FI106319B - Menetelmä rakentaa suuria ympäristöystävällisiä rakennuksia - Google Patents

Description

106319

Menetelmä rakentaa suuria ympäristöystävällisiä rakennuksia Tämä rakennusmenetelmä koskee suuria rakennuskohteita. Suuria rakennuskohteita ovat esimerkiksi monitoimi-, urheilu- ja massatapahtuma-5 keskukset. Keksinnön mukainen runkorakenne ja rakennusmenetelmä on kestävä maanjäristysalueilla, se on ympäristön huomioon ottava ja monimuotoinen rakennevaihtoehtojen suhteen. Rakennusmenetelmällä tuotettava rakennus voidaan suunnitella mahdollisimman pitkälle omavaraiseksi energiataloudessa. Rakennus on nopea rakentaa ja se on 10 purettavissa. Rakennusmenetelmässä huomioidaan myös koko rakennuksen elinkaari.

Rakennusarkkitehtuurissa tunnetaan monia yleisesti tunnettuja suuria rakennuksia. Roomassa on Colosseum, sen pohja on ovaalin muotoinen 15 (188 m x 156 m) ja korkeus 57 m. Länsi-Saksassa on kivestä valmistettu Kölnin tuomiokirkko (korkeus 157 m) ja USA:ssa Vapauden patsaan korkeus on 93 m. Suomessa olevia suuria rakennuksia ovat mm: Helsingin tuomiokirkko (korkeus 63 m); kristikunnan suurin puukirkko Kerimäellä (tehty vuonna 1847); mitat: pituus 45 m, leveys 42 m ja korkeus 20 37 m); Pirkka-halli Tampereella ja Alvar Aallon suunnittelema Finlandia- talo Helsingissä. Kaikki edellä luetellut rakennukset edustavat omaa rakennustyylisuuntaa..

Ihminen on luonut erilaisia rakennustaiteen tyylejä. Joukkoon / . · 25 tuodaan tämän keksinnön kautta uusi rakennustyylejä ja -ratkaisuja.

Rakennusmateriaalit valitaan yleensä paikallisten edullisten ja saatavilla .···. olevien materiaalien joukosta. Rakennettaessa ei huomioida riittävästi ympäristön vaatimuksia (mm. maanjäristykset). Tästä syystä suuret raken-- • « . . nukset ovat kiveä tai teräsbetonia runkorakenteeltaan. Suomalaiset ovat • · · 30 asuneet hirsitaloissa ja osaavat puurakentamisen taidot. Nyt puu on • · · osoittanut kilpailukykynsä rakennettaessa siellä, missä puu ei ole ollut rakennusaineena. Maanjäristyksissä Japanissa Suomesta toimitetut * · · hirsitalot kestävät siellä paikallisten rakennusten sortuessa.

M1 — · a • • ♦ « f · · • · · • 1 ♦ 2‘ 106319

Jos valitaan turvallisin rakennus maanjäristyksen sattuessa seuraavista:

Colosseum, Kölnin tuomiokirkko, Vapauden patsas, Helsingin tuomiokirkko, Kerimäen puukirkko, Pirkka-halli tai Finlandia-talo, varmin paikka olisi kiistatta Kerimäen puukirkko. Suurissa rakennuskohteissa kuten kirkot, 5 messu-ja urheilukeskukset on käytössä runkorakenteissa lähes yksinomaan teräsbetoni tai teräs. Liimapuupalkkeja käytetään lähes vain kaarihallien kaarissa sekä vähäisessä määrin kattopohjarakenteissa kantavana palkkina.

10 Nykyiset suuret rakennukset on suunniteltu vain yhteen käyttötarkoitukseen, niiden muunneltavuus on huono. Nykyisin rakennettaessa huomioidaan entistä enemmän ympäristökysymykset. Kuitenkaan mikään uusi rakennus ei huomioi ympäristöä tärkeimpänä asiana. Suomessa Finlandia-talon marmorilaatat eivät ole kestäneet. Rakennusmateriaalin 15 valinnassa on tehty tosi paha virhe.

Aurinkotalot, jotka rakennetaan auringon energiaa hyödyntäviksi ovat hirveän näköisiä. Rakennukset on pilattu vain sillä, että siihen liitetään aurinkopaneelit. Nykyinen puurakentaminen on myös aika surkeaa. Jo 20 vuonna 1847 osattiin tehdä Kerimäen kirkko, sitä on käyty tutkimassa asiantuntijavoimin ympäri maailman. Mitään yhtä massiivista puuraken-nelmaa ei ole tuotettu Suomessa tuon jälkeen. Suomi rakentaa puusta -ideakilpailut antavat palkintoja vain nippeleille: puusta valmistetuille paperiliittimille, joille ei ole mitään käyttöä. Puurakennuksista puuttuu se 25 perimmäinen suoraviivainen osaaminen, jota suomalaisilla on. Arkkitehdit \: eivät nyt osaa tuota jaloa taitoa, ja rakennukset näyttävät enemmän tulitikkutaloilta kuin ajatuksella tehdyiltä rakennuksilta.

»·· • · « » • « · :··: Seuraavissa piirustuksissa esitellään keksinnön sovelluksia: 30 Kuviossa FIG.1 on esitetty suuri monitoimirakennus sivukuvantona • · sekä rakennuksen maanalaisten osien leikkaus.

• ·

Kuviossa FIG.2 esitetään kuvan FIG.1 monitoimirakennuksen #... ympäristön layout.

• · • · « · · * ^ • · · 1 I lf « * · .3. 106319

Kuvio FIG.3 esittää leikkauskuvan viistosti pystyssä toimivan palkin 12 liittämisestä vaakapalkkeihin 13.

Kuvio FIG.4 esittää liimapuupalkkirunkoista sisähallirataa.

Kuvio FIG.5 esittää suuren olympiastadionin rakennusta, jossa 5 runkomateriaalina on liimapuupalkki.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan epäkohtia ja saada aikaan uudenlainen ratkaisu. Keksinnön mukaiselle rakenteelle on tunnusomaista se, että rakennuksen pystypalkit ovat pystysuunnasta 10 viistossa sisäänpäin (24,3 astetta) sekä, että ne on liitetty toisiinsa vaakapalkein. Pystysuunnassa viistossa asennossa oleva liimapuupalkki kantaa rakennuksen pystysuuntaisia kuormia. Vaaka-ja pystypalkkien välille on järjestetty joustava liitos runkorakenteen kestämiseksi muodonmuutoksia vastaan. Kotamainen- tai laavumainen rakenne, jossa on 15 sisäänpäin viistot seinäpinnat, antaa mahdollisuuden luonnonmukaiselle toiminnalle rakennuksen energiataloudessa: Aurinkoenergian talteenotto, tuulienergian hyväksikäyttö tehokkaasti, luonnollisen ilmanvaihdon tehokas käyttö suurissa rakennuksissa, sadevesien talteenottoja hyödyntäminen. Runko on siten suunniteltu, että rakennus voidaan purkaa ja siirtää 20 toiseen paikkaan ja mahdollisesti toiseen käyttötarkoitukseen.

Rakennuksessa voidaan käyttää linssejä kokoamaan aurinkoenergiaa.

Keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisen edullisen sovellusmuodon mukaan kuviossa FIG.1 on monitoimitalo, jossa on rakennuksen maanalai- * 25 nen osa huoltotila 1. Maanalaisia kerroksia voi olla useita. Maanalaisissa osissa on rakennuksen huoltotilat. Pystypalkkien perustuksien huoltotila 2 voi yhtyä huoltotilaan 1. Sadeveden keräysjärjestelmä 3 tuo kerätyn veden ·:··: huoltotilaan 1. Huoltotilassa voi olla kerätyn sadeveden käsittelyjä säilytystilat, lämpimän veden säiliöt ja kaikki muu laitteisto rakennuksen 30 vesihuoltoon 4. Huoltotilat ovat niin suuret, että rekkaliikenne 5 voi ajaa suoraan sinne.

* · • · • t ·

. · · I

• * » * · * * · « * * · * * · • · -4- 106319

Rakennuksen alin maanpäällinen osa 6 voi sisältää sisähalliurheifukentän, liikehuoneistoja tai muuta vastaavaa. Seuraavat kerrokset 7 voivat sisältää toimistoja, asuinhuoneistoja, näköalatasanteita ja kaikkea muuta mitä mielikuvitus idean ympärille luo. Rakennuksen ylin kerros 8 tässä 5 keksinnön sovelluksessa sisältää huoltotiloja rakennuksen toiminnoille.

Tähän huoltotilaan on edullista sijoittaa mm. tuuligenerattorilaitteisto ja lämpimän käyttöveden laitteistoa.

