FI83119C - Yttervaeggelement. - Google Patents

Description

1 83119

Ulkoseinäelementti

Keksintö koskee rakennuksen ulkoseinäelementtiä, jonka 5 kuormaa kantavat runkorakenteen osat ovat pääasiassa puuta tai puuperustaista materiaalia ja jonka sisä- ja/tai ulkopinta muodostuu tämän runkorakenteen päälle kiinnitetystä ja elementtiä jäykistävästä levystä, runkorakenne muodostuu elementin ylä- ja ala-reunassa olevista reunapalkeista 10 ja näiden lisäksi pelkästään kahdesta tai useammasta pilarista, jotka ovat ainakin likimain pystysuoria, jotka pilarit ja palkit koostuvat ainakin kahdesta pituussuuntaisesta puusoirosta tai vastaavasta sekä näiden välissä olevasta yhtä pitkästä lämpöeristeestä, jolloin mainitut pilarit on 15 poikkileikkaukseltaan muotoiltu sellaisiksi, että kuormaa kantava osuus muodostaa vain osan elementin paksuudesta ja mainitut kaksi soiroa tai vastaavaa on kiinnitetty toisiinsa välinsä ylittävillä kiinnikkeillä.

20 Edellä kuvatun tyyppisiä rakennuselementtejä on markkinoilla runsaasti erilaisia. Yleisimmin käytetty tällainen ulkoseinäelementti muodostuu puisista pystyssä olevista pilareista, jotka sijaitsevat määrävälein ja näihin nähden suorakulmai-sesti naulatuista vaakajuoksuista. Tällä tavoin syntyy 25 suorakulmainen ristikko, jossa pilarit ovat paksumpia kuin vaakajuoksut yläpohjan kautta tulevan kuorman kantamiseksi. Tyypillisesti tällaisessa elementtirakenteessa on pilarit sijoitettu sisäseinän puolelle kantavaksi osuudeksi ja vaakajuoksut ulkoseinän puolelle, jolloin esim. puuverhotus-30 sa rakennuksessa verhous voi olla naulattu näihin vaaka- juoksuihin. Tämän lisäksi seinärakenne sisältää normaalisti sisäseinän puolella pilareiden päälle levitetyn höyrysulun ja sisäverhouslevyn sekä ulkopuolella tuulensuojalevyn. Kuviossa 1 on esitetty tällaisen tavanomaisen elementtira-35 kenteen poikkileikkaus, jossa elementti 1 muodostuu sisäseinän puoleisesta kantavasta osuudesta 2, kuten alaohjaus-puusta 3 ja sitä vasten tulevasta alapalkista 4 ja vastaavasta yläpalkista 5 näkyy. Paksuudeltaan pienempi ulkoseinän 2 83119 puoleinen osuus 6 kuvaa vaakajuoksujen määräämää paksuutta, kuten parista näkyvästä vaakajuoksusta 7 näkyy. Tämän lisäksi rakenne sisältää ilmaraon muodostavat naulauslaudat tai vastaavat. Tällaista ristikkorakennetta käytetään elemen-5 teissä ja muutoinkin siitä syystä, ettei seinän läpi synny kylmäsiltoja, kuten tilanne olisi jos käytettäisiin koko seinän paksuisia pilareita.

Tällä yleisellä rakennetyypillä on useita haittapuolia.

10 Ensinnäkin se, että kantava osuus on sisäseinän puolella johtaa helposti siihen, että perustuksen 8 ja elementin lähialueelle syntyy lattian 11 korkeudesta riippuen usein kylmäsiltoja. Tämä on kuvion 1 tapauksessa helposti kuviteltavissa, jos ajatellaan, että lattia 11 tulisi sijoittaa 15 huomattavasti kuviossa esitettyä alemmaksi, jolloin se tulisi perustuksen yläosan kohdalle. Tällöin ulkopuolen ja lattian tai sen yläpuolisen sisätilan välillä ei itseasiassa ole muuta eristystä kuin pelkkä perustus ja tämäkin vielä ohuempana kuin perustuksen alaosa, koska perustuksen yläosa 20 on kavennettava sisäseinän 10 tasoon. Toinen haittapuoli on, että tällainen rakenne ei sovellu hyvin valmistettavaksi linjassa, koska siinä on aseteltava ensinnäkin puita eri kohtiin ristikkäin ja tämän lisäksi villoitus on tällaiseen rakenteeseen tehtävä molemmilta puolilta, ts. käsin.

