNISIÄ OMINAISUUKSIA

Puun lämpötekniset ominaisuudet tekevät siitä hyvän, jopa lämmöneristeeksi sopivan rakennusmateriaalin. Tämä johtuu puun hyvästä lämmönvarauskyvystä. Toisin sanoen puu pystyy sitomaan itseensä paljon lämpöenergiaa suhteessa sen tilavuuteen. Tämän vuoksi massiivinen hirsiseinä itsestään toimii hyvänä lämmöneristeenä.

[14] Puun lämmönjohtavuuteen vaikuttaa puolestaan puun kosteus ja sen tiheys. Raskaat puulajit johtavat enemmän lämpöä, joten saunan lauteisiin tai käsijohteisiin kannattaa valita kevyttä, tiheydeltään pienempää puuta. [1, s. 44] Kevyemmät puulajit tuntuvat aina lämpimältä, koska puu johtaa lähtökohtaisesti melko huonosti lämpöä sen huokoisuutensa ansioista. [14]

Muita lämmön vaikutuksia puuhun on sen lujuuden menetys korkeissa lämpötiloissa ja pihkaisuuden esiintyminen. Normaalioloissa lämpötilavaihtelut eivät aiheuta huolta, mutta lämpökäsiteltyä puuta ei tulisi käyttää kuormituksen alaisissa kohteissa. Pihkaisuutta taas esiintyy useimmiten julkisivun eteläisillä puolilla, jossa seinän lämpötila voi nousta +30- +70 oC, sillä pihkan sulamispiste on +50 astetta. [6, s.67]

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008

[6] Lauharo K., 2002, Hirsi rakennusaineena ja teollinen hirsitalo, Oy Unipress Ab, Kuopio

[14] Puu materiaalina: lämpöteknisiä ominaisuuksia, Puuinfo.fi.

20

Puiden akustiset ominaisuudet vaihtelevat äänen suunnan ja puun lajin mukaan [15,s. 22], mutta kaiken kaikkiaan puu ei kevyen tilavuuspainonsa vuoksi ole kummoinen ääneneriste, ja sen äänenvaimennusominaisuudetkin ovat vain kohtalaiset. Puu nimittäin heijastaa noin 85 % siihen kohdistuneen äänen tehosta ja lisäksi se resonoi hyvin. Tämä kuitenkin tekee siitä mainion pintaverhousmateriaalin luokkiin, auditorioihin tai musiikkisaleihin, jossa äänen tulee kantautua tilassa jäämättä kaikumaan. Näissä, äänimaailmaltaan tarkoissa tiloissa on myös huomioitava, että puu johtaa ääntä paremmin syiden pituussuunnassa. [1, s. 45 ]

Ääneneristystä voi puolestaan parantaa monikerrosrakenteilla, joissa ääntä absorboiva materiaali seinä levyjen välissä estää matalien äänien kantautumisen. Korkeampia ääniä voi puolestaan rajata rei’ittämällä seinän pintalevyä. [16] Luonnollisesti suuremman massan omaavat seinät ovat parempia ääneneristäjiä [15,s. 24], joten suunnittelukohteessa hirsiseinä eristää mainiosti ulkoa, esimerkiksi moottoritieltä tulevan melun. Alueen melutaso tulee kuitenkin huomioida myös muissa seinärakenteissa, kuten ikkunoissa.

3.2 AKUSTISET OMINAISUUDET

3.Musiikkitalossa Helsigissä on hyödynnetty puun akustisia ominaisuuksia / kuva: Voitto Niemelä

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008

[15] Bucur, V.,2006, Acoustics of Wood, Springer-Verlag Berlin Heidelberg,2006

[16] Puu materiaalina: ääniteknisiä ominaisuuksia, Puuinfo.fi

21

Puulla on kyky sekä sitoa että luovuttaa kosteutta vallitsevan ilman suhteellisen kosteuden mukaan. Puu siis asettuu tasapainokosteuteen sitä ympäröivän ilman kanssa. Kun puun kosteuspitoisuus laskee alle 30 prosenttia, alkaa puu kutistua, koska sen soluseinämistä alkaa haihtua vettä. Puu kutistuu eri suunnista eri tavoin, mitä kutsutaan anisotrooppisuudeksi. Tämä puolestaan aiheuttaa puutavaraan pintajännityksiä ja halkeamia. [1, s. 43–44]

Puun kosteuseläminen on otettava huomioon rakentamisessa, sillä se aiheuttaa rakenteiden painumista, sahatavaran kieroutumista sekä massiivipuussa puun halkeilua. Nykyajan hirsirakentaminen on kuitenkin pystynyt ratkaisemaan puun anisotrooppisuudesta johtuvat ongelmat jättämällä sydänpuu pois lamellihirsien lamelleista ja lisäämällä väliin hirren keskelle pystysuuntaisia lamelleja estäen hirren painumisen. [5]

Puu myös imee kosteutta eri suunnista eri tavoin, mikä olisi hyvä huomioida rakennusta suunnitellessa. Puu voi imeä vettä 1kg/m2/vrk kohtisuoraan syden suuntaa vastaan, mutta jopa 4 kg/m2/vrk syiden suuntaisesti [6, s.31]. Eli puutavaran poikkileikkauspinnat ovat kaikista herkimpiä kohtia vedelle halkeamien lisäksi. Tämä tarkoittaa sitä, että hirsikehikkojen nurkat olisi hyvä suojata, joko sopivalla pinnoitteella tai vuorilaudoilla. Diplomityön suunnitelmatyössä, nurkkapintoja ei ole vuorattu vaan ne on suojattu rakenteellisesti nurkkalukkoratkaisulla, jossa poikkileikkauspinta jää piiloon.

Puun kosteuden olisi hyvä pysyä alle 20 prosentissa, mikä tarkoittaa että ilman suhteellinen kosteus ei saisi nousta yli 70 prosentin kriittisen arvon. Normaalissa, koko vuoden lämmitetyssä rakennuksessa, seinäpinnan kosteus pysyykin useimmiten 9,7–13,9 % välillä [6 s.33], mutta mikäli ilman suhteellinen kosteus nousee pitkiksi ajoiksi yli 70 prosentin tai eritoten yli 80 prosentin, alkaa puu homehtua ja yli 90 prosentin kosteudessa se alkaa lahota. Jotta homehtumista tai lahoamista ei tapahtuisi, tulee lämpötilan kuitenkin olla +0- +40 astetta.

[5]

Ilman suhteellisesta kosteudesta ei kuitenkaan kannata olla huolissaan, mikäli rakenteet pääsevät kuivamaan, sillä riskin rakenteelle aiheuttavat useimmiten katon tai vesijohtojen vuotaminen [9 s. 164].

3.3 KOSTEUSKÄYTTÄYTYMINEN

5. Puun anisotrooppisuus eli kutistuminen eri suunnissa. /Puuinfo.fi 4. Kosteuden poistuminen puun solukosta.

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008 [5] Puu materiaalina: Kosteusteknisiä ominaisuuksia, Puuinfo.

