Polyuretaanieristeiset teräsrakenteiset pientaloseinäelementit

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli kehittää polyuretaanieristeinen teräsrakenteinen pientaloseinäelementti ja tutkia sen rakennusfysikaalista toimivuutta sekä luoda periaateratkaisut elementin liitoksista ja yksityiskohdista. Elementti kehitettiin passiivitasoisena vastaamaan tämän päivän energiatehokkaan rakentamisen tarpeita. Suunnittelussa otettiin huomioon elementin pitkälle automatisoitu teollinen valmistustapa, vaikka varsinaiseen elementinrakennuslinjastoon ei otettu kantaa. Elementtiä suunniteltaessa kiinnitettiin erityistä huomiota kustannustehokkuuteen ja lämmöneristävyyteen sekä kosteustekniseen toimivuuteen Suomen ilmastossa.

Lähdemateriaalista ei löytynyt valmiita ratkaisuja passiivitasoiseen teräsrunkoiseen seinärakenteeseen, joten rakennetta alettiin kehittää ennakkoluulottomasti tyhjältä pöydältä. Yli kahdestakymmenestä rakennehahmotelmasta poimittiin lupaavimmat ratkaisut, joita tutkittiin riittävällä tarkkuudella kantavuuden, lämmöneristävyyden ja kustannusten kannalta lopullista valintaa varten. Valinnassa päädyttiin C-Termorangalla toteutettuun ratkaisuun erinomaisien teknisien ominaisuuksin ja teolliseen tuotantoon liittyvien mahdollisuuksien vuoksi. Valitussa ratkaisussa Termorankojen välissä on mineraalivilla ja molemmin puolin kipsilevyt. Yhtenäinen polyuretaanikerros on tämän kantavan osan ulkopuolella ja ulkopuolen pintarakenteet ovat kiinnitetty ansain polyuretaanikerroksen läpi Termorankoihin.

Elementin kantavuus mitoitettiin Rautaruukki Oy:n ProfBeam-ohjelmalla yksi- ja kaksikerroksisiin pientaloihin. Lämmöneristävyyttä tutkittiin lämpöhäviöiden tasauslaskennan kautta ja HEAT-ohjelmistolla, akustiikkaa Heikki Helimäki Oy:n ILPO-ohjelmalla ja kosteusteknistä toimivuutta HAM-ohjelmilla. Tiiviyttä sekä palo-ominaisuuksia tutkittiin lähinnä rakentamismääräyskokoelman ohjeiden ja määräyksien pohjalta.

Elementin teräsosien vahvuus on pääsääntöisesti 1,0 - 1,5 mm ja polyuretaanikerroksen paksuus 200 mm. Elementin kokonaispaksuus on 384 mm, U-arvo 0,092 W/m2K, paino 64 kg/m2, ilmaääneneristävyys 51 dB ja materiaalikustannus ~60 €/m2. Elementti voidaan materiaalivalinnoista riippuen toteuttaa myös 356 mm paksuna 0,088 W/m2K U-arvolla. Rakenteelle suunniteltiin useita eri liitosratkaisuja ja yksityiskohtia mitoitusesimerkkeineen, joiden ansiosta elementtiä voidaan käyttää laaja-alaisesti ja joustavasti erilaisissa pientaloissa.