25 Tällaista rakennetta siis joudutaan kääntelemään niin monia kertoja, että mistään varsinaisesta tuotantolinjasta ei voida puhua. Seurauksena on se, että tuote on kallis.

Edellä kuvattuja ongelmia on pyritty ratkaisemaan useilla 30 tavoilla. Kuviossa 2 on esitetty eräs tällainen rakenne, jossa ei ole vaakajuoksuja vaan pelkästään pilarit 12, jotka muodostuvat kahdesta puusoirosta 13 ja näitä yhdistävästä uumalevystä 14, joka on pituusreunoistaan 15 kiinnitetty puusoirojen vastaaviin uriin. Tällä tavoin on syntynyt 35 periaatteessa tavanomainen I-palkki. Uumalevyn molemmille puolille on sijoitettu palkin leveyttä vastaavat eristeker-rokset 16. Tällä tavoin syntyy, sillä edellytyksellä, että uumalevy 14 on ainakin kohtuullisen huonosti lämpöä johta- I* 3 83119 vaa ainetta, kuten vaneria tai kovaa kuitulevyä, suhteellisen hyvin eristävä pilari. Tällöin on vaakajuoksut vältettävissä ja rakenne kokonaisuutena soveltuu paremmin linjassa tehtäväksi. Näissä pilareissa on kuitenkin se haittapuoli, 5 että niiden valmistus on suhteellisen kallista, koska se edellyttää suikaleiden 14 sahaamista, niiden reunojen 15 ohentamista määrättyyn muotoon, vastaavien urien jyrsimistä soiroihin 13 ja näiden kokoonpanoa mahdollisesti liimaa käyttäen. Tämän lisäksi on vielä asennettava eristeosat 16 10 ennen varsinaisen elementin kokoonpanoa.

Koska kuvio 2 esittää myös elementin saumaa, on nähtävissä vielä eräs tavanomaisten elementtien haitta, ts. elementti saumojen monimutkaisuus. Tässä tapauksessa elementtisauma 15 edellyttää puuliuskaa 17 sisäseinän 10 puolella pilareiden urissa sekä lisäksi ulkopuolista rimaa 18, joka lyödään tuulensuojalevyjen 19 muodostamaan rakoon ja naulataan pilareihin 12. Sauman kokoonpano siis vaatii useita työvaiheita.

20

Keksinnön tavoitteena on aikaansaada ulkoseinäelementti joka mahdollistaa lattian korkeuden yksilöllisen muuttamisen laajoissa rajoissa siten, että elementtirakennetta muuttamatta on aina mahdollisuus riittävään eristykseen lattiasta 25 perustuksen kautta ulkotilaan päin, jolloin ei synny kyl-mäsiltoja. Keksinnön tavoitteena on myöskin saada aikaan ulkoseinäelementti, joka on mahdollista valmistaa linjassa vähin ja yksinkertaisin toimenpitein. Keksinnön tavoitteena on lisäksi aikaansaada elementti, jonka rakennekomponentit 30 ovat yksinkertaisesti valmistettavissa ja siten hinnaltaan edullisia. Lisäksi keksinnön tavoitteena on aikaansaada elementti, joiden yhdistäminen rakennuspaikalla edellyttää mahdollisimman vähän työvaiheita.

35 Keksinnön mukaisen ulkoseinäelementin avulla saadaan aikaan ratkaiseva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa ja toteutettua edellä määritellyt tavoitteet. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle elementille on tunnusomaista 4 83119 se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosas-sa.

Keksinnön tärkeimpänä etuna voidaan pitää, että kyseinen 5 ulkoseinäelementti soveltuu erinomaisesti tuotantolinjalla valmistettavaksi erittäin vähin käsityövaihein ja että sama elementtirakenne soveltuu muuttamattomana erilaisille lat-tiakorkeuksille niin, ettei kylmäsiltoja synny.

