runkorakenteet

Erilaisten rakennusten betonirungot voidaan toteuttaa joko elementteinä tai paikallavaurakenteina tai näiden yhdistelminä. Useissa kohteissa on käytetty myös betoni-betoni tai betoni-teräs liittorakenteita. Betonielementtejä ja niistä toteutettavia runkojärjestelmiä on esitetty laajasti näiden sivujen otsikon Betonielementit alla. Sen vuoksi tällä sivulla keskitytään esittämään paikallavalutekniikalla toteutettavien runkojärjestelmien perustyypit. 

Paikalla valettu runko voidaan toteuttaa tavanomaista raudoitustekniikkaa käyttäen tai jälkijännitettynä, mikäli kohteessa tarvitaan pitkiä jännevälejä. Runkojärjestelmissä pystyrakenteet ovat joko kantavia seiniä, kantavia pilareita  tai näiden yhdistelmiä.

Paikallavalurunko on yksinkertainen toteuttaa ja aiheuttaa varsin vähän reunaehtoja suunnittelulle. Samaan rakennusrunkoon voidaan hyvin sijoittaa erilaisia käyttötarkoituksia kuten asuminen sekä liike- ja konttoritoiminta. Välipohjien suuremmat kuormitukset kerroksissa voidaan huomioida paikallisesti laattapaksuutta muuttamalla häiritsemättä runkosuunnittelun kokonaisuutta.

 

Asuinkerrostalot

Asuinrakentamisessa yleisin rakennejärjestelmä on kantavat seinät -runko. Runkoa jäykistävät massiiviset betoniseinät antavat huoneistojen välille hyvän äänieristyksen. Väliseinät voidaan valaa paikalla tai tehdä elementteinä, mikä on suomessa nykyisin vallitseva toteutustapa. Myös ulkoseinien sisäkuori tehdään useimmiten elementtirakenteena.

Rakennuksen holvit valetaan paikalla ja niiden paksuus vaihtelee n. 260 - 300 mm välillä. Paikallavalun etuna on hyvä äänen eristävyys ja vapaa LVIS- installaatioiden sijoittelu laatan sisään. Riittävän paksu holvirakenne varmistaa myös viemäriäänten vaimentumisen. Tässä järjestelmässä tyypillinen holvien jänneväli on alueella 6 - 8 m.

Paikallavaluholvein toteutettava asuinkerrostalo. Kantavat seinät elementteinä (kuva Pentti Lumme)

Holvivalun sisään jäävät LVIS- asennukset (kuva Pentti Lumme)

Usein asuinkerrostaloissa, joissa välipohjat valetaan paikalla, julkisivuksi on valittu paikalla muurattu ja mahdollisesti vielä rapattu rakenne. Paikalla muuratun seinän ääneneristävyys on erittäin hyvä ajoneuvoliikenne- ja lentomelua sekä muita  ulkona syntyviä melulähteitä vastaan.

Paikallarakentamisen ja elementtirakentamisen kustannuksissa ei ole merkittäviä eroja vastaavissa rakennuskohteissa. Toteutusaikataulu on käytännössä molemmilla menetelillä sama, kerros viikossa. Kustannusten muodostuminen on pääosin riippuvainen runkotyöryhmien harjaantuneisuudesta käytettävään tekniikkaan. Arkkitehtien tekemät rakennetekniset ratkaisut voivat myös vaikuttaa merkittävästi kohteen kustannusrakenteeseen.

Korkeissa rakennuksissa kantava runko on useinmiten paikalla valettu rungon jäykistystarpeiden vuoksi. Viime aikoina on havaittu, että korkeissa asuinrakennustorneissa on edullista valita runkojärjestelmäksi pilarilaatta ja tehdä väliseinät kevytrakenteisina. Tällöin materiaalien nostot helpottuvat ja rakenteiden massa saadaan pienemmäksi. Pienenevän betonimenekin ohella myös betonin hiilipäästöt vähenevät.

Pilarilaattarungon periaatekuva (kuva Tuomas Toriseva)

 

Toimisto ja liike- ja julkiset rakennukset

Maailmanlaajuisesti yleisin betonirakennusten runkotyyppi on pilarilaattarakenne. Tavanomaisesti raudoitettujen holvien jänneväli vaihtelee rakennuksesta riippuen 5 - 8 m väleillä. Jälkijännitettynä rakenteena maksimi jänneväli voi olla holvin molemmissa suunnissa 10 m,  holvipaksuus on tällöin 300 mm, kohtuullisilla kuormilla.

