Suomessa korkea on maltillista
Kiinnostus korkeaan rakentamiseen kasvaa Suomessakin. Meillä korkeaksi määritelty on nykyosaamisella helposti hallittavaa. Suomen kunnissa tehdyissä korkean rakentamisen selvityksissä korkea alkaa kahdeksasta kerroksesta, ja näköpiirissä on yksi 200 metriä korkea rakennus, joka toteutuessaan olisi Suomen korkein.
Vielä nyt maailman korkein rakennus on Arabiemiraattien Dubaissa
sijaitseva 828-metrinen ja 160-kerroksinen Burj Khalifa. Ensi vuonna titteli menee Saudi-Arabian Jeddaan valmistuvalle kilometrin korkuiselle Kingdom Towerille. Maailman korkeimman asuinrakennuksen tittelin saa ensi vuonna valmistuva Central Park Tower New Yorkissa. Rakennuksesta tulee 472 metriä korkea, ja siinä on 95 kerrosta. Yhdysvaltalaisen määritelmän mukaan rakennus on asuinrakennus, kun sen pintaalasta vähintään 85 prosenttia on asuntoja.
Euroopan korkein rakennus on pian avattava 462 metriä korkea ja 87-kerroksinen toimisto- ja liikerakennus Lakhta Center Pietarissa. Pohjoismaiden korkein rakennus on 190 metriä korkea ja 54-kerroksinen asuinrakennus Turning Torso Ruotsin Malmössä.
Norjan Brumunddalissa on maailman korkein puurakennus: Mjøstårnet on 85,4 metriä korkea, ja siinä on 18 kerrosta. Tornissa on hotelli, asuntoja ja toimistotiloja. Rakennuksen 10 alinta kerrosta on tehty puusta, kahdeksan ylintä betonista.
Suomen korkein rakennus on vielä hetken vuonna 2017 Espooseen valmistunut 24-kerroksinen ja 95 metriä korkea asuinkerroskerrostalo Niittyhuippu. Toinen sija on Tampereelle vuonna 2014 valmistuneella 25-kerroksisella Hotelli Tornilla, jonka korkeus on 88,5 metriä. Kolmantena tulee Vuosaaren Cirrus-asuintorni: 87,5 metriä, 26 kerrosta. Vastavalmistunut Luminary on 70,5 metriä korkea ja 21-kerroksinen asuinrakennus Tampereella.
Lista menee pian uusiksi. Aivan lähiaikoina valmistuva SRV:n Majakka-asuinkerrostalo Helsingin Kalasatamassa on 132 metriä korkea. Kerroksia on 35.
YIT:n Trigoni-hanke Helsingin Keski-Pasilassa tarkoittaa toteutuessaan yhdeksää tornirakennusta, joista korkein on 180 metriä korkea. Tornin ylimpiin kerroksiin suunnitellaan asuntoja ja alempiin toimistotiloja sekä hotellia.
Keilaniemessä sijaitsevan 84 metriä korkean Fortumin entisen pääkonttorin viereen on tulossa YIT:n ja HGR Property Partnersin yhteisyritys Regeneron 161 metriä korkea toimisto- ja hotellitorni vuonna 2023. Rakennukseen on tulossa muiden muassa Kone Oyj:n pääkonttori. Samalle alueelle suunnitellaan norjalaisen Arthur Buchardtin sijoitusyhtiö AB Invest AS:n hotelli- ja kongressikeskusta, joka olisi 200 metriä korkea.
Kuinka korkea on korkea?
Korkean rakentamisen määritelmät eivät ole yksiselitteisiä. Korkeasta rakennuksesta voidaan myös käyttää termiä tornirakennus.
Korkea rakennus muuttuu pilvenpiirtäjäksi, kun korkeutta on 100–150 metriä.
Useissa kunnissa on tuoreet selvitykset korkeasta rakentamisesta. Ramboll teki selvityksen Porin kaupungille, ja selvityksen mukaan korkea rakennus erottuu ympäristöstään korkeutensa vuoksi. Porissa se tarkoittaa 8–10 -kerroksisia rakennuksia. Tampereella vastaavan uusimman selvityksen teki Arkkitehdit MY Oy. Selvityksessä todetaan, että Tampereella korkea rakennus on vähintään 12 kerrosta tai 35 metriä korkea.
Helsingin kaupungin selvitys korkeasta rakentamisesta uusittiin vuonna 2018, ja sen mukaan korkean rakentamisen ohjeita noudatetaan, kun kerroksia on vähintään 16. Mukaan lasketaan mahdolliset kellarikerrokset, toteaa David Boutov korkeaa rakentamista koskevassa talonrakennustekniikan opinnäytetyössään (Tampereen ammattikorkeakoulu 2019).