[6] Lauharo K., 2002, Hirsi rakennusaineena ja teollinen hirsitalo, Oy Unipress Ab, Kuopio

[9] Vuolle-Apiala R., 2012, Hirsitalo ennen ja nyt, Moreeni, Porvoo 2012

22

Suurin vaaran aiheuttaja puulle on kosteus ja niin kuin edellisessä kappaleessa kävi ilmi, erityisesti pitkään jatkunut kosteus, jossa puun kosteus nousee 20–60 prosenttiin. Tällöin puussa alkavat viihtyä erilaiset bakteerit, home-, lahottaja- ja sinistäjäsienet sekä tuholaiset. [1, s. 73]

Home on yleensä vain puun pintakerroksissa eikä se tunkeudu puun sisälle, joten sillä ei juuri ole vaikutusta rakenteen lujuusominaisuuksiin, toisin kuin lahottajasienillä. Rakennuksen sisäilmaan homeella on kuitenkin vakavia vaikutuksia, sillä se aiheuttaa ihmisille allergioita sekä myrkytysoireita. [5] Homeelle edullisimmat kasvuolosuhteet ovat ilman suhteellisen kosteuden ollessa 75–95 % ja lämpötilan ollessa +30-+35oC välillä, mutta home kestää myös pakkasta. Tämä tarkoittaa sitä, että rakenteita suunniteltaessa on huolehdittava siitä että sinne mahdollisesti päässyt kosteus pääsee kuivumaan. [1, s. 75]

Lahottajasienet puolestaan pehmentävät puuainesta. Lahoa esiintyy pehmeänä ja kovana, jossa pehmeä on pidemmälle edennyt, puun lujuusominaisuuksia merkittävästi heikentänyt aste. Puun lahoamisen edellytys on sen 25 % kosteus. Lahoaminen voi pysähtyä vuosikausiksi, mutta jatkua taas kun kasvun edellytykset täyttyvät. [1, s. 75]

Sinistäjäsienet saattavat taas säikäyttää niiden aiheuttaman värivian vuoksi, mutta yleensä ne vahingoittavat vain vähäisessä määrin puun pintasoluja, vaikka tosin katkolahoa aiheuttavia poikkeuksellisia sinistäjäsieniäkin on. Sinistäjäsienet värjäävät puun pinnan mustaksi, ruskeaksi tai sanan mukaisesti sinertäväksi. Ulkona olleen puun pinnan harmaantunut väri on myös sinistäjäsienen aiheuttamaa. Se tosin myös suojaa puun pintaa sään rasitukselta. [1, s. 75]

3.4 HIRREN VAURIOITUMINEN

6.Sinistäjäsienen aiheuttama värivika

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008

23

Muita hirttä rapauttavia tai muuten puun ominaisuuksia heikentäviä tekijöitä ovat kosteuden lisäksi auringon valo ja tuhohyönteiset. Auringon valo aiheuttaa valorapautumista eli foto-oksidaatiota, joka aiheuttaa puun kellastumista auringossa [17, s. 570–573]. Lämpö puolestaan aiheuttaa pinnan halkeilua, jolloin vesi pääsee imeytymään halkeamista.

Erityisesti alttiita halkeilulle ovat tummat puupinnat, joiden suunnittelun yhteydessä tulee huolehtia pinnan suojaamisesta rakenteellisesti [1, s.

73]. Diplomityön suunnitelmassa etelänpuoleisilla julkisivuilla tästä on huolehdittu rimoituksella.

Tuhohyönteiset Suomessa aiheuttavat vain toissijaisia vaurioita vahingoittamalla jo lahonnutta puuta. Tuhohyönteiset viihtyvät parhaiten kosteassa, lahovikaisessa puussa, joten mikäli puurakenteiden suojaamisesta ja kuivumisesta on huolehdittu, ei tuhohyönteisiä todennäköisesti esiinny. Mikäli puutavarassa tuhohyönteisiä kuitenkin on, voivat ne aiheuttaa merkittäviä haittoja. Toukat ja hyönteiset syövät ja kaivavat puuta heikentäen sen lujuusominaisuuksia tai aiheuttavat puuhun värivikaa levittäen sinistäjäsientä. [1, s. 82 ]

7.valon ja veden aiheuttamaa alimman hirren rapautumista.

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008

[17] Kaila, P. 1997. Talotohtori: Rakentajan pikkujättiläinen. WSOY, Porvoo.

24

Puun suojaamiseksi on käytössä kaksi keinoa: rakenteellinen ja kemiallinen. Rakenteellisessa keinossa estetään veden pääsy rakenteisiin ja turvataan rakenteen kuivuminen, mikäli kastumisen riski on olemassa. Jos rakenteellinen periaate on onnistunut, on se parempi, pitkäikäisempi ja varmempi ratkaisu kuin kemiallinen suojaus.

Kemiallisessa suojauksessa puu kyllästetään sitä suojaavalla aineella.

[1, s. 84–85]

Helpoin tapa suojata puuta rakenteellisesti, on leventää räystäitä.

Tällöin rakennuksen ulkoseinän yläosa on suojattu viistosateelta sekä auringolta.[ 1, s. 85] Diplomityön suunnittelukohteessa on etelän puoleisilla ja sisäpihan puolella käytetty erikoisleveitä räystäitä suojaamaan seinäpintaa viistosateelta ja porottavalta auringolta.

Vedenpoisto katolta tulee myös olla suunniteltu niin, ettei vesi pääse sisärakenteisiin tai valu seinää pitkin [1, s. 85]. Tämä on osasyy siihen miksi diplomityön suunnitelmassa on harjakatto. Harjakatolla vesi ei jää seisomaan, vaan valuu räystäille. Ainoa kriittinen kohta on kahden harjan yhdistymiskohta. Sinne tulisi tehdä vastataite, joka ei näy rakennusta alhaalta katsottaessa. Vastataite on erittäin matala harjan tapainen taite, joka on kahden harjan taitteessa, 90 asteen kulmassa normaaliin harjaan.

Puu ei myöskään saa olla kosketuksissa maan kanssa. Rakennuksen alaosan puiden kastumista tulee välttää tarpeeksi korkeilla perustuksilla ja maan kallistuksilla rakennuksesta pois päin[1, s. 85]. Suunnitelmassa maan pintaa on nostettu kallistuksilla niin, että ulko-oville pääsee myös pyörätuolilla. Vedenpoisto on kuitenkin huolehdittu niin että se ohjautuu rakennuksesta poispäin. Myös leveät räystäät rajoittavat veden määrää sisäänkäynneillä.

Myös istutuksilla ja tontilla sijaitsevilla puilla voidaan suojata rakennusta porottavalta auringolta. Eteläisellä puolella kannattaa suosia lehtipuita, jotka kesällä varjostavat, mutta talvella päästävät auringonvaloa lämmittämään seinäpintaa. [6, s.63] Koska suunnittelukohteessa tontilla ei ollut kunnallistekniikan rakentamisen yhteydessä tehtyjen hakkuiden jälkeen puustoa, joka olisi kannattanut säilyttää, oli suojaus tehtävä

muulla tavoin. Tämä ratkaistiin räystäitä kannattavilla pilareilla, joista muodostui epäsäännöllinen rimoitus. Tämä suojaa erityisesti eteläistä julkisivua, mutta antaa sateensuojaa myös välituntipihan puolella.

