Leca®-sorakaton suunnittelu

Suunnittelun tavoitteena on päätyä taloudelliseen ja laadukkaaseen sekä asennusystävälliseen Leca-kattorakenteeseen. Katon suunnittelussa on kiinnitettävä huomiota useisiin yksityiskohtiin. Hyvään lopputulokseen päästään tiiviillä ja avoimella yhteistyöllä eri asiantuntijoiden kanssa ja ennen kaikkea suunnittelemalla katto, samoin kuin rakennuksen muutkin julkisivut, viimeistä piirtoa myöten. Lue Leca-sorakaton suunnittelusta tarkemmin suunnitteluohjeestamme. 

Suunnittelun perusteet

Yläpohjaa suunniteltaessa on otettava huomioon rakenteen kantavuus, lämmön- ja vedeneristys sekä kosteuden vaikutus rakenteeseen. Rakennuksen yläpohjarakennetta rasittaa rakennuksen ulko- ja sisäpuolelta tuleva kosteus. Ulkopuolinen kosteus tulee yleensä sadevetenä, jonka pääsy rakenteeseen estetään vesikatteella.

Rakennuksen sisäpuolelta kosteutta voi kulkeutua yläpohjarakenteeseen mm. diffuusion vaikutuksesta, ilmavuotojen mukana tai sitä voi olla rakenteessa ja materiaaleissa rakennekosteutena. Diffuusion ja ilmavuotojen vaikutuksesta rakenteeseen voi tiivistyä kosteutta käytännössä vain kylmänä vuodenaikana.

Kevytsoralla eristetyt yläpohjarakenteet tuuletetaan tavallisimmin tuulen aiheuttamalla paine-erolla. Tuuletuksella kattorakenteesta poistetaan rakennekosteus ja käytön aikana mahdollisesti kertyvä kosteus. Täten kosteus ei jää koskaan rakenteeseen pitkäksi aikaa vaurioittamaan rakennetta (kuva 1).

Kuva 1. Rakennetyyppi, katealustana kevytsorabetonilaatoitus, EPS lisälämmöneriste.

Kevytsorakaton suunnittelussa tulee huomioida mm. seuraavat asiat:

Kantava rakenne:

• vesihöyrynvastus
• ilmatiiveys (myös kutistumien jälkeen)
• kantavan rakenteen läpimenojen tiiveys.

Katon rakenne ja kevytsoralajite:

• rakennevaihtoehdot
• U-arvo, eristeen keskipaksuus
• pintabetonilaatta vai katelaatta
• liikuntasaumat.

Kosteusrasitus:

• rakennekosteus
• käytön aikainen kosteus, höyrynsulun käyttö.

Tuuletus:

• tuuletustarve
• tuuliolosuhteet, tuulen paine-erot räystäillä
• kevytsoralajite
• esiintyykö tuuletuksen katkaisevia esteitä
• höyrynsulun tarve
• räystään rakenne ja tuuletusreiät
• tuuletuksellisesti vaikeat kohdat
• alipainetuulettimien tarve
• tuuletusputkien tarve
• painesuhteet.

Höyrynsulku

Höyrynsulku tarkoittaa ainekerrosta, jonka pääasiallinen tehtävä on estää haitallinen vesihöyryn diffuusio kantavan rakenteen läpi Leca-sora eristekerrokseen. Diffuusion aiheuttama kosteus voidaan poistaa yläpohjasta tuulettamalla, mutta ilmavuotojen kuljettamaa kosteutta ei voida kokonaan poistaa tuuletuksella, vaan ilmavuodot on estettävä.

Höyrynsulun käyttämistä suositellaan aina, ja etenkin kun kantava rakenne kevytsorakerroksen alla on elementtirakenne. Höyrynsulku mitoitetaan vallitsevien kosteusolosuhteiden mukaan. Suosittelemme käytettäväksi tyypillisissä rakenteissa BH1-luokan höyrynsulkua tai KMS-170/3000 bitumikermiä. Tällä varmistetaan höyrynsulun tiiveys. Mekaanisten kiinnikkeiden ja putkiläpivientien tiiviys tulee varmistaa huolellisella työllä.

