Naulaliitosongelmat puisten kattoristikoiden päälle naulattavissa ja tukirakenteissa

1. Virhe

Useita puisista kattoristikoista (nippuristikko) valmistettuja kattorakenteita on jouduttu korjaa­maan ja vahvistamaan, koska valmistaja ei ole asennuksen yhteydessä voinut tai osannut tehdä voimassa olevien määräysten ja ohjeiden mukaisia naulaliitoksia. Liitosten lujuudet eivät ole olleet riittäviä, ja rakenteiden stabiilius on ollut puutteellinen.

Erityisesti on ongelmia ollut tapauksissa, missä puiset kattokannattajat on sekä lujuus­teknisistä että palonkestävyyden takia tehty niputtamalla kolme hoikasta sahatavarasta tehtyä kattoristikkoa. Ristikoiden sauvojen välissä on naulalevyn paksuinen rako. Nippuihin kuuluvien yksittäisten kattoristikoiden sauvoihin on käytetty joko 42 tai 45 mm paksua sahatavaraa, missä ruoteiden ja jäykistävien rakenneosien naulaamiselle jää hyvin vähän tilaa, ja virheiden mahdollisuus on merkittävä.

Kuva 1. Puisten kattoristikoiden tuenta tai ruoteiden kiinnitys naulaamalla.

Koska kaksi tai kolme naulalevyristikkoa niputtamalla on päädytty rakenteeseen, missä ei voida täysin vakuuttua suoraan pääkannattajan yläpaarteen päälle naulattavien tukiran­kojen/ruoteiden kiinnityksistä, virhe on tapahtunut jo tuotesuunnittelussa, paitsi jos ongelman hoitamiseksi on annettu erilliset työohjeet. Muussa tapauksessa on kyse ohjeiden vastaisesta virheellisestä asennustyöstä.

Kattoristikoiden päälle naulauksessa on eri kohteissa tehty seuraavia kattorakenteiden kestävyyteen olennaisesti vaikuttaneita virheitä:

• naulaus ei ole tapahtunut täysin kohtisuoraan puun syihin nähden,
• naulojen kärjet ovat tunkeutuneet ulos reunaprofiilin sivusta, tai
• naulat ovat tunkeutuneet viereisen profiilin sisälle profiiliin sivusta,
• naulojen reunaetäisyydet ovat ristikoiden yläpaarteissa (vähintään 10d vetovoiman puolella) olleet liian pieniä,
• nippuihin kuuluvien paarresauvojen jatkosten ollessa samassa kohdassa, ruoteiden tms. naulaus on voinut osua jatkoskohtaan tai profiilien väliin (välit aiheutuvat naula-levyistä, joilla ristikot on niputettu).

Virheeseen johtavia mahdollisia syitä ovat olleet mm.:

• rakennetyyppi ja sen valinta, tai naulaustyöohjeiden puuttuminen,
• huolimaton naulaaminen suoraan kattoristikoiden päälle,
• ruoteiden jatkosten (erityisesti päittäisjatkokset) huolimaton valmistus,
• katon pintaa kannattavien puisten ruoteiden naulaaminen on saattanut kuulua katto­urakkaan, jolloin sen valvonta on voinut olla puutteellista.

2. Virheestä aiheutuvat ongelmat

Liitosten valmistamiseen liittyvistä virheistä pääasiallinen seuraus on kattorakenteen ja siihen kuuluvan osan tai liitoksen puutteellinen kestävyys.

Vauriotapauksissa ei ole riittävästi ymmärretty katon pääkannattajien eli puisten katto­ristikoiden sivutuennan merkitystä. Ristikoiden kestävyys perustuu siihen, että ne asennetaan pystysuoraan ja niiden asento varmistetaan suunnitelmien mukaisten sivutukien, kuten ruoteiden ja vinoreevojen avulla.

