Navetan rakentaminen 5.3.2003

Tyypillinen metallikehä Tanskasta. Jänneväli
on noin 30 metriä. Jouni Pitkäranta

Jouni Pitkäranta  

Lehmät nivelkehien alle

Moni maidontuottaja on ulkomailla navetoissa vieraillessaan ja ammattilehtiä lukiessaan huomannut navetoiden itsekantavat kolminivelkehät. Erityisesti Etelä-Ruotsissa ja Tanskassa lähes poikkeuksetta uudet navetat on toteutettu metallisista kehistä, joiden jänneväli on kohtuullisen suuri, useimmiten 20-35 metriä.

Suomessa itsekantavat nivelkehät leveissä, yli 20 metrin jännevälin navettarakennuksissa ovat harvinaisia, ainoastaan joitakin yksittäisiä navettoja on rakennettu tällä tavalla. Pienemmillä jänneväleillä sen sijaan esimerkkejä löytyy, muun muassa Hankkijan 70-luvun lopun elementtinavetassa oli ns. vaneriuumapalkeista tehty kolminivelkehä. Näitä navettoja on tänäkin päivänä hyvin paljon käytössä.

Suurin syy siihen, että emme ole käyttäneet kolminivelkehiä, lienee naulalevyristikkorakenteiden edullinen hinta. Pienillä jänneväleillä seinästä seinään ulottuva naulalevyristikko on tänäkin päivänä hyvin taloudellinen. Mm. tästä johtuen rakentamiskulttuurimme ei ole omaksunut nivelkehillä 

rakentamista eikä näitä tuotteita tarjoavia yrityksiäkään ole Suomessa kovin paljon.

Mikä itsekantava kolminivelkehä on?

Kolminivelkehä muodostuu nimensä mukaisesti kolmesta nivelliitoksesta. Kehä kiinnitetään perustuksiin molemmista päistään yleensä kahdella järeällä peruspultilla ja teräksisellä liitoselimellä. Kehät ovat räystäällä ns. momenttijäykkiä, ja se vaatiikin tässä kohtaa rakenteelta korkeutta. Harjalta kehän puolikkaat liitetään toisiinsa taas nivelliitoksella.

Kehien materiaalivaihtoehtoja ovat liimapuu, kertopuu ja teräs. Liimapuusta kilpailukykyisin ratkaisu on ns. käyränurkkainen kaarikehä, jossa kehän puolikkaat ovat samaa kaarevaa liimapuupalkkia. Tämä ratkaisu on ollut hyvin yleinen keskieurooppalaisissa navetoissa silloin, kun puukehän hinta on ollut halvempi suhteessa metallikehään. Sekä liimapuusta että kertopuusta voidaan tehdä kehä, jossa kehän puolikkaiden seinä- ja kattopalkki on liitetty toisiinsa momenttijäykällä tappivaarnaliitoksella. Metallista tehdyt kehät voivat olla ristikkorakenteisia, valmiista profiileista tehtyjä tai levyosista hitsattuja avo- tai koteloprofiileja.

Kehä sopii leveisiin rakennuksiin

Kolminivelkehän tarve on ilmennyt entistä leveämpien kotieläinrakennusten rakentamisen seurauksena. MMM:n rahoittamien isojen hankkeiden rakennesuunnitteluvaatimuksen myötä leveitten rakennusten tuulikuormia on alettu tutkia tarkemmin. Tuulijäykistys ja ylipäätään rakennuksen kokonaisjäykistys on noussut lumikuorman yksittäistä vaikutusta tärkeämmäksi. Avaria ja väliseinättömiä halleja rakennettaessa kolminivelkehä onkin ylivertainen rakennuksen poikkisuuntaisen jäykistyksen kannalta, koska kehärakenne on kohtisuuntaan tuulta vastaan "kolmiomainen" ja siksi stabiili. Pituussuuntainen jäykistys on helppo toteuttaa tuulituennoin.

Normaali naulalevyristikkorakenne on taas perinteisesti käytettynä nelinivelrakenne ja siksi se ei ole poikkisuuntaista tuulta vastaan jäykkä. Tällöin tuulijäykistys hallin poikkisuunnassa toteutetaan joko mastopilareilla, pituussuuntaisella tuuliristikolla ristikon alapaarteen tasossa tai vesikatteen, ruoteiden ja sisäkaton toimiessa levymäisenä jäykisteenä, joiden kautta tuulen aiheuttamat vaakakuormat siirretään päätyseinille. Ongelma kuitenkin on se, että lypsykarjarakennuksen päätyseinissä on isoja oviaukkoja ja päädyn jäykistävä vaikutus ei tällöin ole riittävä.

Umpinaisten rakenteitten käyttö naulalevyristikoihin verrattuna lisää paloturvallisuutta, koska paloa levittävää ullakkotilaa ei ole. Lisäksi erityisesti liimapuu on tulipalon sattuessa kestävä, koska se säilyttää kantavuutensa hiiltymisen suojatessa puun palamista. Umpinaisilla rakenteilla on havaittavissa lisäksi muutenkin selkeästi pitempi elinkaari kuin ristikkorakenteilla.

Nivelkehähalli muutoksiin mukautuva

Itsekantavuus ja siitä seuraava tolpattomuus hallitilassa tuo monia etuja. Navetan kalustaminen on helpompaa ja muunneltavuus joustavampaa, kun ei ole tolpparivejä. Navettahalli on myöskin avaramman tuntuinen, tästä voi olla hyötyä esimerkiksi eläinten valvonta- ja seurantajärjestelmien hyödyntämisessä tulevaisuudessa. Varsinainen vesikatto eristeineen kolminivelkehärakenteeseen voidaan toteuttaa eri tyyppisillä kattoelementtijärjestelmillä. Rakennuksen muunneltavuuden hyödyntäminen voi äärimmillään tarkoittaa hallin kokonaan muuhun käyttöön ottamista tai jopa sen purkamista ja pois myymistä.

Rakentamisen kannalta itsekantava kehä yksinkertaistaa rakentamisen järjestystä. Halli voi olla rakennusurakkana erillinen ja se voidaan kehineen ja kattorakenteineen pystyttää heti valmiiksi, jonka jälkeen varsinaiset lattiarakenteet voidaan tehdä sääsuojassa. Sora- ja betoniautot pystyvät liikkumaan rakennusaikana helpommin hallin sisäpuolella, kun tolppia ei ole ja korkeutta on riittävästi.

Kehien kustannus on aina tapauskohtainen ja riippuu kehän jännevälistä sekä kehäjaosta. Suomen talven lumikuorman vuoksi leveissä jänneväleissä momenttijäykkä nurkkaliitos kasvaa todella suureksi ja sitä kautta kustannus suhteessa lattianeliöön on suurempi kuin pienissä jänneväleissä. Mikäli jänneväli on maksimissaan 22-24 metriä ja kehäjako esimerkiksi 3,6 metriä (3 partta), on kehän hinta noin 20-26 euroa/lattianeliö ilman arvonlisäveroa. Ristikkorakennetta investointikustannuksiltaan hiukan kalliimpi kehärakenne on vahvuuksiensa vuoksi varteenotettava vaihtoehto tämän päivän navettarakentamisessa.

Kirjoittaja on arkkitehti yo. ja toimii navettasuunnittelijana.