10 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää erästä tekniikan tason mukaista ulkoseinärakennetta pystysuorana poikkileikkauksena.

15

Kuvio 2 esittää erästä toista tekniikan tason mukaista ulkoseinäelementin rakennetta vaakasuorana poikkileikkauksena.

20 Kuvio 3 esittää erästä keksinnön mukaisen ulkoseinäelementin runkorakennetta kohtisuoraan elementin uiko- ja sisäpintoja vastaan katsottuna.

Kuvio 4 esittää kuvion 3 elementin kokoonpanoa vaakasuorana 25 poikkileikkauksena.

Kuvio 5 esittää kuvioiden 3 ja 4 mukaisten elementtien liitosta vaakasuorana poikkileikkauksena.

30 Kuvio 6 esittää kuvioiden 3 ja 4 mukaisten elementtien ulkonurkkaliitosta.

Kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen elementin sovellutuskohteen valmiissa rakennuksessa.

Kuviot 8a-c esittävät keksinnön mukaisen elementin alareunaa erilaisilla lattiakorkeuksilla, kun kyse on lautaverhouksesta.

35 I: 5 5 83119

Kuviot 9a-c esittävät keksinnön mukaisen elementin alareunaa erilaisilla lattiakorkeuksilla, kun kyse on tiiliverhoukses-ta.

Keksinnön mukainen ulkoseinäelementti 20 muodostuu runkorakenteesta 21 ja sisäpinnalle tulevasta levystä 22 ja ulkopinnalle tulevasta jäykistävästä levystä 23. Runkorakenne 21 muodostuu ainakin yhdestä kuormaa kantavasta pilarista 10 24 ja ainakin yhdestä toisesta pilarista 25. Nämä pilarit ovat ainakin likimain pystysuoria. Tämän lisäksi elementin runkoon 21 kuuluu alapalkki 26 ja yläpalkki 27, joita vasten pilarit tyypillisesti tulevat. Elementtirunko 21 on siten rakenteeltaan laatikkomainen, jonka reunat muodostuvat 15 pilareista 24 ja 25a sekä palkeista 26 ja 27. Näiden rajaama elementin keskialue on siten vapaa täytettäväksi lämpöeristeellä 28.

Keksinnön mukaisesti on kukin pilari 24, 25 ja palkki 26, 20 27 poikkileikkaukseltaan aina samantyyppinen. Pilareissa ja palkeissa on ulkoseinän puolella suhteellisen paksu puusoiro 29 ja sisäseinän puolella tätä ohuempi puusoiro 30 ja näiden välissä kuitulevysuikale 31. Soirot ja niiden välissä oleva kuitulevysuikale on kiinnitetty toisiinsa 25 esim. nauloilla 32, jotka on lyöty ohuemman ts. sisäseinän puoleisen soiron 30 läpi, edelleen kuitulevysuikaleen 31 läpi ja syvälle paksumpaan ulkoseinän puoleiseen soiroon 29. Nauloja 32 on palkin tai pilarin pituudella L sellaisin välimatkoin, että pilarin tai palkin komponentit pysyvät 30 riittävän lujasti ja luotettavasti yhdessä, jollainen välimatka on usein suuruusluokkaa 0,5 - 1 m. Palkin leveyssuunnassa W voi nauloja 32 olla yhdessä, kahdessa tai useammassa rivissä. Tällä rakenteella saadaan käytännöllisesti katsoen yhtä jäykkä pilari tai palkki kuin jos se olisi täyttä 35 puuta, mutta kuitenkin saadaan kuitulevysuikaleella, jolla on hyvä lämmöneristävyys, katkaistua muuten syntyvä kylmä-silta. Lisäksi tällainen palkki on yksinkertainen ja halpa valmistaa, itseasiassa sen kustannukset ovat usein pienemmät 6 83119 kuin täyttä puuta olevan. Tarvittaessa voidaan levyn 23 päälle kiinnittää normaali naulauslauta, ei esitetty, ulkoverhousta varten ja ilmaraon muodostamiseksi.

