rakennustekniikka

Marsiin suunnitteilla hämmästyttävä rakennus

Ti, 10/13/2015 - 15:20 By Jari Mäkinen
ICE HOUSE -Mars-rakennus

Yksin Marsissa -elokuvan siivittämänä kaikki punaiseen planeettaan liittyvä tutkimus on ollut viime aikoina otsikoissa, ja NASA on käyttänyt tätä nostetta varsin tehokkaasti hyväkseen. 

Se pieni yksityiskohta, että NASA:lla on vaikeuksia löytää tällä hetkellä rahoitusta edes yksinkertaisten luotaimien lähettämiseen Marsia tutkimaan, ei haittaa suurisuuntaisten tulevaisuudenvisioiden esittämistä. Toisaalta nämä saattavat herättää sen verran myös päättäjien huomiota, että rahoitusta lisättäisiin – tai se vain innostaa yksityiset yrittäjät ryntäämään punaiselle planeetalle ennen viranomaisjärjestöjä.

Eräs kiinnostavimmista ja kenties pitkällä tähtäimellä merkittävimmistä tuoreista Mars-tempauksista on NASAn ja rakennusten 3D-tulostusta edistävä teollisuusyhdistys America Makesin kilpailu Mars-siirtokuntien rakennuksista.

Kilpailun voittajat julkistettiin viime viikon lopulla ja voittajaksi kiri SEArch ja Clouds AO -ryhmän ICE HOUSE. 

Kuin avaruusajan design-iglu

Se poikkeaa monista suunnitelmista siinä, että rakennusta ei kaiveta pinnan alle tai haudata hiekkaan. Koska Marsin ohut kaasukehä ei estä ultraviolettivalon pääsyä pinnalle ja suojaa planeettaa huonosti kosmisia säteitä vastaan, on yleinen tapa lisätä säteilysuojausta laittaa asumuksen päälle paljon hiekkaa. 

Sen sijaan ideana on kaivaa pinnan alta vettä ja käyttää sitä säteilysuojana: koko rakennuksen uloin kerros on jäätynyttä vettä, joka samalla suojaa asukkaita ja päästää läpi valoa.

Voittajarakennuksessa onkin kiinnitetty ennen kaikkea huomiota siihen, että sen sisätiloissa olisi mahdollisimman paljon luonnonvaloa.

Asuintilat ovat rakennuksen keskiosassa, ja siellä, mahdollisimman suojaisessa paikassa sisällä, ovat myös miehistön nukkumahytit. Ulospäin tultaessa on tiloja, joissa ollaan vähemmän aikaa, ja aivan uloimpana ovat kasvihuoneet. Näin ne saavat eniten valoa ja niissä miehistön jäsenet voivat myös käydä rentoutumassa kasvien tuottamaa puhdasta ilmaa hengittäen, valosta nauttien ja Marsin maisemaa ihaillen.

Kasvihuoneiden tärkeimpänä tehtävänä on tuottaa happea ja ruokaa. Siksi suuri osa uloimmista osista onkin kasvihuoneita, joissa kasveja on sijoitettu pystyssä oleviin räkkeihin sekä suoraan pystypinnoille.

Rakennuksessa on myös “etupiha”, suojattu ja paineistettu tila varsinaisen rakennuksen ulkopuolella, missä ihmiset voivat tepastella ilman avaruuspukuja. Suuri, avoin tila auttaa myös tasaaman paineistusta aseman sisällä. Siellä voidaan tehdä myös tutkimusta, missä täytyy olla ulkona – mutta voi silti olla vielä ikään kuin sisällä. Esimerkiksi kasvien kasvattamista marsperässä voi testata siellä.

Itse rakennuksen ulkopinnassa voisi olla mikrorakenne, joka saa rakennuksen toimimaan kuin suurikokoinen, majakoissa käytettävä Fresnel-linssi: valoa voidaan fokusoida sisätiloissa haluttuihin paikkoihin.

Vaikka voittaja on upea rakennus ja siinä on monia aivan erinomaisia ideoita, se tuskin tulee olemaan aivan ensimmäinen tulevan Mars-siirtokunnan rakennus. Se on siihen aivan liian monimutkainen.

Monet kilpailun 30 loppukarsintaan päässeistä ratkaisuista ovatkin tässä mielessä todennäköisempiä. Kenties paras esimerkki realistisesta Mars-asemasta on kilpailun kolmannen palkinnon saanut Team LavaHiven ehdotus (alla). Se ei näytä lainkaan niin upealta, mutta olisi lähes tehtävissä jo nykytekniikalla – kunhan vain tavaraa saataisiin kuljetettua Marsiin edullisesti (tai siis ylipäänsä saataisiin vietyä sinne jotenkin tarvittavissa määrin).

