Rakenneteknisten suunnitteluratkaisujen merkitys vähähiilisyyteen asuinkerrostalossa

Abstract

Diplomityön päätutkimustarpeena on löytää rakennuksen hiilijalanjälkeä pienentäviä tekijöitä ja vaihtoehtoja rakennuksen osista ja suunnitelluista rakenteista, käyttämättä niin kutsuttuja vihreitä materiaaleja. Tarkasteltavat rakenteet rajattiin syventävien haastattelu- ja kirjallisuustutkimuksen pohjalta selvittämällä rakennuksen suuripäästöisimmät ja eniten päästövähennyspotentiaalia omaavat rakennuksen osat, joille haluttiin etsiä vaihtoehtoisia metodeja. Tutkittavat rakennuksen osat olivat paikallavaletut väli- ja yläpohjalaatat, ulkoseinäelementit sekä kantavat betonielementtiväliseinät. Rakenneratkaisuvaihtoehdot luotiin suunniteltuun esimerkkikohteeseen yhdessä työn suunnittelijayhteistyöosapuolen, A-insinöörien kanssa. Vaihtoehtoratkaisujen periaatteena on saavuttaa alkuperäisiä rakenneratkaisuja pienempi hiilijalanjälki, olemassa olevien suunnitteluratkaisujen optimoinnilla, materiaalimääriä vähentämällä, rakenteita keventämällä, taikka soveltavilla runkoratkaisuvaihtoehdoilla. Vaihtoehtoisten esimerkkiratkaisujen hiilijalanjäljen lisäksi, tutkittiin niiden vaikutukset rakentamisen kustannuksiin ja toteutettavuuteen. Vaikutukset tutkittiin vertaamalla saatuja arvoja alkuperäisten suunnitelmien mukaisten ratkaisujen vastaaviin arvoihin. Monialaisemman vertailun tarkoituksena on hahmottaa valittujen keinojen vaikutukset laajemmin ja päätellä esimerkkiratkaisuvaihtoehtojen käyttöönotettavuuden mahdollisuuksia tuotantoon. Tutkimustulosten mukaan yksittäisten rakennusosaratkaisujen optimoinnilla voidaan saavuttaa sekä hiilijalanjälkeä, että kustannuksia pienentävä vaikutus. Vaikutukset olivat rakennusosan hiilijalanjälkeen noin 1 % – 7 % pienempiä ja kustannuksiltaan 1 % – 4 % pienempiä. Laajemmin rakennusosaratkaisua tai niistä useampaa muuttamalla tai runkoratkaisua soveltamalla saavutettiin hiilijalanjälkivaikutukseltaan suurempia hyötyjä, noin 9,5 % – 10,5 % alkuperäistä pienempi hiilijalanjälki. Vastaavasti kustannukset kasvoivat näillä ratkaisuilla 1 %–17,6 % muuttuvien osien osalta, mikä osaltaan johtui ratkaisujen työmenekkien kasvusta.

The main research need of the master’s thesis is to find factors and alternatives that reduce the building's carbon footprint through the design of the building's parts and various structural component solutions. The structural solution options were created from the example site together with the designer and collaborating party, A-insinöörit. The alternatives were narrowed down on the basis of interview study and literature research by finding out the parts of the building with the highest emissions and the greatest emission reduction potential, for which were wanted to look for alternatives in production. The parts of the building to be investigated were the castin-place intermediate and upper floor slabs, external wall elements and load-bearing precast concrete partition walls. The principle of the alternative solutions is to achieve a smaller carbon footprint, which is achieved by optimizing the existing design solutions, reducing the amount of materials, making the structures lighter, or by applying frame solution alternatives. In addition to the carbon footprint effects of example design solutions, the effects on construction costs and feasibility were investigated. The effects were studied by comparing them to the solutions according to the original plans. The purpose of a more diverse comparison is to outline the effects of the reduction of carbon footprint effects and to conclude the possibilities of introducing example solution options into production. According to the research results, the optimization of individual building component solutions can achieve both carbon footprint and cost-reducing effects. The effects were about 1% – 7% lower in terms of the carbon footprint of the changing parts and 1% – 4% lower in cost. Again, by changing the building component solution or several of them, larger benefits in terms of carbon footprint were achieved, around 9.5% - 10.5%. Correspondingly, in terms of costs, the effects ranged from 1% to 17,6 % increasing effects, which were partly due to the increase in the solution's workflow.