Kattoelementtien pintarakenteen optimointi : Rakenteellinen mitoitus, kustannusvaikutukset ja eurokoodimuutosten merkitys
Hintsala, Joona (2026)
2026
Rakennustekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Civil Engineering
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2026-06-16
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202606167529
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202606167529
Tiivistelmä
Lämpimien suurkattoelementtien käyttö hallirakennusten vesikattorakenteissa on kasvanut viime vuosina merkittävästi. Puiset suurkattoelementit tukevat vähähiilistä, kotimaista ja teollista rakentamista sekä tarjoavat mahdollisuuksia rakennusprosessien tehostamiseen. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää Celement Oy:n vaihtoehtoisen kattoelementin pintarakenteen teknistä ja taloudellista kannattavuutta sekä arvioida uusien rakennesuunnitteluohjeiden vaikutuksia kattoelementtiliiketoimintaan.
Tutkimus koostui kirjallisuuskatsauksesta ja tapaustutkimuksesta. Kirjallisuuskatsauksessa tarkasteltiin puurakenteiden mitoitusperiaatteita sekä kustannuslaskennan ja työntutkimuksen keskeisiä menetelmiä. Tapaustutkimuksessa verrattiin nykyistä ja suunnitteilla olevaa elementtirakennetta materiaalimenekin, valmistusnopeuden, kustannusten ja rakenteellisen toimivuuden näkökulmista. Rakenteiden mitoitus toteutettiin esimerkkilaskelmien avulla, joiden perusteella määritettiin rakenneosien mitat ja materiaalimenekit.
Kustannusvertailussa määritettiin ensin eri rakennevaihtoehtojen materiaalimenekit ja niistä aiheutuvat materiaalikustannukset. Kokonaiskustannukset muodostettiin yhdistämällä materiaalikustannukset sekä valmistusnopeuden muutoksista aiheutuvat työvoimakustannukset. Lisäksi työssä tarkasteltiin uuden eurokoodin EN 1995-1-1:2025 mukaista syysuuntaista puristusmitoitusta vertaamalla sitä nykyisen eurokoodin EN 1995-1-1:2014 mukaiseen mitoitukseen. Vertailu toteutettiin kuuden toimeksiantoyrityksen toimittaman kattoelementtikohteen perusteella arvioimalla muutoksen vaikutusta kantavien Kerto LVL -palkkien materiaalimenekkiin ja kustannuksiin. Työssä tutkittiin myös saumalaudan käyttöä tukipinta-alan kasvattamisessa ja sen vaikutusta tukipainemitoitukseen.
Tutkimustulosten perusteella uusien rakennevaihtoehtojen materiaalimenekit olivat noin 10–17 % pienemmät kuin nykyisessä rakenteessa. Materiaalisäästöistä huolimatta uusien rakenteiden kokonaiskustannukset olivat nykyisillä materiaalihinnoilla 3,5–9,7 % suuremmat rakennevaihtoehdon mukaan, koska käytettävät materiaalit ovat yksikköhinnaltaan nykyisiä materiaaleja kalliimpia. Herkkyysanalyysin perusteella uusi rakenne voi kuitenkin muodostua kilpailukykyiseksi materiaalihintojen noustessa, jolloin uusi rakennetyyppi osoittautui -2,0 % halvemmaksi edullisimmalla uudella rakennetyypillä. Tuotannon tehostuessa ennakoitua enemmän, hinta ero nykyiseen oli 0,08 %. Vastaavasti tuotannon hidastuessa ennakoidusta, uusi rakenne osoittautui nykyistä ratkaisua huomattavasti kalliimmaksi.
