| Eero Paloheimon artikkeli tulee julkaistavaksi kirjassa ”Arkkitehtuuria Puusta” |

Me rakentajat innostumme helposti. Milloin me ylistämme tilankäytöltään ylivoimaista tasakattoa, milloin niin rehellistä karheaa betonipintaa, milloin taas elementtiä, tuota teollisen rakentamisen turbotuotetta. Mutta kaikki tuo on ohitettu, jäänyt väliaikaiseksi.

Seuraavassa kehun puurakenteita. Tämä on eri juttu kuin aikaisemmat, trendeinä katoavat arviot. Tämä ei ole hetken huumaa. Puinen rakennus on osa Suomea, kuten metsät, sahat, tervanpoltto ja tukinuitto. Älkää naurako.

Puu ei-kantavissa rakenteissa

Puu puhuu kaikille aisteille. Sen synnyttämä akustiikka on pehmeämpi kuin kovien kivipintojen, mutta se ei silti ime ääniä pehmeiden tekstiilien tavoin. Kun esine puulattialle putoaa, se kopsahtaa. Se ei kalahda kuten laatoitukselle tai löpsähdä kuten kokolattiamatolle. Puinen äänimaailma on pehmeä mutta rikas, niin ulkona kuin sisälläkin.

Puu tuoksuu.

Puu ei lämpene liikaa, kuten ruostumattomasta teräksestä tai marmorista tehdyt saunanlauteet. Siksi jälkimmäiset ovatkin harvinaisia. Puisella terassilla on miellyttävä kävellä paljain jaloin kuumallakin auringonpaahteella. Puinen kaide ei ole metallisen lailla kolkko käteen, pakkasellakaan. Puinen rakennus ei seuraile lämpötilojen vaihtelua orjallisesti vaan varaa maltillisesti pidemmän ajanjakson keskilämmön. Puu hemmottelee asujaa ja astujaa.

Puisen rakenteen struktuuri paljastaa tuotantoprosessin, rakenteen iän ja raaka-aineen lähteen. Se ei sano vain mitä on, vaan myös mitä oli, mitä tapahtui ja mitä on ollut. Herkemmin kuin muista materiaaleista muokatut rakenteet, puinen esine ja puinen pinta kertovat tarinan.

Joskus se kertoo kesäisestä haavikosta ja piilukirveellä veistävästä miehestä, menneitten vuosikymmenten askelista kynnyksen pinnassa, auringon paahteesta ja kuivumisesta, oksista, jotka kannattivat valoa yhteyttävää lehvästöä, kuljettivat vettä ja energiaa, olivat osa elävää olentoa. Joskus rakenne kertoo vaneritehtaasta, jossa koivupölli on pyörinyt akselinsa ympäri vanerisorvin karoissa ja siitä on leikattu viilumattoa, joka edelleen ristiin liimattuna muodostaa kestävän, molemmissa suunnissa lujan levyn ja jossa prosessi heijastuu tapettimaisena sykkivästä kuviosta oksineen ja vuosirenkaineen. Puulla on lapsuutensa ja vanhuutensa, mutta myös kuolemanjälkeinen elämä.

Tekniikan kehittyessä puiset tuotteet menettävät luonnollisuuttaan. Jo sorvattu hirsi on käsiteltyä puuta. Lisää kulttuuria kappaleeseen tuo sahaus, viilutus ja liimaus, lastujen ja purun survominen yhtenäiseksi levyksi, perusmateriaalin käsittely kuumentamalla, puristamalla sekä maustamalla sitä vierasaineilla. Tulevaisuudessa geenejä manipuloidaan, kloonataan ja puututaan puun koko elämään. Niin luodaan satoja erilaisia puutuotteita, joiden tekniset ominaisuudet – kovuus, säänkestävyys, lujuus, väri, työstettävyys – räätälöidään jo siemenessä vastaamaan tarpeita. Luonnon villi puu muovataan näin askel askeleelta teolliseksi materiaaliksi.