Toivottavasti Matt Damon saa ihmiset innostumaan Marsista siinä määrin, että rakennushommiin päästäisiin oikeasti lähivuosikymmeninä.

Team LavaHive

Historiallis-linnarakennustekninen balladi Olavinlinnasta

Pe, 07/03/2015 - 00:45 By Jari Mäkinen

Päivän kuvaSavonlinnan oopperafestivaali alkaa tänään, ja kuten yleensä, on tapahtumapaikkana Savonlinnan keskustassa oleva uljas Olavinlinna.

Oopperan seuraamisen (ja yleisen seurustelun) ohella kannattaa kiinnittää huomiota myös itse linnaan, sillä kyseessä on Euroopan pohjoisin keskiaikainen kivilinna ja erinomainen esimerkki linnojen arkkitehtuurista.

Ensinnäkin kannattaa huomata, että Olavinlinnaa on rakennettu (monien muiden linnojen tapaan) eri aikakausina, ja ne ovat jättäneet jälkensä linnoitukseen. 

Olennaista on ollut se, että Olavinlinnan aikana asetekniikka on mennyt hurjasti eteenpäin, mutta toisaalta linna on jo ”moderni” siinä mielessä, että sen tornit ovat pyöreitä. 

Esimerkiksi Turun linnassa tornit ovat vielä kulmikkaita. Ennen tuliaseita linnoissa puolustauduttiin nuolia, kivilinkoja ja rynnäkkötikkaita vastaan, jolloin muurinharja oli puolustuksen tärkein kohta. Tornien välit täytettiin jousimiehin. 

Kun mörssärit, tykit ja muut tuliaseet tulivat, niin tornien kulmat olivat niille helppo saalis. Rikkoutuneet kulmat tekivät heti aukkoja muuriin, joten nopeasti linnoista alettiin tehdä tai niitä alettiin muuttaa pyöreäpintaisiksi. Samalla torneista tuli pyöreitä.

Samalla linnojen puolustus siirtyi alemmas ja lopulta 1500-luvun lopulla maan tasalle. Puolustus oli keskitettävä ulkoneviin torneihin (ns. flankeeraustorneihin), joista pystyttiin ampumaan pitkin muurin ulkosivuja. 

Tuliaseista mainitaan ensimmäisen kerran Viipurin linnassa vuonna 1429 ja kun Olavinlinnaa alettiin rakentaa vuonna 1475, päätettiin siihen tehdä saman tien pyöreät tornit. Kunnia tästä päätöksestä lankeaa ulkomaisille, pääasiassa virolaisille, muurareille, jotka linnan rakentamisesta päättänyt Eerik Akselinpoika Tott palkkasi työmaalle.

Suomi oli tuolloin Ruotsin kuningaskuntaa ja uuden linnan tarkoituksena oli vakiinnuttaa Ruotsin valtaa Etelä-Savon uudisasutusalueilla. Moskovan ruhtinaskunta piti näitä omina mainaan Pähkinäsaaren rauhan nojalla, ja he häiritsivätkin rakennustöitä usein.

Wikipedian artikkelin mukaan Olavinlinnan varsinaisesta linnasta rakennettiin ensin päälinna sekä sen kolme tornia: Kirkkotorni, Kellotorni ja Pyhän Eerikin torni. Päälinna tärkeimmiltä osiltaan valmistui todennäköisesti vuonna 1483. 

Tott päätti nimetä linnan kaikkien ritareiden suojelijan, Pyhän Olavin, mukaan.

Linnan rakennusmateriaaleina käytettiin puuta ja kiveä. Liuskemainen luonnonkivi saatiin lähiympäristöstä. Tornien lisäksi päälinnaan kuului myös niitä yhdistävään kehämuuriin liittyvät asuinsiivet. Linnan tärkeimmät asuinhuoneet oli sijoitettu torneihin. 

Itäsiivessä oli komeasti holvattu suuri juhlasali, Kuninkaansali, ja sen alla sijaitsi Linnantupa. Päälinnan kolmesta tornista Pyhän Eerikin torni on raunioitunut, ja nykyään siitä on nähtävissä vain pohjakerroksen rakenteita. 

Kustaa Vaasan tultua Ruotsin hallitsijaksi päälinnan kolmea tornia korotettiin ja esilinnaan rakennettiin suuri tykkitorni, Paksu torni. Lisäksi linnan muureja vahvistettiin. 

1600-luvun alkupuolella esilinnan Nihtitorni purettiin ja melkein samalle paikalle rakennettiin Kijlin torni. Tiedetään, että Kijlin tornin ja esilinnan vahvistustyön päättymistä juhlistettiin tilaamalla Tallinnasta esilinnan pihan muuriin kiinnitettäväksi kookas kivilaatta, johon oli hakattu kuninkaallinen vaakuna. Olavinlinnan ympärille muodostui asutusta, joka sai kaupunkioikeudet Savonlinnan nimellä vuonna 1639.

 

Suuri Pohjan sota Ruotsin ja Venäjän välillä alkoi vuonna 1700. Pitkän piirityksen jälkeen linna antautui ensimmäisen kerran venäläisille vuonna 1714. Venäläiset purkivat pommituksissa pahoin kärsineen Pyhän Eerikin tornin. Ruotsi sai linnan takaisin Uudenkaupungin rauhassa vuonna 1721. Se kuitenkin menetti linnan pysyvästi Turun rauhassa hattujen sodan jälkeen 1743. 

Venäläiset aloittivat linnan voimakkaan varustamisen, jonka muistona ovat Olavinlinnalle tyypilliset tornien tiilirakenteiset pyöreäikkunaiset yläosat ja länteen osoittavat bastionit. 

Ruotsin armeija piiritti linnaa Kustaa III:n sodassa vuonna 1788, mutta ei onnistunut valloittamaan sitä. Paksu torni tuhoutui ruutivaraston räjähdyksessä 1791.

Kun Suomi siirtyi Suomen sodan jälkeen Venäjän alaisuuteen vuonna 1809, linna menetti sotilaallisen merkityksensä, sillä rajanmuutoksen jälkeen se sijaitsi hyödyttömästi sisämaassa. 

Linna toimi pelkkänä kasarmina vuoteen 1847 asti ja sen jälkeen muutamia vuosia vankilana ja varastona. Tyhjänä ollessaan sekä vuosina 1868 ja 1869 riehuneissa kahdessa suuressa tulipalossa linnan kunto huononi. 

Linnan restaurointi aloitettiin 1800-luvun lopulla ja linnasta tehtiin muinaismuistona suojeltu kohde. Viimeisimmät laajamittaiset entistämistyöt aloitettiin vuonna 1961 ja saatiin valmiiksi vuonna 1975. 

Ooppera on soinut linnassa vuodesta 1912 alkaen, jolloin Aino Ackté järjesti siellä ensimmäiset Oopperajuhlat.

Sen jälkeen juhlia pidettiin kesinä 1913, 1914, 1916 sekä 1930, jolloin juhlat päättyivät taloudellisiin vaikeuksiin. Sen jälkeen tapahtuma hiipui 37 vuoden ajaksi, kunnes vuonna 1967 ne aloitettiin uudelleen. 

Juhlien maine kasvoi 1970-luvulla Martti Talvelan toimiessa niiden taiteellisena johtajana ja nykyisin alun perin viikon mittainen festivaali on kasvanut kuukauden spektaakkeliksi, jota tulee katsomaan noin 60 000 henkilöä. 

15 000 litran cocktail keuhkoihin

Ti, 10/28/2014 - 18:57 By Toimitus

Jokaisella hengenvedolla keuhkoihimme kulkeutuu kirjava cocktail, jossa vilisee ilman mukana monenlaisia hiukkasia, itiöitä, mikrobeja ja muuta mömmöä. Ihminen hengittää noin 15 000 litraa vuorokaudessa, joten keuhkomme joutuvat tulemaan toimeen varsin suuren epäpuhtausmäärän kanssa koko ajan. Tampereen teknillisen yliopiston Rakennustekniikan laitoksen professori Juha Vinha kertoo kuinka pystymme elämään niiden vaikutuksien kanssa.

Koska vietämme suurimman osan ajastamme sisätiloissa, on suurin huomio viime aikoina kohdistunut sisäilman laatuun – etenkin kun siinä on ollut (ja on edelleen usein) toivomisen varaa.

"Kaikki rakennus- ja sisustusmateriaalit päästävät sisäilmaan erilaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä", kertoo Vinha TTY:n Rajapinta -lehdessä.

"Niiden määrä kuitenkin yleensä vähenee ajan myötä. Rakennusmateriaalit on luokiteltu eri luokkiin niiden päästöjen mukaan, ja paras luokka on M1".

Sisäilmaongelmia voivat aiheuttaa myös esimerkiksi ulkoa kulkeutuva katupöly, pakokaasut ja noki sekä kotieläimistä irtoava eläinpöly. Jokainen uloshengitys tuottaa sisäilmaan hiilidioksidia, ja kun sen pitoisuus nousee liian suureksi, ilma tuntuu loppuvan. Tupakansavu sisältää toistasataa ihmiselle haitalliseksi tiedettyä yhdistettä.

"Sisäilmaan kulkeutuu ulkoa siitepölyä ja kasvien itiöitä, joiden vaikutuksien kanssa me normaalisti pystymme pärjäämään", professori Vinha (kuva alla) toteaa. "Joukossa on myös homesienten itiöitä, mutta niiden pitoisuudet alkavat nousta oleellisesti vasta silloin, jos rakennuksessa ilmenee kosteusvaurio".

TTY:n rakennustekniikan laitoksen professori Juha Vinha (Kuva: Petri Laitinen).

Kosteus aiheuttaa hometta

Jos rakennusmateriaalit kastuvat rakennusaikana tai rakennukseen syntyy kosteusvaurio, alkavat ilmassa olevat haihtuvat orgaaniset yhdisteet ja mikrobit lisääntyä. Jos sisäilman suhteellinen kosteusprosentti on 80 prosenttia, vie puolisen vuotta ennen kuin homeet alkavat kasvaa. Jos suhteellinen kosteusprosentti on yli 90, homeiden kasvu herkimmissä materiaaleissa alkaa Vinhan mukaan muutamassa viikossa. Jotta hometta ei syntyisi, suhteellinen kosteus täytyy pudottaa alle 80 prosenttiin. Tämä voidaan tehdä tilanteesta riippuen esimerkiksi suojaamalla rakenteita kosteusrasituksilta, nostamalla lämpötilaa tai lisäämällä ilmanvaihtoa.

"Rakennukset pitäisi suunnitella sellaisiksi, ettei synny homeen kasvua", selittää Vinha. "Pitää tuntea rakennusmateriaalit ja tietää miten rakennus käyttäytyy eri vuodenaikoina. Herkemmin homehtuvat materiaalit pitäisi sijoittaa lähelle sisäpintaa, ja kosteudenkestävät materiaalit lähemmäksi ulkopintoja."

Sisäilmasta ja homeesta oireilu on yksilöllistä. Joku voi sairastua jo lyhyen altistumisen jälkeen, siinä missä toinen saa vain lieviä oireita. Jotkut ihmiset eivät haitallisten aineiden pitoisuuksista huolimatta oireile lainkaan.

"Vieläkään ei ole pystytty suoraan osoittamaan, että jonkun henkilön sairastuminen johtuisi homevauriosta, vaikka tiedämme, että näillä asioilla on usein tietty yhteys".

Ilmanvaihto poistaa kosteutta ja epäpuhtauksia

Ilmanvaihdon avulla estetään sisätilojen liiallista kosteutta ja poistetaan rakennusmateriaaleista lähtöisin olevia epäpuhtauksia sekä hiilidioksidia. Ilmanvaihdolla tuodaan myös ulkoilmaa sisälle korvausilmaksi.

"Mutta jos sisäilman ilmanvaihtoa ei ole säädetty kunnolla, poistoilman määrä voi joissain tapauksissa olla paljon suurempi kuin tuloilman määrä. Silloin talon sisään muodostuu suuri alipaine, ja rakennuksen ulkovaipasta ja maaperästä voi tulla sisään merkittävästi haitallisia aineita."

"Haitalliset aineet kuten maaperän radonkaasu pääsevät sisälle hyvin pienistä raoista", jatkaa Vinha. "Tästä syystä talon ilmatiiviyden tulee olla hyvä. Ilmatiiviissä talossakin on kuitenkin hyvin tärkeää säätää ilmanvaihto oikein, koska vaippaan jää aina ilmavuotokohtia, joista haitallisia aineita virtaa sisäilmaan alipaineen kasvaessa".

Jos sisälle syntyy kova alipaine, myös takkahormit alkavat Vinhan mukaan tuoda savua ja nokea sisään sen sijaan, että kuljettaisivat sitä ulos. Alipaine voi myös vetää viemärikaasuja sisätiloihin viemäreistä.

Viinamäentien rakennustyömaan takapiha kevätiltana Siilinjärvellä. Kuva: flickr/Janne

Suuri osa suomalaisista on tyytyväisiä asuntoonsa

Ensi vuonna päättyvässä INSULAtE-hankkeessa kehitetään menetelmää, jolla voidaan arvioida energiatehokkuutta parantavien korjausten vaikutuksia sisäilmaan ja asukkaiden terveyteen. Tutkimuskohteena ovat pääasiassa kerrostaloasunnot.

Hankkeessa tehdään sisäilman laadun kenttämittauksia korjausrakennuskohteissa Suomessa, Liettuassa, Latviassa ja Iso-Britanniassa. Lisäksi haastatellaan asukkaita ja isännöitsijöitä.

"Hankkeessa on jo analysoitu ennen korjauksia tehtyjen mittausten tuloksia", kertoo hankkeen vastuullinen johtaja Virpi Leivo TTY:n rakennustekniikan laitokselta. "Tekeillä ovat vielä korjausten jälkeiset mittaukset ja niiden tulosten analysoinnit."

Suomessa mittauksia tehtiin viidessäkymmenessä asuinkerrostalossa yhteensä kahdessasadassa asunnossa. Niiden perusteella selvisi muun muassa, että kerrostalohuoneistot näyttäisivät olevan liian lämpimiä lämmityskaudella.

"Lämpötilan säädöllä voitaisiin saavuttaa energiansäästöä", toteaa Leivo.

Suurimmassa osassa asunnoista sisäilman laatu oli kohtuullisen hyvä jo ennen korjausta, ja ilmanvaihto oli useimmiten riittävä. Samoin pääosin ulkoilmasta peräisin olevien pienhiukkasten pitoisuudet olivat alhaisella tasolla. Silmiä ja hengitysteitä ärsyttävän, maaleista ja huonekaluista peräisin olevan formaldehydin pitoisuus oli myös yleensä alhainen, jopa sisäilmastoluokituksen tiukimman raja-arvon alittava.

Asukkailta myös kysyttiin asuinympäristöön, asuinrakennukseen, asunnon sisäympäristötekijöihin ja asukkaan terveyteen ja hyvinvointiin liittyviä asioita asumisterveyskyselyllä ja -päiväkirjalla. Suurin osa vastanneista oli tyytyväisiä asuntoonsa ja sen sisäilman laatuun.

INSULAtE-hanketta koordinoi Terveyden ja hyvinvoinnin laitos THL, joka vastaa hankkeessa terveyteen liittyvistä tutkimuksista. TTY vastaa rakennusteknisistä ja Kaunasin teknillinen yliopisto altistumisen arviointiin liittyvistä tutkimuksista. Hankkeeseen osallistuu myös yrityskumppaneita. Hanketta rahoittavat EU Life+ ohjelma sekä Energiateollisuus ry.


Miten sisäilman voi pitää puhtaana ja raikkaana?

  1. Huolehdi riittävästä ilmanvaihdosta ja säädä tulo- ja poistoilma oikein. Voit seurata sisätilojen paine-eroja ulkoilmaan nähden tarvittaessa myös mittarilla.
  2. Pyri tiivistämään vaipan ilmavuotokohdat. Ilmavuodot saa selville lämpökuvauksella, kun mittauksen ajaksi sulkee talon tuloilmakanavan. Rakenteiden ilmatiiviys on tärkeää myös sisätilojen viihtyisän lämpötilan kannalta.
  3. Vaihda tuloilman suodattimet säännöllisesti. Suodatin estää ötököitä ja isoja hiukkasia pääsemästä sisälle. Jos tuloilman suodatin likaantuu, alipaine sisätiloissa lisääntyy eikä ilma vaihdu kunnolla. Lisäksi korvausilmaa tulee enemmän vaipparakenteiden läpi, mikä tuo sisäilmaan epäpuhtauksia.
  4. Pidä ilmanvaihtokanavat mahdollisimman puhtaina. Suojaa ne rakentamisen aikana, sillä likaiset ilmanvaihtoputket huonontavat sisäilman laatua. Koska putket ovat vaikeasti puhdistettavia, anna niiden puhdistus ammatti-ihmisten hoidettavaksi.
  5. Tuuleta pois epämiellyttävät hajut. Mutta älä pidä ikkunoita auki liian pitkään, koska silloin ilmanvaihdon säädöt eivät toimi oikein. Tuuleta vain silloin tällöin tai tarpeen mukaan.

Teksti on lainattu käytännössä suoraan TTY:n sidosryhmälehti Rajapinnassa julkaistusta artikkelista 15 000 litran cocktail suoraan keuhkoihin, jonka ovat kirjoittaneet Leena Koskenlaakso ja Marjut Kemiläinen. Juha Virman kuvan on ottanut Petri Laitinen, muut kuvat Wikipediasta ja Flickr-palvelusta.