Boutovin mukaan Helsingin korkean rakentamisen ohjeissa on viisi kortistoa: yleiset ohjeet, rakenneohjeet, LVI-ohjeet, akustiikkaohjeet ja paloturvallisuuteen liittyvät ohjeet.
Talotekniikalla on keinonsa
Insinööritoimisto Entalconilla on pitkä kokemus suomalaisten korkeiden rakennusten LVI-suunnittelusta. Toimitusjohtaja, diplomi-insinööri Aki Kurronen suhtautuu tyynesti kerrosmäärien kasvuun.
– Tornitalo on oikeastaan vain päällekkäin aseteltuja kerrostaloja. 16-kerroksinen on kaksi 8-kerroksista päällekkäin. Yhdeksännestä kerroksesta ylöspäin olevalle vyöhykkeelle on vedelle ja lämmölle omat nousut ja siirtimet, hän toteaa.
– Jos kerrosmäärä nousee yli 30:n, voidaan välikerroksiin tehdä tekninen kerros, jossa on lämpökeskus omine lämmönvaihtimineen,
Kurronen sanoo. Tällainen ratkaisu on vuosaarelaisessa 26-kerroksisessa Cirruksessa, jonka LVI:n Entalcon suunnitteli. Cirruksessa on toinen kaukolämmön lämmönvaihdin 13. kerroksessa.
– Kun kerrosmäärä on 14–15, vesijohtoverkoston paine nousee normaalista 10 barista 16 bariin ja lämpöjohtoverkoston paine kuudesta barista kymmeneen. Silloin putkisto materiaalit täytyy valita painetason mukaan. Kun kerroksia on yli 20 ja rakennus on yli 60 metriä korkea, siirrytään materiaaleissa taas uuteen paineenkestoluokkaan. Materiaaleja on hyvin tarjolla, putkien seinämä paksuus vain kasvaa.
Kurrosen mukaan tornitalon talotekniikan kriittisin kohta on ilmanvaihto.
– Mitä korkeammalle mennään, sitä suurempia ongelmia tulee porras- ja hissikuilujen hormivaikutuksesta. Sen synnyttämää ilmavirtausta pitää rajoittaa; hallitsematon ilmavirtaus hormeista aiheuttaa ujellusta kuiluissa, kun alaovi avataan. Lisäksi kerrosovien
avaaminen voi olla vaikeaa paine-erojen vuoksi.
– Kokemus on myös opettanut, että hormivaikutus toimii laskentakaavojen mukaan porraskuiluissa, mutta esimerkiksi keskitetty tulo- ja poistoilmajärjestelmä muodostaa lähes suljetun piirin ja tällöin eivät teoreettiset laskelmat pidäkään paikkaansa, Kurronen toteaa.
Passiivinen keino hormivaikutuksen torjumiseen on hissi- ja porraskuilujen eteen tuleva tuulikaappi sisääntulokerroksessa. Lisäksi porraskuilun välikerroksiin voidaan asentaa moottoroituja väliovia, jotka avautuvat automaattisesti palotilanteissa. Tähän ratkaisuun on päädytty Entalconin suunnittelemassa Niittyhuipussa.
Kurronen toteaa, että yli 16-kerroksisissa rakennuksissa asunto- tai kerroskohtainen ilmanvaihtojärjestelmä on keskitettyä parempi. Jos ratkaisu kuitenkin on keskitetty ilmanvaihto, hormivaikutus on otettava tarkasti huomioon, ja konehuoneita voidaan tarvittaessa rakentaa välikerroksiin.
Asunto- ja kerroskohtaisen ilmanvaihdon tuloilmaa suunniteltaessa täytyy muistaa, että jos tuulennopeus on maantasolla viisi metriä sekunnissa, voi se olla 100 metrin korkeudella 10 metriä sekunnissa. Tuulen painetta yläkerroksissa voi Kurrosen mukaan pienentää suojaamalla ilmanottoaukko etulevyllä tai suuntaamalla aukko suojaan tuulelta.
Jos kyseessä on korkea puurakennus, pitää suunnittelussa ottaa huomioon, että puu elää betonia enemmän.