Höyrynsulkua voidaan käyttää työmaa-aikaisena vesieristeenä, kun elementtien asennuksen jälkeen valetaan laatan päälle pienet ylimääräiset kaadot. Nämä valut suunnitellaan siten, että sadevesi valuu esteettä höyrynsulkukattokaivoihin (kuva 2).

Kuva 2. Höyrynsulkukaivo johtaa rakennusaikana sadevedet sadevesiviemäriin.

Leca-sora lämmöneristeenä

Suositeltavin Leca-soralajite yläpohjan eristeeksi on Leca-sora katto 4–20 mm, irtotiheys n. 250 kg/m³. Tällä saavutetaan hyvä lämmöneristyskyky ja riittävä tuuletus suurimmassa osassa katoista. Silloin kun Leca-soran kerrospaksuus on alle 500 mm, käytetään Leca-sora katto 8–20 mm lajiketta. Tämän irtotiheys n. 225 kg/m³.

Lajikkeella 8–20 mm on suuri ilmanläpäisevyys, joten sillä saavutetaan riittävä tuuletus myös matalissa Leca-sorakerroksissa. Paksummissa Leca-sorakerroksissa suuri ilmanläpäisevyys voi kuitenkin aiheuttaa sisäistä konvektiota, joka heikentää rakenteen lämmöneristyskykyä. Käyttämällä Leca-sora katto 4–20 mm lajiketta vältytään konvektion aiheuttamalta lämmöneristyskyvyn heikkenemiseltä.

Eristekerroksen paksuus määritellään keskipaksuutena vaaditun U-arvon mukaan. Keskipaksuus määritetään alla olevan kuvan mukaan 1/3 lapeleveyden L1 etäisyydellä räystäältä (kuva 3).

Kuva 3. Leca-sorakerroksen keskipaksuuden määrittäminen.

Haluttaessa pienentää eristekerroksen paksuutta voidaan Leca-soraeristyksen alla käyttää EPS-kattoeristettä tai mineraalivillaa. Eristelevyt tulee asentaa suoraan kantavan rakenteen ja höyrynsulun päälle. Käytettäessä EPS- tai mineraalivillalevyjä lisälämmöneristeenä voidaan kevytsoralajikkeena useimmiten käyttää paremmin tuulettuvaa Leca-sora katto 8–20 mm lajiketta.

Lisäeristetyssä katossa kevytsoran keskilämpötila laskee 3–5 astetta, mutta tämä ei muuta ratkaisevasti konvektion kykyä siirtää kosteutta. Kuivumiskyky eli kosteuskonvektio katosta ulos riippuu tuuletuspituudesta ja on 4,6–16,2 kg/ m²a EPS tai mineraalivilla lisäeristyksellä, kun se on normaalissa kevytsorakatossa 7,6–26,5 kg/m²a. 

Solumuovilla eristetyssä katossa diffuusio on moninkertaisesti hitaampaa kuin konvektio. Tällöin katon kuivumisnopeus (kun kosteus on höyrynsulun päällä) määräytyy diffuusionopeuden perusteella. Suositeltava solumuovisen lisäeristeen paksuus on enintään 150 mm, jos katon kuivumista ei tehosteta esimerkiksi lisäeristeen tuuletuksella.

Kattoon voi kohdistua rakennuksen elinkaaren aikana kosteusrasituksia katevuodoista. Katevuodot saattavat siirtää kattoon erittäin suuria kosteusmääriä. Vaurioista johtuvien kosteusrasitusten kuivuminen lisäeristetystä kevytsorakatosta kestää huomattavasti pidempään kuin pelkällä kevytsoralla eristetystä katosta.