Muita puun suojaamisen keinoja rakenteellisesti ovat veden ohjaaminen tippanokilla ja vesikouruilla, lautaverhoilu ulkopinnassa, nopean kuivumisen varmistaminen ja vettä keräämien nurkkien välttäminen. [1 s. 85; 6, s.62]

3.5 PUUN SUOJAAMINEN

8.Rakenteellinen suojaus

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008

25

3.5.1 HIRREN PINTAKÄSITTELYT

Käsittelyn tarkoituksena on vähentää hirren kulumista ja estää home-, sinistäjä- ja lahottajasienien kasvun pinnassa. Puun suojauskäsittelyt voidaan tehdä sivelemällä, ruiskuttamalla tai upottamalla puu suoja- aineeseen. Erityisesti hirsien päät tulisi käsitellä pintakäsittelyllä, jotta vesi ei pääse imeytymään hirsikehikon nurkista.[6, s.70–72]

Hirren pintaa ei saisi käsitellä sellaisilla suoja-aineilla, jotka muodostavat tiiviin pinta-kalvon. Tällöin pinta-kalvon halkeillessa kosteus pääsee sisään, muttei haihtumaan ulos. Tämä voi taas aiheuttaa hirren lahoamista. Parhaimpia käsittelyaineita ovatkin aineet, jotka tunkeutuvat puuhun. Pohjusteina seinäpinnassa kannattaa käyttää aineita, joiden sideaineena ovat liuoteohenteisia alkydihartsia tai pellavaöljyä tai sitten

vesiohenteista veteen dispergoitua polymeeria (lateksia). Puupinnan käsittelyaineena kannattaa suosia alkydipohjaisia puusuojia, puutervaa tai pellavaöljyä sisältäviä puunsuojia, vesiohenteisia puunsuojia, puunsuojaöljyjä, joiden valmistusaineina on käytetty vernissaa tai aitoa pellavaöljymaalia. Varma valinta hirren käsittelyyn on roslangin mahonki tai suomalainen punamultamaali.[6, s.70–72]

SUOMALAINEN PUNAMULTAMAALI 50 l kylmää vettä

2-3 kg rauta- tai kuparisulfaattia 4kg hienoja ruisjauhoja

Seuos hämmenetään paakuttomaksi velliksi ja keitetään hiljaisella tulella 3 tuntia sekottaen. Mahdollinen pellavaöljy tai terva lisätään ennen punamultaa. 10-13kg punamultaa hämmennetään joukoon. [9, s. 157]

[6] Lauharo K., 2002, Hirsi rakennusaineena ja teollinen hirsitalo, Oy Unipress Ab, Kuopio

[9] Vuolle-Apiala R., 2012, Hirsitalo ennen ja nyt, Moreeni, Porvoo 2012

26

Rakennusmääräyskokoelman osassa D3 määritetään, että rakenteiden tulee olla niin ilmanpitäviä, etteivät ne aiheuta haittoja käyttäjille, rakenteille tai rakennuksen energiatehokkuudelle [4]. Täten myös hirsirakennuksen tulee olla tiivis, sillä tällöin pystytään estämään haitallisten mikrobien ja esimerkiksi radonin pääsy huoneilmaan eikä lämpöä kulu hukkaan. Hirsiseinän ilmatiiveys saavutetaan hirsien alapinnan varauksen muotoilulla sekä hirsien välissä käytettävillä tiivisteillä. Tiiveyteen vaikuttaavat myös hirsiprofiili ja nurkkasalvokset.

Nurkkaliitoksissa tulee huolehtia että tiiviste on oikeanlainen ja että

3.6 RAKENTEIDEN TIIVEYS

asennustyö on tehty huolellisesti. Nykyisin hirsisaumojen tiivistämiseen käytetään vettä imemätöntä tiivistenauhaa, jolla hirsirakennuksissa päästään määräysten mukaisiin ilmanvuotolukuvaatimuksiin. [18, s.17;

1, s.16]

9. Hirsirakenteen tiiveys /copyright Honkarakenne Oyj [1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008

[4] Rakennusten energiatehokkuus - Määräykset ja ohjeet 2012,D3 Suomen rakentamismääräyskokoelma, Ympäristöministeriö

[18] Aho H. & Korpi M., 2009., Ilmanpitävien rakenteiden ja liitosten toteutus asuinrakennuksissa, Tampereen teknillinen yliopisto, Rakennetekniikan laitos, Tutkimusraportti 141

27

Hirsiprofiileita on kahta perustyyppiä; massiivi- ja lamellihirttä.

Massiivihirsi on yhdestä puusta veistetty, höylätty tai sorvattu hirsi eikä siinä ole liimasaumoja. Lamellihirret ovat puolestaan pinnaltaan höylättyjä, useammasta sahatavarakappaleesta pysty- tai vaakasaumalla toisiinsa liimattuja hirsiä. Ne kehitettiin nopeuttamaan hirsien valmistusta, koska massiivihirrellä on pitempi kuivausaika.

Lisäksi niiden liimaus vähentää hirsien vääntymistä ja halkeilua. [6, s.

10]

Massiivihirsiä on kahta muotoa; neliskanttista massiivihöylähirttä tai massiivipyöröhirttä. Massiivihöylähirren suorakaiteen muotoinen pinta voidaan piiluta joko koneellisesti tai käsin veistämällä. Niiden leveydet vaihtelevat 95–205 mm välillä ja korkeudet 170–220 mm välillä valmistajakohtaisesti. Pyöröhirsi on sananmukaisesti poikkileikkaukseltaan ympyrä ja se valmistetaan koneellisesti sorvaamalla tai käsin veistämällä. Massiivipyöröhirsien halkaisijat vaihtelevat 150–230 mm välillä valmistajakohtaisesti. [19]

Lamellihirsissä on saatavilla samat perusmuodot. Lamellihöylähirressä leveydet vaihtelevat 95mm ja 275 mm välillä ja korkeudet 170mm ja 275 mm välillä. Lamellipyöröhirsien leveydet halkaisijat 170–260 välillä.

Hirsiä on myös saatavissa painumattomana ja erikoisohuella saumalla.

[19]

3.7 HIRSIPROFIILIT

10. Hirsiprofiilit /Puuinfo.fi [6] Lauharo K., 2002, Hirsi rakennusaineena ja teollinen hirsitalo, Oy Unipress Ab, Kuopio

[19] Hirsitalon suunnittelu: Hirsityypit ja perusprofiilit, Puuinfo.fi

28

Hirsiseinä painuu kuivuessaan kuormituksen alaisena, noin neljän vuoden ajan. Hyvin kuivatetun hirren painuma jää yleensä 10 millimetriin metriä kohden. Painuma parantaa rakenteen ilmanpitävyyttä eli tiiviyttä.

Edellytyksenä kuitenkin on, että painumattomien rakenteiden, kuten ikkunoiden, ovien ja hormien kohdalle on jätetty painumavarat ja ilmanpitävyys on näissäkin tapauksissa suunniteltu. [18, s.17; 1 s.17]

Yhteensovittaminen painumattomien rakenteiden kanssa, esimerkiksi ikkunoiden ja muurattujen seinien kohdalla, tehdään karapuiden avulla.

