Teräsrunkorakentaminen – tyypit ja ominaisuudet

Johdanto

Vaikka terästä seosaineena on ollut olemassa jo jonkin aikaa, monet tekijät ovat estäneet sen säännöllisen käytön rakennusmateriaalina. Yksi suurimmista tekijöistä on ollut teräksen tehoton massatuotantoprosessi yleensä, minkä vuoksi teräsrunkorakenteiden ensimmäinen käyttö alkoi vasta 1800-luvun lopulla.

Onneksi teräs on nykyään laajalti tunnettu materiaali, jota voidaan käyttää moniin eri tarkoituksiin – myös teräsrunkorakentamiseen. Teräsrunko on kokonaisuudessaan rakennustekniikka, jossa käytetään vaakasuorien I-palkkien ja pystysuorien pylväiden yhdistelmää luomaan eräänlainen ”luuranko”, joka tukee rakennuksen lattioita, seiniä, ikkunoita ja kattoa – tai rakenteen yleistä painoa, jos kyseessä on jokin muu kuin asuinrakennus.

Pystypilarit ja vaakapalkit voidaan liittää toisiinsa useilla eri tavoilla. Yleisimpiä menetelmiä ovat hitsaus, niittaus ja pulttaus. Tämänkaltainen tekniikka on myös mahdollistanut pilvenpiirtäjätyypin rakentamisen. Tämä ei tarkoita sitä, etteikö muitakin rakennustyyppejä voisi rakentaa teräsrunkoja käyttäen – on olemassa monia teollisuusrakennuksia, varastoja ja asuinkiinteistöjä, joiden perustana käytetään teräsrunkorakenteita ilman minkäänlaisia ongelmia.

Teräsrunkojen puutteet ja edut

Jokaisella markkinoilla olevalla runkomateriaalilla on omat huonot ja vahvat puolensa, eikä teräs ole erilainen – teräksen käytössä on useita myönteisiä tekijöitä verrattuna muihin materiaaleihin, mutta myös muutama potentiaalisesti hankala tekijä on syytä pitää mielessä. Aloitamme teräsrunkorakentamisen eduista:

• Massavalmistus. Kun on kyse eri materiaalien välisestä valinnasta, on melko tärkeää muistaa, että teräs on materiaali, jota on helpointa valmistaa massatuotantona monissa eri kokoisissa ja muotoisissa tuotteissa.
• Ei tuholaisiin tai hyönteisiin liittyviä heikkouksia. Teräs on suorastaan immuuni nisäkkäiden tai kaivautuvien hyönteisten aiheuttamalle hajoamiselle.
• Kestävyys. Teräs on sekä vahvempi että kevyempi kuin tyypillinen puurunko, mikä poistaa laudan kestävyysongelman kokonaan.
• Tulenkestävyys. Teräksen palonkestävyys on huippuluokkaa, sillä palon leviäminen on vähäistä tai olematonta, ja tätä parametria voidaan parantaa palonkestävillä pinnoitteilla. Siinä on kuitenkin juju, jonka käymme läpi, kun puhutaan haitoista.
• Kosteus ja muut tekijät. Vaikka teräs ei olekaan immuuni erilaisille kosteustyypeille, sen korroosionkestävyys on melko hyvä. Sitä voidaan parantaa joko muuttamalla metalliseoksen luonnetta tai käyttämällä erilaisia pinnoitteita ja käsittelyjä teräksen ruostesäilyvyyden parantamiseksi – tämä on erittäin tärkeää erityisille rakennetyypeille, kuten silloille, jotka ovat jatkuvasti alttiina erilaisille sääilmiöille.

Täydellistä materiaalia ei kuitenkaan ole olemassa – ja tämä koskee myös terästä, jolla on omat huonot ja huonot puolensa. Esimerkiksi:

