Menu
Nykypäivän rakentamistavan taustalla on laajalti tapahtunutta kehitystä edellisten 70 vuoden aikana, mutta tarve rakentamistavan, materiaalien ja niiden käytön kehittymiseen on olemassa edelleen ilmastonmuutoksen ja hiilipäästöjen vähentämisen tarpeen kautta.
Kuvassa on esitetty puurankarunkoiset sahanpurulla lämmöneristetyt ulkoseinä ja yläpohja, joita käytettiin vielä 1950-luvulla.
Osana Future Spaces -tutkimushanketta Tampereen yliopisto on tehnyt selvitystä korjausrakentamisesta Suomessa, Ruotsissa, Norjassa, Tanskassa ja Saksassa. Selvityksessä on muun muassa haettu tietoa käytetyistä tyypillisistä ulkovaipparakenteista eri maissa ja tässä artikkelissa on käsitelty rakenteita Suomen osalta. Selvitys rajattiin koulu-, päiväkoti- ja toimistorakennusten rakenteisiin. Suomessa ainoastaan asuinkerrostalojen rakenteista on tehty järjestelmällinen tutkimus, jonka tulokset on julkaistu kootusti Kerrostalot 1880–2000 -kirjassa. Tyypillisten käytettyjen rakenteiden määrittely tarkkaan on haasteellista, koska tiettyä rakenteen päätyyppiä on voitu käyttää 1950-luvulta saakka ja muutokset rakenteen yksityiskohdissa ovat tapahtuneet vähitellen. Lisäksi eri vuosikymmenillä on ollut useita vaihtoehtoja tietyn rakenteen päätyypin toteutustapaan. Ulkovaipparakenteista ulkoseinät ovat haastavimpia määrittää tyypillisiä rakennetyyppejä, koska niissä on yleensä suurin määrä eri kerroksia rakenteessa ja erilaisia vaihtoehtoja toteutustapaan. Yleisesti ulkoseinän rakenteessa materiaaliltaan ja paksuudeltaan vaihtelevat kerrokset ovat: julkisivuverhous, tuulensuoja, lämmöneriste, ilman- tai höyrynsulku ja sisäverhous. Erilaisia yhdistelmiä on ollut mahdollista toteuttaa valtava määrä ja lisäksi eri yksityiskohdat esimerkiksi lämmöneristeen paksuus on jatkuvasti muuttunut 1950-luvulta. Myös nykyinen vaatimustaso sisäilman laadulle on vaativampi kuin aiempina vuosikymmeninä ja tätä myötä myös rakenteiden ilmatiiviydelle ja niissä sallituille vaurioille.
Tyypillisistä rakenteista vaikuttaa asiantuntijoilla olevan hyvä kokemuspohjainen käsitys, koska käytetyt rakenteet pystytään ainakin Suomessa rajaamaan tiettyihin yleisiin päätyyppeihin. Selvityksessä laadittiin lähtötilanteessa korjausrakentamisen asiantuntijoiden tiedon pohjalta luettelo erilaisista käytetyistä rakenteista. Laajaa selvitystä rakenteista ei ole tehty, mutta kirjallisuuslähteisiin vertaamalla ei ole tullut vastaan tarvetta täydentää luetteloa rakenteiden päätyyppien osalta. Yksittäiset lähteissä esitetyt poikkeavat ratkaisut eivät kokemusten perusteella ole olleet yleisesti käytettyjä Suomessa. Paikkakuntakohtainen rakentamistapa voi kuitenkin poiketa kokemusperäisistä käsityksistä. Osana tätä selvitystä muodostunut käsitys rakenteista on, että rakentamistavassa on ollut Suomessa tietyt säännölliset pääpiirteet.
Kaksi erilaista 1950-luvulla käytettyä tapaa toteuttaa yläpohjan rakenne. Kuvassa rakenteet ovat vasemmalta oikealle: alalaattapalkisto täytetyillä onteloilla ja palopermanto laastista laudoituksen päällä sekä massiivinen betonilaatta lämmöneristeenä sementtilastuvilla ja sen päällä palopermanto laastista.