Karapuut ovat pieliin upotettuja kehiä, joihin painumaton rakenne kiinnitetään. Painumavara jätetään karan yläpuolelle, joka tiivistetään kokoon painuvalla eristeellä. [20]

3.8.1 PAINUMATON HIRSI

Valmistajat toivat muutama vuosi sitten markkinoille painumattoman lamellihirren, jossa kolmesta lamellista keskimmäinen on pystysuuntainen. Puu painuu vähiten syiden suunnassa, jolloin pystysuuntaan asetettu lamelli estää hirren painumisen. [21]

Painumattomalla hirrellä on huomattavia etuja painuvaan verrattuna.

Painumattomuus nopeuttaa suunnittelua ja rakennustyötä, sillä painumavaroja ei tarvitse huomioida painumattomien rakenteiden yhteensovittamisessa. Yhteensovittaminen mm. suurten lasipintojen, tiiliseinien ja kivimateriaalien kanssa on yhä helpompaa. Kierrejalat ja jälkisäädöt voidaan jättää pois ja painumattomuus helpottaa ilmatiiveyden arvioimista ennakkoon. [21]

3.8 PAINUMINEN

11. Painumattoman hirren profiili /Puuinfo.fi

[1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008

[18] Aho H. & Korpi M., 2009., Ilmanpitävien rakenteiden ja liitosten toteutus asuinrakennuksissa, Tampereen teknillinen yliopisto, Rakennetekniikan laitos, Tutkimusraportti 141 [20] Puurakenteet: hirsitalon suunnittelu: Hirsirakentamisen rakenteellisia yksityiskohtia, Puuinfo.

[21] Painumaton hirsirunko, Honka.fi,

29

Hirsirakennuksen vahva ominaispiirre on myös sen nurkka, sillä se vaikuttaa suoraan rakennuksen ulkonäköön. Nurkissa on erilaisia tyyppejä riippuen siitä, onko rakennukseen valittu pyörö- vai lamellihirsi. Valittu nurkka vaikuttaa ulkonäön lisäksi myös rakennuksen tiiveyteen. Näitä ajan mittaan tiivistyviä eli kiilautuvia nurkkia ovat sulkanurkka, karjalainen nurkka, satulanurkka ja norjalainen nurkka.

Muita tiivistymättömiä nurkkia ovat pitkänurkka, lohenpyrstönurkka, lukkonurkka ja ämmännurkka. [22] Nurkat voidaan myös suojata laudoituksella sään rasitukselta. Tosin tällöin yksi hirsirakennuksen ominaispiirre peittyy, eikä rakennusta välttämättä enää tunnisteta hirsirakennukseksi.

3.9 NURKKATYYPIT

12. Vasemmalta pitkänurkka, lohenpyrstönurkka ja jiirinurkka. /Puuinfo.fi

[22] Tekninen tiedote p2-paloluokan hirsirakennus,

30

4.JULKINEN RAKENNUS HIRRESTÄ

31

Seuraavissa kappaleissa käsitellään hirsirakentamisen ominaisuuksia ja etuja. Julkisten rakennusten rakentaminen hirrestä on Suomessa vielä melko epätavallista, sillä julkiselta rakennukselta odotetaan erottuvuutta ja monimuotoisia tiloja, joita hirsi ei ennen oikeastaan ole voinut tarjota. Nykyteollisuus pystyy kuitenkin valmistamaan hirttä, joka soveltuu monimuotoisten julkisten rakennusten rakennusmateriaaliksi.

Tämä yhdistettynä arkkitehtien taitoihin voi muuttaa käsityksen hirrestä

vain pientalojen rakennusmateriaalina.

32

4.1 HIRSISEINÄN VAIKUTUS RAKENNUKSEN SISÄILMAAN

Sisäilmaongelmien yleistyessä on alettu pohtia, miten voisimme rakentaa terveitä, sisäilmaltaan puhtaita rakennuksia, jotka soveltuvat Suomen olosuhteisiin. Tähän etsitään vastauksia hirsirakentamisesta.

Suomessa on satoja vuosia vanhoja hirsirakennuksia, jotka ovat vieläkin asuinkelpoisia ja sisäilmaltaan moitteettomia. Mutta mikä tekee hirrestä niin hyvän materiaalin sisäilman kannalta?

Puu on hygroskooppinen rakenne, eli se imee ja luovuttaa kosteutta asettuen tasapainokosteuteen sitä ympäröivän ilman kanssa.

Hirsiseinällä on täten huoneilman kosteutta tasaava vaikutus, mitä usein sanotaan hengittävyydeksi. Täten hirsiseinässä ei myöskään tarvita höyrynsulkua, eli muovikalvoa, joka estää sisäilman kosteuden kulkeutumista rakenteisiin. Juuri hygroskooppisuutensa vuoksi puu pitää ilmankosteuden ihmiselle optimilla 30–35% alueella, minkä vuoksi hirsirakennusten ilma tuntuu miellyttävältä. Puun tiheys vaikuttaa tähän ominaisuuteen, sillä huokoisemmat puut ovat hygroskooppisempia.[23, s.6]

Rakennusmateriaaleja luokitellaan päästöluokkiin sen mukaan, kuinka paljon niistä haihtuu erilaisia yhdisteitä. Lähtökohtaisesti puusta irtoaa erittäin vähän mitään yhdisteitä. On kuitenkin tutkittu, että puusta irtoavilla yhdisteillä, kuten terpeeneillä, on ihmisen immuunipuolustusta vahvistava vaikutus. Männystä löytyvien monoterpeenien on havaittu lisäävän ihmisen omien syöpäsoluja tappavien solujen aktiivisuutta ja vähentävän stressitasoa. [23 s.7-8] Lisäksi puilla, etenkin eniten hirsirakentamisessa käytetyllä männyllä, on myös antibakteerisia vaikutuksia sen öljyjen ansiosta. Puun antibakteerisuus vähentää bakteerien ja homeiden kehittämien toksiinien kehittymistä ja pääsemistä huoneilmaan. Esimerkiksi eniten astmaa ja allergioita aiheuttavan huoneilmapunkin lisääntyminen hidastuu puuöljyjen vaikutuksesta. [23, s.6]

Vaikka puulla vaikuttaakin olevan muihin rakennusaineisiin verrattuna näitä ylivoimaisia kykyjä hyvän sisäilman ylläpitoon, täytyy kuitenkin muistaa, että rakentaminen on muuttunut vuosien saatossa paljon.

Hirsirakennuksia ei saa rakentaa yhtä luonnollisina kuin ennen, vaan hirsirakennusten tulee täyttää nykypäivän lainsäädännön määräykset siinä missä muidenkin. Vesihöyryn ja ilman ei enää siis sallita siirtyä konvektiona hirsien välisten saumojen kautta ulkoilmaan, vaan rakennuksista tulee rakentaa ilmatiiviitä ja ilmanvaihto tulee nykyään olla koneistettu, energiataloutta koskevien määräysten vuoksi. [4] Tämän voksi hirsitalojen sisäilmasta puhuttaessa tulee olla kriittinen, sillä meillä on suhteellisen vähän kokemusta uusien hirsitalojen säilyvyydestä.

On myös huomioitava se, ettei seinärakenne yksin tee sisäilmaongelmia, vaan niitä voi syntyä huolimattomasta tai kiireellisestä rakentamisesta.