Katutaso 11 on keksinnön mukaisessa rakennuksessa tehty niin laajaksi, 10 että autojen parkkialue 10 ja liikenne 9 rakennuksen ensimmäiseen kerrokseen on mahdollista. Katutasossa 11 olevan pinnan alle voidaan järjestää lämpöpumppu lämmittämään rakennuksessa tarvittavaa käyttövettä tai lämmitystä.

15 Viistosti sisäänpäin kallellaan olevat pystypalkit 12 ovat rakennuksen runko. Keksinnössä materiaalina on edullisimmillaan kuusipuusta valmistettu liimapuupalkki, mutta materiaalina voi olla myös teräksinen kotelopalkki, teräsbetonipalkki tai muu. Pystypalkit sidotaan toisiinsa vaakapalkein 13. Vaakapalkkien materiaali on edullisimmillaan liimapuuta.

20 Pystypalkkien perustukset 14 ovat materiaaliltaan teräsbetonia.

Aurinkopaneelit 15 on tässä keksinnön sovelluksessa sijoitettu ylös maanpinnasta toiseen kerrokseen. Siellä ne pysyvät puhtaampina ja ovat paremmin auringonvalossa 100. Aurinkopaneeleilla otetaan rakennuksen 25 energiatalouteen ilmaista energiaa.

• ·

Rakennuksen katolle on asetettu pystyakselinen tuuligeneraattori 16.

·:··: Tuuligeneraattorin toiminta on tehostettua tässä ympäristössä. Kun tuuli 101 kohtaa rakennuksen viiston seinäpinnan, ohjautuu se ylöspäin pitkin 30 rakennuksen pintaa 17. Ohjautumista auttaa rakennuksen pinnan muoto.

* · ·

Kun rakennuksen poikkipinta-ala pienenee ylöspäin mentäessä, niin ilmavirran nopeus kasvaa (imu- ja painepuolella, Bemoulin laki) ja ilmavirta kohtaa tuuligeneraattorin siiven suuremmalla nopeudella kuin mitä tuulen nopeus on.

• * -5- 106319

Tuuligeneraattorin tehokkuutta saadaan nostettua myös asettamalla siipien ulkokehän ulkopuolelle pysytyssä oleva lieriö (vaippa), jolloin tuuligeneraattorin siivet toimivat ns. putkessa. Lieriö estää virtauksen pakenemisen ulkokehälle ja ohjaa rakennuksen pinnan suuntaista 5 ilmavirtaa tehokkaasti. Samalla saadaan rakennuksen ulkonäköä haittaavat tuuligeneraattorin siivet pois näkyvistä.

Suurista rakennuksista poistetaan koneellisesti ilmaa. Tällaisen jäteilman poisto 18 on edullista tehdä katolla olevan tuuligeneraattoin siipien kautta.

10 Hyödyksi saadaan pieni energialisä generaattoriin. Kun aurinko lämmittää suurta rakennusta, jonka muoto on kotamainen tai laavumainen, on ilmastoinnin järjestäminen tällaiseen rakenteeseen helppo. Lämmin ilma nousee ylös ja kun rakennuksessa on riittävästi korkeutta, on normaalin vedon aikaansaanti helppoa luonnollisella tavalla ilman koneistoja.

15 Keksinnön mukaiseen rakennukseen on järjestettävissä luonnonmukainen ilmanvaihto 19. Keksinnössä luonnonmukaisen ilmanvaihdon poistovirtaus ohjataan tuuligeneraattorin siipien kautta. Näin saadaan hyödyksi myös luonnollisen ilmanvaihdon virtauksesta saatava minimaalinen hyöty.

20 Rakennuksen ylimpään tilaan on mahdollista sijoittaa laitteisto, jolla voidaan linssien avulla auringon säteilystä koota energiaa rakennuksen tarpeisiin. Linssit ja saadun energian käsittely toimivat tietokonepohjaisesti säätäen linssien asentoa sekä energian talteenottoa ja käsittelyä.

25 Keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisen edullisen sovellusmuodon ·:··: mukaan kuviossa FIG.2 on monitoimitalon ulkotilojen layout-piirustus.

Rakennus on ympäröity asfalttipäällysteellä 11. Viistosti sisäänpäin • · « kaltevat pystypalkit 12 on asetettu ympyrän muotoiseen asentoon.