• Tarkkuus on vaatimus. Puurunkojen kohdalla on aina hieman säätövaraa paikan päällä – olipa kyse sitten osien leikkaamisesta kokoon, liitosten vahvistamisesta nauloilla ja niin edelleen. Valitettavasti näin ei voi tehdä teräksen kanssa – kaikkien terästuotantoon liittyvien laskelmien on oltava mahdollisimman tarkkoja, koska kaikki teräsrungon osat toimitetaan lopullisessa muodossaan paikan päällä. Lisäksi yksikin väärin laskettu teräsosa voi pysäyttää koko rakennusprosessin ennen kuin kyseinen osa on luotu oikealla tavalla.
• Vähäinen energian säilyttäminen. Vaikka teräs on melko lämmönkestävä, sen lämmönjohtavuusparametrit ovat aivan liian korkeat, jotta se olisi tehokas materiaali rakennuksen energiansäilytyksessä. Tämä ongelma voidaan osittain korjata erilaisilla eristystoimenpiteillä, mutta se on silti ongelma, jonka kanssa on elettävä tavalla tai toisella.
• Paljon täydentäviä rakenteita. Teräsrunkorakenteet ovat myös melko riippuvaisia erilaisista kantavista rakenneosista, kuten eristeistä, kipsilevystä, vaipasta tai jopa erilaisista puuosista. Se myös pidentää rakentamisprosessia, mutta useimmiten esivalmistuksen aikasäästöt ovat suuremmat kuin nämä mahdolliset viivästykset.

Teräsrunkotyypit

Teräsrunkoja on itse asiassa useita eri tyyppejä, ja jokaisella tyypillä on oma erityinen käyttötarkoituksensa ja ainutlaatuiset rakentamismenetelmänsä. Teräsrunkoja on kolmea päätyyppiä – seinäpohjaiset, luurankorakenteiset ja pitkien jännevälien runkorakenteet.

Seinälaakeri Teräsrungot tukeutuvat paljolti muurattuihin seiniin, joihin teräsrakenneosat ankkuroidaan. Tämän rakenteen on tarkoitus kantaa sekä rakenteen vaaka- että pystysuuntainen paino, joten tukien välinen jänneväli vaihtelee yleensä paljon – matalampia syvyyspalkkeja suositaan, ja ne tarjoavat enemmän korkeutta, mutta ne myös nostavat pylväsvälivaatimuksia. Tärkein syy tähän on jälleen kerran rakenteen painokuorma – ja kantavien pylväiden tiiviimpi etäisyys toisistaan voi mahdollisesti rajoittaa vapaata tilaa.

Luuranko Teräsrungot ovat sen sijaan hieman yksinkertaisempia. Kyseessä on edelleen pilarien ja palkkien yhdistetty verkko, joka kantaa koko rakenteen painon, mutta siinä käytetään myös muurattujen seinien välipalkkeja, ja se soveltuu yleensä paremmin suuriin monikerroksisiin rakenteisiin kuin mihinkään muuhun.

Long-span Teräsrunko on toinen hieman epätavallinen teräsrunkotyyppi, joka koskee enemmänkin suuria rakenteita, joilla on massiiviset etäisyysvaatimukset – yli 12 metriä rakenteellisten seinien tai palkkien välillä. Se on suositeltavin rakennustapa teattereissa, teollisuusrakennuksissa ja melkeinpä kaikessa muussa, mikä vaatii raskaampia kuormia ja korkeampia kaaria.

Puurungot ja teräsrungot – mitä ne maksavat?

Vaikka on monia muitakin tekijöitä, jotka voidaan ottaa huomioon, kun eri runkomateriaaleja asetetaan vastakkain, on yksi tekijä, joka ylittää ne kaikki – ja se on runkojen rakentamisen hinta tietystä materiaalista.

On reilua sanoa, että teräksen kaikki edut menevät sen kustannusten piikkiin – teräs maksaa epäilemättä enemmän kuin puutavara, kun kyseessä on rakennuksen runko. Teräsrunkojen valmistus on erittäin työläs prosessi, ja se vaatii paljon tietoa ja kokemusta alalta.

Siitä koko kustannusero tulee, mukaan lukien asennuskustannukset, tuotantokustannukset ja niin edelleen. Korjausmarginaali on suuri riippuen teräksen laadusta, rakenteen monimutkaisuudesta kokonaisuutena sekä monista muista tekijöistä.

On myös reilua sanoa, että pienempien talonrunkojen (henkilökohtaiset pienet ja keskikokoiset talot) osalta teräs on kalliimpi vaihtoehto kuin puu. Ei ole harvinaista, että teräsrunko maksaa moninkertaisesti enemmän kuin puurunko.

Päätelmä

Kuten huomaat, teräsrungoilla on omat käyttötapauksensa, joissa ne ovat parhaimmillaan – useimmiten teollisuusrakenteissa, useiden myymälöiden rakennuksissa ja niin edelleen. Olemme kuitenkin myös pyrkineet olemaan kohtuullisen objektiivisia ja listanneet sekä teräsrunkojen edut että haitat kokonaisuutena, jotta päätöksesi olisi perusteltu ja perustuisi täyteen tietoon aiheesta.