Rakennuksen jäykistys
Rakennus tulee jäykistää vaakakuormitusta vastaan. Pääasiallinen vaakakuorma Suomessa on tuulikuorma (joissakin maissa lisäksi maanjäristyksen aiheuttamat vaakakuormat). Mitä korkeampi rakennus on sitä haasteellisempaa sen jäykistäminen on. Lisäksi haasteellisuuteen vaikuttaa rakennuksen runkosyvyys (hoikka rakennus huojuu helpommin). Kun rakennus on yli 2-kerroksinen, alkaa jäykistävien rakennusosien ja näiden välisten liitosten voimat kasvaa huomattavasti. Jäykistyksessä tulee tarkastella myös rakennuksen vaakasuuntaista siirtymää, joka saa olla ylimmän lattiatason kohdalla H / 500 (H = korkeus perustuksesta lattiatasoon).
Usein puurakennuksessa suunnitteluhaasteena on myös rakennuksen ankkurointi kerroksittain ja perustukseen. Tämä johtuu siitä, että puurakennuksessa (myös massiivipuulevyrungossa) ei useinkaan ole niin paljon omapainoa, jotta ankkurointivoimat (vetovoimat) saataisiin kumottua.
Massiipuulevyt soveltuvat hyvin rakennuksen jäykistämiseen, koska ne ovat lujia, jäykkiä ja niihin voidaan kiinnittää järeitä liitoselimiä. Massiivipuulevyjä voidaan käyttää jäykisteinä myös muissa runkojärjestelmissä kuin massiivipuulevyrungossa.
Levyjäykisteinen runko
Levyjäykisteinen runko muodostuu jäykistävistä seinistä ja jäykistävistä vaakarakenteista. Tyypillisesti vaakarakenteet välittävät vaakakuormituksen jäykistäville seinille. Näin syntyvä jäykistävän seinän vaakakuormituksen suuruus on riippuvainen jäykistävän seinän mekaanisesta toiminnasta.
Mikäli jäykistävä vaakarakenne on koko rakennuksen alueella oleva äärimmäisen jäykkä rakennusosa, jakautuvat voimat seinien jäykkyyksien suhteessa vaakarakenteeseen muodostuva ”kiertokeskiön” kautta. Betonirungossa tavallisesti ajatellaan näin, koska vaakarakenne on yhtenäinen koko rakennuksen alueella ja betonirakenteet ovat hyvin jäykkiä.
Puurakenteiset vaakarakenteet ovat ”joustavia”, johtuen materiaaliominaisuuksista ja liitoksissa käytettävistä mekaanisista puikkoliittimistä (jäykistävät levyt ja elementtien saumat). Tämän lisäksi ääni- ja värähtelyteknisistä syistä vaakarakenne joudutaan tavallisesti katkaisemaan esimerkiksi huoneistojen välillä, joten yhtenäistä koko rakennuksen alueella olevaa vaakarakennetta ei ole tällöin olemassa. Tällaisessa joustavassa rungossa vaakarakenne jakaa kuormituksen jäykistäville seinille seinien kuormitusleveyteen perustuen.
Jäykistys betonirakenteilla
Betonirakenteisia pystyrakenteita, kuten porrastorneja voidaan käyttää myös puurunkoisen rakennuksen jäykistämiseen. Tällöin rakennus tulee suunnitella betonirakenteisten pystyjäykisteiden ympärille siten, että välipohjat voidaan kiinnittää niihin.
Kyseinen jäykistystapa sopii erityisesti sellaisiin puurunkoihin, joissa vaakarakenteet voivat ääni- ja värähtelyteknisesti olla jatkuvia koko rakennuksen alueella. Vaikka vaakarakenteet jouduttaisiin katsaisemaan tilojen välillä, voidaan kyseistä jäykistystapaa käyttää. Tämä edellyttää kuitenkin tilojen suunnittelua betonirakenteisten pystyjäykisteiden ympärille siten, että välipohjat pystyvät välittämään vaakakuormat niille.