Me vieroksumme keinotekoista ja ihailemme luonnonmukaista. Kehitystä ohjaavat – valitettavasti – raha ja siihen kytketty tuotanto, kuluttajien mainonnalla terästetyt lyhyen tähtäyksen pyyteet, pinnalliset arvostukset, muotivillitykset, näiden pohjalta rakentuvat tehtaat ja tekniikka sekä lopulta kaikkea tuota ruokkiva koulutus ja muu propaganda. Siitä syystä pelkään, että saamme vilkuttaa sekä luonnonmetsille että luonnonpuisille rakennuksille kuin horisonttiin häviävälle laivalle. Sinne ne katoavat.

Toivon, etteivät ne katoa lopullisesti. Toivon myös, että kaikki tulevaisuudenkin puutuotteet kertovat synkän menneisyytensä rehellisesti, mitään salaamatta ja mitään muuttamatta. Silloin ne ihmiset, jotka vastaisuudessakin antavat luonnonmateriaalille sille kuuluvan arvon ja ovat valmiita maksamaan siitä, saavat säilyttää vanhanaikaiset tapansa ja arvostuksensa. Onhan aidolla maalauksellakin korkeampi hinta kuin jäljennöksellä.

Kun kirjoitan puusta ei-kantavissa rakenteissa, tarkoitan ensisijaisesti sisätilojen seiniä, julkisivuja, lattioita ja kattopintoja, mutta myös monia yksityiskohtia, kuten ikkunoiden karmeja, ovia, kaiteita tai ovenkahvoja. Osa näistä maalataan ja puun luonnollinen väri katoaa. Ei luonnonmukaisuudella silloin niin paljon väliä ole. Mutta maali ei aina ole tarpeen ja usein pahasta. Kun materiaalin perusilme säilytetään, on kaikella edellisellä merkityksensä. On valittava puulaji, syiden suunnat, oksaisuus ja tietysti tarpeelliset tekniset ominaisuudet. Luonnonmukaisen ja teollisen tuotteen välillä on syytä tehdä perusteellinen arvoanalyysi.

Joillakin kuvanveistäjillä on herkkä tuntuma puuhun. Mauno Hartmannin ja Kain Tapperin veistoksissa se näkyy, niiden moninaisesta vastakkaisuudesta huolimatta. Niistä oppii yhtä ja toista puun luonteesta.

Puu kantavissa rakenteissa

Aineen ominaisuuksia

Puinen kantava rakenne eroaa olennaisesti betoni- ja teräsrakenteesta, materiaalin ominaisuuksien vuoksi.

Puu on anisotroppinen materiaali. Sen ominaisuudet riippuvat vuosirenkaista – ovat erilaiset pituus-, leveys- ja korkeussuunnassa. Samaa ongelmaa ei ole teräksellä tai betonilla. Teräksinen levy tai betonilaatta toimii samalla tavoin pituus- ja leveyssuunnassa. Puu täytyy muokata keinotekoisesti vaneriksi, jotta saavutetaan edes kahdessa suunnassa sama lopputulos. Liimaa tarvitaan.

Betoni ja teräs ovat tunteettomia kosteuden vaihteluille, puu taas ei. Siitä syystä puun kosteustilaa on tarkkailtava koko tuotantoprosessin ajan. Valmiiden rakenneosien kosteusvaihtelut on joko pidettävä kurissa tai otettava ne muuten huomioon. Edellisen vastapainona betoni- ja teräsrakenteiden suunnittelua rajoittavat lämpötilavaihtelu, koska se edellyttää liikuntasaumoja. Puurakenteissa lämpötilavaihtelun voi normaalisti unohtaa. Orgaanisuutensa vuoksi puu onnettomissa olosuhteissa lahoaa, niin kantavat kuin ei-kantavatkin rakenteet. Tämä vie puun tarkkailuluokalle. Homeongelma sen sijaan on yhtäläinen materiaalille kuin materiaalille ja puu saa sikäli istua samalla luokalla betonin ja teräksen kanssa.

