Source: https://issuu.com/thermisol/docs/eps-tutkimusraportti_perustusten_routasuojaus
Timestamp: 2017-03-25 03:10:14+00:00
Document Index: 21705263

Matched Legal Cases: ['kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko\n', 'kko\n', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

EPS-tutkimusraportti_perustusten_routasuojaus by Thermisol Oy - issuu
VTT-R-04025-11
Jorma Heikkinen, Miimu Airaksinen
TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-04025-11
VTT:n nimen käyttäminen mainonnassa tai tämän raportin osittainen julkaiseminen
on sallittu vain VTT:ltä saadun kirjallisen luvan perusteella.
1 Johdanto ........................................................................................................................... 3
2 Tarkasteltava alapohjarakenne ......................................................................................... 3
3 Routasuojaus ja sen toimivuuskriteeri ............................................................................... 5
4 Laskentamenetelmä.......................................................................................................... 5
4.1 Säätiedot .................................................................................................................. 7
5 Routalaskelmat rakennuksen pitkällä sivulla ..................................................................... 9
5.1 Ulkoilmaan eristetyn ja eristämättömän perusmuurin ero ........................................ 12
6 Routalaskelmat nurkan läheisyydessä ............................................................................ 15
7 Routasuojauksen suositukset ......................................................................................... 20
8 Yhteenveto ..................................................................................................................... 22
Energiatehokas rakentaminen kuten matala- ja passiivienergiarakennukset ovat
yleistymässä, jolloin tyypillisesti myös maanvastaisen alapohjan lämmöneristävyys paranee. Lisäksi lämmöneristysvaatimukset ovat viime vuosina kiristyneet,
joka aiheuttaa muutoksia maanvastaisen alapohjan (kuva 1) rakenteisiin. Alapohjan lämmöneristävyyden parantuessa rakennuksen alla olevan maapohjan lämpötila laskee. Tämä parantaa alapohjan kosteusteknistä toimintaa mutta lisää perustusten routasuojauksen tarvetta.
Kuva 1. Tyypillinen maanvastaisen alapohjan rakenne (RT 37790, 2009).
Tässä raportissa tarkastellaan entistä paremmin eristettyjä alapohjarakenteita ja
betonirakenteista perusmuuria, joka on tavallinen ja alttiimpi routavaurioille kuin
ulospäin hyvin eristetty perusmuuri. Rakennuksen nurkka-alueen routasuojauksen
tarvetta tutkitaan aikaisempaa kehittyneemmillä laskelmilla.
Tarkasteltava alapohjarakenne
Tarkasteltu maanvastainen alapohjarakenne (kuva 2) vastaa muuten kuvan 1 rakennetta mutta lattian lämpöeristekerros on paksu ja perusmuuri on betonia. Tämä
perusmuurin betonirakenne ei ole esimerkillinen ja suositeltava mutta se on valittu
laskelmiin koska se on tavallinen ja routasuojauksen kannalta kriittinen. Perusmuurin ulkokuori johtaa nimittäin lämpöä anturasta ulkoilmaan ja jäähdyttää sen
alla olevaa maata.
Laatta 100 mm
Routaeristeen leveys
Solumuovisauma 10 mm
Lämpötilan tarkkailupiste
Kuva 2. Tutkittu maanvastainen alapohjarakenne. Pohjamaan lämpötilan ja routimisen tarkkailupiste on anturan alla olevan jännityskentän ulkoreunalla.
Routaeristeen leveydellä tarkoitetaan tässä raportissa kuvan 2 mukaisesti etäisyyttä perusmuurin ulkopinnasta toisin kuin Talonrakennusten routasuojausohjeissa
(2007), jossa leveys lasketaan anturan ulkoreunasta. Kuvan 2 tapauksessa perusmuurin ulkopinnasta laskettu eristeen leveys on 0,15 m suurempi kuin anturan ulkoreunasta laskettu leveys.
Lattian ja anturan alla on 200 mm paksu routimaton täyttösorakerros ja pohjamaa
on routivaa silttiä. Käytetyt materiaaliominaisuudet on esitetty laskentamenetelmän yhteydessä taulukossa 1. Lattian leveys oli 8 m, josta laskentaan otettiin
symmetrian takia vain puolikas. Maassa laskenta-alue ulottui 10 metrin syvyyteen
ja seinästä vaakasuunnassa 10 metrin etäisyydelle. Lattian pintalämpötila oli laskennassa 20 oC.