Tutkimuksessa havaittiin lisäksi, että uuden eurokoodin mukaisella tukipainemitoituksella on merkittävä vaikutus kantavien Kerto LVL -palkkien materiaalimenekkiin. Tarkastelluissa kohteissa kertopuumenekki pieneni keskimäärin noin 12 % verrattuna nykyisen eurokoodin mukaiseen mitoitukseen, mikä voi mahdollistaa merkittäviä materiaalikustannusten säästöjä uuden standardin tullessa käyttöön. Saumalaudan hyödyntäminen tukipinta-alan kasvattamisessa osoittautui sen sijaan haastavaksi eurokoodin tulkinnanvaraisuuden vuoksi, minkä vuoksi menetelmä edellyttää tarkempia suunnitteluohjeita ennen laajempaa käyttöönottoa.
Tutkimus koostui kirjallisuuskatsauksesta ja tapaustutkimuksesta. Kirjallisuuskatsauksessa tarkasteltiin puurakenteiden mitoitusperiaatteita sekä kustannuslaskennan ja työntutkimuksen keskeisiä menetelmiä. Tapaustutkimuksessa verrattiin nykyistä ja suunnitteilla olevaa elementtirakennetta materiaalimenekin, valmistusnopeuden, kustannusten ja rakenteellisen toimivuuden näkökulmista. Rakenteiden mitoitus toteutettiin esimerkkilaskelmien avulla, joiden perusteella määritettiin rakenneosien mitat ja materiaalimenekit.
Kustannusvertailussa määritettiin ensin eri rakennevaihtoehtojen materiaalimenekit ja niistä aiheutuvat materiaalikustannukset. Kokonaiskustannukset muodostettiin yhdistämällä materiaalikustannukset sekä valmistusnopeuden muutoksista aiheutuvat työvoimakustannukset. Lisäksi työssä tarkasteltiin uuden eurokoodin EN 1995-1-1:2025 mukaista syysuuntaista puristusmitoitusta vertaamalla sitä nykyisen eurokoodin EN 1995-1-1:2014 mukaiseen mitoitukseen. Vertailu toteutettiin kuuden toimeksiantoyrityksen toimittaman kattoelementtikohteen perusteella arvioimalla muutoksen vaikutusta kantavien Kerto LVL -palkkien materiaalimenekkiin ja kustannuksiin. Työssä tutkittiin myös saumalaudan käyttöä tukipinta-alan kasvattamisessa ja sen vaikutusta tukipainemitoitukseen.
Tutkimustulosten perusteella uusien rakennevaihtoehtojen materiaalimenekit olivat noin 10–17 % pienemmät kuin nykyisessä rakenteessa. Materiaalisäästöistä huolimatta uusien rakenteiden kokonaiskustannukset olivat nykyisillä materiaalihinnoilla 3,5–9,7 % suuremmat rakennevaihtoehdon mukaan, koska käytettävät materiaalit ovat yksikköhinnaltaan nykyisiä materiaaleja kalliimpia. Herkkyysanalyysin perusteella uusi rakenne voi kuitenkin muodostua kilpailukykyiseksi materiaalihintojen noustessa, jolloin uusi rakennetyyppi osoittautui -2,0 % halvemmaksi edullisimmalla uudella rakennetyypillä. Tuotannon tehostuessa ennakoitua enemmän, hinta ero nykyiseen oli 0,08 %. Vastaavasti tuotannon hidastuessa ennakoidusta, uusi rakenne osoittautui nykyistä ratkaisua huomattavasti kalliimmaksi.
Tutkimuksessa havaittiin lisäksi, että uuden eurokoodin mukaisella tukipainemitoituksella on merkittävä vaikutus kantavien Kerto LVL -palkkien materiaalimenekkiin. Tarkastelluissa kohteissa kertopuumenekki pieneni keskimäärin noin 12 % verrattuna nykyisen eurokoodin mukaiseen mitoitukseen, mikä voi mahdollistaa merkittäviä materiaalikustannusten säästöjä uuden standardin tullessa käyttöön. Saumalaudan hyödyntäminen tukipinta-alan kasvattamisessa osoittautui sen sijaan haastavaksi eurokoodin tulkinnanvaraisuuden vuoksi, minkä vuoksi menetelmä edellyttää tarkempia suunnitteluohjeita ennen laajempaa käyttöönottoa.