Elementtivalmistus ja automaatio ovat tehokkaan rakentamisen vaatimuksia. Tehokkuuden edellytyksenä on toistuvuus – lattiat ja katot valmistetaan matalista tasakorkeista palkeista. Liimattu puuristikko on kustannustehokkain, joustavin ja ekologisin tasakorkea palkki. Liima on halvin, jäykin ja usein myös lujin puuliitos. Liimattuun ristikkoon käytetään sahatavaraa, joka on merkittävästi liimapuuta edullisempaa. Ristikko on tehokkain vaakarakenne eli tehokkain lattia- ja kattorakenne. Siinä on vähiten materiaalia, noin puolet vähemmän kuin massiivipalkissa. Ristikossa on myös paras joustavuus, poikkisuuntaiset LVIS-asennukset ja palkit ovat mahdollisia ja yläkiinnitys on mahdollinen ilman ripustushelaa.

Liimattuja puuristikoita käytetään toistaiseksi vain välipohjissa ja betonimuottipalkeissa. Suomessa Teeri-Kolmio Oy on ryhtynyt valmistamaan uutta liimaristikkoa välipohjiin, mutta haasteena on kansainvälisten tyyppihyväksyntöjen ja automaattisen valmistuslinjan puute.

G-ristikko on liimaristikko, jossa G-liitos

Liimattuja kattoristikoita ei valmisteta lainkaan, sillä riittävän lujaa liimattua ristikkoliitosta ei ole ollut. Liimaristikkoliitoksessa on kaksi murtomuotoa, joita ei ele voitu eliminoida tehokkaasti aikaisemmissa liitoksissa: diagonaalin halkeaminen ja paarteen halkeaminen paarresormen pohjasta. Uusi G-ristikko on Jouko Tanskasen tutkimusten mukaan kuitenkin luja ja luotettava katoissa 30 m jänneväliin saakka. G-liitoksessa diagonaalin halkeaminen ei ole mahdollinen, sillä diagonaalisormet lomittuvat paarreurassa. Tämä lomitus toimii analogisesti vanerin tavoin, missä ristikkäiset sormet estävät halkeaman syiden suunnassa. Paarreura ulottuu paarteen läpi, joten halkeama paarreuran pohjasta ei ole mahdollinen. Liimasauma on kriittinen piste, mutta murtuminen on eliminoitu suurentamalla G-liitoksen pinta-alaa. Liimasauman jännitys voidaan siten sovittaa pieneksi, noin 0,3 N/m² ominaiskuormalle, mikä on alhainen ja luotettava liimasauman jännitys. Liimaliitosta voi heikentää myös oksat, mutta suuripinta-alaisessa G-liitoksessa pieni oksa ei ole kriittinen tekijä.

Numeerisia simulointeja ei G-ristikon liitoksille ole pystytty toteuttamaan, mutta Tampereen ammattikorkeakoulun testeissä vuonna 2021 osoitettiin, että G-palkki soveltuu välipohjaan yläkiinnityksellä ilman ripustushelaa, kun jänneväli on 6 metriä.

• Tampereen ammattikorkeakoulun G-ristikolle tehtyjen lujuuskokeiden raportti

Liimaristikkokattoelementti

G-ristikkokattoelementissä pehmeä mineraalivillaeriste tai puhallusvilla mahdollistavat yksinkertaisen eristeen levityksen kaltevista diagonaaleista huolimatta. Puolikovat eristyslevyt ovat sivuilla. Perusrakenne on joustava:

• Ristikoita voidaan tarvittaessa lisätä, kun tarvitaan lisälujuutta, esimerkiksi pistekuormissa tai kattoaukkojen reunoissa.
• Poikittaispalkki voidaan lisätä elementin sisään esimerkiksi kattoaukkoa, poikkisuuntaista uloketta tai pistekuormaa varten jakamaan kuormitusta useille ristikoille.
• G-ristikko voidaan tukea yläpaarteelta, mikä on hyödyllistä palkkituennassa.
• G-ristikkokattoelementti voidaan kiinnittää seinään tai palkkiin elementin yläpuolelta ilman mitään kiinnityksiä tai tiivistyksiä elementin alapuolella.
• Elementtien välinen tiivistys on yksinkertaista, vain vesieristyskermi on kiinnitettävä liitossaumassa työmaalla.
• Saumassa on suuri kokoonpanotoleranssi, silti se on ilma- ja kosteustiivis ilman mitään työmaalla tehtäviä tiivistyksiä tai saumauksia.

Karelia ammattikorkeakoulun keväällä 2023 tekemiä testejä raportoitu:

• Karelia ammattikorkeakoulun G-ristikoille tehtyjen lujuuskokeiden raportti

Liimaristikolla toteutetulla hallin kattorakenteella on kustannuksiin ja hiilijalanjälkeen vaikuttavia etuja

Vertaillaan liimattuja ristikoita, liimapuuristikoita ja naulalevyristikoita hallien katoissa. Tarkasteltavan hallin leveys on 18 m, pituus 36 m ja sisäkorkeus 5,2 m. Lumikuorma on 2,2 kN/m². Hallin seinät ja katto ovat jäykkiä levyjä, jotka vastaanottavat vaakasuuntaiset kuormat.