Vedeneristys

Perinteisessä tuuletetussa kevytsorakatossa katealustana voidaan käyttää joko Leca-kevytsorabetonisia katelaattoja tai paikalla valettavaa pintabetonilaattaa. Katelaattaa käytettäessä pintalaatan liikekeskittymät estetään ja pintalaatan liikuntasaumat muodostuvat luonnostaan sekä rakennekosteus pienenee ja aluskermi voidaan kiinnittää samana päivänä. 

Betoninen pintalaatta valetaan mahdollisimman ohueksi (30...50 mm) käyttäen hiertobetonia, jonka sementtimäärä on alhainen. Pintabetoni valetaan yleensä kevytsoran päälle asennettavan vesihöyryä läpäisevän valusuojapaperin tai -kankaan päälle. Haluttaessa pintavalu voidaan tehdä myös suoraan kevytsoran päälle.  Runkorakenteen liikuntasauman kohdalle tehdään aina liikuntasauma. Lisäksi pintalaatta jätetään irti 10...20 mm:n raolla räystäistä ja kaikista läpimenoista.

Vesikattoa ja vedeneristystöitä koskevat suunnitelmat tulee yleensä kerätä yhtenäiseksi vedeneristyssuunnitelmaksi, jossa rakennesuunnittelijan tulee esittää vesikaton rakenne ja vedeneristyksen käyttöluokka.

Loivilla katoilla katteen ja vedeneristyksen käyttöluokka määräytyy katon käyttötarkoituksen, kattokaltevuuden sekä vedeneristyksen suojaustavan mukaan. Kaltevuus tarkoittaa katon lappeen kaltevuutta valmiilla katolla käyttöolosuhteissa rakenteen taipuma huomioonotettuna.

• VE 80R Liikennöidyt tasot, piha-alueet ja terassit, joilla on moottoriajoneuvoliikennettä. Vähimmäiskaltevuus on 1:80.
• VE 80 Henkilöliikenteen kuormittamat terassit, parvekkeet ja vastaavat sekä tavanomaista loivemmat vesikatot. Vähimmäiskaltevuus on 1:80.

Tuuletuksen suunnittelu

Kattorakenteisiin kertyy kosteutta pääasiassa kolmella tavalla:

• Diffuusion vaikutuksesta rakenteiden läpi kulkeutumalla.
• Ilmavuotojen, erityisesti elementtisaumojen ja läpivientien vuotojen johdosta.
• Rakennekosteutena betonista ja muista materiaaleista sekä mahdollisesta työnaikaisesta sateesta.

Kosteuden kertymistä kattoon ei voida kokonaan estää, joten kosteus on poistettava tuuletuksella. Tuuletus järjestetään tavallisesti tuulen avulla räystäällä olevan raon kautta. Tuuletussuunnaksi valitaan yleensä tuuliesteet huomioiden lyhin tuuletusmatka (rakennuksen leveys). Yleensä lyhyet sivut suljetaan kokonaan, ettei katon kulmien yli pääse syntymään ylituuletusta. Samoin pistetalon räystäät suljetaan vähintään kulmista.

Kuva 4. Rakennusten tuuletussuunta.

Tuuletuksella poistetaan diffuusiosta ja rakennekosteudesta rakenteeseen joutunut kosteus. Ilmavuotojen mukana kulkeutuvaa kosteutta ei voida tuulettamalla poistaa, vaan ilmavuodot rakenteessa on estettävä.

Aluksi määritetään katon tuuletettavat rakennekerrokset ja niiden alkukosteus esim. Leca-sorakattojen suunnitteluohjetta apuna käyttäen. Alkukosteudesta lasketaan tarvittava tuuletusmäärä jakamalla kuivuminen kahdelle vuodelle.

Tuuletustarve, Qv vuotuista kuivatettavaa kosteusmäärää kohden arvioidaan kaavalla:

QV = 0,025 m³/h kg x Kuivatettava kosteus (kg /m²)

Eli jokainen kg kuivatettavaa kosteutta yhtä vuotta kohden lisää tuuletustarvetta 0,025 m³/m²h. Tuuletusmäärän tavoitearvo on kuitenkin vähintään 0,1 m³/m²h.

Katon tuulettuminen pyritään ensin toteuttamaan tuulenpainetta hyväksikäyttäen. Koneellista tuuletusta voidaan käyttää, mikäli rakennuksen monimuotoisuus, Leca-sorakerroksessa olevat virtausesteet tai katon suojaisuus tuulelta aiheuttavat epävarmuutta katon tuulettumiselle luonnonvoimaisena.

Kuva 5. Tuulenpaine arvioidaan katon korkeuden ja rakennuksen sijainnin perusteella.

Tuuletusmäärä ehdotetulla tuulettuvan eristeen paksuudella lasketaan kaavalla:

K = ilmanläpäisevyys [ m³/m²sPa ]
Dp = käytettävissä oleva tuulenpaine [ Pa ]
H = Leca®-sora eristeen paksuus [ m ]
L = Tuuletuspituus [ m ]

Ilmanläpäisevyydet kevytsoralajikkeilla
4–20 mm 1,8x10-3 m³/m²sPa
8–20 mm 3,2x10-3 m³/m²sPa

Kevytsorayläpohja tuuletetaan yleisimmin siten, että vastakkaisille räystäille järjestetään 10...20 mm:n korkuinen rako esimerkiksi alla olevan kuvan mukaisesti (kuva 6).

 

Kuva 6. Periaatekuva tuuletetusta räystäästä.

Alipainetuulettimia käytetään katvealueiden tuulettamiseen tai korvaamaan esim. jatkuva räystäs tai seinänvierusrako. Vaikeissa tuuletusolosuhteissa tuulettuminen voidaan varmistaa koneellisesti joko yli- tai alipaineistamalla eristekerros.

Kuva 7. Alipainetuuletusputket, rakenneyksityiskohta.

Kattosuunnitelman, kattokaivojen ja mm. läpivientien suunnittelusta ja rakentamisesta tarkemmin Leca-sorakattojen suunnitteluohjeessa.

Kuva 8. Esimerkki vesikattopiirrustuksesta. Tuuletus esitetään räystäsleikkauksissa.

Ilmastointiputket Leca-sorakatossa

Kevytsorakerroksessa on helppo viedä ilmastointiputkia. Kun eristeenä on pelkkää kevytsoraa, eristetään putket 50 mm paksuisella alumiinilaminaattipintaisella villaeristeellä. Yhdistelmärakenteissa, levyeristeen yläpuolella olevan kevytsoran lämpötila laskee. Silloin myös ilmastointiputket tulee eristää paremmin, 100 mm:n eristeellä. Ilman eristystä jätettävät metalliputket ja kanavat kääritään 0,2 mm muovikelmulla.

Kevytsora on palamaton materiaali. Kun ilmastointiputken ympärillä on 150 mm pelkästään kevytsoraa saavutetaan REI 60 paloluokka. Kevytsorakerroksen tuuletus katkeaa usein paksujen ilmastointiputkien kohdalla. Ilmastointiputkien väliin tulee jättää vähintään 100 mm rako, jotta kevytsora täyttää myös putkien alapuolisen tilan. Jos ilmastointiputkia tulee paljon samalle alueelle esimerkiksi ilmastointikonehuoneen viereen, kevytsorakerroksen tuuletus voidaan varmistaa yksittäisellä alipainetuulettimella.

Kuva 9. Ilmastointi- ja viemäriputkia katolla ennen kevytsoran asennusta.

Teräsosat ja -rakenteet Leca-sorakatossa 

Leca-sora ei aseta lisävaatimuksia kattorakenteissa käytetyille teräslaaduille. Jos rakenteessa käytetään suojaamattomia teräksiä, niiden tulee olla vähintään kuumasinkitystä teräslaadusta valmistettuja. Matalahiiliset teräslaadut (musta teräs) ja sähkösinkitystä materiaalista valmistetut ratkaisut tulee suojata pistekorroosiota vastaan esim. maalikäsittelyllä, muovikalvolla tai bitumisivelyllä.