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.
Levyjäykisteinen pilari-palkkirunko
Pilari-palkkirungon jäykisteet muodostuvat jäykistävistä pystyrakenteista ja jäykistävistä vaakarakenteista. Pilari-palkkirungossa jäykistäviä pystyrakenteita voivat olla diagonaaleilla jäykistetyt pilari-palkkilinjat, mastopilarit tai levyjäykisteet pilari-palkkilinjoilla. Diagonaali- ja levyjäykisteistä saadaan suhteellisen jäykkiä, mutta mastopilareiden tapauksessa usein haasteeksi tulee pilarin yläpään vaakasiirtymän suuruun. Tyypillisesti vaakarakenteet välittävät vaakakuormituksen jäykistäville pystyrakenteille. Näin syntyvä jäykistävän pystyrakenteen vaakakuormituksen suuruus on riippuvainen jäykistävän pystyrakenteen mekaanisesta toiminnasta.
Mikäli jäykistävä vaakarakenne on koko rakennuksen alueella oleva äärimmäisen jäykkä rakennusosa, jakautuvat voimat jäykistävien pystyrakenteiden 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 pystyrakenteille 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.
Diagonaalijäykistys
Diagonaalijäykiste vastaanottaa leikkausvoiman (Q), joka jäykisteelle aiheutuu rungon yläpinnassa vaikuttavasta vaakavoimasta Fd. Vaakavoiman aiheuttama momentti (M) vastaanotetaan jäykis teen päissä olevalla pilareilla. Teräsvetotankojäykisteitä suunniteltaessa tulee kiinnittää huomiota siihen, että vetotangot pysyvät tiukalla myös rungon mahdollisen painuman jälkeen.
Mikäli peräkkäiset yhdessä toimivat jäykisteet ovat jäykkyydeltään erilaisia, jakautuu ulkoisen voiman (Fd) aiheuttama leikkausvoima (Q) jäykisteille näiden jäykkyyksien suhteessa. Viereisen kuvan tapauksessa voiman Fd jautumiseen jäykisteelle 1 ja 2 vaikuttaa myös jäykisteiden välissä olevan rakenteen jäykkyys.
Jäykisteet tulee ankkuroida alapuolella olevaan jäykistävään rakenteeseen,
mikäli jäykisteen 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.
Mastopilarijäykistys
Mastopilarijäykistys toimii periaatteessa diagonaalijäykistyksen tapaan, mutta voimat vastaanotetaan pilareilla, jotka on kiinnitetty momenttiliitoksella alapuoliseen rakenteeseen. Mastopilarijäykisteessä keskeisessä osassa onkin pilarin alapään momenttia, leikkausvoimaa ja normaalivoimaa vastaanottava liitos. Tyyppillisesti tällainen liitos koostuu teräsosista, jotka on liitetty pilariin liimaruuveilla. Liimaliitoksia käytettäessä tulee erityisesti kiinnittää huomiota liimaliitoksen palonkestävyyteen. Mastopilarijäykistyksessä varjopuolena on se, että pilareiden yläpään vaakasiirtyä kasvaa helposti liian suureksi, jolloin pilareista tulee hyvin järeitä.