Routasuojaus ja sen toimivuuskriteeri
Routasuojauksella estetään pohjamaan jäätyminen perustuksen alla olevassa jännityskentässä. Kriteerinä Suomessa on (Talonrakennusten routasuojausohjeet
2007), että lämpötila ei laske 0 oC alapuolelle jännityskentän reunalla (kuva 3).
Standardissa EN ISO 13793 (2001) kriittinen lämpötila on ensi sijassa -1 oC mutta
vaihtoehtona on 0 oC, jota siis Suomessa noudatetaan. Perusteena on, että maaperässä on havaittu jäälinssejä jo nollan ja miinus yhden asteen lämpötilavälillä.
Routimaton
jännityskenttä
Jäätymisrintama
Kuva 3. Routasuojauksen kannalta kriittinen lämpötilan tarkkailupiste (merkitty
punaisella) on perustuksen jännityskentässä routivan maapohjan yläpinnassa (Talonrakennusten routasuojausohjeet 2007).
Maanvastaisen rakenteen ja maaperän lämpöteknistä käyttäytymistä kuvaa lämmönjohtumisyhtälö:
T on lämpötila (K)
tehollinen lämpökapasiteetti (J/kgK)
lämmönjohtavuus (W/Km)
Maalle on käytetty samoja aineominaisuuksia (taulukko 1) kuin Talonrakennuksen
routasuojausohjeiden (2007) laskelmissa. Sulan ja jäätyneen maan lämmönjohtavuudelle on käytetty kaavaa
ku LF
k fr (1 LF )
missä alaindeksi “u” viittaa sulaan ja “fr” jäätyneeseen tilaan. Muuttuja LF on
maan olotilaa kuvaava suure, joka on 1 sulalle maalle ja 0 jäätyneelle maalle. Faasimuutoksen on oletettu käyttäytyvän kuvan 4 mukaisesti koska on tavallista olettaa maan faasimuutoksen tapahtuvan lämpötilojen -1 oC and 0 oC välillä (SFS-EN
ISO 13793 (2001)).
Sulan osus (LF)
Lämpötila, C
Kuva 4.. Maan faasimuutos jäätyneestä sulaan tapahtuu laskennassa -1 oC ja 0 o C
välillä kuvan mukaisesti.
Tehollinen lämpökapasiteetti on muotoa
c cu LF c fr (1 LF )
jonka viimeinen, maan jäätymis- tai sulamislämmön (l, J/kg) sisältävä termi ottaa huomioon faasimuutoksen.
Taulukko 1. Maaperän ja rakenteiden lämpötekniset materiaaliominaisuudet.
EPS Lattia, vaaka
EPS Lattia, pysty
EPS Routa, vaaka
EPS Routa, pysty
Lämmönsiirtokerroin perusmuurin ulkopuolella oli 25 W/m2K (SFS-EN ISO
6946, 2008). Maan pinnalla lämmönsiirtokerroin oli pienempi (10 W/m2K) koska
tällä saatiin oikeampi routasyvyys häiriintymättömässä maassa. Lumen eristävää
vaikutusta ei pidä standardin SFS-EN ISO 13793 (2001) mukaan ottaa huomioon.
Maaperässä 10 metrin syvyydessä asetettiin lämpötilaksi vuoden keskilämpötila
lisättynä puolella asteella ja geotermiseksi lämpötilagradientiksi (K/m) 0,43 kertaa
vuoden keskilämpötila (oC) + 1 (Skaven-Haug, ref. Saarelainen 1992).
Yhtälöt (2) ja (3) implementoitiin Comsol Multiphysics 3.5a ohjelmistoon, joka
ratkaisee yhtälön (1) elementtimenetelmää käyttäen. Yhden tilanteen kolmiulotteinen laskenta 10 vuoden jaksolla kesti noin 24 tuntia työasemakoneella (Dell
Precision T7500, Intel X5570 prosessori).
Tärkein laskentatulos oli roudan eteneminen erityisen kylmänä talvena, jollaisia
esiintyy kerran 50 vuodessa. Tätä talvea edelsi laskennassa noin 8 tavallista talvea, joiden aikana maan lämpötila ehtii asettua vastaamaan pitkää normaalia sääjaksoa.
4.1 Säätiedot
Normaalivuoden ulkolämpötilana käytettiin Suomen rakentamismääryskokoelman
D5 (Ohjeet 2012) mukaisia lämpötiloja Helsingille, Jyväskylälle ja Sodankylälle.