Betonirakenteisia pystyjäykisteitä käytettäessä tulee kiinnittää huomiota kerrosten pystysuuntaiseen muodonmuutokseen ajan kuluessa. Riippuen puurungon liittymien detaljiikasta, voi puurungossa tapahtua huomattavasti suurempi pystysuuntainen muodonmuutos kuin betonirakenteisessa pystyjäykisteessä. Mitä enemmän kerroksia on sitä enemmän pystysuuntainen muodonmuutos korostuu.
Levyjäykisteinen massiivipuulevyseinä
Massiivipuulevyseinä vastaanottaa leikkausvoiman (Q), joka levylle aiheutuu seinän yläpinnassa vaikuttavasta vaakavoimasta Fd. Vaakavoiman aiheuttama momentti (M) vastaanotetaan jäykis teen päissä olevalla tukipinnalla.
Jäykistävä massiivipuulevyseinä voidaan suunnitella toimimaan siten, että vain seinän umpinaiset osat toimivat jäykistävänä osana. Tällöin ulkoisen voiman (Fd) aiheuttama leikkausvoima (Q) jakautuu jäykistäville osille näiden jäykkyyksien suhteessa. Näin menetellään myös tapauksessa, jossa massiivipuulevyt asennetaan pystyyn. Pystyasennuksessa jäykisteen jäykkyyteen tulee huomioida myös massiivipuulevyjen saumojen jäykkyys (ruuviliitos). Mikäli massiivipuulevyjen saumassa tarvitaan suurempaa lujuutta ja jäykkyyttä suositellaan käytettäväksi vinoruuviliitosta. Viereisten kuvien tapauksissa voiman Fd jautumiseen jäykisteelle 1 ja 2 vaikuttaa myös jäykisteiden välissä olevan rakenteen jäykkyys.
Jäykisteet tulee ankkuroida alapuolella olevaan jäykistävään rakenteeseen, mikäli seinän päällä oleva omapaino (laskentakuorma, varmuuskerroin 0,9) ei kumoa ankkurointivoimaa. Puurunkoisissa rakennuksissa on hyvin harvinaista, että ankkuroinnilta vältyttäisiin. Jäykisteet tulee myös kiinnittää alapuolella olevaan jäykistävään rakenteeseen jäykisteessä vaikuttavalle leikkausvoimalle, joka syntyy ulkoisesta voimasta Fd.
Aukollinen massiivipuulevyseinä voidaan suunnitella myös siten, että aukon ala- ja yläpuolella olevat osat ovat jäykistävän seinän toimivia osia ja seinä on ankkuroitu tarvittaessa vain päistään. Tällöin aukko on tehty ehjään massiivipuulevyyn leikkaamalla, jolloin jäljelle jäävä massiivipuulevy on yhtä kappaletta (ilman mekaanisia liitoksia). Tällaisen jäykistävässä seinässä tulee huolehtia, että aukkojen ala- ja yläpuolella on riittävästi ehjää levyä vastaanottamaan näihin kohdistuvia voimia. Tulee myös huomioida, että aukollisen seinän jäykistyskapasiteetti on alhaisempi kuin umpinaisen seinän.
Levyjäykisteinen massiivilevyvaakarakenne
Massiivipuulevyistä toteutettu levyjäykisteinen vaakarakenne toimii samoilla periaatteilla kuin jäykistävä seinä. Massiivipuulevyt vastaanottavat leikkausvoiman (Q) ja vaakarakenteen reunoissa olevat paarteet vastaanottavat momentin (M).
Massiivipuulevyistä koostuva jäykistävä vaakarakenne ei välttämättä tarvitse erillistä jatkuvaa paarretta, koska massiivipuulevyt voivat luonnostaan vastaanottaa paarrevoiman. Tällöin riittää, että paarrevoima siirretään massiivipuulevyjen saumojen yli esimerkiksi teräslevyillä.
Massiivipuulevyjen saumoissa leikkausvoima vastaanotetaan ruuviliitoksella. Mikäli massiivipuulevyjen saumassa tarvitaan suurempaa lujuutta ja jäykkyyttä suositellaan käytettäväksi vinoruuviliitosta.
Tapauksessa, jossa vaakakuormitus kohdistuu rinnakkaisten massiivipuulevyjen pitkälle sivulle, voidaan massiivipuulevyt suunnitella toimimaan rinnaikkaisina palkkeina, joille kuormitus jakautuu levyjen jäykkyyksien suhteessa.