Liimaristikkohalli vs. liimapuuristikkohalli

Liimaristikkokatto koostuu hallin poikkisuunnassa olevista 2,4 m leveistä ja 18 m pitkistä esivalmistetuista elementeistä. Liimapuupalkin mitat ovat 1164 mm … 1440 mm x 190 mm, GL30c, c/c 6 m. Näiden palkkien päällä on hallin pituussuunnassa olevat 2,4 m x 18 m elementit. Liimapuuhallin pilarit kantavat vain pystysuoria kuormia.

G-ristikkohallin poikkileikkaus vasemmalla ja liimapuuhallin poikkileikkaus oikealla, sisäkorkeus on 5,2 m ja leveys 18 m. Liimapuuhallin seinäkorkeus on 6 864 mm ja G-hallissa 5 920 mm eli G-ristikkohalli on noin metrin matalampi. G-ristikkohallin kokonaiskattokorkeus on noin 50 % pienempi. Liimapuupalkkihallissa palkkien välissä on toissijainen ja normaalisti haitallinen tila, 25 % nettotilavuudesta.

Molemmissa tapauksissa puun kokonaistilavuus kattorakenteissa on likimäärin sama.

G-ristikkohallissa on alhaisempiin kustannuksiin johtavia etuja, kuten:

• Ristikkomateriaalina käytetään edullista sahatavaraa.
• Hallin tilavuus on pienempi, mikä laskee myös lämmitys- ja jäähdytyskustannuksia.
• Pilareita ja pilariperustuksia ei tarvita, kun katto on tuettu seinille.
• Molemmissa tapauksissa 2,4 m x 18 m kattoelementin kokoaminen on manuaalista. G-ristikkoelementin kokoonpano maksaa vähemmän, koska siinä on vain kahdeksan puukomponenttia elementtiä kohden, kun taas liimapuukattoelementissä on 75 puukomponenttia.
• Rakennustyö on yksinkertainen, työmaalla on tehtävä vain perustukset ja asennettava seinät ja katto, erillistä runkoa, pilareita ja palkkeja ja pilariperustuksia ei tarvita.
• Elementtirakentaminen on mahdollista ja automaatiota voidaan hyödyntää tehokkaasti.
• Hallin ja katon korkeus sekä seinäpinta-ala ovat pieniä ja sisätilavuus suuri suhteessa kokonaistilavuuteen.

Liimaristikkohalli vs. naulalevyristikkohalli

Vertaillaan naulalevyristikko- ja liimaristikkohalleja. Naulalevyristikkohallissa (vas.) harja on hallin pituussuunnassa. Naulalevyristikon korkeus seinällä on 780 mm ja kattokaltevuus on 1/5. Liimaristikkohallissa (oik.) harja on hallin lyhyemmässä suunnassa. Molempien lattiapinta-ala on sama. Jos hallit ovat yhtä korkeat, liimaristikkohallin sisätilavuus on 600 m³ suurempi (17 %). Jos sisätilavuudet ovat yhtä suuret, liimaristikkohalli on 0,9 m matalampi.

Tässä tapauksessa liimaristikkohallin seinäpinta-ala on 32 m² vertailtavaa hallia suurempi. Naulalevyristikkohallin tilavuus on 3 400 m³, mutta G-ristikkohallin tilavuus on kaltevan sisäkaton takia 600 m³ suurempi (17 %). Jos molemmat hallit tehdään yhtä tilaviksi, tulee G-ristikkohallin kokonaisseinäkorkeus 0,9 m pienemmäksi eli seinäpinta-ala on 65 m² pienempi.

Liimaristikkohallin kustannuksiin ja hiilijalanjälkeen vaikuttavia etuja:

• Liimaristikkokatto voidaan valmistaa kokonaan elementeistä, automaattisesti tehtaassa.
• Jos liimaristikkohalli on 0,9 m matalampi, sillä on pienemmät tuulikuormat ja se soveltuu ympäristöön paremmin.
• Liimaristikkohallissa on keskellä 0,9 m suurempi sisäkorkeus.
• Halleissa yleensä tarvitaan korkea tila hallin keskelle. Naulalevyristikkokatossa korkea tila saadaan saksiristikolla. Kuitenkin saksiristikko ei ole mahdollinen lainkaan pitkissä ristikoissa. Jos liimaristikkokaton harja on samalla korkeudella kuin naulalevyristikkokaton harja, sen sisäkorkeus on 1,9 m suurempi. Jos molempien hallien sisätilavuudet ovat samat, liimaristikkokaton sisäkorkeus on 0,9 m suurempi.

Lisätietoja ja huomioita:

• Kustannuslaskelmat G-ristikolle ovat valmisteilla Tampereen yliopistolle tehtävässä diplomityössä.
• www.gjoist.com

Kirjoittaja Tuomo Poutanen on tekniikan tohtori ja dosentti Tampereen yliopistossa. Yliopistolla hän tutkii rakenteiden luotettavuusteoriaa ja suunnittelunormeja ja yrityksessään Poutanen kehittää liimattuja puuristikoita.