Laskennassa käytettiin kuukauden keskilämpötilojen pohjalta tasoitettua ulkolämpötilaa (kuvat 5 - 7) koska esimerkiksi vuorokauden keskilämpötilojen käyttö johtaa kohtuuttoman pitkiin laskenta-aikoihin. Myös vuorokauden keskilämpötilojen
käyttöä kokeiltiin (kuva 8) ja havaittiin, että pehmennetty ulkolämpötila antaa riittävän hyvän kuvan maaperässä olevan tarkastelupisteen lämpötilasta
Erityisen kylmän, kerran 50 vuodessa esiintyvän vuoden (merkintä F50) pakkasmäärä otettiin samoille paikkakunnille havainnointikauden 1961-1990 mukaan
(RT 81-10590, liite 1). Laskentaan kylmä vuosi konstruoitiin siten, että kesälämpötilat säilyivät normaalivuoden tasolla mutta talvikuukausien lämpötila laskettiin
niin, että saavutettiin tavoiteltu pakkasmäärä. Pakkasmäärä on periaatteessa summa vuorokauden keskilämpötiloista pakkaskaudella kerrottuna -24:llä mutta tarkempi määritelmä on Talonrakennusten routasuojausohjeissa (2007). Normaalivuoden
ja F50-vuoden säätiedot on esitetty taulukossa 2 sekä kuvissa 5 - 7.
Taulukko 2. Vuoden keskilämpötila ja pakkasmäärä normaalivuodelle ja kerran 50
vuodessa esiintyvälle vuodelle (F50).
Keskilämpötila, oC
Pakkasmäärä, Kh
Rautateiden routamitoitusta varten (RATO, osa 3. 2008) on otettu käyttöön vuosien
1978-2007 havaintoihin perustuva pakkasmääräkartta, jossa pakkasmäärät ovat
noin 4000 Kh aikaisempaa pienempiä. Kun tässä tutkimuksessa on kuitenkin
käytetty paikkakuntakohtaisia normaalivuoden lämpötiloja, uutta
pakkasmääräkarttaa ei voi suoraan soveltaa tämän tutkimuksen tuloksiin.
Aika, vuosia
Kuva 5. Tasoitettu ulkolämpötila puolentoista normaalivuoden ja yhden kylmän vuoden
aikana Helsingissä.
Lämpötila, oC
Kuva 6. Tasoitettu ulkolämpötila puolentoista normaalivuoden ja yhden kylmän vuoden
aikana Jyväskylässä.
Kuva 7. Tasoitettu ulkolämpötila puolentoista normaalivuoden ja yhden kylmän vuoden
aikana Sodankylässä.
Tasoitettu ulkolämpötila
Kuva 8. Laskettu lämpötila anturan alla olevassa tarkkailupisteessä (kuva 2) kun
ulkolämpötilana käytetään vuorokauden keskilämpötilaa tai tasoitettua Jyväskylän ulkolämpötilaa. Tilanne on sama kuin kuvassa 9.
Routalaskelmat rakennuksen pitkällä sivulla
Kaukana rakennuksen nurkista lämmön johtuminen rakennuksen pituussuunnassa
on vähäistä ja siksi roudan etenemistä voidaan laskea 2-ulotteisella mallilla. Kuvassa 9 on esimerkki roudan etenemisestä perustuksen läheisyydessä kylmän talven kevättalvella. Ajanhetki vastaa alinta tarkkailupisteen lämpötilaa vuoden 1,2
kohdalla kuvassa 10. Todetaan, että routaeristys on juuri riittävä estämään tarkkailupisteen jäätyminen nolla-asteen kriteerin mukaan. On kuitenkin huomattava, että
jäätyminen tapahtuu kuvan 4 mukaisesti asteittain lämpötilojen 0 oC ja -1 oC välillä, mitä kuvassa 9 esittää värin muuttuminen sinisestä punaiseen.
Kuva 9. Roudan eteneminen kylmänä talvena maaliskuun 12. päivänä Jyväskylässä. Väritetyn alueen lämpötila on nolla-asteen alapuolella. Kuvassa on myös isotermit yhden asteen välein. Lattiaeristeen paksuus on 400 mm, routaeristeen leveys 1,5 m ja paksuus 100 mm.
Tavallinen vuosi
Kylmin 50 vuoteen
Kuva 10. Lämpötila kuvan 2 tarkkailupisteessä tavallisina vuosina ja yhtenä kylmänä talvena. Tilanne on sama kuin kuvassa 9.