Tässä välissä on mainittava eräs puurakenteitten rajoitus, johon en puutu sen enempää, muistutanpa vain. Puurakenteiden syttymisherkkyys on otettava huomioon. Niinpä paloturvallisuus kohoaa merkittäväksi tekijäksi puisten rakennusten suunnittelussa, keskeisemmäksi kuin muiden materiaalien kohdalla.

Koska luonnonpuu on elävän organismin jäsen, on käsillä epähomogeeninen materiaali. Sen kaikki tekniset ominaisuudet – lujuudet, kimmoisuudet, kosteuslaajenemiset, kovuus, säänkestävyys – vaihtelevat paitsi eri suunnissa, myös riippuen ratkaisevasti puulajista ja siitä, onko puu oksaton tai muuten tasalaatuinen. Juuri tähän ongelmaan on pyritty vastaamaan kehittämällä vaneri, liimapuu tai kertopuu. Yksittäiset heikkoudet tasaantuvat silloin.

Viimeisenä puun ominaisuutena on yllätys. Kun suunnitellaan pitkien jännevälien rakennuksia, on rakenteen oma paino olennainen. Lujuuden ja ominaispainon suhde on ratkaiseva ja tätä voidaan yksinkertaisimmin luonnehtia ripustetulla, tasapaksulla sauvalla – kysymällä, kuinka pitkä sauva kantaa oman painonsa. Koivun vetolujuus verrattuna sen ominaispainoon on suurempi kuin tavallisen teräksen ja tietysti ylivoimainen verrattuna betoniin. Koivusta saa pidemmän sauvan kuin teräksestä. Tämä oikeuttaa johtopäätöksen: puu on erinomainen materiaali pitkien jännevälien rakenteisiin.

Liitokset

Puumateriaalin luonne johtaa ensimmäiseen yleiseen johtopäätökseen, joka liittyy rakenteiden muotoon. Puusta ei voi valaa massiivisia kappaleita kuten betonista eikä puuta voi hitsata tai juottaa kuten terästä.

Puun voi kiinnittää liimaamalla tai metallisilla liitoskappaleilla. Liimaus onnistuu teknisesti, jos puun anisotrooppinen luonne otetaan huomioon. Tämä perusehto täyttyy vanerissa, liimapuupalkeissa tai sormiliitoksissa. Liimaa on tällöin laajoilla pinnoilla ja liimattavien puuosien syyt ovat sopivassa kulmassa toisiinsa nähden.

Rajoitus on, että puista sekundaaria tai ylipäänsä palkin päätä ei voi liimata toisen palkin kylkeen. Betonirakenteissa vastaava ei ole ongelma, koska sekundaari valetaan suoraan kiinni primaaripalkkiin. Puuristikon sauvoja ei myöskään voi liimata suoraan toisen sauvan kylkeen. Näin voidaan tehdä teräsristikossa, kun sauvat hitsataan monoliittiseksi rakenteeksi. Puusta on myös luonnotonta rakentaa arinaa, koska liitoskohdassa toisen suunnan palkisto joudutaan katkaisemaan. Betonisissa, massiivisissa rakenteissa tämäkään ei ole ongelma.

Säänkestävyydestä johtuen puisten, ei-kantavien rakenteiden olennainen sivujuonne ovat maalit. Vastaavasti kantavien puurakenteiden lisäpiirre ovat liimat. Vielä puuttuu halpa, nopeasti kiinnittyvä, säälle tunteeton ja ulkotiloissa käytettävä liima, jolla voidaan kaksi puurakennetta nopeasti ja kätevästi liittää toisiinsa ilman kovaa puristusta ja ylimääräisiä instrumentteja. Tämä tekniikka laahaa hieman jäljessä. Vaikka tekniikka kehittyisi, ei kylkeen liimaaminen ratkea, puun anisotrooppisuudesta johtuen. Puun kyljestä vain lohkeaisi silloin palanen. Rakenne ei murtuisi liimatusta kohdasta.