Esimerkiksi kiireisen aikataulun vuoksi kostean betonilaatan päälle asennetun muovimaton liimoista voi vapautua sisäilmaa huonontavia yhdisteitä. Näitä liian kiireellisiä aikatauluja voi yhtä hyvin olla myös hirsirakennustyömailla. Hirsirakennus antaa toki hyvän lähtökohdan terveellisemmälle rakennukselle, mutta jotta tavoitteisiin päästäisiin, täytyy noudattaa hyvää ja huolellista rakennustapaa.

[4] Rakennusten energiatehokkuus - Määräykset ja ohjeet 2012,D3 Suomen rakentamismääräyskokoelma, Ympäristöministeriö.

[23] Muilu-Mäkelä R., Haavisto M. & Uusitalo J., 2014, Puumateriaalien terveysvaikutukset sisäkäytössä -kirjallisuuskatsaus, Metla työraportti 320

33

4.2 PUUN PSYKOLOGISET VAIKUTUKSET

Puun psykologisista vaikutuksista on tehty monia erilaisia tutkimuksia eri puolilla maailmaa. Useimmiten vaikutuksia on mitattu sydämen sykkeestä sekä ihon sähkönjohtavuudesta, joista voi tehdä olettamuksia ihmisen stressitasosta. Joissain tutkimuksissa testattavien unen laatua tarkkailtiin tai heidän tuli arvioida erilaisten puupintaisten huoneiden miellyttävyyttä. [23 s. 8-9]

Tutkimuksissa huomattiin että puun laadulla ja määrällä on merkitystä.

Puun määrällä sisustuksessa on erilaisia fysiologisia vaikutuksia ihmiseen, etenkin ihmisen autonomiseen hermojärjestelmään ja huoneen mieluisuuteen. Huone, jossa oli 45 % pinnoista puuta, koettiin mieluisimmaksi verrattuna huoneisiin, joissa oli 0 % tai 90 % pinnoista puuta. Aidolla puulla sisustetussa huoneessa syke oli puolestaan rasituksen aikana matalampi kuin jäljitelmillä sisustetussa. [24]

Puun vaikutusta ihmiseen on testattu myös erilaisissa julkisissa ympäristöissä. Eräässä kouluympäristössä tehdyssä tutkimuksessa huomattiin, että oppilaiden aamuinen stressipiikki laski puukoulun luokassa nopeammin kuin tavallisessa koulussa.[23, s. 8] Lisäksi koko päivän aikana sydämen syke oli alhaisempi kuin tavallisessa luokkahuoneessa, eli sykeväli kasvoi ja täten oppilaiden stressitaso oli alhaisempi. [24]

Toimistoympäristöissä tehdyssä tutkimuksessa puolestaan huomattiin, että stressitaso oli alhaisempi huoneissa, joissa oli puusisustus. Työtehon huomattiin paranevan toipumisen ja stressin alentumisen ansiosta.

Vertailukohteina oli huone, jossa ei ollut puuta, eikä huonekasveja sekä huone, jossa oli vain huonekasveja, muttei puuta. Huonekasveilla ei huomattu olevan vaikutusta stressitasoon. Vanhainkotiin sijoittuvassa tutkimuksessa huomattiin taas, että puutuotteiden, kuten kalusteiden, säännöllinen käyttö lisäsi vanhusten sosiaalista kanssakäymistä. Heistä tuli puheliaampia ja toisiinsa sitoutuneempia. [24]

Vaikkakin tutkimusten otokset ovat kohtalaisen pieniä, vaikuttaa siltä, että puun psykologiset vaikutukset ovat universaaleja. Ei kuitenkaan tiedetä täysin, mistä puun restoratiiviset vaikutukset johtuvat. On todennäköistä, että elvyttävät vaikutukset pohjautuvat kemiallisiin, edellisessä kappaleessa sivuttuihin ominaisuuksiin tai fysikaalisiin ominaisuuksiin, kuten sähkön, valon ja äänen kulkeutumiseen materiaalissa. [23, s. 8] Nämä ominaisuudet tulisi hyödyntää paremmin myös julkisessa rakentamisessa. Helpointa puupintojen terveysvaikutusten hyödyntäminen on hirsirakennuksissa, joissa erillistä puupintaa ei tarvitse asentaa.

[23] Muilu-Mäkelä R., Haavisto M. & Uusitalo J., 2014, Puumateriaalien terveysvaikutukset sisäkäytössä -kirjallisuuskatsaus, Metla työraportti 320

[24] Puu-lehti 2/16, Puupintojen terveysvaikutukset sisätiloissa, Puuinfo, Puuinfo Oy

34

Puun ekologisuus on monen asian summa, mutta lähtökohtana voidaan pitää puun kasvuun liittyviä tekijöitä. Puu tarvitsee kasvaakseen auringonvalon, veden ja ravinteiden lisäksi hiilidioksidia ilmasta.

Puu kasvaa yhteyttämällä vettä ja hiilidioksidia auringonvalon avulla, jolloin hiilidioksidista tulee puun rakennusainetta ja happi vapautuu takaisin ilmakehään. Täten kasvavaan puuhun sitoutuu suuria määriä hiilidioksidia, sillä yksi kilogramma puuta tarvitsee 1,55 kilogrammaa hiilidioksidia. [25] Hiilidioksidi on ilmakehän lämpötilaa nostava kasvihuonekaasu ja puuhun sitoutuneena hiilidioksidi on pois maapallon ilmakehästä.

4.3 EKOLOGISUUS

Puuta voidaan siis kutsua hiilinieluksi, sillä sen hiilensitomiskyvyn lisäksi sen valmistuksessa syntyy vähemmän hiilidioksidipäästöjä kuin muilla rakennusaineilla. Talokohtaisesti tarkasteltuna hirsitalon rakentamiseen kuluu 10 tonnia vähemmän hiilidioksidia kuin normitalolla [26 s.5- 6]. Lisäksi rakennusteollisuuden ylijäämäpuuta käytetään lämmön tuottamiseen. Hirren valmistukseen kuluu vähemmän energiaa, kuin siitä syntyvistä tuotteista kuten hakkeesta tai purusta saataisiin[1, s 15], minkä vuoksi valmistuksesta jää energiaa myös muihin tarpeisiin.

Rakennustuotteen elinkaaren lopussa puu voidaan, joko polttaa, tai siitä voidaan valmistaa toista puutuotetta. Vaihtoehtoisesti hirret voidaan kierrättää uuteen rakennukseen. [27; 28]

13. Rakennusaineiden hiilidioksidipäästöt /Puuinfo.fi [1] Siikanen, U., 2008, Puurakentaminen, Rakennustieto Oy, Tampere 2008 [25] Ympäristötehokkuus: Puuhun sitoutuu hiiltä, Puuinfo.

[26] Ruuska A., 2013, Elinkaarenaikaiset ympäristövaikutukset normitalolle ja kolmelle hirsitalolle, VTT Technology 148

[27] Alasaarela M., 2008, Hirsiseinään varastoituvan hiilen laskenta- skenaario seinän lämmönläpäisykertoimen kompensoimisesta hiilinielun avulla, Arkkitehtitoimisto Inspis Oy

[28] Ekologinen hirsi, Mammuttihirsi.fi

35

Suomessa useat hirsituottajat käyttävät PEFC- merkittyä puuta, mikä tarkoittaa sitä puut ovat kaadettu sertifioiduista metsistä. Toisin sanoen puiden alkuperää voidaan seurata, ja kaadetun puun paikalle istutetaan uusi. Näin ylläpidetään metsien uusiutuvuutta ja parannetaan kasvua.

[29]Metsien uusiutuvuus tekee siitä vielä entistä ekologisemman rakennusmateriaalin.

Ekologisuuteen voidaan myös laskea rakenteiden tiiveydellä saavutettu lämpövuotojen minimointi ja hirren lämmönvarauskyvyn ansioista tapahtuva sisälämmön tasaaminen. Nykyaikaiset hirsitalot ovat tiiviitä ja yltävät ilmantiiviysarvoiltaan jopa 0,5 1/h-ilmatiiviysarvoihin, jossa luku 0,5 ilmoittaa, kuinka monta kertaa tunnissa talon vaipan läpi ilma vuotaa suhteessa talon tilavuuteen. [30] Passiivitalon vaatimus on alle 0,6 [31].

Hirsirakennuksen ekologisuutta lisää sen pitkäikäisyys. Tiedetään että vanhin Suomessa sijaitseva hirsirakennus on 1100- luvulta oleva Pyhän Henrikin saarnahuone Kokemäellä, joten nykyisiltä hirsitaloiltakin voidaan odottaa pitkäikäisyyttä [9, s. 11]. Vaikka uusi teknologia on muuttanut hirsirakentamista, eikä hirren väliin enää laiteta sammalta, voi olla, että nykyiset hirsirakennukset ovat pystyssä vielä 100 vuoden, ehkä jopa 500 vuoden päästä, mikäli rakennuksista pidetään huolta.

Esimerkiksi lahovaurioita ei tule säikähtää vaan hirsiseinä voidaan korjata kengittämällä, eli vaihtamalla rakennuksen alimmat hirret [32, s.11]. Pitkä historia hirsirakennusten kanssa on opettanut keinot korjata rakennuksia purkamisen sijaan.

14. PEFC-lipukkeen osien merkitykset

1. PEFC-merkki, joka koostuu kahdesta ympyrän sisällä olevasta puusta ja kirjaimista ”PEFC”.

2. ”TM” joka osoittaa, että PEFC-merkki on tekijänoikeuksien suojaama 3. Kirjain- ja numerosarja, joka yksilöi PEFC-merkin käyttöoikeuden haltijan Edellä mainittujen osien lisäksi PEFC-lipukkeeseen voidaan sisällyttää mm.

seuravia valinnaisia elementtejä:

4. PEFC-sertifioidun raaka-aineen osuus. PEFC-merkkiä voidaan käyttää tuotteissa vain silloin, kun alkuperän seuranta on osoittanut, että PEFC-sertifioi- dun raaka-aineen osuus on vähintään 70%.

5a. Lipukkeen nimi on joko ”PEFC-sertifioitu” tai ”PEFC-kierrätetty”.

5b. PEFC-väittämät. PEFC-merkityn tuotteen sisältämästä raaka-aineesta (on-product) ja PEFC-sertifioinnista (off-product) kertovat suomenkieliset ja englanninkieliset PEFC-väittämät löydät täältä. Väittämät on saatavilla myös monena muuna kielivaihtoehtona.

6. PEFC:n internet-sivun osoite. Suomessa joko ”www.pefc.fi” tai ”www.pefc.

org”.

[9] Vuolle-Apiala R., 2012, Hirsitalo ennen ja nyt, Moreeni, Porvoo 2012 [29] Ekologisesti kestävä valinta, honka.fi.

[30] Energiataloudellinen hirsitalo, honka.fi.

[31] Korolainen K. , 2011, Hirsitalon ilmatiiveys, Savonia ammattikorkeakoulu.

[32] Hirsitalon rungon korjaus, korjauskortisto, Museovirasto.

36

Mitä vähemmän eri materiaaleja käytetään seinässä, sitä todennäköisemmin tiedämme mistä ne ovat kotoisin ja kuka niiden käytöstä hyötyy. Kun seinä rakennetaan hirrestä, tiedetään että se edistää suomalaista metsätaloutta. Metsäsektori on tärkeä Suomen kansantaloudelle, sillä se kattaa noin viidenneksen Suomen vientituloista, 5 % koko Suomen bruttokansantuotteesta, työllistää noin 200 000 suomalaista ja tuottaa noin 70 % uusiutuvasta energiasta Suomessa. Ja kasvuvaraa on; Suomen metsät kasvavat vuosittain yli 100 milj. m3 runkopuuta, josta hyödynnetään vasta noin 55 %.[11]

Lisäksi puutuoteteollisuus työllistää Suomessa noin 30 000 henkilöä [33] ja pelkästään hirsitaloteollisuus Ry:ssä on 21 jäsenyritystä. Nämä yritykset valmistavat yli 80 % kaikista Suomessa tehtävistä hirsitaloista.

Hirsitaloteollisuudella on huomattava työllistävä merkitys Suomessa, sillä ala työllistää suoraan n. 2000 työntekijää ja välillisesti n. 14 000 työntekijää. Lisäksi työpaikat sijaitsevat ympäri Suomea, alueilla joissa niiden työllistävä merkitys on suuri. [34]

4.4 TALOUDELLINEN VAIKUTUS

[11] Puurakentamisen asema ja mahdollisuudet Suomessa, Karjalainen M., Puuinfo.fi

[33] Hirsitaloteollisuus ry:n edunvalvonta tiivistyy, 22.10.2015, Hirsitaloteollisuus (HTT) ry, hirsikoti.fi

[34] Alasaarela M., 5.1.2009, Hirsiseinän ympäristövaikutusten laskenta elinkaaritarkastelun avulla, Arkkitehtitoimisto Inspis Oy, 2008.

15. Vuonna 2015 Pudasjärven kunnan valtuusto päätti että että kaikessa julkisessa raken ta mi sessa Pudas- järvellä selvitetään ensin mahdollisuus rakentaa hirrestä tai puusta. Päätöksellä on merkittävä taloudellinen vaikutus alueen puurakentamisen yrityksiin. Kuva on syksyllä 2016 avatusta Pudasjärven hirsikampuksesta.