Lattian lämpöeristekerroksen paksuuden vaikutus tarvittavaan routaeristyksen leveyteen Helsingin ja Jyväskylän ulkolämpötiloilla on esitetty kuvassa 11. Tässä
routaeristeen paksuus on vakio. Kuvaan on laskettu myös tilanne, jossa perusmuuri on ulkopuolelta lämpöeristetty 50 mm paksulla eristeellä ylös asti. Nähdään, että perusmuurin ulkopuolisella eristämisellä on sama vaikutus kuin lattian eristepaksuuden muutoksella 500 mm -> 200 mm. Vastaava riippuvuus routaeristeen
leveyden ollessa vakio on kuvassa 12. Tästäkin nähdään, että perusmuurin ulkopuolisella eristämisellä on suuri vaikutus routaeristyksen mitoitukseen.
Routaeristeen leveys, m
Jyväskylä, eristetty
Helsinki, eristetty
Lattiaeristeen paksuus, mm
Kuva 11. Tarvittava routaeristeen leveys kun lattian eristyspaksuus muuttuu. Routaeristeen paksuus on Jyväskylässä 100 mm ja Helsingissä 50 mm. Katkoviiva
esittää tapausta, jossa perusmuurin ulkopuolinen eriste (50 mm) jatkuu maan yläpuolelle perusmuurin yläosaan saakka.
Routaeristeen paksuus, mm
Kuva 12. Tarvittava routaeristeen paksuus kun lattian eristyspaksuus muuttuu.
Routaeristeen leveys on Jyväskylässä 1,5 m ja Helsingissä 1 m. Katkoviiva esittää
tapausta, jossa perusmuurin ulkopuolinen eriste (50 mm) jatkuu maan yläpuolelle
perusmuurin yläosaan saakka.
Sodankylän ilmastossa kuvan 2 perusmuuria ei voi routasuojata kohtuullisella
eristemäärällä. Vielä 300 mm paksulla ja 2 m leveällä routaeristeellä lämpötila
tarkkailupisteessä on -0,3 oC, jos lattian eristepaksuus on 400 mm. Jos perusmuuri lämpöeristetään maanpäälliseltä osaltaan 100 mm paksulla eristeellä (EPS 120
Routa), riittää 2 m leveän routaeristeen paksuudeksi 0 oC -kriteerin mukaan 130
mm. Tämäkin osoittaa miten paljon perusmuurin maanpäällisen osan eristäminen
parantaa routasuojauksen toimintaa.
5.1 Ulkoilmaan eristetyn ja eristämättömän perusmuurin ero
Talonrakennuksen routasuojausohjeet (2007) perustuvat siihen, että perusmuuri
on hyvin eristetty (eristys ulkopinnassa tai perusmuuri kevytsorabetonia tms.) routasuojauksen alapintaan asti. Kuvaan 13 on laskettu ohjeiden mukaan mitoitettu tilanne. Eristetyn betoniperusmuurin ja harkkoperusmuurin (lämmönjohtavuus 0,2
W/mK) routasuojaus on kuvan mukaan riittävä mutta eristämättömälle betoniperusmuurille se ei riitä. Kuvan 2 betoniperusmuurilla routaeristeen paksuus täytyy
kasvattaa laskelmien mukaan 65 mm -> 100 mm, jotta routasuojaus olisi riittävä.
Harkkoperusmuuri
Betoniperusmuuri
Ulkoa eristetty betoniperusmuuri
Kuva 13. Lämpötila kuvan 2 tarkkailupisteessä samalla tavalla routasuojatuissa
betoni- harkkoperusmuurissa Jyväskylässä. Lattiaeristeen paksuus on 360 mm,
routaeristeen leveys 1,4 m ja paksuus 65 mm.
Jos tarkastellaan lämpövirtoja lämmönjohtumisen jatkuvuustilanteessa, jossa ulkolämpötila on koko ajan 0 oC, ei anturan jäähtymisessä ole kovin suurta eroa
kolmen rakenteen välillä (kuvat 14, 15, ja 16). Anturasta tosin johtuu betoniulkokuoreen suurempi lämpövirta (0,7 W/m, kuva 14 ja 0,5 W/m, kuva 15) kuin harkkoulkokuoreen (0,1 W/m, kuva 16) mutta betonisisäkuoresta johtuu vähintään
vastaavansuuruinen lämpövirta anturaan päin. Jatkuvuustilannetta paremmin todellisuutta kuvaavat vuoden mittaan muuttuvat lämpövirrat (kuva 17). Eristämättömän betoniperusmuurin anturaa jäähdyttää kylmänä talvena muita rakenteita
suurempi nettolämpövirta (kuva 17). Se selittää miksi eristämättömällä betoniperusmuurilla tarvitaan tehokkaampi routasuojaus.
