Liitokset

Liitosten suunnittelussa tulee käyttää ensisijaisesti vakioratkaisuja, jotka ovat tutkittuja ja käytännössä kokeiltuja. Betonielementtien liitokset tehdään työmaalla käyttäen vakioliitoksia ja vakioteräsosia. Vakioteräsosille on yleensä käytettävissä käyttöseloste ja käyttöohje, joista suunnittelija voi tarkistaa materiaalit, tuotteen käyttötavat ja kestävyydet erilaisille rasituksille.

Vakioliitokset ja vakioteräsosat löytyvät kohdasta Liitokset

Vakioliitosten piirustuksista ei löydy aina kaikkia tarpeellisia suunnittelutietoja. Suunnittelijan tehtäväksi jää selvittää liitoksen rakenteellinen toiminta ja rasitukset, valita vakioteräsosat ja varmistaa niiden ominaisuudet käyttöselosteista ja suunnitella liitoksen muut osat ja niiden toimivuus.

Suunniteltavat asiat ovat tavallisesti:

• materiaalivalinnat
• kestävyyksien mitoitus
• jatkuvan sortuman estäminen
• palonkestävyys
• lämpöliikkeet
• käyttöikä
• korroosiosuojaus
• säilyvyys
• liitosten asennuksen aikainen toiminta
• työturvallisuus
• toteutettavuus
• tarkastamisen helppous

Asuinrakennusten sandwich-elementit kiinnitetään pääsääntöisesti juottamalla elementtien sisäkuorien saumat betonimassalla. Pulttiliitos on parhaimmillaan nauhaelementtien seinäkiinnityksissä toimisto-, liike- ja varastorakennuksissa. Pulttikiinnitykset edellyttävät huolellista suunnittelua ja valmistusta, koska pienetkin mittaepätarkkuudet voivat vaikeuttaa asennusta.

Elementtien liitosten suunnittelusääntöjä on käsitelty standardissa SFS-EN 1992-1-1.

Tyypillisiä julkisivuelementtien liitoksia

Saumat ja detaljit

Saumat kuuluvat oleellisena osana betonijulkisivuihin. Saumojen sijoittelun ja detaljisuunnittelun avulla niistä ei kuitenkaan ole välttämätöntä tehdä julkisivun hallitsevaa osaa, vaan ne voivat toimia sen tehokeinoina. Julkisivun häiritseviksi koettuja saumoja voidaan häivyttää eri tekniikoin.

Kun käytetään kuorielementtitekniikkaa, saumojen sijoittelu on lähes vapaata, eikä julkisivun saumajaottelua ole sidottu sisäkuoren saumoihin. Kuorielementeillä voidaan lisäksi tehdä mm. kahden kerroksen korkuisia elementtejä, jolloin vaakasaumojen lukumäärä pienenee oleellisesti.

Saumarakenteet

Julkisivusaumat on tiivistettävä niin, että sadevesi ei kulkeudu rakenteen sisälle. Perinteinen tapa tiivistää saumat on saumaus elastisilla saumausmassoilla, jolloin saavutetaan sekä ilma- että sadevedentiiviit saumat. Elastinen saumaus parantaa myös rakenteen ääneneristävyyttä. Julkisivusaumoissa ei tulisi käyttää yli 30mm saumaa, koska riskinä on tällöin reunan lohkeaminen tai saumamassan irtoaminen.

Sauman suunnitteluleveytenä voidaan yleensä käyttää 15...20 mm. Pitkissä, yli 6 metriä leveissä elementeissä tulee käyttää 20 mm leveää saumaa. Pienemmissä elementeissä voidaan käyttää tapauskohtaisesti 10 mm saumaa. Saumoihin sijoitetaan tuuletusputket tai -kotelot elementtien tuuletuksen varmistamiseksi. Elementtien reunoihin tehdään yleensä ns. kynäpyöristykset, jolloin saumat ovat viimeistellyt ja mahdollisimman huomaamattomat julkisivupinnassa. Kynäpyöristysten avulla vältetään myös reunojen lohkeaminen.