5 Tällainen pilari- ja palkkirakenne mahdollistaa yksinkertaisen elementtirakenteen, koska vaakajuoksuja ei tarvita. Näin ollen myös kantava osuus voidaan täysin vapaasti sijoittaa parhaalle mahdolliselle kohdalle, joka käytännössä on rakenteessa lähinnä ulkopintaa. Kantavan rakenteen tällainen 10 sijoittaminen johtaisi ristikkorakenteisessa elementissä vielä ylimääräisten risteävien osien tarpeeseen, mikä mutkistaisi sitä entisestään. Keksinnön mukaisesti on siis poikkileikkaukseltaan suurin soiro sijoitettu lähimmäksi ulkoseinää ja sen osuus Dl on tyypillisesti välillä 0,5 -15 0,8 ja edullisesti noin 0,6 x palkin korkeus H. Kuitule- vysuikaleen osuus D2 on tyypillisesti välillä 0,3 - 0,03 ja edullisesti noin 0,5 x palkin korkeus H riippuen vaaditusta lujuudesta ja eristyskyvystä. Tällöin sisäseinän puoleisen soiron paksuus D3 palkin korkeussuunnassa H on tyypillisesti 20 noin 0,4 - 0,1 x palkin korkeus H. Nämä mitat ovat kuitenkin vain tyypillisiä arvoja eikä keksintö ole niihin rajattu. Kussakin palkissa tai pilarissa on soirojen 29, 30 ja kuitu-levysuikaleen 31 leveys W tyypillisesti yhtä suuri, jolloin palkki on poikkileikkausääriviivaltaan suorakaiteen muotoi-25 nen. Tämä ei kuitenkaan ole välttämätöntä vaan leveydet voivat myös poiketa toisistaan. Edullisin kuitulevymateriaa-li kuitulevysuikaletta 31 varten on samantyyppistä kuin tuulensuojalevyt, jolloin tiheys on edullisesti suuruusluokkaa 280 kg/m^, taivutuslujuus noin 2,0 N/m^ ja lämmönjohta-30 vuus suuruusluokkaa 0,05 W/m x k. Muunkin tyyppistä kuitulevyä voidaan tietenkin käyttää. Naulojen 32 upotussyvyyden soiroon 29 on oltava riittävä, etteivät naulat mahdollisen leikkausvoiman vaikutuksesta kuormitettaessa väänny irti soirosta. Samoin naulojen lukumäärä ja koko on valittava .. 35 sellaiseksi, ettei kuormitus, esim. seinälle ripustettavat tavarat, pääse taivuttamaan niitä.

I: 7 83119

Keksinnön mukaisen elementin valmistus on siten erittäin tehokasta tuotantolinjalla, koska elementti yksinkertaisiin-millään sisältää vain kaksi runkopilaria 24 ja 25a sekä ala- ja yläpalkit 26 ja 27, jolloin eriste 28 voidaan hel-5 posti sijoittaa näiden väliin ja tämän kehikon kahta puolta naulata ulkopuolen levy 23 ja sisäpuolen levy 22. Ylimääräisen pilarin 25b sijoittaminen esim. elementin keskelle ei mainittavasti hidasta valmistusta. Voidaan ajatella myös, että pilareita ja palkkeja ei esivalmisteta elementin ko-10 koonpanoa varten vaan ne ladotaan samalla kuin muutkin komponentit ja naulaus tehdään sisemmän pintalevyn 22 naulauksen edellä tai sen yhteydessä. Tällainen valmistus on täysin automatisoitavissa.

15 Elementtien asennustyö tulee myös huomattavasti yksinkertaisemmaksi kun kokoonpanon yhteydessä siirretään levyjä 22, 23 hieman kantavasta pilarista 24 elementin toisen reunan pilariin 25a päin, jolloin levyihin jää pilarin 25a ulkoreunasta mitattuna ylitys SI. Elementin toiseen reunaan 20 jää pilarin 24 ulkoreunasta 34 mitattuna levyn reunaan vajaus S2, joka on tyypillisesti järjestetty pienemmäksi kuin ylitys SI. Kun tällaiset elementit liitetään elementin pinnan suunnassa toisiinsa ja väliin on sijoitettu sopivan paksuinen sauma 35, saadaan joko puskusaumat tai avosaumat 25 levyihin 22 ja 23. Tämä sauma ei edellytä mitään ylimääräisiä listoja tai vastaavia vaan kiinnitys tapahtuu pelkästään naulaamalla ylityksen SI levyn läpi kantavan palkin 24 soiroihin.