Tyypilliset ulkovaipparakenteet
Rakennuksen kerroskorkeus on keskeinen tekijä käytetyille vaipparakenteille, koska yli kolmekerroksisissa rakennuksissa käytettävissä on ollut rajallisesti riittävän kantavia rakennusmateriaaleja. Yhdestä kolmeen kerrokseen rakennuksen kantava rungon materiaaliksi on ollut yleisesti useampia vaihtoehtoja tai on käytetty eri materiaalien yhdistelmiä. Korkeiden rakennusten runkomateriaaleja ovat olleet yleisesti massiivitiilimuuri, betoni ja teräs, joista betoni on käytännössä 1950-luvulta asti ollut suosituin. Myös raudoitetun betonimassiivilaatan käyttö alkoi yleistymään 1950-luvulla, jolloin välipohjarakenteena käytettiin samaan aikaan vielä erilaisia täytettyjä betonivälipohjia. Täytetyt betonivälipohjat säästivät arvokkaampia materiaaleja, mutta olivat työläämpiä muotittaa ja rakentaa kuin raudoitetut massiivilaatat. 1960-luvulla elementtirakentamista kehitettiin vahvasti ja tehtiin paljon erilaisia kokeiluja rakentamisessa. Taustalla olleen kehityksen pohjalta ontelolaatta yleistyi käytetyimmäksi välipohjarakenteeksi 1970-luvulla ja se on käytössä edelleen. Muita käytössä olleita ratkaisuja ovat olleet esimerkiksi ontelolaatan syrjäyttämä kilpaileva Nilcon-betonielementti ja yläpohjissa käytetty paksu kevytbetonielementti (Siporex).
Teräsrunkoisten rakennusten osuus vaikuttaa olleen vähäinen tarkastelluissa rakennustyypeissä, mutta terästä on käytetty yleisesti esimerkiksi hallimaisissa avoimissa rakennuksissa ja muuten tarpeellisissa paikoissa runkomateriaalina. Puurungon käyttöä kaupungeissa ja erityisesti korkeissa rakennuksissa ei ole perinteisesti suosittu palosyistä. Asuinkerrostaloissa puurunkoa on käytetty pula-aikana noin kolmikerroksisena 1940–50-luvuilla ja sen jälkeen vasta 1990-luvulla alkoivat kokeilut puukerrostalorakentamisessa palomääräysten muututtua. Nykyisin tekniikka ja materiaalit mahdollistavat puukerrostaloissa aiempaa suuremman kerroskorkeuden. Taulukkoon 1 on jaoteltu rakenteiden päätyypit kantavan rungon sekä lämpö- ja kosteusteknisen toiminnan näkökulmasta. Esimerkiksi paikallavalettu betoniseinä ja betonielementti toimivat lämpö- ja kosteusteknisesti vastaavalla tavalla, vaikka niiden rakennustapa on erilainen.
Ulkoseinä- ja yläpohjarakenteiden päätyypit jaoteltuna kantavan runkomateriaalin sekä lämpö- ja kosteusteknisen toiminnan mukaan.
Arkkitehtuuri on lähtökohta rakennuksessa käytettyihin ratkaisuihin ja materiaaleihin. Se määrittää esimerkiksi rakennuksen ulkoasun, julkisivun ja ikkunoiden koon. Lisäksi tilojen käyttötarkoitus, sijoittelu, koko ja avoimuus vaikuttavat rakennuksen rungon suunnitteluun. Osaltaan tekniikan kehittyminen on sallinut uudet ratkaisut arkkitehtuurissa ja raudoitettu betoni salli massiivitiilimuureja huomattavasti vapaammat ratkaisut. Eri vuosikymmenillä on korostettu myös rakentamisen tehokkuutta, mikä korostui huippuunsa 1970-luvun elementtirakentamisessa. Rakennustyypeittäin rungon toteutustavat vaihtelevat edellä mainituista syistä esimerkiksi kantavien pilarien ja seinien käytössä sekä niiden sijoittelussa, mikä lisää vaihtelua myös vaipparakenteissa. Rakennuksen runko on voitu toteuttaa paikalla rakentaen tai elementtinä nostaen paikalle, mikä osaltaan vaikuttaa rakenteen yksityiskohtiin.
Koulurakennukset alkoivat madaltua arkkitehtuuriltaan jo 1950-luvulla perinteisestä korkeasta harjakattoisesta massiivitiilimuurisesta rakennuksesta. Koulurakennukset ovat arviolta pysyneet arkkitehtuuriltaan matalina ainakin 1990-luvulle saakka ja suuremmat koulurakennukset ovat olleet pääosin kivirakenteisia. Pienten koulujen ja päiväkotien rakenteet ovat arviolta olleet eri vuosikymmenillä vastaavia kuin omakotitaloissa. Niissä on kuitenkin käytetty niille tyypillisiä omakotitaloista poikkeavia ratkaisuja käyttötarkoituksen vuoksi. 1960-luvulta saakka rakennetut Tampereen toimistorakennukset ovat lyhyellä katsauksella niiden rakentamistapaan toteutettu kaikki suosien rungossa betonisia pilareita ja palkkeja ilman kantavia ulkoseiniä. Ulkoseinän ja julkisivun rakenteet on tällöin voitu toteuttaa vapaammin useammalla eri tavalla ja suurella ikkunoiden pinta-alalla. Betonisandwich on ollut ainakin 1970–80-luvuilla yleinen rakenne toimistorakennusten ulkoseinissä, mutta myös muita rakenteita on käytetty.