– Liittymät hormeihin pitää tehdä niin, että niissä on liikevaraa, etteivät liitokset katkea. Toinen talotekniikan suunnitteluun vaikuttava asia on puutalon rungon palkkirakenteet. Palkkien vuoksi ei yleensä voida käyttää normaaleja putkipituuksia vaan putkisto kootaan lyhyemmistä pätkistä. Lisäksi putkiliitokset täytyy tehdä puristamalla, koska tulityöt ovat puutalorakentamisessa kiellettyjä, Kurronen kertoo.
Osaajat koulutetaan itse
Entalconissa on nyt suunnitteilla kymmenkunta tornitaloa, joissa kerrosmäärä on 16:sta 32:een.
– Pystymme tekemään vaikka satakerroksisten rakennusten LVI-tekniikan suunnittelua. Tilaajien avuksi teemme myös selvityksiä korkean rakentamisen taloteknisistä vaatimuksista ja ohjeistamme tarvittaessa arkkitehtejakin LVI:n tarpeista.
Aki Kurrosen mukaan korkean rakentamisen talotekniikkaan perehtyneitä suunnittelijoita ei tule valmiina mistään, vaan
Entalcon kouluttaa itse sekä diplomi- että AMK-insinöörejä alalle. Kurronen itse pitää viranomaisille ja opiskelijoille koulutuksia tornirakennusten tekniikasta.
Omaa osaamistaan hän on lisännyt tutustumalla korkeaan rakentamiseen maailmalla, muiden muassa 90-kerroksiseen asuinkerrostaloon Australiassa ja yli 200 metriä korkeisiin toimisto- ja liiketilaa sisältäviin rakennuksiin Bostonissa.
– Olen kiinnittänyt erityistä huomiota ilmanvaihdon toteutuksiin ja savunpoistoratkaisuihin. Esimerkiksi USA:ssa kanavoidaan yleensä vain tuloilma ja poistoilma kulkee alakattotilojen kautta keskitetylle poistopisteelle. Tulokanavat ovat siellä yleensä hyvin suuria pieniäkin ilmamääriä varten, jolloin ilman nopeudet jäävät pieniksi. Silloin ei synny venttiileille riittävää paine-eroa ja tasapainotus on vaikeaa, jolloin tuulenpaine voi vaikuttaa ilmanvaihtojärjestelmään.
Korkean rakentamisen kansainväliset ratkaisut ovat mielenkiintoisia, mutta niitä ei Kurrosen mukaan välttämättä tarvitse ottaa meillä käyttöön.
– Suomessa on hyviä korkean rakentamisen LVI-ratkaisuja, ei niitä tarvitse muualta tuoda.
Edullisinta kalliolle
Helsingin kaupungin korkean rakentamisen ohjeissa puututaan rakenteiden kuormituksiin, stabiliteetti- ja lujuuslaskelmiin, pohjarakenteiden suunnitteluun ja toteutukseen, runko- ja julkisivurakenteiden suunnitteluun, julkisivun lasirakenteisiin, rakennusfysikaaliseen suunnitteluun ja toteutukseen, kosteudenhallintaan sekä tuuliolosuhteisiin ja tiiveyteen, kirjoittaa David Boutov opinnäytetyössään.
Pohjarakenteista tehdään erillinen selvitys, jossa otetaan huomioon maan ja ylärakenteiden yhteensovitus. Selvitettäviin kuuluu kaikki mahdolliset ulkopuoliset vaikutukset, esimerkiksi junaliikenteen aiheuttama tärinä ja geodynamiikka. Painumia ja siirtymiä on mitattava rakentamisen aikana sekä riittävän pitkällä aikavälillä valmistumisen jälkeen, Boutov kirjoittaa.
– Korkean rakennuksen voi perustaa melkein mille tahansa maaperälle, mutta kustannukset kasvavat helposti maaperän laadun heikentyessä. Useissa maissa todella korkeat rakennukset perustetaan erilaisten paaluratkaisujen varaan, koska kova kalliopohja sijaitsee niin syvällä. Suomessakin joudutaan usein käyttämään paaluperustuksia, jos kallio on syvällä. Paras ja edullisin tapa on kuitenkin perustaa suoraan kantavan kallion varaan, jos se vain on mahdollista, Swecon kehitysjohtaja Juha Valjus sanoo. Valjuksen mukaan rakennusmateriaali täytyy aina valita parhaaksi mahdolliseksi kuhunkin kohteeseen erikseen.
– Ei voi suoraan sanoa, että korkealle mentäessä olisi aina edullista valita kantavaan runkoon kevyttä materiaalia, koska valintaan vaikuttavat monet seikat kuten rakennuksen huojunta, tarvittavien nostojen määrä ja liitosten helppous. Julkisivujen valinnassa täytyy ottaa huomioon erilaisia seikkoja kuten eristävyys, helppo asennettavuus, pitkäikäisyys ja paloasiat, Valjus toteaa.