Muita mahdollisia saumarakenteita ovat erilaiset sauma-/tiivistysnauhat sekä avosaumat. Avosaumoja käytettäessä on kiinnitettävä erityistä huomiota elementtien valmistus- ja asennustoleransseihin. Lisäksi on huolehdittava, että saumarakenteista sisään kulkeutunut lumi tai vesi pääsee esteettömästi poistumaan rakenteesta, jottei se aiheuta vaurioita alapuolisiin rakenteisiin (esimerkiksi ikkunat).

Saumojen häivyttäminen ja piilottaminen

Elementtien saumoja on mahdollista häivyttää tai piilottaa

• piilottamalla saumat muiden rakenteiden taakse
  - parvekepielet, syöksytorvet yms. pystyrakenteet
• sijoittamalla saumat julkisivun epäjatkuvuuskohtiin
  - erilaiset pintamateriaalien muutoskohdat, ikkunapellit tai muut epäjatkuvuuskohdat
• käyttämällä erilaisia pinnan tehokeinoja
  - uritettu betonipinta, valesaumat
• limittämällä sandwich-elementtien ulkokuorta ja sisäkuorta.

Täysin saumattomana julkisivupinta on mahdollista toteuttaa käyttämällä tehdasrapattuja julkisivuelementtejä.

Erilaisten betonipintojen rajakohdissa saumat saadaan helposti häivytettyä niin, että ne eivät muodosta häiritsevää rajakohtaa yhtenäisessä julkisivupinnassa. Pintamateriaalien rajapinnat tulisikin sijoittaa julkisivuihin niin, että ulkokuorten saumat osuvat näihin rajakohtiin.

Saumojen hammastus tasosta ja tasossa

Rakenteiden mahdollinen hammastus ja käyristyminen tasosta on otettava huomioon jo suunnitteluvaiheessa. Elementtiin suunnitellaan riittävä määrä kiinnikkeitä, niin että elementti saadaan oikaistua asennusvaiheessa. Elementin mahdolliset muodonmuutokset aiheuttavat saumauksessa ennenaikaista halkeilua, saumauksen irtoamista, repeämistä tai mahdollisesti elementin vaurioitumista.

Suuret ja ohuet kuorielementeillä on suurempi riski käyristyä riittämättömän kiinnityksen ja/tai lämpöliikkeiden seurauksena. Toisaalta kuorielementin kiinnitystä ei saa tehdä niin jäykästi, että syntyy hallitsemattomia pakkovoimia. Jos saumat ovat avosaumoja, on suunnittelussa huomioitava saumojen sallima mittapoikkeama tasosta ja tasossa.

Uritetut pinnat

Uritetuissa pinnoissa saumat saadaan häivytettyä yksinkertaisesti muuhun uritukseen. Urituksella voidaan häivyttää sekä pysty- että vaakasaumoja. Uritetuissa elementeissä saumat on tiivistettävä siten, että saumausmassa asennetaan samalle syvyydelle kuin urien pohja, siis normaalia saumaussyvyyttä syvemmälle. Näin saumat saadaan häivytettyä paremmin muun urituksen joukkoon.

Urituksen avulla voidaan myös tehdä valesaumoja, jotka voidaan tarvittaessa myös saumata. Elementit voidaan valmistaa isompina kokonaisuuksina, ja saada silti vaikutelma pienestä elementtijaosta.

Ulko- ja sisäkuoren limittäminen

Ulkokuoria voidaan limittää sisäkuorten kanssa sivusuunnassa. Limitys voi olla maksimissaan 600 mm. Erilaisten betonipintojen rajaus voidaan tehdä esimerkiksi sellaisen ikkunan pystypieleen, jonka lähellä (< 600 mm) on väliseinä tai muu kohta, jonka taakse sisäkuoren sauma saadaan peittoon. Vaakasaumoja ei suositella limitettäväksi, vaan saumat suositellaan sijoitettavaksi välipohjien kohdille. 

