Asuinkerrostalon lisäkerrosrakentaminen puurakenteisilla tilaelementeillä

Abstract

Suomen asuinkerrostalojen rakennuskannasta suuri osa on rakennettu 1960- ja 1970-luvulla ja ne ovat suurten peruskorjausten tarpeessa. Erityisesti vanhan rakennuskannan LVIS-tekniikka vanhentunutta ja lämmöneristys heikko, jolloin energiankulutus on huomattavasti suurempi uudisrakennuksiin verrattuna. Täydennys- ja lisärakentamisen avulla pyritään rahoittamaan vanhan rakennuskannan korjaustoimenpiteitä. Rahallinen etu saadaan tontin omistajan tai taloyhtiön myydessä käyttämätöntä tai kaavamuutoksella hankittua lisärakennusoikeutta. Täydennysrakentaminen luo lisää asuinmahdollisuuksia alueille, joissa liikenneyhteydet ja palvelut ovat entuudestaan valmiina. Lisäkerrosrakentaminen on yksi täydennys- ja lisärakentamisen keinoja. Työn tarkoituksena on selvittää lisäkerrosrakentamista rajoittavat viranomaismääräykset, lisäkerrosten rakentamisen tekniset haasteet sekä tutkia työn tilaajan valmistamien puurakenteisten tilaelementtien soveltuvuutta lisäkerrosrakentamiseen. Viranomaismääräykset luovat lisäkerrosrakentamiselle reunaehtoja kaavoituksen, paloturvallisuuden, esteettömyyden, meluntorjunnan sekä ääniolosuhteiden osalta. Lisäkerrosrakentamisen rakennetekniset haasteet liittyvät vanhojen asuinkerrostalojen perustusten ja jäykistyksen kestävyyteen sekä mahdollisten lisäkuormituksien lisäämiseen. Betonirakenteiset asuinkerrostalot ovat lujatekoisia, jolloin niiden kantavien rakenteiden ominaisuudet sallivat helposti kevytrakenteisten lisäkerrosten rakentamisen.

Tutkimuksessa tutustutaan lisäkerrosrakentamisesta julkaistuihin tieteellisiin artikkeleihin sekä toteutettujen hankkeiden suunnitelmiin. Suomen rakennuskannan historiasta ja lisäkerrosrakentamisesta käsittelevistä julkaisuista toteutettiin kirjallisuuskatsaus, jolla pyrittiin kokoamaan tarvittavaa tietoa tutkimukseen. Tutkimustyön kirjallisen aineiston lisäksi tutkimusaineistoa kerättiin haastattelemalla Helsingin rakennusvalvonnan rakenneyksikön päällikköä Risto Levantoa ja kahdessa lisäkerrosrakentamiskohteessa rakennesuunnittelijana toiminutta Teemu Männistöä. Ulkomaalaisia esimerkkejä lisäkerrosrakentamisesta kerättiin verkkojulkaisuiden sekä lisäkerrosrakentamisen alalla toimivien rakennusyritysten referenssikohteista julkaistun materiaalin avulla.

Tutkimustyön tilannut yritys valmistaa puurakenteisia tilaelementtejä Suomessa uudisrakentamiskohteita varten. Tilaelementeillä rakennetaan puurakenteisia kerros- ja luhtitaloja, joiden perustukset ovat betonirakenteisia. Puurakenteisten lisäkerrosten rakentaminen on yleistynyt Suomessa ja esimerkkikohteita on useita. Suomessa rakennettuja lisäkerrosrakentamiskohteita, joissa olisi käytetty puurakenteisia tilaelementtejä ei tutkimuksen aikana ole löytynyt. Tilaelementeillä pyritään nopeuttamaan lisäkerrosten rakentamisaikaa sekä pienentämään asuinkerrostalon asukkaille aiheutuva häiriö rakentamisprojektin aikana.

Puurakenteiset tilaelementit ovat tehdasolosuhteissa valmistettuja esivalmisteosia, jotka toimivat itsenäisinä tai yhdisteltyinä tilaratkaisuina. Tilaelementit ovat lähtökohtaisesti sovellettavissa lisäkerrosrakentamiseen, mutta tutkimuksessa ilmeni, että tutkittavan tilaelementtituotteen rakenteellinen kokonaisuus ja LVIS-tekniikka tuottavat haasteita sen soveltamisessa lisäkerrosrakentamiseen. Tilaelementtituotteen rakenteelliset tekijät vaikuttavat epäedullisesti lisäkerroksen rakenteiden tuentaan sekä LVIS-liitosten toteuttaminen epäedullisesti lisäkerrosten asentamiseen ja toteutukseen. Tutkimuksen tuloksena voidaan todeta, että tilaelementtituotteen pienillä rakenteellisilla muutoksilla sekä LVIS-läpivientien sijoittumista muuttamalla tilaelementtituotteen soveltaminen lisäkerrosrakentamiseen on paremmin mahdollista. Tilaelementtituotetta tullaan joka tapauksessa jatkokehittämään, jolloin lisäkerrosrakentamista ajatellen mahdolliset muutokset voidaan ottaa huomioon tuotteen jatkokehittämisvaiheessa.

A major portion of Finnish apartment buildings were built in the 1960’s and 1970’s and they are under a substantial need of renovation. Especially because of poor thermal insulation and outdated HVAC systems the old building stock sets the peak in energy consumption. Complementary construction aims to finance the refurbishment measures by purchasing unused building right from the housing company or land owner. Additional storey construction is one of complementary construction practices by increasing housing stock in well-developed boroughs and restrains the urban structure from spreading. This research aims to clarify the regulatory provisions set by the public authority, examine the structural challenges in roof extensions and research the feasibility of the timber framed modules for roof extensions manufactured by the commissioning company of this research. The structural challenges consist of foundations and stiffening of the apartment building and therefore does it have the capacity for additional loads. Concrete framed apartment buildings are notably very robust structures, hence light weight roof extension would be suitable. In addition, the regulatory provisions comprise preconditions that needs to be considered regarding land use plan, fire safety, accessibility and acoustics.

Literature regarding roof extension and structural plans of implemented roof extension projects were examined for this research. Research concluded a literature review about the history of the 60’s and 70’s building stock and publications concerning roof extensions to obtain basic information. In addition to publications, information was gathered with interviewing Structural Engineer Teemu Männistö who has experience in roof extensions and the Head of Structural Department at Helsinki Building Control Office Risto Levanto. Examples of completed roof extension abroad were researched from publications and reference material provided by different construction companies.

The commissioning company of this research is manufacturing prefabricated timber framed modules for construction. Timber framed modules are being assembled on concrete foundations at the construction site forming an apartment building or a multi-dwelling house with access balconies. Any roof extension constructed in Finland with timber framed modules weren’t discovered during this research. By using prefabricated modules, the erection time of the extension is estimated to be more rapid. Therefore, the disturbance for the tenants is more bearable. Prefabricated modules are manufactured in factory conditions and they operate as an individual housing unit or in a combination of modules forming bigger apartment layouts. In principle the modules are suitable for roof extensions but as the research found out there are some disadvantages concerning the modules. Features of the module’s load bearing structures creates a disadvantage affecting the supportive structure’s spacing unfavourably. Furthermore, the HVAC installation point is located at the bottom of the module which requires additional space for installation and maintenance between the existing building and the extension. Consequently, the conducted research implies minor alterations on the module’s structural framework and HVAC systems. However, the modules are under continuous development so minor alterations could be taken into consideration to widen the scope of application.