– Todella korkeissa rakennuksissa nostettavien kappaleiden määrä on melko ratkaiseva asia, ja esimerkiksi Australiassa on useimmiten päädytty käyttämään kantavan rungon materiaalina betonia, koska sen saa pumppaamalla ylös ja nosturit vapautuvat muuhun käyttöön. Suomessa yleisillä 16–20 kerroksen korkeuksilla voidaan käyttää normaalisti käytössä olevia materiaaleja. Kun kerrosmäärä lähentelee 30:tä, tulee kysymykseen tuulitunnelikokeiden tekeminen luotettavien kuormitustietojen saamiseksi, Valjus sanoo.
Boutovin mukaan korkean rakennuksen värähtely tuulen vuoksi on kiinni rakennuksen korkeudesta suhteessa sen leveyteen. Vääntövärähtelyn merkitys kasvaa, kun rakennuksen muoto ei ole tavanomainen suorakaidepohjainen. Rakenteiden epäkeskisyys sekä julkisivun terävät kulmat tai kaarevat pinnat voivat aiheuttaa erilaisia paine-ja imukuormia. Ne voivat vaikuttaa esimerkiksi julkisivujen saumojen tiiveyteen ja hissien kannatinvaijerien liialliseen heiluntaan, Boutov kirjoittaa.
16, 35 vai 100 kerrosta?
Juha Valjus toteaa, että 16-kerroksinen rakennus on melkoisen tavanomainen, eikä sen suunnittelu ja rakentaminen edellytä kovin paljoa uutta rakennesuunnittelijalta.
– Tarkka ja osaava suunnittelu on tietysti itsestäänselvyys, rakentamisesta puhumattakaan. Rakennuksen huojuntakaan ei näissä kerrosmäärissä ole vielä useinkaan havaittavaa, eikä tuulitunnelikokeita tarvita. Asiantuntevan suunnittelijan tekemä tuulisuusselvitys rakennuspaikalta on kuitenkin tietyissä tapauksissa suositeltava. Ulkopuolista tarkastusta edellytetään usein rakennesuunnitelmille erikseen sovittavassa laajuudessa.
Valjuksen mukaan 35-kerroksisessa rakennuksessa tarvitaan miltei aina tuulitunnelikokeet, joilla määritetään tarkemmin tuulenaiheuttamat kuormitukset ja arvioidaan tuulen aiheuttama rakennuksen pieni huojunta, joka voi muutaman kerran vuodessa hetkellisesti olla näillä rakennus korkeuksilla havaittavaa ylimmissä kerroksissa.
– Kyseessä on kaikkien korkeiden rakennusten ominaisuus, ja se on mukavuustekijä, eikä useimmiten rakenteiden kantavuuden kannalta mitoittava tekijä. Kantavien rakenteiden rasitukset ovat näissä korkeuksissa jo suuret, ja tämä edellyttää paljon rakenteiden suunnittelulta, materiaalien valmistukselta ja itse rakentamiselta. Suunnittelussa tulee esille useita seikkoja, joita ei matalammissa rakennuksissa tarvitse juurikaan ottaa huomioon. Rakennesuunnitelmien ulkopuolinen tarkastus tehdään aina tämän korkuisille rakennuksille, ja useimmiten myös ulkopuolinen tarkastaja tekee vertailevia laskentamalleja suunnittelussa käytettyjen rasitusten ja kuormien oikeellisuuden varmistamiseksi, Valjus kertoo.
– 100-kerroksisia rakennuksia ei Suomessa ole, eikä aivan lähiaikoina nähtävästi rakennetakaan, joten ajatukset perustuvat osin ulkomailta saamiini tietoihin. Tuulitunnelikokeet ovat näissä korkeuksissa pakollisia, ja niitä tehdään useasti useamman kerran rakennuksen runkojärjestelmän suunnittelun edetessä ja lähtötietojen tarkentuessa. Tämä siksi, että rakennuksen jäykkyys ja massa vaikuttavat paljon rakennuksen kokemaan kuormitukseen tuulesta, ja tätä kautta kuormitukset sekä rakennuksen huojunta muuttuvat vastaavasti. Rakenteiden suunnittelu ja toteutus ovat äärimmäisen vaativia. Yleisesti voi todeta, että haasteet lisääntyvät eksponentiaalisesti korkeuden kasvaessa.
Teksti Jaana Ahti-Virtanen