Naulausliitoksen puutteellinen kestävyys voi aiheuttaa yhden tai useamman ristikon stabiliteetin menetyksen ja niiden äkillisen (jatkuvan) sortumisen tai rakenteen muunlaisen vaurioitumisen esimerkiksi yhdessä materiaalin vähittäisen muuttumisen ja/tai muiden mahdollisten virheiden kanssa.

3. Virheen korjaaminen

Pintarakenteiden ollessa asennettuja, havaitut liitosvirheet oli mahdollista korjata tukemalla kyseiset kattoristikot virheellisten naulaliitosten kohdista sivusuuntaisilla ja vinoilla reevoilla tai muulla tavoin harustamalla, eli korjaamalla tuenta suunnitelmien mukaisesti. Ristikoiden tuentatarve on esitetty niiden valmistusdokumenteissa.

4. Hyvän rakentamistavan mukainen ratkaisu

Puurakenteiden suunnittelussa ja toteutuksessa noudatetaan Ympäristöministeriön asetusta kantavista rakenteista (477/2014) ja siihen liittyvää ohjetta Rakenteiden lujuus ja vakaus. Puurakenteet (2016). RIL 205-1 ja RIL 205-2 ovat edellä mainittuihin lähteisiin perustuvia puurakenteiden käytännön suunnitteluohjeita.

Puurakenteiden toteuttamisen laadunhallinta on kuvattu standardissa SFS 5978 Puurakenteiden toteuttaminen. Rakennuksien kantavia rakenneosia koskevat säännöt.

Hyvään rakentamistapaan kuuluu, että rakenneosan ja rakenteen valmistusta valvotaan. Puuristikoiden tehdasvalmistus on yleensä laadunvarmistuksen piirissä, mutta rakenteiden lopullinen kestävyys perustuu ohjeiden mukaisesti suoritettuun asennukseen rakennus­paikalla. Erityisen kriittisiä työvaiheita ovat rakennetta jäykistävien rakenneosien asentaminen ja kiinnittäminen.

Myös naulaliitosten naulojen oikea sijainti on tärkeä. Naulaliitoksen naulojen väli ja reunaetäisyydet on esitetty kuvassa 2. Jos nauloille esiporataan ohjeen mukaiset reiät, kuvassa esitetyt pienimmät sallittavat liitinvälit, päätyetäisyydet ja reunaetäisyydet voidaan kertoa 0,7:llä.

Kuva 2. Naulojen välit ja reunaetäisyydet (kuva 8.7S, RIL 205 Puurakenteiden suunnittelu).

Naulalevyristikon yläpaarteen vähimmäisleveys riippuu sahatavaran toleransseista ja muista naulaamalla tehtävää liitosta koskevista ehdoista. Kun naulausleveys on alle 100 mm, on sahatavaran mittatoleranssi SFS 5978 mukaan +3 mm ja -1 mm (kosteuspitoisuus 20 %). Sahatun puutavaran poikkileikkauksen todellinen leveys voi olla 3 mm suurempi tai 1 mm pienempi kuin nimellisleveys. Mitat pitää ottaa huomioon rakenteiden mitoituslaskelmissa.

Koska ruoteessa voi pääkannattajan molemmin puolin vaikuttaa joko puristus- tai vetovoima F (kuva 1), tulee ilman erillistä kiinnityslevyä tai -kappaletta tehdyn naulausliitoksen toteuttaa seuraava ehto: yhden naulan tapauksessa yksittäisen yläpaarteen leveys on oltava vähintään = b ≥ 2 x 10d + 2 mm.

Eo. kaavassa ei ole otettu huomioon naulauksen vinoudesta aiheutuvaa toleranssia (kuva 1), koska naulan kohtisuoruudelle ei ole asetettu vaatimuksia!

Eri naulapaksuuksilla d (mm) saadaan:

d (mm)	1,7	2,1	2,5	2,8	3,4	4,2	5,1	5,5	6,0
b (mm)	36	44	52	58	70	86	104	112	122

Taulukosta voidaan nähdä, että naulalevyristikon yläpaarteen paksuuden ollessa 42 mm tai 45 mm (kuva 1), siihen saa naulata vain 1,7 mm ja vastaavasti 2,1 mm paksuilla nauloilla.

