JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Tämä työ syventyy liittorakenteisten palkkien ja välipohjien mitoitukseen ja niiden vertailuun perinteisiin rakenneratkaisuihin nähden. Työn tavoite on lisätä liittorakenneosaamista ja ymmärrystä liittorakenteisen välipohjan valinnan kannattavuudesta.

Liittorakenneosa on betonista ja teräksestä koostuva rakenneosa, jossa materiaalien rajapinnalla niiden välinen liukuma ja irtoaminen on estetty. Materiaalien välillä on siis leikkausliitos. Liittorakenteilla saadaan tehostettua materiaalien käyttöä ja säästettyä rakentamiskustannuksissa muottityön jäädessä vähäksi tai olemattomaksi. Tämä diplomityö käy läpi erilaisten leikkausliitosten mitoittamisen sekä liittopalkkien ja -laattojen mitoittamisen. Lisäksi työssä tehdään kirjallisuuskatsaus tapaustutkimukseen, jossa verrattiin kahden rakennuksen rakentamisen kustannuksia eri rakennevaihtoehdoilla. Katsauksen perusteella liittorakenteilla toteuttaminen oli halvin vaihtoehto. Työssä tehdään myös kustannusvertailulaskelma liittorakenteisen välipohjan ja perinteisiä rakenneratkaisuja omaavien välipohjien välillä. Liittorakenteiselle ja betoniselle umpilaatalliselle välipohjalle lasketaan myös kasvihuonekaasupäästöt käyttäen lähtötietoina Suomen Ympäristökeskuksen ylläpitämää päästötietokantaa. Lisäksi työssä tehdään vertailulaskelma eri palkkiratkaisujen rakenteellisesta tehokkuudesta.

Tämän työn perusteella voidaan todeta, että liittorakenteinen välipohja on kustannustehokkaampi vaihtoehto kuin betoniset välipohjat. Liittorakenteisen välipohjan kasvihuonekaasupäästöt ovat kuitenkin korkeammat kuin betonisen. Liittorakenteen hiilikädenjäljen laskenta kuitenkin osoittaa, että liittorakenteen teräksen uudelleenkäytöllä ja kierrätyksellä voidaan päästöissä päästä nettovaikutuksiltaan samaan suuruusluokkaan kuin betonisessa välipohjassa. Aihe vaatii kuitenkin jatkotutkimusta. Useampia esimerkkitapauksia olisi hyvä tutkia, jotta tuloksia voidaan yleistää.

Comparative analysis on the effectiveness of a composite floor system in the industrial construction segment

Abstract

This paper studies designing of composite beams and floors and compares those to more traditional structural solutions. The purpose of this paper is to increase knowledge on composite structures and understanding whether it is profitable to choose a composite floor over more traditional solutions or not.

A composite structure consists of steel and concrete. The slippage and separation between these materials have to be prevented. This connection is named shear connection. With composite structures it is possible to minimize the use of materials and save in construction costs, when the need for molding work is close to non-existent. This thesis undergoes the designing of different shear connections along with the designing of composite beams and slabs. Additionally, a literature review about a case-study, where two buildings were constructed with different structural solutions, is conducted. Based on this review, constructing the buildings with composite structures was the cheapest option. This paper also undergoes comparative cost-efficiency calculations between a composite floor and more traditional floor solutions. Global warming potentials for composite and concrete floor are also computed using a database released by Finnish Environment institute as initial data. In addition, a comparative structural efficiency calculation between different beam solutions is conducted.

Based on this study it can be determined that a composite floor is more cost-efficient than those composed of concrete. The global warming potential of the composite floor is nevertheless higher than that of the concrete floor, if the emission-reduction potential based on the recycling of steel is ignored. When this potential, also called carbon handprint, is noted, the global warming potential of the composite floor is somewhat similar to that of the concrete floor. However, this subject requires further studying. Deeper analysis with more reference constructions should be conducted to generalize the results.