Liikuntasaumat

Liikuntasaumalla voidaan estää haluttujen rasitusten siirtyminen rakenneosasta toiseen ja sallia liikuntasauman molemmin puolin olevien rakenteiden liikkeet. Liikuntasaumoissa vaikuttavat liikkeet ja voimat pyritään arvioimaan etukäteen, jolloin liikuntasauma voidaan suunnitella järkevästi. Tyypillisesti liikuntasaumaa käytetään betonirakenteissa betonin viruman, kutistuman ja lämpöliikkeiden hallintaan. Jos nämä liikkeet estetään, aiheutuu rakenteisiin ns. pakkovoimia, jotka voivat olla hyvin suuria. Pakkovoiman suuruus riippuu toisaalta rakenteen jäykkyydestä ja siitä kuinka suuri siirtymä ilman suunniteltua liikuntasaumaa rakenteeseen voi syntyä. Jäykkiin rakenteisiin syntyy suurempia voimia ja joustaviin, helposti siirtyviin rakenteisiin pienempiä voimia. Pakkovoimasta (pakkosiirtymästä) rakenteisiin syntyvän voiman voi laskea antamalla rakenteelle pakkovoiman aiheuttaman siirtymän ja laskemalla tästä siirtymästä aiheutuvan voiman.

Yleistä

Jos liike on estetty, voidaan pakkovoima P laskea kaavalla:

P = ε x E x A, missä:

  • ε = ∆l / L
  • E = kimmokerroin
  • A = poikkipinta-ala
  • ∆l= liike
  • L= pituus, jolla liike ∆l tapahtuu

Liikuntasaumoja voidaan käyttää myös rakenteiden värähtelyn katkaisemiseen tai maanjäristyksen aiheuttamien liikkeiden sallimiseen.

Joskus liikuntasauman halutaan siirtävän määrätty voima. Tällöin sauma suunnitellaan toiminnallisesti siten, että ko. voima siirtyy liikuntasauman kautta, mutta muut rasitukset eivät siirry. Tyypillinen tapaus on, että liikuntasauma sallii x-suuntaisen liikkeen, mutta y-suuntainen liike on estetty.

Betonielementtien välisissä liikuntasaumoissa käytetään yleensä neopreeni - teflon rakenteita.


Kuva 36. Suorakaidepalkin liitos palkin pää lovettu (liikuntasauma) (reunapilari)
Kuva 37. Suorakaidepalkin liitos pilarin päähän (liikuntasauma) (keskipilari)
Kuva 38. Ontelolaatta (liikuntasauma)
Kuva 39. Maanvarainen laatta, liikuntasauma

Liikuntasauman liike

Liikuntasauman liike lasketaan eurokoodien mukaan. Betonirakenteiden eurokoodeissa SFS-EN 1992-1-1 kohdassa 3.1.4 on esitetty betonin viruman ja kutistuman vaikutuksen määrittäminen. SFS-EN 1992-1-1 liitteessä B annetaan lisäksi opastavia tietoja viruman ja kutistuman määrittämiseksi. Työmaalla tapahtuva betonielementin kutistuman arvo on noin n. 70% lasketusta kutistuman kokonaisarvosta. Esijännitetyillä rakenteilla voidaan karkeasti arvioida asennuksen jälkeen tapahtuvan loppukutistuman ja -viruman olevan yhteensä suuruusluokkaa 3 ‰. Lämpötilan muutos aiheuttaa betonielementiin pituuden muutoksen 0,1‰ / 10 °C.

Liikuntasaumojen tarve

Betonirakenteita käsittelevässä eurokoodissa EC2 osa 1-1 kansallinen liite, kohdassa 2.3.3 on yleisohje liikuntasaumojen tarpeesta:

“Tavanomaisissa rakenteissa kutistuman ja lämpötilan vaikutukset kokonaistarkastelussa voidaan jättää huomiotta, mikäli liikuntasaumat sijaitsevat vähintään 30 m:n välein, jotka mahdollistavat siirtymien syntymisen”.

Suomen kansallisessa ohjeessa tähän on lisätty harkintamahdollisuus:

Talorakenteissa lämpötilan ja kutistumisen vaikutukset voidaan jättää huomiotta kokonaistarkastelussa, mikäli rakenne varustetaan liikuntasaumoin, jotka mahdollistavat siirtymien syntymisen. Liikuntasaumaväli djoint suunnitellaan aina erikseen, erityisesti perustamistapa huomioon ottaen.

Suomessa on perinteisesti käytetty pidempiä liikuntasaumavälejä (RIL K132 by 139 s.115):

  • jos rakennuksen pituus on yli 60m on rakennus yleensä aina jaettava liikuntasaumoilla osiin.
  • kalliolle perustetuilla rakennuksilla liikuntasaumavälinä on pidetty 30 … 50m
  • kantavalle maapohjalle on käytetty 40 … 60m liikuntasaumaväliä
  • paaluperustuksilla on käytetty 40 … 60m liikuntasaumaväliä

Kylmien rakennusten yhteydessä on arvioitu, että yo. arvot puolitetaan.

Kukin liikuntasaumaväli suunnitellaan toimimaan omana jäykistävänä rakennusosanaan siten, että siinä olevat rakenteet jäykistävät koko liikuntasaumavälin.

Asuinrakennukset

Asuinkerrostalot, joissa on pääasiassa poikittaisia kantavia betonielementtiseiniä sekä porrashuoneen seinäelementit, jaetaan usein kaksi porrashuonetta sisältäviin liikuntasauma-alueisiin. Tämä tarkoittaa tavallisesti 30m välein olevia liikuntasaumoja, maksimina voidaan pitää 45m.

Asuinkerrostalon liikuntasauma on paras tehdä kaksinkertaisena seinänä, joiden välissä on ilmarako.

Toimisto- ja liikerakennukset

Rakennusten pohjan lävistäjän suunnassa ehdottomana maksimipituutena voidaan pitää noin 70m, jolloin liikuntasaumaväli on noin 60m. Suositeltavaa olisi kuitenkin suunnitella pisimmäksi liikuntasaumaväliksi noin 50m. Useimmiten myös toimisto- ja liikerakennuksissa on edullisinta suunnitella liikuntasaumat kaksoisrakenteisina, esim. kaksoispilareiden avulla.

Liikuntasaumatyypit

Voimaa siirtämättömät liikuntasaumat

Pinnan tasossa voimaa siirtämättömiksi liikuntasaumoiksi lasketaan teflon-liikuntasaumat. Muita yleisesti käytettyjä, voimaa siirtämättömiä liikuntasaumoja ovat kaksoisrakenteet, esim. kaksoispilarirakenteet liikuntasauman kohdalla ja ulkoseinien ulkokuorien kestoelastiset saumaliitokset.

Voimaa siirtävät liikuntasaumat

Voimaa siirtävät liikuntasaumat siirtävät voimaa yhdessä tai useammassa suunnassa, mutta sallivat samalla liikkeen halutussa suunnassa.

Esim. neopreen-laakerit sallivat pienen liikkeen, mutta siirtävät myös vaakavoimaa. Pyöröterästappivaarnoilla voidaan siirtää sauman kohdalle tuleva leikkausvoima, mutta kun tappien toinen pää irroitetaan betonista esim. bitumilla, rakenne toimii tappien suunnassa liikuntasaumana, mutta muissa suunnissa voimaa siirtävänä liitoksena.

Erilaiset pulttiliitokset, joiden liitoskappaleissa on soikea stadionin muotoinen reikä voivat toimia liikuntasaumoina reiän suunnassa, mutta muissa suunnissa siirtävät voimia. Myös erilaisia kisko- ja hylsyrakenteita käytetään liikuntasaumoina, jotka sallivat liikkeen yhdessä suunnassa, mutta siirtävät voimaa muissa suunnissa.