Ikkunadetaljit ja ulkonurkat

Saumoja voidaan häivyttää myös niiden huolellisella detaljisuunnittelulla ulkonurkissa ja ikkunoiden pielissä.

Saumojen rakenteellinen toiminta

Elementtien välisillä saumoilla on sekä rakenteellinen, että arkkitehtoninen ulottuvuus. Kantavien ja jäykistävien elementtisaumojen rakenteellista toimintaa on tarkasteltu osassa Rakennuksen jäykistys ja osassa Rungon asennusaikainen toiminta. Tässä tarkastellaan julkisivuelementtien ulkokuorten saumojen rakennetta ja toimintaa.

Julkisivuelementtien saumat ovat voimakkaan mekaanisen ja ilmastorasituksen alaisena. Julkisivun elementtien saumojen tekninen käyttöikä on tavallisesti 15…20 vuotta, mutta kovemmissa rasitusolosuhteissa voi sauma menettää ominaisuutensa jo lyhyemmässäkin ajassa.

Mekaaniset rasitukset

Mekaaniset rasitukset aiheutuvat lämpöliikkeiden ja betonin kutistuman yhteisvaikutuksesta. Lämpöliikkeestä aiheutuva muodonmuutos viereiseen saumarakenteeseen lasketaan kaavalla:

Δdt = 0,5*α_ct*ΔT*L, missä

α_ct = betonin pituuden lämpötilakerroin 1x10-5 1/K

ΔT = lämpötilan muutos

L = elementin pituus

Kutistuman loppuarvona voidaan käyttää 70 % suhteellisen kosteuden mukaista loppuarvoa ecs0 = 0.25 ‰. Taulukossa 1 on laskettu loppukutistuman arvoja.

Taulukko 1. Julkisivuelementin kuivumiskutistuman loppuarvoja lähteen Betonijulkisivujen saumausten suunnittelu ja laadunvarmistus mukaan.

Myös saumojen mittapoikkeamilla on todettu olevan selvä vaikutus saumojen mekaanisiin rasituksiin. Mikäli saumojen suunnitelmien mukainen mitta on 15 mm ja toteutunut on 10 mm, kasvaa sauman suhteellinen muodonmuutos huomattavasti.

Auringon UV-säteily

Auringon UV-säteilyn vaikutuksia saumausmassan ominaisuuksiin ovat värin muuttuminen, epäsäännöllinen tai liikettä vastaan kohtisuora halkeilu sekä liituuntuminen. UVsäteily kiihdyttää massan pinnan hapettumista, jolloin pinta muuttuu hauraaksi.

Lämpötilat

Lämpö ja lämpötila aiheuttavat fysikaalisia ja kemiallisia muutoksia saumausmassoihin. Useimmat kemialliset reaktiot kiihtyvät lämpötilan noustessa. Lämpötilan noustessa 10 astetta reaktionopeus kaksinkertaistuu. Lämpötilan noustessa (+40..+70 C) useimmat saumausmassat alkavat kovettua.

Toisaalta kylmässä kaikki elastiset saumausmassat jäykistyvät ja lämpötilan laskiessa tarpeeksi alhaiseksi menettää massa kokonaan elastisuutensa ja muuttuu hauraaksi. Ongelmia Suomen olosuhteissa seuraa lähinnä alhaisen lämpötilan aiheuttamasta jäykistymisestä ja samanaikaisesta elementtien lyhenemisestä.

Vesi ja kosteus

Betonijulkisivuihin kohdistuvat kosteusrasitukset ovat käytön aikana pääasiassa peräisin viistosateesta. Sateen ollessa runsasta muodostuu betonielementtien ulkopintaan vesikalvo, joka liikkuu seinäpinnalla painovoiman ja tuulen vaikutuksesta. Vesi pääsee tunkeutumaan epätiiviistä liitoksista ja saumoista eristetilaan.

