Tampereen yliopistossa vuonna 2024 käynnistetyn Palosuojelurahaston rahoittaman tutkimushankkeen ”Kantavien puurakenteiden oletettuun palonkehitykseen perustuva palomitoitus” tavoitteena oli tunnistaa tekijöitä, jotka tulee ottaa huomioon arvioitaessa P0-paloluokan rakennusten kantavien ristiin laminoitujen massiivipuurakenteiden (CLT) sortumattomuutta tulipalotilanteessa.
Tavoitteena oli myös selvittää miten hyvin nykyiset suunnitteluohjeet ja -menetelmät kattavat markkinoilla olevat CLT-tuotteet sekä tuottaa lisätietoa CLT-rakenteiden vaikutuksista palotilan lämpötiloihin sekä CLT-rakenteen lämpötilankehityksestä ja hiiltymisestä palon aikana.
Taustaa
Silloin, kun rakennukseen liittyy suuret riskit ja palotekniset vaatimukset, rakennus on suunniteltava siten, että se säilyttää kantavuutensa tulipalossa sekä palo- että jäähtymisvaiheen ajan riskeihin nähden riittävällä todennäköisyydellä. Kantavien puurakenteiden suunnittelua koskevissa suunnittelustandardeissa palovaiheen tarkastelut on ohjeistettu kattavasti. Jäähtymisvaiheen mitoitustarkasteluista kuitenkin puuttuu edelleen ohjeistus sellaisille massiivipuu- ja CLT-rakenteille, joiden valmistuksessa käytetyt liimat eivät kestä korkeita lämpötiloja. Nämä liimat pehmenevät palon aikana ja tulipalolle altistunut lamellikerros tai sen osa irtoaa CLT-levystä, mikä vuorostaan kasvattaa rakenteen hiiltymisnopeutta. Tällaisia liimoja ovat mm. monet CLT-rakenteissa yleisesti käytetyt polyuretaanipohjaiset (PUR) liimat.
Tulokset
Tutkimuksessa tehty vertailu neljän muun maan puurakentamista koskeviin palomääräyksiin osoitti, että Suomessa suojaamattoman puupinnan sallittu määrä on huomattavasti suurempi kuin muissa vertailussa mukana olleissa maissa eikä määrälle tai suojaamattomien pintojen sijainnille ole asetettu mitään vaatimuksia.
Tutkimuksessa selvitettiin 20 kirjallisuudessa esitetyn huonepalokokeen tulosten avulla suojaamattoman pinnan vaikutuksia paloon. Tulosten perusteella suojaamattomat pinnat voivat syttyä uudelleen jäähtymisvaiheen aikana jopa sellaisissa tapauksissa, joissa ainoastaan yksi vaipan pinnoista on suojaamaton. Uudelleen syttyminen nostaa palotilan lämpötilaa merkittävästi, mikä vaikuttaa palorasitukseen ja rakenteen kantavuuteen palon aikana.
Tutkimuksessa toteutetut polttokokeet tuottivat kokeellista dataa, jonka avulla voidaan täydentää CLT-rakenteiden palomitoitusta koskevaa ohjeistusta ja standardeja. Datan avulla voidaan myös verifioida oletettuun palonkehitykseen perustuvassa suunnittelussa käytettyjä simulaatiomalleja. Tulokset ovat selkeyttäneet jatkotutkimustarpeita ja polttokokeita jatketaan uudessa Tampereen yliopiston väitöskirjatutkimuksessa.
Tutkimuksessa tarkasteltiin myös analyyttisiä menetelmiä, joilla arvioidaan palotilan lämpötilaa palo- ja jäähtymisvaiheissa. Tulosten perusteella Eurokoodissa esitetty menetelmä arvioi lämpötilan laskun jäähtymisvaiheessa huonepalokokeisiin verrattuna liian nopeaksi. Kirjallisuudessa on esitetty menetelmiä, joiden tulokset vastaavat
huonepalokokeiden havaintoja Eurokoodi-menetelmää paremmin, ja luotettavan menetelmän valinta edellyttää vielä jatkotutkimusta.
Pohdintaa
Ohjeistuksen puutteiden tunnistaminen ja uusi kokeellisen tutkimuksen tuottama tieto auttaa puurakennusten paloturvallisuuteen liittyvien riskien hallinnassa sekä suunnittelijoiden ja viranomaisten välistä P0-paloluokan hankkeiden yhteydessä käytävää keskustelua.
Tutkimustulokset tukevat myös kansainvälistä standardikehitystä niin, että Eurokoodeissa EN 1991-1-2 ja EN 1995-1-2 CLT-rakenteille annettu ohjeistus saadaan kattamaan tulevaisuudessa kaikki CLT-tuotteet.