/Puuinfo.fi

37

Suomessa rakennusten palomääräykset on koottu Rakennusmääräyskokoelman osaan E1. E1 osasta löytyy myös rakennusmateriaalien luokat jaoteltuna sen mukaan, miten ne vaikuttavat palon syttymiseen ja sen leviämiseen sekä savun tuottoon ja palavaan pisarointiin. Puu, ja täten myös hirsiseinä, on luokiteltu RakMK E1 mukaan palosuojaamattomana pintaluokaltaan D-s2, d2 luokkaan jossa D= osallistuminen paloon on hyväksyttävissä, s2=savuntuotto on vähäistä ja d2=palavia pisaroita voi esiintyä ja ne eivät sammu nopeasti. [35, s. 5-6] Puun palavuutta pidetään sen epäkohtana, mutta sen palokäyttäytyminen tunnetaan hyvin ja täten sen kantavuus voidaan laskea tarkasti. Puuta voidaan pitää melkein turvallisempana palotilanteissa, koska sen kesto tiedetään. [36, s.1]

Vaikka puu palaakin, se myös suojaa itseään palamiselta. Puu hiiltyy palaessaan, mikä suojaa sen sisempiä osia ja hidastaa lämmön siirtymistä. Hirsi palaa 1mm /minuutissa, joten sen palonkesto on hyvin ennakoitavissa. Puu ei siis tarvitse palonsuojausta, sillä sen kantavuus lasketaan siten, että sisempi osa täyttää kantavuusvaatimukset ja hiiltynyt osa toimii palonsuojana. [36, s.2]

4.5 PUUN PALAMINEN

16. Puun hiiltyminen. Kuvassa puun poikkileikkauksen hiiltynyt osa x toimii kantavan sisäosan palonsuojana.

[35] Rakennusten paloturvallisuus - Määräykset ja ohjeet 2011,E1 Suomen rakentamismääräyskokoelma, Ympäristöministeriö.

[36] Siikanen U., Puurakennuksen palotekninen suunnittelu,

38

4.5.1 PALOMÄÄRÄYKSET

Paloturvallisuusvaatimusten mukaan rakennus tulee suunnitella niin, että rakennus suunnitellaan ja rakennetaan noudattaen RakMK-E1 :n määräysten ja ohjeiden paloluokkia ja lukuarvoja [37]. Nämä ohjeet koskevat mm. pintamateriaaleja, palo-osastojen kokoa ja rakennusten poistumisteiden maksimipituuksia perustuen rakennusten paloluokkiin.

Kuitenkin hirsirakennusten, erityisesti suurten rakennusten, soveltuvuus paloluokkiin on ollut huono, näin myös diplomityön suunnittelukohteessa.

Tämän vuoksi paloturvallisuusvaatimuksen katsotaan täyttyvän myös, mikäli rakennus suunnitellaan ja rakennetaan perustuen oletettuun palonkehitykseen, joka kattaa kyseisessä rakennuksessa todennäköisesti esiintyvät tilanteet. Vaatimuksen täyttyminen todennetaan tapauskohtaisesti ottaen huomioon rakennuksen ominaisuudet ja käyttö [35, s. 8 kohta 1.3.2]. Perusteet täyttymiselle on esitettävä rakennuslupamenettelyn yhteydessä [37].

[35] Rakennusten paloturvallisuus - Määräykset ja ohjeet 2011,E1 Suomen rakentamismääräyskokoelma, Ympäristöministeriö.

[37] Tietopaketti hirsitaloja koskevista palomääräyksistä julkisissa rakennuksissa, Hirsitaloteollisuus (HTT) ry, hirsikoti.fi,

39

4.5.2 PALOMÄÄRÄYSTULKINNAT

Hirsitaloteollisuus on koonnut julkaisun ” Tietopaketti hirsitaloja koskevista palomääräyksistä julkisissa rakennuksissa ”. Siinä esitetään mahdollisia ratkaisuja julkisten hirsirakenteisten rakennusten periaateratkaisuiksi, jotta vaadittavat palomääräykset täyttyvät. Käyn tässä läpi diplomityön suunnittelutyön kannalta oleellisimmat, päiväkotia ja koulua koskevat, vaihtoehtoiset tulkinnat.

Päiväkodit ovat päiväkäyttöisiltä tiloiltaan kokoontumistiloja, yksikerroksisia ja useimmiten alle 500 henkilön ja 2400m2 tiloja. Tällöin ne voidaan määritellä paloluokkaan P3 kuuluviksi rakennuksiksi.

Vaihtoehtoisesti rakennus voi olla kaksikerroksinen, mikäli toiseen kerrokseen sijoitetaan maksimissaan 150 hengen työpaikkatilat tai jos päiväkoti on maksimissaan 50-paikkainen. P3 rakennuksessa seinäpintojen pintaluokka sallii puun ja täten myös hirren käytön täysin suojaamattomana. [37, s. 3-4]

Mikäli rakennus on ympärivuorokautisessa käytössä, luokitellaan kyseiset tilat hoitolaitostiloiksi. Tällöin P3 luokan rakennuksessa tulee paikkalukurajoitus, 10 hoitopaikkaa, 1-kerroksisessa rakennuksessa.

Kaksikerroksiset rakennukset eivät tässä yhteydessä ole sallittuja.

Ympärivuorokautisessa käytössä oleva osa tulee erottaa muista osista Ei60 luokan palomuurilla. Jos paikkaluku on suurempi, tulee paloturvallisuutta parantaa muilla keinoilla, kuten sprinklauksella ja tehdä kyseinen osa P2 luokassa. Jos kuitenkin koko päiväkotirakennus on ympärivuorokautisessa hoitokäytössä, paikkaluku yli 10 ja enintään 100 ja se on 1-kerroksinen, tulee rakennus toteuttaa P2 – luokassa sekä varustaa automaattisella sammutuslaitteistolla. Tällöin pinnoille voidaan sallia normaalia lievemmät vaatimukset. Paikkaluku kaksikerroksisena ympärivuorokautisena päiväkotitilana putoaa 25 paikkaan. [37, s. 3-4]

Koulut luokitellaan tyypillisesti kokoontumistiloiksi. Useimmiten koulujen henkilömäärä on yli 500 henkeä, kerrosala yli 2400 m2 ja ne sijoittuvat yhteen tai osittain kahteen kerrokseen. Tällöin rakennuksen paloluokaksi määräytyy P2. P2 luokan enintään 2 – kerroksiselle koulurakennukselle ei ole kerrosala rajoitetta eikä 1 – kerroksisena henkilömäärärajoitetta.

Kaksikerroksisena henkilörajoite on 250. Näillä P2 – luokan koulurakennukselle sisäpuolisilla pinnoilla on pintaluokkavaatimus

C-s2,d1(osallistuu paloon rajoitetusti, savun tuotto vähäistä ja palavat pisarat sammuvat nopeasti), kun rakennuksen kerrosala on yli 300 m2. Pinnoille voidaan sallia yhtä luokkaa lievemmät vaatimukset (D2- s2,d2), jos poistumismahdollisuudet ovat erittäin hyvät, esimerkiksi luokista suoraan ulos poistumismahdollisuus. Näin hirren käyttö suojaamattomana on suoraan määräysten mukaan mahdollista. [37, s.

3-4]

Mikäli hirsinen koulurakennus halutaan kuitenkin toteuttaa oppilastiloiltaan kaksikerroksisena ja henkilömäärä on yli 250, on se toteutettava P1 – paloluokan rakennuksena. P1 luokassa ei ole kerrosala rajoitteita ja kantavat rakenteet voidaan toteuttaa hirrellä (vaatimus R60, jonka vähintään 138 mm hirsi täyttää), kun rakennuksen muut eristeet ovat A2-s1,d0 tarvikkeista (osallistuminen paloon on erittäin rajoitettu, savuntuotto erittäin vähäistä eikä palavia pisaroita tai osia ei esiinny, esim. mineraalieriste). Osastoivat rakennusosat (EI 60) voidaan toteuttaa myös hirrellä, jonka paksuus on vähintään 148 mm . Sisäpinnoilla on vastaava vaatimus kuin edellä mainitulla P2 luokan rakennuksella, mutta hirsisten ulkoseinien aukoille tulee vaatimus EI30 osastoinnille. [37, s. 3-4]

Lisäksi koulurakennus voidaan saada paloturvallisuusvaatimukset täyttäväksi suunnittelemalla ja rakentamalla se perustuen oletettuun palonkehitykseen, kuten toiminnallisessa paloteknisessä suunnittelussa.