.\\ Aurinkopaneelit 15 ovat rakennuksen sillä osaa seinäpintaa, jossa aurigon 30 valo tehokkaimmin kohtaa ne. Rakennuksen keskellä sen yläosassa voi • · · toimia vaaka-akselinen tuuligeneraattori 16. Keksinnön mukaiseen rakennukseen on helppo saada merkittyä ilmansuunnat 20. Ilmansuuntien • m 20 merkkaamisella ja vahvistamalla ne valoin, rakennuksesta saadaan ; ·' lentoliikenteelle hyvä suunnistusapuväline.

106319

Kuviossa FIG.3 esitetään leikkauspiirustus pystyspalkin 12 ja vaakapalkin 13 kahdesta edullisesta kiinnitystavasta. Pystypalkin 12 sisällä on kanavaosa 22 joka voi olla eristetty 23. Kanava voi sisältää kaapeleita tai putkistoja 26. Metallista valmistettu vaakapalkin kiinnitysosa 5 28 on liittämistarvikkein 29 liitetty pystypalkkiin 12. Vaakapalkit 13 voivat olla metallia, puuta tai muuta materiaalia. Vaakapalkit kiinnitetään sellaisella kiinnitystarvikkeella 30 kiinnitysosaaan 28 että se sallii vaakapalkin 13 pituussuuntaisen pienen liikkeen.

10 Sitomistanko 31 voi olla pyörötanko tai vaijeri. Sitomistangoilla kootaan rakennuksen runko kokoon siten, että se joustaa jos perustuksissa tapahtuu siirtymiä. Kuviossa FIG.3 on esitetty kaksi tapaa jouston järjestämiseksi rakenteeseen. Kuviossa vasemmalla puolella on metalinen Z-palkki vaakapalkkina 13, sitomistanko 31, jousi 32 ja 15 säätömutteri 33. Tässä rakenteessa pysty- ja vaakapalkkien välisen jouston antaa jousi 32. Kuviossa FIG.3 oikealla puolella on vaakaortena 13 liimapuupalkki, sitomistanko 31, joustava massa 34 esimerkiksi neopreenikumi ja säätömutteri 33. Tässä rakenteessa perustuksien siirtyessä jouston liitoksessa antaa neopreenikumi 34.

20

Keksinnön mukaisen menetelmän toisen edullisen sovellusmuodon mukaan kuviossa FIG.4 esitetään liimapuupalkkirunkoisen sisähallin piirustusta sivulta ja layout-piirustusta rakennuksen pohjasta. Liimapuupalkkina valmistetut pystypalkit 12 on asetettu perustusten 14 , ; 25 päälle. Pystypalkkien perustukset on asetettu ympyrän kehälle.

' Vaakapalkkien 13 avulla kootaan hallin runko kokoon. Rakennuksen alin kerros 6 toimii urheiluhallina sisäratoineen 35 ja muine varusteineen. Hallin '···] ylimpään osaan on mahdollista sijoittaa muita urheilusaleja, toimistohuoneistoja, huoltotiloja ja mahdollisesti asuntoja. Rakennuksen * * 30 ulkopintaan on edullista sijoittaa aurinkopaneelit 15.

« · • · * · «

Keksinnön mukaisen menetelmän kolmannen edullisen sovellusmuodon mukaan kuviossa FIG.5 esitetään suuren olympiastadionin rakennetta, • · · • jonka runkorakennemateriaalina on liimapuupalkki. Kuviossa on stadionista 35 kuvannot sekä sivusta että päältä. Täysimittainen stadioni 36 on sijoitettu : " rakennuksen keskelle. Katsomorakenne on tässä sovelluksessa ovaalin ««f • * ψ « • t -7- 106319 muotoinen seuraten stadionin urheilukentän joksuradan muotoa.

Pystypalkit 12 toimivat samalla tavalla, kuin edellä on esitetty.