Kattoruoteiden paksuudet ovat tyypillisesti 2” eli noin 50 mm = t. Naulojen paksuuden pitää toteuttaa ehto t ≥ 8d, mistä saadaan: d ≤ t / 8 = 6,25 mm, joten kestävimmät naulat ovat 5,1 mm tai 5,5 mm paksuja.

Sileiden naulojen pitää upota pääkannattajan yläpaarteeseen vähintään matka 12d, jotta niille voidaan laskea täysi leikkauskapasiteetti RIL 205-1 kohdan 8.3.12 mukaan.

Tällöin naulojen pituuksien L pitää olla vähintään 50 mm + 12d. Kyseisten 1,7 tai 2,1 mm paksujen naulojen vähimmäispituudet ovat 70,4 mm ja 75,2 mm.

Ohjeessa RIL 248-2008 (NR-kattorakenteen jäykistyksen suunnittelu) on aiemman arvon (10d) sijasta valittu naulaliitoksen pienimmäksi reunamitaksi 7d, kun voima vaikuttaa kohti­suoraan syiden suuntaan.

5. Muuta

Naulalevyristikoiden tukirankojen liitokset pääkannattajien päälle ovat voimaa siirtäviä liitoksia, joihin on sovellettava kuvan 2 mukaisia reunaetäisyyksiä.

Ruoteessa vaikuttava tuulesta aiheutuva tai tukivoima aiheuttaa kattoristikon toiseen reunaan sivuttaista vetoa ja toiseen puristusta. Kuvan 2 naulauskaavioista voidaan havaita, että naulattaessa paarteen päälle etäisyys naulasta yläpaarteen vetovoiman puoleiseen reunaan on oltava vähintään 10d. Naulojen välin tulee voiman suunnassa olla vähintään 10d.

Rakennustuotteiden hankekohtaisen kelpoisuuden varmistamisessa tulee noudattaa voimassa olevaa lainsäädäntöä, asetuksia ja viranomaisohjeita. Tuotteiden kelpoisuuden varmistaminen asettaa velvollisuuksia rakennushankkeeseen ryhtyvälle (mm. kelpoisuuden toteamisvastuu), suunnittelijalle (mm. vaatimusten asettaminen ja osallistuminen kelpoisuuden toteamiseen) ja urakoitsijalle (mm. asetettujen vaatimusten noudattaminen ja tarkastusasiakirjan ylläpito).

Tuotteiden vaatimustenmukaisuus varmistetaan esim. CE-merkintäjärjestelmän avulla tai kansallisella tuotehyväksyntämenettelyllä (lisätietoa: www.ym.fi, Rakennustuotteiden tuotehyväksyntä). CE-merkinnällä valmistaja ilmoittaa tuotteen ominaisuudet yhdenmukaisella eurooppalaisella tavalla. Lisätietoa tuotteen kuuluvuudesta CE-merkintäjärjestelmään löytyy verkkosivulta www.henhelpdesk.fi.

Lähteet

Ympäristöministeriön asetus kantavista rakenteista (477/2014), Ohje: Rakenteiden lujuus ja vakaus, Puurakenteet. Ympäristöministeriö 2016.

RIL 205-2018. Puurakenteiden suunnittelu. Eurokoodin EN-SFS 1995 suunnitteluohje. Osat 1 ja 2. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry.

SFS 5978 Puurakenteiden toteuttaminen. Rakennuksien kantavia rakenneosia koskevat säännöt.

Kortit jaotellaan neljään pääryhmään: suunnittelu (S), toteutus (T), menettelytapa (M) ja ylläpito (Y). Suunnittelun ja toteutuksen alaryhmät ovat: Kantavat rakenteet (betoni BE, puu PU ja teräs TE); Rakennusfysiikka (RF); Pohjarakenteet (PO); Talotekniikka (LVI) (LVI) ja Muut (MU). © Rakennus-, LVI- ja kiinteistöalan henkilöpätevyydet FISE Oy