Added floor level onto an existing residential building from the Million Programme : A comparison between CLT-elements and BoKlok-modules from a perspective of strenght and stability and differences in emissions of carbon dioxide

Klimatförändringar och höga koldioxidutsläpp är idag några av vår tids stora utmaningar. Byggbranschen är en stor bidragande faktor till utsläppen och i Sverige står branschen för 10 miljoner ton koldioxidutsläpp per år. Det är lika mycket som alla personbilar i landet genererar varje år. En stor del av utsläppen kan kopplas till val av material som används i en byggnad. Att använda trä istället för andra stommaterial ger lägre koldioxidutsläpp eftersom trä binder kol under hela dess livstid. Andra utmaningar är bostadsbrist, urbanisering och förtätning av städerna. Bostadsbristen finns idag över hela landet och Boverket bedömer att ca 700 000 nya bostäder behöver byggas inom de kommande 10 åren. En del av lösningen kan vara att renovera gamla byggnader och i samband med renoveringen bygga på våningsplan för att skapa fler bostäder. Att dessutom använda trä vid dessa påbyggnader är fördelaktigt både ur klimatsynpunkt och bärighet, eftersom trä är ett lätt stommaterial. Problematiken med både klimatförändringarna och stadsförtätningen går hand i hand med Skanskas mål och visioner inför framtiden, och detta examenarbete skrivs i samarbete med dem. Ett av Skanskas renoveringsprojekt kommer att vara referensbyggnad för studien. Byggnaden är en betongkonstruktion från miljonprogrammets tid och ligger i Södertälje utanför Stockholm. Idag genomför Skanska en totalrenovering samt bygger på en våning med trästomme. Syftet med studien var att belysa fördelarna med att använda trä som stommaterial för påbyggnader, både ur klimat- och konstruktionssynpunkt. Målet med studien var att ta fram ett underlag där antalet teoretiska våningsplan samt genererat koldioxidutsläpp för de olika påbyggnadsalternativen redovisas. Frågor som besvarades under detta arbete var vilket stomalternativ i trä som teoretiskt sett möjliggör flest antal våningsplan vid påbyggnad av en befintlig byggnad. Även vilket av stomalternativen som ger upphov till lägst klimatpåverkan i form av utsläpp av koldioxidekvivalenter besvarades. Stomalternativen som studerades var planelement av korslimmat trä, KL-trä, från Martinsons samt BoKlok-moduler som är volymelement av träregelstomme från Skanska och IKEA. Klimatpåverkan för de olika stomalternativen studerades utifrån systemgräns A1-A4 som beskriver utsläppen från produktframställning samt transporterna från leverantör till byggarbetsplats. StruSoft FEM-Design har använts för att modellera den befintliga betongbyggnaden. De två olika påbyggnaderna har placerats ut i form av linjelaster ovanpå modellen. Hållfasthetsberäkningar och kontroller har genomförts för de olika påbyggnaderna. Detta för att fastställa betongkonstruktionens och markens bärighet samt storlek av påverkande laster. Resultatet visade att den befintliga byggnaden klarar en påbyggnad med fem våningar av såväl KL-träelement som BoKlok-moduler. Dock är KL-trä tyngre. Ur klimatsynpunkt är påbyggnaden av KL-trä det alternativ som genererar minst koldioxidutsläpp sett till materialframställning och transporter.Climate change and large carbon dioxide emissions are a few of today's major challenges, and the construction industry is a major contributing factor to these emissions. In Sweden, the industry accounts for 10 million tons of carbon dioxide emissions each year, which is equal to the emissions from all passenger cars in the country per year. A large part of the emissions can be traced to the materials in a building. By using wood instead of other materials, the emissions can be reduced since wood binds coal throughout its lifetime. Other challenges today are housing shortage, urbanization and urban densification. Housing shortage is an issue throughout Sweden, and the Swedish National Board of Housing estimates that approximately 700,000 new homes need to be built within the next 10 years. A part of the solution may be to renovate old buildings and, in addition to renovations, adding floors to create more housing. Additionally, using wood in these superstructures is beneficial both from a climate perspective and because wood is a lightweight material. The challenges of climate change and urban densification is in accordance with Skanska's goals and visions for the future. This report is written in collaboration with Skanska and we are looking closer at one of the company's projects in this study. The building is a concrete construction from the so called Million Programme and is located in Södertälje outside of Stockholm. Skanska is carrying out a complete renovation of the building and is adding a wood-framed top floor.The purpose of this degree project was to highlight how the choice of material can affect the emissions from future build-up projects. The purpose was also to develop a basis where the number of theoretical floor plans and the generated carbon dioxide emissions for the two alternatives are presented. Questions answered in this report were which alternative of the wooden construction that theoretically make the most amount of floors possible when building onto an existing building. Which one of the alternatives that leads to the lowest climate impact in terms of carbon dioxide equivalents is also answered. The two materials in this study were cross-laminated timber elements from Martinsons and BoKlok-modules, which are volume elements of wood stud frames from Skanska and IKEA. The climate impact of the different alternatives was based on categorization A1-A4 in the system boundary describing the material production as well as transportation from supplier to construction site. StruSoft FEM-Design has been used to model the existing concrete building. The two different attachments have been placed out as line loads on top of the model. Analysis and strength calculations have been carried out for the various additions. This is to determine the load bearing capacity of the concrete structure and the ground as well as the size of impact loads. The results showed that the concrete building could carry five floors of both CLT elements and BoKlok-modules. Despite this, the conclusion is that CLT is heavier. From a climate perspective, the CLT building is the one that generates the least carbon dioxide emissions in terms of production and transport of materials