[37] Tietopaketti hirsitaloja koskevista palomääräyksistä julkisissa rakennuksissa, Hirsitaloteollisuus (HTT) ry, hirsikoti.fi,

40

4.5.3 TOIMINNALLINEN PALOTEKNINEN SUUNNITTELU

Toiminnallisessa paloteknisessä suunnittelussa rakennukselle määritetään uhkatilanteet, joihin suunnitellaan ratkaisut. Esimerkiksi arvioidaan, millaisia tulipalon uhkia kohteessa on, miten ne voivat syttyä ja kehittyä ja kuinka suureksi ne voivat kasvaa. Arvioidaan ketä tulipalo uhkaa, mitkä ovat heidän kykynsä poistua rakennuksesta ja onko heillä riittävä poistumisturvallisuus. Lisäksi arvioinnissa tulee ottaa huomioon mahdollisten palontorjuntatoimien, kuten alkusammutuksen, palonilmaisimien ja sammutusjärjestelmien, riittävyys. [38]

Näihin suhteutettuna suunnitellaan sopivat ratkaisut, jotta jokaisen on mahdollista poistua palotilanteessa rakennuksesta. Ratkaisuna voidaan lisätä passiivista palontorjuntaa, kuten osastointeja ja kantavien rakenteiden vahvuuksia tai aktiivista palontorjuntaa, eli sammutusjärjestelmiä, palonilmaisimia ja alkusammutuskalustoa.

Toiminnallinen palotekninen suunnittelu menetelmänä voi olla jopa tarkempi kuin valmiiden määräysten noudattaminen. [38, s.1]

[38] Hietaniemi J., Toiminnallinen palotekninen suunnittelu, VTT,

41

Hirsiseinän ääneneristyskyky on lähtökohtaisesti melko hyvä massiivisuutensa ansiosta. Äänen eristävyyttä on kuitenkin tarkasteltu tarkemmin hirsitaloteollisuuden tilaamassa lausunnossa Hirsiseinien ilmaääneneristysluvuista, jonka on tehnyt Helimäki akustikot. Lausunnon tekemisessä on käytetty laskentaohjelmaa, joka on verrannut sekä eristämättömien että eristettyjen lamelli-, höylä ja pyöröhirsien ääneneristyskykyä ilmaääntä, tieliikenne ja raide- tai lentoliikennemelua vastaan. [39, s.1]

Laskennassa huomattiin että höylä- ja lamellihirret eivät poikenneet toisistaan ääneneristävyyden kannalta, mutta pyöröhirsi oli laskettava ohuimman rakennepaksuuden mukaan. Lisäksi laskentamallissa huomioitiin myös hirsiseinän mahdolliset raot niin, että joka neljännessä saumassa oletetaan olevan 0,5 mm leveä rako koko seinän mitalta.

Raportissa kerrotaan tämän vaikuttavan tuloksiin huomattavasti, joten tulokset voivat todellisuudessa olla huomattavasti paremmat. [39, s.1]

Pelkkä hirsiseinä on melko selkeä rakenne, jonka ääneneristyskyvyn määrittää sen massa ja koinsidenssin rajataajuus, joka hirsiseinällä on alle 200Hz[39, s.2]. Koinsidenssissä yksiaineisenseinän pintaan tietyssä kulmassa osuvan ääniaaltorintaman jälki ja seinässä oleva äänen aiheuttama taivutusaalto etenevät samalla nopeudella. Mikä aiheuttaa sen, että äänen edetessä tilanne pysyy koko ajan samana, jolloin seinä taas ei eristä ääntä läheskään yhtä tehokkaasti kuin sen massan perusteella olisi odotettavissa.[40, s.21]

Tarkasteltaessa taulukkoa 270 mm höylähirren kohdalla saamme diplomityön suunnittelukohteessa käytetyn 270mm lamellihirren ääneneristyslukemat. Taulukossa Rw on ilmaääneneristysluku (ihmisen puhe yms.) , Rw+C on ääneneristysluku tieliikennemelua vastaan ja Rw+Ctr on ääneneristysluku raide- ja tieliikennemelua vastaan. [39, s.2]

4.6 ÄÄNENERISTYS

[39] Helimäki akustikot, Hirsiseinien ilmaääneneristysluvut, 2008.

[40] Lahtela T., Ääneneristys puutalossa- Puurakenteisen asuinrakennuksen ääneneristävyyden suunnitteluohje, Wood Focus Oy,2004,

17. Eristämättömien hirsiseinien lasketut ilmaääneneristysluvut [dB]. HH = höylähirsi ja Ø = pyöröhirsi.

42

Kun hirsiseinää eristetään sisäpuolelta, seinärakenteeseen syntyy ilmarako. Tämä parantaa seinän ääneneristyskykyä, sillä mitä paksumpi levyjen välissä oleva ilmatila on, sitä vähemmän värähtelyä se välittää toiselle seinäpuoliskolle. [40, s.24] Seuraavassa taulukossa on nähtävissä koolauksen leveyden vaikutus ääneneristyskykyyn. Myös koolauksen välissä olevalla pehmeällä ja huokoisella materiaalilla on vaikutusta ääneneristyskykyyn parantaen sitä. Koolauksen paksuus vaihtelee laskennassa 45–190 mm välillä. [39, s.3]

18.Sisäpuolelta lisäeristettyjen hirsiseinien lasketut ilmaääneneristysluvut [dB]

[39] Helimäki akustikot, Hirsiseinien ilmaääneneristysluvut, 2008.

43

Ulkoseinän puolelta eristetyn seinän rakenne laskennassa on tuulensuojalevy (kipsilevy 9mm), koolaus 45-195mm, jonka sisässä mineraalivilla ja hirsiseinä. [39, s.4]

Laskennassa ei päästä ulko- ja sisäpuolelta eristetyissä hirsiseinissä huomattaviin eroihin. Sen sijaan verrattaessa eristämättömään seinään, esimerkiksi 270 mm höylähirren ja 270+45 sisäpuolelta koolatun välillä, on eroa tieliikennemelun eristävyydessä 13db. Mikäli eristämisen tarve on olemassa, tulisi mielestäni valita ulkopuolelta eristetty rakenne, jotta voitaisiin silti nauttia muista hirsiseinän ominaisuuksista. Rakenteessa ei kuitenkaan tulisi mielestäni käyttää höyrynsulkua, sillä tällöin hirren kosteus ei pääse tasaantumaan vapaasti.

19 Ulkopuolelta lisäeristettyjen hirsiseinien lasketut ilmaääneneristysluvut [dB]

[39] Helimäki akustikot, Hirsiseinien ilmaääneneristysluvut, 2008.