Kuvasta 14 näkyy myös, että rakenteessa on merkittävä kylmäsilta betonilaatasta
perusmuurin sisäkuoreen. Tämä lisää lattian lämpöhäviötä harkkoperusmuuriin
verrattuna 20 % (kuvista 16 ja 14 lattian lämpövirta 7,9 W/m -> 9,5 W/m).
Kuva 14. Lämpövirrat (W/m) jatkuvuustilanteessa rakenteiden rajapinnoissa kun
ulkolämpötila on 0 oC ja lattian pintalämpötila 20 oC. Perusmuuri on betonia.
Ulkoa ylös asti eristetty betoniperusmuuri
Kuva 15. Lämpövirrat (W/m) jatkuvuustilanteessa rakenteiden rajapinnoissa kun
ulkolämpötila on 0 oC ja lattian pintalämpötila 20 oC. Perusmuuri on betonia ja
se on eristetty ulkopuolelta ylös asti 50 mm EPS Routa-eristeellä.
Kuva 16. Lämpövirrat (W/m) jatkuvuustilanteessa rakenteiden rajapinnoissa kun
ulkolämpötila on 0 oC ja lattian pintalämpötila 20 oC. Harkkoperusmuuri.
Ulkokuoreen menevä, betoni
Sisäkuoresta tuleva, betoni
Ulkokuoreen menevä, harkko
Sisäkuoresta tuleva, harkko
Ulkokuoreen menevä, eristetty betoni
Sisäkuoresta tuleva, eristetty betoni
Lämpövirta, W/m
Kuva 17. Anturasta perusmuurin sisä- ja ulkokuoreen siirtyvät lämpövirrat (W/m)
ulkoilmaan betoniperusmuurissa sekä harkkoperusmuurissa. Eristetty betoni tarkoittaa ulkopuolelta ylös asti 50 mm EPS Routa-eristeellä eristettyä perusmuuria.
Laskentatilanne on sama kuin kuvassa 13.
Routalaskelmat nurkan läheisyydessä
Kolmiulotteiset routalaskelmat tehtiin neliömäiselle rakennukselle, jolloin symmetrian takia riittää tarkastella vaakatasosta vain 1/8-osaa (kuva 18). Kuvassa 19
on lämpötila kyseisellä alueella lämpötilan tarkkailupisteen tasossa anturan alapuolella. Laskentatapaus on sama kuin aikaisemmin kuvassa 9 esitetty ja nurkkaalueella ei ole lisäeristystä. Nähdään, että nolla-asteen isotermi kaareutuu anturan
alle nurkkaa lähestyttäessä, joten tasapaksu routaeristys ei ole riittävä.
Nurkka-alueen
laajuus 1,5 m
Laskenta-alue
Kuva 18. Kolmiulotteisen laskennan lattia ja routasuojaus. Routaeristys on paksumpi nurkka-alueilla. Symmetrian takia alueesta on laskettu vain 1/8-osa.
jännityskentän
Nurkan läheisyydessä lämpötila
on alle 0oC kolmiomaisessa
alueessa jännityskentässä
Kuva 19. Lämpötila-alue -1oC … 0oC 200 mm anturan alapuolella nurkan läheisyydessä 24. maaliskuuta Jyväskylässä. Rakenne ja eristykset ovat samat kuin kuvan 9 kaksiulotteisissa laskelmissa. Laskenta-alue selviää kuvasta 18.
Kuvassa 20 on vastaavat lämpötilat tilanteissa joissa nurkka-alueen eristyspaksuutta on kasvatettu. Nykyisen suosituksen (Talonrakennusten routasuojausohjeet
2007) mukainen 40 % eristyspaksuuden lisäys parantaa tilannetta vain vähän. 100
% paksuuden lisäyksellä jäätynyt alue jännityskentässä jo selvästi pienenee mutta
jännityskentän kylmimmässä pisteessä lämpötila on yhä noin -0,5 oC ja siten perusmaasta on 50 % jäässä. Tätä tilannetta nurkassa voitaneen pitää hyväksyttävänä
koska kokemukset nykyisten routasuojausohjeiden toimivuudesta ovat hyviä ja lisäksi standardissa SFS-EN ISO 13793 (2001) hyväksytään myös matalampi lämpötilakriteeri -1 oC. Nurkan routasuojauksen toimivuuskriteereistä tarvitaan joka
tapauksessa lisää tutkimusta.