Rakenteiden valmistuksen jälkeinen kuivuminen on kuitenkin määrällisesti suurin kosteusrasitus. Elementistä valmistuksen jälkeen poistuva vesimäärä on n. 80 kg betonikuutiometriä kohti. Kosteus vaikuttaa elastisiin saumausmassoihin siten, että ne paisuvat, kovettuvat ja menettävät tartuntaansa. Betonisandwich-elementin kosteusteknistä toimintaa on käsitelty laajemmin osassa Tekniset artikkelit.

Muut rasitustekijät

Muita rasituksia aiheuttavia tekijöitä ovat hapettavat aineet happi ja otsoni.

Happojen aiheuttamia rasituksia ovat ilmakehän typpi- ja rikkidioksidit, jotka yhdessä kosteuden kanssa vaikuttavat massan ominaisuuksiin heikentävästi.

Julkisivusaumat altistuvat betonipintojen emäksisyydelle varsinkin saumausvaiheessa. Betonialustan alkalinen kosteus voi heikentää saumaustarvikkeiden tartuntaa sekä ominaisuuksia.

Keskeiset laatuun vaikuttavat tekijät

Saumauksen laatu riippuu pääasiassa:

• käytettävän massan laadusta
• saumausolosuhteista
• saumattavista pinnoista
• sauman dimensioista
• käytettävistä työtekniikoista
• rakenteellisista yksityiskohdista.

Sauman suunnitteluun ja toteutukseen liittyviä ohjeita:

• saumaustyön ja –materiaalin laatuvaatimusten osalta noudatetaan RT-korttien 28-10980 ja RT-10979 sekä elementtityöselityksen ohjeita
• saumausmassoilla tulee olla voimassaoleva varmennettu käyttöseloste tai CE-merkki
• saumausmassan tulee soveltua ylipinnoitettavaksi
• tuuletusputki- tai kotelo kallistettu alaspäin, putken pää viistetty
• saumattavien pintojen oltava kuivia
• varastoinnin ja kuljetuksen aikana kertynyt lika, suolat yms. tulee poistaa ennen saumaustyötä
• saumattavien pintojen primer-käsittely saumausmassan käyttöselosteen mukaan
• saumaus alle +5 C lämpötilassa tehdään saumaustarvikkeen valmistajan talvisaumausohjeiden mukaan.

Saumattavalle pinnalle saadaan riittävän hyvä tartunta suoraan puhtaaseen muottipintaan.

Saumattavien pintojen esikäsittelytarvetta on käsitelty laajemmin kohdassa Julkisivusaumaukset.

Sauman rakenne

Rakenteen ainoa tiivis kerros on saumausmassa, joka toimii sadevedensulkuna. Tuuletusputkien tarkoituksena on poistaa saumarakenteen taakse päässyttä kosteutta. Pienten tuuletusputkien vaikutus tuuletukseen on rajallinen ja ne toimivatkin lähinnä ulko- ja sisäpuolisen paine-eron tasaajana. Tämä vähentää putkien ympäristössä tuulenpaineen aikaansaamaa sadeveden kulkeutumista ulkoseinä rakenteeseen saumojen epätiiviyskohdista.

Tuuletusputkien sijasta taustatilan tuuletuksessa suositellaan käytettävän tuuletuskoteloita. Testatut kotelot estävät hyvin sadeveden pääsyn sauman taakse. Tuuletuskoteloiden tuuletusteho on noin seitsemänkertainen verrattuna 12 mm tuuletusputkeen. Jos saumassa käytetään paisuvia saumanauhoja, jotka ovat ilmaa ja vesihöyryä läpäiseviä, ei tarvita erillistä tuuletusta.

Moitteeton toiminta edellyttää, että tartunta saumattaviin pintoihin on kunnossa ja, että massalla on riittävä muodonmuutoskyky. Tartuntapinnan ominaisuuksista tärkeimpiä ovat pinnan puhtaus, kuivuus, lujuus, eheys ja tasaisuus. Saumojen koolla ja muodolla on ratkaiseva merkitys riittävän muodonmuutoskyvyn syntymiseen ja kestävyyteen.