Teräs–betoni-liittovälipohjan hiilijalanjäljen pienentäminen

Abstract

Rakennusten hiilijalanjäljen laskenta on yhä merkityksellisempi ja ajankohtaisempi asia. Ilmastonmuutos ja sen lieveilmiöt luovat painetta muuttaa totuttuja kulutustapoja vähähiilisemmäksi. Rakentaminen on yksi ihmiskunnan suurimmista päästölähteistä. Rakentamisen vähähiilisyyttä edistetään esimerkiksi lainsäädännöllä, mutta sitä tapahtuu myös markkinaehtoisesti. 9.1.2026 astui voimaan valtioneuvoston asetus uuden rakennuksen hiilijalanjäljen raja-arvoista. Asetus velvoittaa rakentamaan uudet rakennukset niin, etteivät raja-arvot ylity. Vuonna 2029 nuo raja-arvot kiristyvät. Tässä tutkimuksessa selvitettiin keinoja liittovälipohjan hiilijalanjäljen pienentämiseksi. Tutkimuksessa selvitettiin myös, kuinka suuri vaikutus eri keinoilla on koko välipohjan ja rungon hiilijalanjälkeen. Yksi oleellisimmista tavoitteista tutkimuksessa oli selvittää, millä ontelolaatan jännevälin ja liittopalkin jännevälin yhdistelmällä saadaan pienin hiilijalanjälki. Tutkimuksessa selvitettiin myös vähähiilisten materiaalien ja ontelolaattojen uudelleenkäytön vaikutuksia hiilijalanjälkeen. Tutkittava rakennus on 6-kerroksinen toimistorakennus, jossa on liittorunko. Kantava ja jäykistävä runko koostuu liittovälipohjista, liittoyläpohjasta, liittopilareista ja teräksisistä tuulisiteistä. Välipohja koostuu ontelolaatoista, liittopalkeista ja kelluvasta pintalaatasta. Liittopalkkeina käytettiin työssä Peikon DELTABEAM®-palkkeja. Tuloksista käy ilmi hiilijalanjäljen kannalta optimaaliset jännevälit O32- ja O37-tyyppien ontelolaatoilla toteutetuille liittovälipohjille. O32-tyypillä tämä optimikohta saavutetaan, kun ontelolaatan jänneväli on 11 m ja DELTABEAM®-palkin jänneväli on 6 m. O37-tyypillä optimikohdan muodostavat ontelolaatan jänneväli 12 m ja DELTABEAM®:in jänneväli 6 m. Tulosten perusteella vähähiilisten materiaalien käytöllä saadaan merkittävät, n. 49 %, vähennykset hiilijalanjäljessä verrattuna tavanomaisiin materiaaleihin. Toinen merkittävä keino vähentää hiilijalanjälkeä on vanhoista rakennuksista purettujen ontelolaattojen uudelleenkäyttö. Tuloksista kävi myös ilmi, että käyttämällä kevyempää O40-tyypin laattaa saadaan pienempi rungon hiilijalanjälki, kuin O37-tyyppiä käyttämällä.

Calculation of buildings’ carbon footprint is becoming increasingly relevant and topical. Climate change and it’s byproducts are creating pressure to change accustomed consumption habits to favor low carbon solutions. Construction is one of humanity’s most significant sources of carbon emissions. Low carbon construction is being promoted by legislation, but also by terms of market economy. A new decree of ”limits to buildings’ carbon footprint” by Finnish state council took effect on January 9th, 2026. The decree obliges to construct buildings so that they meet the limits. The limits will become stricter in 2029. This study was conducted to discover methods to reduce the carbon footprint of composite floors. The purpose was also to determine the effects of the methods on the carbon footprint of the composite floor and the whole frame of the building. One of the most important goals of the study was to determine the optimal combination of spans for composite beams and hollow core slabs that results in the lowest carbon footprint. Another aspect of this study was to measure the effects of low carbon materials and reuse of hollow core slabs to the overall carbon footprint of composite floors and the building’s load-bearing frame. The studied building is a 6-storey office building with a composite frame. The load-bearing and stiffening frame is composed of composite floors, composite roof, composite columns and stiffening steel braces. The composite floor consists of hollow core slabs, composite beams and floating concrete topping. The composite beams used in this study are DELTABEAM®s by Peikko. The results reveal the optimal spans for composite floors designed with hollow core slab types O32 and O37, when it comes to carbon footprint. For the type O32, the sweet spot of spans is achieved when the span of the slab is 11 m and the span of DELTABEAM® is 6 m. As for type O37, the sweet spot is 12 m span for the slab and 6 m for DELTABEAM®. According to the results, using low carbon materials provides a reduction as significant as 49 % in carbon footprint compared to using conventional materials. Another significant method of reducing carbon footprint is utilizing hollow core slabs retrieved from old buildings facing demolition etc. Furthermore, the study revealed that a lower carbon footprint for the building’s frame is achieved by using hollow core slabs of type O40 instead of type O37.