Tässä sovelluksessa voidaan käyttää aurinkopaneeleja sekä 5 lämpöpumppuja rakennuksen energiatalouden ylläpidossa. Helsingin Olympiastadionin torni Helsingissä on 72 m korkea ja se on piirretty kuvioon antamaan rakennukselle mittasuhteita.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja, kuten rakennustavan tai 10 rakennustyylin (kotamainen tai laavumainen) antamat mahdollisuudet aurinko-ja tuulienergian tehokkaalle käytölle, runkorakenteen kestävyys maanjäristysalueilla, rakennuksen monimuotoisuus sekä rakennuksen siirrettävyys paikasta toiseen. Keksinnön mukaisten rakennusten pysty- ja vaakapalkit mitoitetaan moduleihin. Näin saavutetaan se etu, että modulien 15 osia päästään valmistamaan sarjatuotantona. Samoin perustukset ovat vakiomittaisia ja modulit on suunniteltu toimimaan keskenään, oli rakennus kuinka suuri tahansa. Kantavia runkorakennesuunnitelmia ei tarvitse tehdä kuin yhden kerran. Rakennuksen kaikki seinä-, ikkuna-, välipohja-ja muut elementit suunnitellaan kerran ja samoja elementtejä käytetään kaiken 20 kokoisissa rakennuksissa. Rakennuksen runkorakenteen kaikki liitokset ovat purettavia. Kun rakennuksen elinkaari päättyy, on mahdollista purkaa rakennus rikkomatta osia. Kun rakennukseen on valittu materiaalit vain 2 luonnon mukaisista tuotteista, rakennuksen elinkaaren loputtua ei tule ympäristöongelmia. Rakennus voidaan siirtää purettavuutensa takia .' ·. i 25 toiseen paikkaan. Keksinnön mukaisella rakennustavalla/rakennustyylillä :··: on mahdollista tuottaa kriisialueille (maanjäristykset, hirmumyrskyt tai muu) ;*··. nopeasti suuria tiloja uhrien auttamiseksi.

·♦« 9 * 9 • 9 • ♦ · *99 30 • · · • ♦ 9 9 9 99 • 9 • · ··· * « I f I | i t i

Claims (7)

1. Runkorakenneratkaisu jossa tangoin tai vaijerein (31) on kokoonpantu viistosti sisäänpäin kotamaiseen tai laavumaiseen asentoon asetettu 5 pystypalkki (12), joka liittyy runkorakenteen vaakapalkkiin (13) kiinnitysosan (28) välityksellä joustavan kiinnitystarvikkeen (30) avulla, tunnettu siitä, että pystypalkkien (12) ja vaakapalkkien (13) välillä on joustava liitos (32,34) joka antaa vaakapalkin suuntaisen siirtymämahdollisuuden rungon muodonmuutoksissa. 10

2. Konstruktion enligt patentkrav 1, kännetecknad av att limträbalkar används som vertikalbalkar (12).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että pystypalkkeina (12) käytetään liimapuupalkkeja.

3. Konstruktion enligt patentkrav 1, kännetecknad av att vindenergi, solenergi eller regnvatten utnyttjas i byggnaden.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että 15 rakennuksessa hyödynnetään tuulienergiaa, aurinkoenergiaa tai sadevettä.

4. Konstruktion enligt patentkrav 1, kännetecknad av att vertikalbalken (12) uppvisar en kanaldel (22).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että pystypalkissa (12) on kanavaosa (22). 20

5. Konstruktion enligt patentkrav 1, kännetecknad av att fastsättningsmaterialet (30) är tili sin konstruktion demonterbart utan förstöming av materialet.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että kiinnitystarvike (30) on rakenteeltaan purettava ainetta rikkomatta.

6. Konstruktion enligt patentkrav 1, kännetecknad av att byggnaden fungerar som landmärke samt som indikator för väderstrecken t.ex. för flygtrafiken.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että t '.' ! 25 rakennus toimii maamerkkinä sekä ilmansuuntien ilmaisijana esim. lentoliikenteelle. * 1 · • · • « • ·« ·:··: 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että rakennusta käytetään kriisi ja hätäalueilla uhrien suojana * · 30 kestävän rakenteensa ansiosta. « 1 · t * # · • · • » • V · • · _ « « · ¥ • 1 · • · Patentkray 106319 9 l.Stomkonstruktionslösning i vilken med hjälp av stänger eller vajrar (31) har monterats en vertikalbalk (12) som har placerats snett inät i en ställning som liknar en kata eller ett vindskydd, vilken vertikalbalk ansluter sig tili en horisontalbalk (13) i stomkonstruktionen genom förmedling av en fastsättningsdel (28) med hjälp av ett flexibelt fastsättningsmaterial (30), kännetecknad av att en flexibel förbindning (32, 34) förekommer mellan vertikalbalkar (12) och horisontalbalkar (13), vilken förbindning möjliggör förskjutningen i riktning med horisontalbalken i formförändringar av stommen.

7. Konstruktion enligt patentkrav 1, kännetecknad av att byggnaden används pä kris- och nödomräden som skydd för offren tack väre byggnadens hällfasta konstruktion.