0 % paksuuden
lisäys nurkassa
40 % paksuuden
100 % paksuuden
alle 0 oC alue
0,4m x 1,2m
Kuva 20. Lämpötila-alue -1oC … 0oC 200 mm anturan alapuolella nurkan läheisyydessä 24. maaliskuuta Jyväskylässä ylhäältä katsottuna. Rakenne ja eristykset
ovat muuten samat kuin kuvan 9 2-ulotteisissa laskelmissa mutta nurkassa eristyspaksuutta on lisätty 0 %, 40 % tai 100 %.
Tarkastelupisteen lämpötila nurkassa ja seinän keskellä on esitetty ajan funktion
kuvassa 21, josta havaitaan jälleen, että nurkan eristepaksuuden lisäyksellä on
vain vähäinen vaikutus lämpötilaan. Vaikutus perusmaan jäätymisasteeseen jäätymiskäyrän (kuva 4) kautta on kuitenkin merkittävä. Kuvasta 21 havaitaan myös,
että lämpötilan minimihetki on nurkassa myöhemmin kuin keskellä seinää.
Kun tarkastellaan lämpötilaa tarkkailupisteessä seinän suunnassa (kuva 22), näkyy
eri routaeristysvaihtoehtojen ero selvemmin. Kuvaan on laskettu myös tilanteita,
jossa routaeristeen leveys on 2 m. Näilläkään ei voida täysin välttää nurkkapisteen
jäätymistä.
100 % keski
40 % keski
0% keski
100 % nurkka
40 % nurkka
0% nurkka
Kuva 21. Tarkastelupisteen lämpötilat seinän keskellä ja nurkassa. Rakenne ja
eristykset ovat muuten samat kuin kuvan 9 kaksiulotteisissa laskelmissa mutta
nurkassa eristyspaksuutta on lisätty 0 %, 40 % tai 100 %.
2/100/2/200
2/100/2/100
1.5/100/2/200
1.5/100/1.5/100
1.5/100/1.5/140
1.5/100/1.5/200
Etäisyys seinän keskikohdasta nurkkaa kohti, m
Kuva 22. Lämpötila seinän suunnassa 24. maaliskuuta Jyväskylässä erilaisilla
routaeristyksen vaihtoehdoilla. Selitteen lukuarvot ovat leveys seinä-alueella
(m)/paksuus seinä-alueella (mm)/leveys nurkka-alueella (m)/paksuus nurkkaalueella (mm).
Routaeristeen paksuuden kasvattaminen kaksinkertaiseksi nurkassa näyttää toimivan myös silloin kun perusmuuri eristetään ulkopuolelta 50 mm eristeellä. Kuvan
23 mukaan lämpötilat tarkkailupisteissä ovat hyvin lähellä toisiaan vaikka eristysratkaisut poikkeavat toisistaan.
Eristämätön, keski
Eristämätön, nurkka
Eristetty, keski
Eristetty, nurkka
Kuva 23. Tarkastelupisteen lämpötilat seinän keskellä ja nurkassa kun nurkassa
on kaksinkertainen eristyspaksuus seinä-alueeseen verrattuna. Perusmuuri on joko kuvan 2 mukainen, tai ulkopuolelta ylös asti 50 mm eristeellä eristetty. Routaeristeen paksuudet ovat vastaavasti 100 mm tai 65 mm ja leveys on 1,5 m.
Helsingin ilmastossa ja lattian eristepaksuudella 400 mm nurkan tarkastelupisteen
lämpötila on -0,2 oC, kun routaeristeen paksuus nurkassa on 100 mm ja leveys 1,5
m. Jos perusmuuri eristetään ulkopuolelta ylös saakka 50 mm eristeellä (EPS 120
Routa) riittää kapeampi 1,2 metrin routaeristys. Tällöin alin lämpötila nurkkapisteessä on -0,4 oC.
Routasuojauksen suositukset
Nykyisillä Talonrakennuksen routasuojausohjeilla (2007, edelliset painokset
1997, 1987) on pitkä perinne ja ne ovat osoittautuneet käytännössä toimiviksi.
Rakenteissa jotka on toteutettu ohjeiden mukaan, ei ole havaittu routavaurioita.
Ohjeessa perusmuuri oletetaan hyvin eristetyksi (eristys ulkopinnassa tai perusmuuri kevytsorabetonia tms.) routasuojauksen alapintaan asti. Lattiarakenteen
lämmöneristys vastaa enintään 360 mm paksua EPS-lämmöneristettä (EPS 100
Lattia), lämmönvastus 10 m2K/W). Ohjeessa painotetaan sitä, että routasuojauksen kannalta paras perusmuurin lämmöneristeen sijoituspaikka on perusmuurin
ulkopinnalla.
Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu entistä paremmin eristettyjä alapohjarakenteita
ja betonirakenteista perusmuuria, joka on tavallinen ja alttiimpi routavaurioille
kuin ulospäin hyvin eristetty perusmuuri. Lisäksi rakennuksen nurkka-alueen routasuojauksen tarvetta tutkittiin entistä kehittyneemmillä laskelmilla. Laskettujen
nurkkatapausten määrää rajoitti laskentaan kuluva aika mutta tulosten perusteella
voidaan silti todeta, että nurkka-alueella tarvitaan tehokkaampi routasuojaus kuin
aikaisemmin on suositeltu Talonrakennuksen routasuojausohjeissa (2007). KeskiSuomen sääoloissa nurkan routaeristyksen paksuuden tulee olla noin kaksinkertainen seinä-alueeseen verrattuna. Etelämpänä nurkan routaeristyksen merkitys
seinäalueeseen verrattuna korostuu koska tarpeeksi lämpimässä ilmastossa seinäalueen routaeristystä ei edes tarvita vaikka nurkka-alueella routaeristystä vielä tarvitaan.
Tämän tutkimuksen perusmuurirakenteelle suositellaan taulukoiden 3 ja 4 mukaista routaeristystä, jossa nurkka-alueella eristeen paksuus on kaksinkertainen seinäalueeseen verrattuna yhtenäisyyden vuoksi kaikissa ilmastovyöhykkeissä. EteläSuomessa seinä-alueella riittää kapeampikin routaeristys (kuva 11) mutta suositustaulukossa 3 on pitäydytty Suomessa totuttuun tapaan, jossa routaeristeen leveys on sama seinä-alueella ja nurkissa. Pohjois-Suomessa perusmuuri tulee eristää
ulkopuolelta kokonaisuudessaan 200 mm paksulla eristeellä (taulukko 4).
Taulukko 3. Routaeristyksen (EPS 120 Routa) suositus kuvan 2 rakenteelle. Taulukon
lukuarvot ovat paksuus seinäalueella millimetreinä (leveys metreinä)/paksuus nurkkaalueella millimetreinä. Mitoituspakkasmäärä F50 on kerran 50 vuodessa toteutuva
pakkasmäärä.
Pakkasmäärä
Lattiaeristeen (EPS 100) paksuus
F50 (Kh)
50(1,2)/ 100
50(1,4)/ 100
50(1,5)/ 100
50(1,6)/ 100
100(1,2)/ 200
100(1,4)/ 200
100(1,5)/ 200
100(1,6)/ 200
Taulukko 4. Routaeristyksen (EPS 120 Routa) suositus kuvan 2 rakenteelle, joka on
lisäksi eristetty ulkopuolelta 200 mm EPS Routa-eristeellä. Taulukon lukuarvot ovat
paksuus seinäalueella millimetreinä (leveys metreinä)/paksuus nurkka-alueella
millimetreinä. Mitoituspakkasmäärä F50 on kerran 50 vuodessa toteutuva pakkasmäärä.
120(1,7)/ 240
130(2,0)/ 260
150(2,0)/ 300
Eristetyn perusmuurin routaeristys seinä-alueella voidaan mitoittaa Etelä- ja Keski-Suomessa kuvien 11 ja 12 perusteella. Nurkka-alueen routasuojausta eristetylle
seinälle ei ole tarpeeksi paljon tutkittu, että siitä voisi antaa kattavia suosituksia.
Taulukossa 5 on kuitenkin annettu eräs suositus, joka vastaa 400 mm lattiaeristettä.
Taulukko 5. Nurkan routaeristeen suositus kuvan 2 rakenteelle, joka on lisäksi eristetty
ulkopuolelta 50 mm EPS Routa-eristeellä. Lattiaeristeen (EPS 100) paksuus enintään 400
Pakkasmäärä F50 (Kh)
Leveys metreinä/paksuus millimetreinä
1,5/130
Nurkan routasuojauksen laajuudeksi riittää aikaisempi routasuojausohjeiden suositus (taulukko 6).
Taulukko 5. Nurkan routasuojauksen laajuus (etäisyys nurkasta seinälinjalle)
mitoituspakkasmäärän F50 mukaan (Talonrakennuksen routasuojausohjeet 2007).