Toimistorakennuksen tyypillinen pilaritaattarunko (kuva Pentti Lumme)

Pilarilaatta on vapaasti muotoiltavissa (kuva Rudus Oy)

 

Pilarilaatan ohjeelliset jännevälialueet eri laattapaksuuksilla toimistokuormilla

Pilarilaatta voidaan tehdä massiivisena rakenteena tai tarvittaessa keventää laatan sisään jätettävillä kevennysosilla. Laatan reunat ovat vapaasti muotoiltavissa, kunhan laatta saa eri suunnissa pilareilta riittävän tuen. Laattaa voi myös tehda suuriakin aukkoja, rajoituksena pilareiden välitön läheisyys. Pilarilaattarakenteen osalta on tehty elinkaaritarkastelu muuntojoustavuuden osalta eräässä VTT:n toimistorakennuskohteessa. Siinä todettiin, että kohteen pilarilaattarunko tarvittaessa on helposti muutettavissa 4-5 eri käyttötarkoitukseen.  Katso tarkemmin kohdasta "aiheeseen liittyvää kirjallisuutta" tämän osan lopussa.

Mikäli pilarilaattarakenteeseen kohdistuu suuria kuormia, laatan kriittisenä mitoitusarvona voi olla pilarin leikkautuminen laatan läpi. Tämä ongelma voidaan ratkaista pilarin halkaisijaa kasvattamalla tai vaihtoehtoisesti käyttämällä pilareiden yläpäässä halutun muotoista laattavahvennusta.

Pilareiden yläpäässä olevat laattavahvennukset voi lisätä raskaasti kuormitettuihin rakenteisiin (kuva Tuomas Toriseva)

 

Pysäköintirakennukset

Pysäköintitaloja tehdään usein paikallavalettuina rakenteina. Jälkijännitettyjen rakenteiden yleistyminen Suomessa lisäsi merkittävästi paikallavalun osuutta näissä rakenteissa. Jälkijännitetyn holvirakenteen etuna on matala rakennekorkeus, 500- 550 mm palkin kohdalla  ja palkin pitkä jänneväli, 17 m. Jänneväli toisessa suunnassa on yleensä n. 7 m, riippuen pilarivälillä olevien autopaikkojen leveydestä ja määrästä.

Jälkijännitetty laattapalkkirakenne

Jälkijännitetyssä holvirakenteessa on hyvä vesitiiveys, joka on tärkeä asia käyttöaikana pysäköinnin kannalta. Pysäköintirakennusten käyttöikäsuunnittelu ja betonin rasitusluokat määräytyvät ohjeen by 68 Betonin valinta ja käyttöikäsuunnittelu – Opas suunnittelijoille 2016 mukaisesti. Pysäköintirakennuksen rasitukset ovat riippuvaisia tilassa liikkuvien ajoneuvojen liikennetiheydestä. Kauppakeskusten pysäköintihalleissa on huomattavasti suurempi suolarasitus kuin asuinkerrostalojen pysäköintirakennuksissa.

Pysäköintirakennuksen ajoramppi

Paikallavalutekniikka antaa myös vapausasteita ajoramppien ja muiden rakenneosien vapaaseen muotoiluun.

 

Arkkitehtonista vapautta

Betoni on luonteeltaan plastista, joten se soveltuu muita materiaaleja paremmin muotoiltavaksi. Tätä ominaisuutta voi käyttää hyväksi kohteissa, joissa tilaaja haluaa kohteeseensa enemmän visuaalista muotoa ja näyttävyyttä. Yksinkertaisisimmillaankin betonin ominaisuus sallii kaarevat julkisivut, yläpohjien holvimuodot, välipohjien ulokkeet ja sisäänvedot sekä kaikkien pintojen vapaamuotoisen aukotuksen.

Betonin muovaltavuutta paikallavaletussa julkisivupinnassa

Suomessa on viime vuosina lisääntynyt betonin käyttö sekä runkorakenteiden että muiden sisärakenteiden näkyvinä pintoina.

Tikkurilan kirkon kantavien rakenteiden puhdasvalupintoja (kuva Pentti Lumme)

Muottitekniikka on kehittynyt viimeisen kymmenen vuoden aikana ja ratkaisuja löytyy myös monenlaisiin yksityiskohtiin. Muottipintana näkyviin jäävissä betoniseinissä käytetään useimmiten filmivaneria, joka tukeutuu järjestelmä-, vakiopalkki- tai kappaletavaramuotteihin. Muitakin puulevyvaihtoehtoja löytyy, kuten myös kokonaan muita materiaaleja kuten muovi, lasikuitu, erilaiset muottimatriisit sekä muottikangas. Lopullista pintaa valittaessa on mietittävä muottilevyn koko ja kiinnitystapa, levyjen tai muottielementtien sauman tyyli, sidepulttien jakoväli ja pulttien jättämä jälki seinän pinnassa.

Saatujen kokemusten kauttaa valujen osaaminen on Suomessa myös lisääntynyt. Lisäksi valupinnoissa tärkeä betonin tiivistäminen hallitaan paremmin ja siihen liittyvää koulutusta alan ammattilaisille on lisätty.