Arviolta 1960-luvulta alkaen käytettyjä erilaisia tasakattoisia yläpohjarakenteita massiivisen betonilaatan kanssa. Kuvassa rakenteet vasemmalta oikealle: tuulettumattomat kevytbetonilla ja mineraalivillalla lämmöneristetyt rakenteet sekä mineraalivillalla lämmöneristetty rakenne puisin kattotuolein.
Esimerkkejä kantavan betoniseinän lämmöneristyksestä ja julkisivuverhouksesta 1950-luvulta alkaen. Kuvassa rakenteet ovat vasemmalta oikealle: rappaus ja kevytbetoni, levyverhous ja mineraalivilla sekä tiiliverhous ja mineraalivilla.
Käytetyt lämmöneristysmateriaalit
Suomessa on aloitettu valmistamaan viimeistään 1950- ja 60-lukujen aikana useita käytössä olleita rakennusmateriaaleja mm. sementtilastuvillalevy 1930, lasivilla 1941, kivivilla 1952, kevytsora 1951, EPS ns. vaahtomuovi tai styroksi 1957 ja polyuretaani 1960-luvulla. Ennen valmistuksen aloittamista tuotteita on voitu tuoda ulkomailta Suomeen. Tuotteissa on tapahtunut tuotekehitystä niiden valmistuksen aloittamisen jälkeen ja osassa valmistustapa on muuttunut nykyiseen verrattuna. 1950-luvulle oli tyypillistä erilaisten korvikkeiden käyttö pula-aikana (esim. säästöbetoni). Puu- ja kivirunkoisten välipohjien ja yläpohjien ontelot täytettiin erilaisilla äänen- ja lämmöneristysmateriaaleilla. Yleensä on käytetty saatavilla olevia halpoja materiaaleja (mm. turvepehkua, sahanpurua, kutterinlastua tai rakennusjätettä). Kevyen täytteen päällä käytettiin usein painona esimerkiksi kuumentamalla puhdistettua hiekkaa. Mineraalivilla korvasi 1950-luvun aikana sahanpurun lämmöneristeenä, mutta sementtilastuvillalevyä käytettiin arviolta vielä 1960-luvulla. 1970-luvun energiakriisiin saakka rakenteissa käytettiin yleisesti lämmöneristeenä huokoisia kivimateriaaleja (mm. punatiiltä, kevytbetonia tai kevytsorabetonia). Arviolta 1970-luvulta saakka nykypäivään on pääasiassa käytetty samankaltaisia rakennustuotteita. 1950- ja 1960-luvuilla eri rakennustuotteiden käyttö oli rakentamistavan kehittyessä vaihtelevampaa.
Tulevaisuuden vähähiiliset rakenteet
Rakennusten osuus hiilipäästöistä on merkittävä ja energiatehokkuuden lisäksi lähitulevaisuudessa tullaan tarkastelemaan rakennuksen elinkaaren hiilipäästöjä. Rakenteiden osuus elinkaariaikaisista hiilipäästöistä on rajallinen, koska energian kulutuksen aiheuttamat päästöt rakennuksen elinkaaren aikana muodostuvat osuudeltaan suurimmaksi. Lisäksi käytetyn lämmöneristyksen määrä rakenteissa on jo nykyisin hyvällä tasolla eikä siinä todennäköisesti tapahdu merkittävää muutosta tulevaisuudessa. Rakenteet ovat kuitenkin osa rakennuksen hiilipäästöjä ja myös niiden osalta tullaan hakemaan vähennystä hiilipäästöihin. Varsinkin kustannustehokkaat ja teknisesti toimivat uudet ratkaisut oletettavasti yleistyvät käyttöön nopeasti. Osittain jo tapahtuneita muutoksia aiempaan ovat kierrätysmateriaalien käytön lisääminen, materiaalin käytön vähentäminen rakennustuotteissa ja tuotteiden valmistusprosessien kehittäminen. Lisäksi uusiutuvien ja luonnonmukaisten materiaalien käyttöä tutkitaan ja kehitetään. Uusien valmistustekniikoiden ja esimerkiksi 3D-tulostuksen myötä voi käyttöön yleistyä uusia rakennustuotteita tai -materiaaleja. Todennäköisesti hybridirakentaminen tai -rakenteet suosimalla vähäpäästöisempiä materiaaleja ja käyttämällä suuripäästöisiä materiaaleja vain tarpeen mukaan tulee yleistymään. Nykyisessä rakentamistavassa tapahtuvan muutoksen nopeus jää nähtäväksi seuraavilla vuosikymmenillä.
Sami Musakka
DI, rakennusfysiikkasuunnittelija.
A-Insinöörit Suunnittelu Oy.
Lähteet: