Hybridirakentaminen on rakennustapa, jossa yhdistetään eri rakennusmateriaaleja ja tekniikoita rakennuksen kantavaan runkoon tai johonkin muuhun merkittävään rakennuksen osaan. Hybridirakentamisessa pyritään hyödyntämään kunkin materiaalin parhaat ominaisuudet, kuten puun keveys ja ekologisuus, betonin puristuskestävyys ja teräksen muokattavuus.
Puun käyttö hybridirakentamisessa tarjoaa merkittäviä ilmastohyötyjä. Puuta voidaan hyödyntää muun muassa kattorakenteissa, yläpohjarakenteissa, seinäelementeissä sekä puuverhouksissa. Liittorakenteet, joissa yhdistetään eri materiaaleja, kuten puuta ja betonia, ovat hybridirakentamisen ydintä.
Puun ja muiden materiaalien yhdistäminen hybridirakentamisessa
Puun käyttö rakennusten yläpohjarakenteissa on yleisesti käytetty ratkaisu. Puun ja teräksen yhdistäminen, esim. vetotangot, mahdollistavat pidemmät jännevälit ja rakenteen hoikkuuden. Lisäksi lämpöeristettyjä puukattoelementtejä voidaan käyttää betoni- ja teräsrunkoisissa halli- ja myymälärakennuksissa. Ei-kantavia puisia seinäelementtejä tai massiivipuuta, kuten hirttä, voidaan hyödyntää betoni- ja teräsrunkoisissa rakennuksissa. Puuta voidaan myös käyttää ulko- ja sisäverhouksissa.
CLT-betoniliittolaatta on esimerkki liittorakenteesta, jossa hyödynnetään molempien materiaalin luonnollisia ominaisuuksia: puun vetolujuutta ja betonin puristuslujuutta. Tilaelementeissä voi olla kokonaan betoninen alapohja ja puiset seinä- ja kattorakenteet. Lisäksi betonia ja terästä hyödynnetään yleisesti korkeiden puukerrostalojen jäykistävissä rakenteissa.
Puutuotteiden päästövaikutukset ja ilmastohyödyt
Puu sitoo hiilidioksidia kasvaessaan, mikä tarkoittaa, että puutuotteet toimivat hiilivarastoina koko elinkaarensa ajan. Puurakenteiden elinkaaren aikaiset päästöt ovat yleensä alhaisemmat kuin betonirakenteiden. Sementin valmistusprosessi on yksi suurimmista teollisuuden hiilidioksidipäästöjen lähteistä ja toisaalta puun käsittely ja valmistus kuluttavat vähemmän energiaa verrattuna betonirakenteisiin. Lisäksi puutuotteet ovat yleensä helposti irrotettavissa elinkaarensa lopussa, sillä niissä hyödynnetään yleensä mekaanisia purettavia liitoksia.
Alla on vertailtu erään koulurakennuksen (5400 Kem) eri toteutusvaihtoehtojen materiaalien elinkaaren päästöjä. Betonirunkoisessa versiossa on ontelolaatta ala-, väli- ja yläpohja, ulkoseinissä betonisisäkuori ja muurattu julkisivu ja väliseininä betoniväliseinät. Vähähiilinen betonirunko poikkeaa käytetyn betonilaadun lisäksi maanvaraisen alapohjan ja puupaneelijulkisivun osalta. Massiivipuurunkoisessa on tuulettuva CLT-alapohja sekä väli- ja ulkoseinät, joissa puupaneelijulkisivu. Välipohjana ripalaatta ja kattorakenteena on lämpöeristetty puukattoelementti. Hybridirunkoisessa versiossa on maanvarainen alapohja, ripalaatta välipohja ja ristikkoyläpohja ja ulkoseinät ovat puupaneelilla verhottuja CLT elementtejä. Lisäksi poiketen edellistä kohteessa on vähähiilisestä betonista valmistettu pilari-palkki-runko. Alla yhteenveto eri ratkaisujen elinkaaren päästöistä.
Yhteenveto
Puun käyttö osana hybridirakentamista tarjoaa merkittäviä ilmastohyötyjä ja mahdollistaa samalla esivalmistusasteen noston. Käyttö myös vähentää rakennusten hiilijalanjälkeä, sillä puutuotteiden valmistus kuluttaa vähemmän energiaa muihin pääasiallisiin rakennusmateriaaleihin verrattuna. Lisäksi puun käyttäminen kiertotalouden periaatteita hyödyntäen pidentää hiilen luonnollista kiertoa. Puun keveys toimii myös valttina esivalmistusasteen nostamisessa, josta esimerkkinä mm. kattoelementit.
Tämä artikkeli on toteutettu osana Innokaupunki Joensuun 2 -ryhmähankkeen toimenpiteitä. Innokaupunki Joensuu 2 on Business Joensuu Oy:n johdolla ja koordinoimana toteutettava ryhmähanke, jonka osatoteuttajina ovat Itä-Suomen yliopisto, Karelia Ammattikorkeakoulu Oy, Luonnonvarakeskus ja Joensuun kaupunki. Ryhmähankkeella toteutetaan Joensuun kaupungin ja valtion välille vuonna 2021 laadittua ja allekirjoitettua Innovaatiotoiminnan ekosysteemisopimusta 2021 – 2027.
Teksti:
Mikko Matveinen, Senior project manager, Karelia-ammattikorkeakoulu