Kaikista edellä mainituista syistä liitokset ovat kantavien puurakenteiden olennainen yksityiskohta. Liitokset ovat pieniä juhlia. Ne on syytä tehdä metallista ja maalata kirkkaalla värillä.

Tavallisin ja tutuin liitos on ristikoissa käytetty, standardisoitu naulalevy. Se on ruma ja syntynyt puhtaasti teknisin, taloudellisin ja tuotannollisin perustein. Tämän sukulaisia ovat erilaiset, rautakaupassa myytävät pikku hyllyt, joiden avulla sekundaarikannattaja liitetään primaarikannattajan kylkeen. Puurakenteet janoavat kokonaista sarjaa kauniita, teknisesti kelvollisia ja kohtuuhintaisia liitoskappaleita, joiden avulla normaaleja pikkurakenteita voitaisiin näkyvästi liittää toisiinsa.

Suuriin rakenteisiin, kaariin, kehiin ja kupoleihin voidaan aina räätälöidä vaikka valetusta teräksestä hienot liitokset. Ne on suunniteltava samalla huolellisuudella kuin autojen lyhdyt tai ovenkahvat. Ne ovat rakennuksen polttopisteitä ja kohokohtia.

Itse rakenteet

Liitosten tarve ja aineen isotrooppisuus aiheuttavat, että tietyt muodot sopivat puurakenteille paremmin kuin muut. En erottele massiivipuuta, liimapuuta tai kertopuuta nyt toisistaan. Seuraava pitää paikkansa tuosta jaottelusta riippumatta.

Yksinkertaisinta ja ekologisesti perusteltua on tehdä massiivisia puurakenteita, hirsiseiniä ja laattamaisia lattioita, latoa ja sitoa parrua vieri viereen. Se ei ole eleganttia, sillä materiaalia kuluu tai pikemminkin varastoituu rakennuksiin. Juuri se on tarkoituskin. Rakennuksiin varastoitu hiili on poissa ilmakehästä.

Mutta menkäämme elegantteihin rakenteisiin.

Ristikko on teräksestä tehtynä mielekäs, koska jokainen nurkkaliitos voidaan tehdä hitsaten. Puusta tehty ristikko, jossa nurkat on liitetty teollisesti tuotetuilla naulalevyillä on piilotettuna kelvollinen, mutta tyylikkäitä liitoksia käytettäessä parempi on ansas. Ristikko sekin, mutta liitoksia on vähemmän. Silloin on hyvä käyttää vetotankoina terässauvoja. Liimapuusta kootut kaksi- tai kolminiveliset kehät ovat myös sopivia ja nurkka voidaan luontevasti taivuttaa kaarelle.

Sekundaari liittyy primaariin luonnollisimmin siten, että se yksinkertaisesti asetetaan jälkimmäisen päälle. Jos korkeus asettaa rajoituksia, voidaan sekundaari kiinnittää eräänlaisella hyllyllä primaarikannattajan kylkeen. Näiden hyllyjen tyylikkyydestä oli edellä puhetta.

Entä sitten kahdessa suunnassa kantavat pitkien jännevälien rakenteet? Nehän on teräksestä tapana tehdä kaartuvina avaruusristikkoina ja betonista kuorirakenteina.

Jos puinen rakenne taivutetaan kuoreksi, se ei todellisuudessa ole kuori, sillä lautoja erottavat saumat. Kaareva puinen avaruusristikko taas johtaa ongelmiin liitosten paljouden vuoksi. Siitä syystä puinen rakenne ei ole kuori tai ristikko, vaan verkkorakenne. Se on yhdessä tai kahdessa suunnassa kaareutuva verkko. Sen muoto voi olla hyperbolinen paraboloidi, ns. viivoitinpinta tai ellipsoidi, pallon, sylinterin tai kartion osa. Se muodostuu silloin kahdessa suunnassa kaarevien puukannattajien verkosta, jotka yhdessä luovat kuorta muistuttavan, tehokkaasti kantavan pinnan.

Suurien jännevälien ylittävinä nämä muodot ovat puurakenteiden kauneinta tulevaisuutta.