35 000 … 55 000
55 000 … 65 000
65 000 … 75 000
Nurkan routasuojauksen laajuus Lc
Äärimmäisen hyvin eristetyn alapohjan routasuojaus voidaan mitoittaa myös kuten kylmän rakennuksen routasuojaus
Taulukoiden pakkasmäärät vastaavat Helsingin, Jyväskylän ja Sodankylän pakkasmääriä havainnointikauden 1961-1990 mukaan (liite 1). Uudemman aikajakson mukaiset pakkasmäärät (RATO, osa 3, 2008) ovat näitä noin 4000 Kh pienempiä, joten uusia pakkasmääriä käytettäessä tulokset soveltuvat mainittuja
paikkakuntia hieman kylmemmille paikkakunnille.
Energiatehokkuusvaatimusten kiristyessä maanvastaisen alapohjan lämmöneristävyys paranee. Sen seurauksena rakennuksen alla olevan maapohjan lämpötila laskee. Tämä lisää perustusten routasuojauksen tarvetta. Tässä tutkimuksessa on haettu laskennallisesti yhteys lattian eristepaksuuden ja routaeristyksen leveyden sekä paksuuden välille kun käytetään EPS-lämmöneristeitä. Lattian eristepaksuus
vaihteli laajalla alueella 200 – 500 mm. Laskentaan valittu betoninen perusmuuri
on routasuojauksen kannalta vaativampi kuin Talonrakennuksen routasuojausohjeissa (2007) oletetaan. Perusmuurin ulkopuolinen eristys vähentää routasuojauksen tarvetta merkittävästi. Nurkka-alueen lisäeristystarve on kolmiulotteisten, entistä tarkempien laskelmien mukaan suurempi kuin aikaisemmin on oletettu.
Nurkka-alueella tarvitaan kaksinkertainen routaeristeen paksuus verrattuna seinälinjan eristyspaksuuteen Keski-Suomen sääoloissa.
Tämän tutkimuksen perusmuurin betonirakenne ei ole esimerkillinen ja suositeltava mutta se on valittu laskelmiin koska se on tavallinen ja routasuojauksen kannalta kriittinen. Rakennetta voidaan parantaa pienentämällä perusmuurin kylmäsiltoja sekä perusmuurin lämpöhäviöitä suoraan ulkoilmaan. Paras perusmuurin
lämmöneristeen paikka routasuojauksen kannalta on perusmuurin ulkopinnalla.
Routasuojauksen tarkempi mitoitus vaatii tuekseen lisätutkimusta. Lisää tietoa
tarvitaan lämpötilakriteereistä eri maalajeissa ja perustusrakenteissa sekä nurkan
routaeristyksen toiminnasta.
Comsol Multiphysics Modeling Guide. 2008. Version 3.5a. Comsol AB.
RATO, osa 3. 2008. Ratatekniset ohjeet. Ratahallintokeskus.
RT 81-10590. 1995. Routasuojausrakenteet.
RT 37790. 2009. EPS-lämmöneristeet. EPS-rakennuseristeteollisuus.
Saarelainen, S. 1992. Modelling frost heaving and frost penetration in soils at some
observation sites in Finland. The SSR model. VTT Publications 95.
SFS-EN ISO 6946. 2008. Building components and building elements. Thermal resistance and thermal transmittance. Calculation method
SFS-EN ISO 13770. 2008. Thermal performance of buildings. Heat transfer via the
ground. Calculation methods.
SFS-EN ISO 13793. 2001. Thermal performance of buildings. Thermal design of
foundations to avoid frost heave.
Suomen rakentamismääräyskokoelma, Osa D5 Rakennuksen energiankulutuksen ja
lämmitystehontarpeen laskenta, ohjeet. 2012.
Talonrakennuksen routasuojausohjeet. 2007. Rakennustieto Oy.
Kerran 50 vuodessa toistuva pakkasm채채r채 F50 jaksolta 1961-1990
L채hde: Talonrakennuksen routasuojausohjeet. 2007. Rakennustieto Oy.
EPS-tutkimusraportti_perustusten_routasuojaus
TUTKIMUSRAPORTTI Kirjoittajat: Jorma Heikkinen, Miimu Airaksinen Luottamuksellisuus: Luottamuksellinen VTT-R-04025-11 VTT:n nimen käyttäminen mainonnassa tai tämän raportin osittainen julkaiseminen on sallittu vain VTT:ltä saadun kirjallisen luvan perusteella. 3 Routasuojaus ja sen toimivuuskriteeri ............................................................................... 5 7 Routasuojauksen suositukset ......................................................................................... 20 Published on issuu