Teräsbetonipalkin poikkileikkausmuodon optimointi

Abstract

Yksi teräsbetonipalkin hiilijalanjäljen pienentämisen mahdollisista keinoista on palkin poikkileikkausmuodon optimointi. Suurin osa rakentamisvaiheen päästöistä aiheutuu materiaaleista. Pienentämällä poikkileikkauksen kokoa ja optimoimalla teräsmäärää parannetaan palkin materiaalitehokkuutta. Poikkileikkauksen kokoa optimoidessa on kuitenkin huomioitava rakenteen kestävyys ja käyttäytyminen.

Työssä selvitetään teräsbetonipalkin poikkileikkausmuodon vaikutusta palkin hiilijalanjälkeen ja käyttäytymiseen palkin murrossa. Vertailtavina poikkileikkausmuotoina työssä käsitellään suorakaide-, leuka- ja I-palkkeja. Eri poikkileikkauksen omaavia palkkeja tarkasteltiin laskennallisesti murtorajatilassa mitoitustilanteen ollessa vakio. Mitoituksessa pyrittiin palkin hiilijalanjäljen optimointiin materiaalitehokkuuden avulla. Työssä palkin mitoitusta ja päästöjä on käsitelty kirjallisuuskatsauksena, jonka pohjalta palkkien mitoitus ja hiilijalanjälkilaskenta suoritettiin.

Työn perusteella voidaan todeta, että I-palkkia käyttämällä palkki voidaan mitoittaa materiaalitehokkaammin ja näin ollen myös optimoida palkin hiilijalanjälkeä. I-palkin osalta kapean uuman aiheuttama heikko puristusmurtokestävyys rajoittaa kuitenkin palkin korkeuden madaltamista, mikä aiheuttaa ongelmia pääterästen suurina venyminä. Vertailussa huomattiin, että leukapalkki aiheuttaa yksittäisenä rakenteena suurimmat päästöt. Käyttämällä suorakaidepalkkia pysyy yksittäisen palkin hiilijalanjälki kohtuullisena, vaikka palkin pääteräksiin haluttaisiin selkeästi tasapainoraudoitusta suurempaa venymää. Vähähiilisemmän betonin käyttö vähentää poikkileikkausmuodon merkitystä palkin hiilijalanjälkeen.