30 Edellä olevaa asennustapaa tukee vielä se, että elementeissä on järjestetty vain toinen reunapilari 24 kantavaksi pilariksi, jolloin sen leveys W on riittävä mahdollistamaan sekä vajauksen aikaansaaman levyn naulautuvuuden, että ylityksen tekevän levyn reunan naulauksen. Tällöin pilari on 35 riittävän vahva kantamaan kaikki yläpohjasta siihen kohdistuvat kuormitukset ja kun yläpohjan kannatuspalkit tai kattotuolit järjestetään samalle välille kuin mikä on elementin pituus vaakasuunnassa seinää pitkin, voivat kaikki β 83119 muut: pilarit 25a, 25b olla erittäin ohuita ja kevytrakenteisia, koska niiden tosiasiallinen tehtävä on ainoastaan pitää levyt 22 ja 23 oikean välimatkan päässä toisistaan.

5 Kuviossa 7 on esitetty yleiskuvana keksinnön mukaisen elementin 20 sijoitus perustukselle 8. Kuvasta on nähtävissä kuinka elementti on alemman reunapalkin 26 kautta alaohjaus-puun varassa siten, että kantava osuus on elementin ulkopinnasta sisäänpäin hieman yli elementin paksuuden H puolivä-10 Iin. Kuvioista 8a-c ja 9a-c on nähtävissä kuinka elementin alareunan kohdalla aina on eristävä vyöhyke 37 seinäelemen-tin ei-kantavan sisäpinnan puoleisen osuuden D2 + 03 kohdalla täysin riippumatta lattian 38 korkeudesta ja verhousmate-riaalista. Näin tehokasta eristystä ei rakennetta muuttamat-15 ta saada millään muulla konstruktiolla.

Vaikka edellä on puhuttu puusoiroista, ei osien 29 ja 30 tarvitse tarkkaan ottaen olla täyttä puuta vaan ne voivat olla mitä tahansa vastaavat ominaisuudet omaavaa ainetta, 20 kuten rimoista liimattua rakennetta, viiluista liimattua rakennetta tai lastulevyn tapaista rakennetta.

Claims (11)

1. Rakennuksen ulkoseinäelementti, jonka kuormaa kantavat runkorakenteen osat ovat pääasiassa puuta tai puuperustaista materiaalia ja jonka sisä- ja/tai ulkopinta muodostuu tämän 5 runkorakenteen päälle kiinnitetystä ja elementtiä jäykistävästä levystä, runkorakenne (21) muodostuu elementin ylä- ja alareunassa olevista reunapalkeista (26, 27) ja näiden lisäksi pelkästään kahdesta tai useammasta pilarista (24, 25a), jotka ovat ainakin likimain pystysuoria, jotka pilarit (24, 25) ja 10 palkit (26, 27) koostuvat ainakin kahdesta pituussuuntaisesta (L) puusoirosta tai vastaavasta (29, 30) sekä näiden välissä olevasta yhtä pitkästä lämpöeristeestä, jolloin mainitut pilarit (24, 25) on poikkileikkaukseltaan muotoiltu sellaisiksi, että kuormaa kantava osuus (29) muodostaa vain osan 15 (Dl) elementin paksuudesta (H) ja mainitut kaksi soiroa tai vastaavaa on kiinnitetty toisiinsa välinsä ylittävillä kiinnikkeillä, tunnettu siitä, että lämpöeriste on kuitu-levysuikale (31) ja että mainittu kantava osuus (Dl) sijaitsee elementissä ulkoseinää päin olevasta pinnasta (23) sisään-20 päin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ulkoseinäelementti, tunnettu siitä, että pilareissa (24, 25) ja palkeissa (26, 27) mainitut kaksi puusoiroa tai vastaavaa (29, 30) 25 sijaitsevat toisiinsa nähden linjassa, joka on kohtisuorassa elementin uiko- tai sisäpintoja (22, 23) vastaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ulkoseinäelementti, tunnettu siitä, että mainituista kahdesta puu- 30 soirosta tai vastaavasta (29, 30) ensimmäisen (29) poikkileikkaus on suurempi kuin toisen (30), jolloin tämä ensimmäinen puusoiro tai vastaava on sijoitettu elementtiin ulkoseinän puolelle muodostamaan mainittu kuormaa kantava osuus (Dl).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ulkosei näelementti, tunnettu siitä, että mainitut kaksi puusoiroa tai vastaavaa (29, 30) ja niiden välissä oleva kuitulevysuikale (31) on kiinnitetty toisiinsa ohuemman puu-soiron tai vastaavan (30) sekä kuitulevysuikaleen (31) 10 831 1 9 läpi ja riittävän syvälle paksumpaan puusoiroon (29) tai vastaavaan ulottuvilla nauloilla (32) tai vastaavilla elimillä .

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ulkoseinäelementti, tunnettu siitä, että naulat tai vastaavat elimet (32) sijaitsevat soirojen tai vastaavien (29, 30) ja kuitu-levysuikaleen (31) yhdessä rajaamalla palkin tai pilarin poikkileikkausalueella. 10

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ulkoseinäelementti, tunnettu siitä, että palkin tai pilarin paksuus (H) elementin pintoja (22, 23) vastaan kohtisuorassa suunnassa on oleellisesti suurempi kuin niiden 15 leveys (W) ja että kuitulevysuikaleen suhteellinen osuus (D2) palkin tai pilarin korkeussuunnassa (H) on välillä 0,3 - 0,03 x H, edullisesti noin 0,15 x H, ja että ulkoseinän puoleisen kantavan soiron tai vastaavan (29) suhteellinen osuus (Dl) mainitusta korkeussuunnasta (H) on välillä 20 0,5 - 0,8 x H, edullisesti noin 0,6 x H.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ulkoseinäelementti, tunnettu siitä, että kussakin pilarissa (24, 25) ja palkissa (26, 27) ovat puusoirojen tai vas- 25 taavien sekä kuitulevysuikaleiden leveydet (W) yhtä suuret ja elementin pintoja (22, 23) vastaan kohtisuorassa suunnassa toisiinsa kohdistettuja.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ulkosei-30 näelementti, tunnettu siitä, että elementissä olevista pilareista vain yksi (24) on leveyssuunnassa (W) mitoitettu kantamaan ulkoseinän puoleisella osuudellaan (Dl) yläpohjan kuorma ja muut pilarit (25a, 25b) toimivat yksinään vain sisä- ja ulkopintojen levyjen (22, 23) pitämi-35 seksi oikealla etäisyydellä toisistaan. h 11 83119

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ulkosei-näelementti, tunnettu siitä, että uiko- ja/tai sisäpintalevy (22, 23) ulottuvat elementin pinnan suunnassa sen toisen päätyreunan (33) yli matkan (SI), joka on oleel- 5 lisesti suurempi kuin elementtien saumavälin (33) suuruus, mutta oleellisesti pienempi kuin kantavan pilarin leveyden (W) ja saumavälin (33) yhteenlaskettu mitta, ja että elementin toisessa päätyreunassa (34) levyt alkavat välimatkan (S2) päässä pilarin ulkoreunasta (34). 10

9 83119

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen ulkoseinäelementti, tunnettu siitä, että ylitys (SI) on likimain puolet kantavan pilarin (24) leveysmitan (W) ja saumavälin (33) leveyden summasta, että elementtiliitosta varten siinä ele- 15 mentin reunassa (33), jossa ylitys (SI) on, sijaitsee ei- kantava pilari (25a) ja siinä elementin reunassa (34), jonka päälle levyt (22, 23) elementtiasennuksessa tulevat vajauksen (S2) vuoksi, sijaitsee kantava pilari (24).

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ulkosei näelementti, tunnettu siitä, että elementin sisälle asetettavat pilarit (25b) ovat rakenteeltaan ei-kantavia pilareita. \ : 25 i2 831 1 9