Hur valet av stommaterial påverkar en enplans hallbyggnad med lagerverksamhet : - En parameterstudie avseende en stål- och en träkonstruktion

De senaste siffrorna från Boverkets klimatindikatorer visade att byggbranschen, år 2016, stod för ett utsläpp av 21 Mton CO2e (koldioxidekvivalenter). Det motsvarade 18 % av de totala nationella utsläppen. I mätningar ett par år tidigare (2012) framgick att privata lokaler utgjorde 20 % av Sveriges totala bygginvesteringar vilket var i samma storleksordning som investeringarna i flerbostadshus. Ett stort fokus har de senaste åren legat på att effektivisera flerbostadshusens produktions- och bruksskede medan marknaden för hallbyggnader fortfarande domineras (ca 80 % marknadsandel) av klimatbelastande stålstommar och stora mängder mineralull utan att få ett liknande fokus. I en förstudie som baserades på intervjuer och en enkät riktade till branschkontakter med erfarenheter av uppförda hallbyggnader framgick att beställare och entreprenörer upplevde svårigheter att dels uppfylla BBR:s krav på ljud, brand och fukt mm. med en träkonstruktion men även svårigheter att motivera trä som stommaterial ekonomiskt. Förstudien visade även på att beställare och entreprenörer viktar kostnadsrelaterade parametrar primärt och klimatrelaterade parametrar sekundärt. Med utgångspunkt i att använda mindre klimatbelastande material i byggprocessen syftar studien dels till att utreda om och hur trä kan konkurrera med stål som stommaterial vid nyproduktion av en enplans hallbyggnad med lagerverksamhet samt att ge en helhetsbild av hur ett byte från en stålstomme till en trästomme kan påverka byggnaden med systemgränserna satta på utsidan av klimatskalet inkl. grundkonstruktionen. Till följd det ökande intresset av KL-trä (korslaminerat trä) som stommaterial syftar studien även till att utreda vilka effekter ett inslag av KL-trä i stomkonstruktionen kan ha och hur materialet lämpligast kan implementeras. Med utgångspunkt i ett reellt referensobjekt, som utgjordes av en enplans hallbyggnad om 1008 m2 med lagerverksamhet och en lätt stomme av stål, utfördes i studien en jämförelse mot en fiktiv byggnad med trästomme som hade samma konstruktionsförutsättningar men där referensobjektets fribärande högprofilsplåt i takkonstruktionen ersattes med element av KL-trä i jämförelseobjektet. Jämförelseobjektet modellerades, dimensionerades och ritningar projekterades enligt rådande normer. Byggnadernas ingående material mängdades och offerter erhölls från olika leverantörer. Byggnaderna bröts ner i sina beståndsdelar där varje enskilt materials klimatpåverkan analyserades med leverantörsspecifika EPD:er (environmental product declaration). De parametrar som jämfördes var fukt, stadga, beständighet, bärighet, egentyngd, utförandetid, klimatpåverkan, tidskonstant, brand, försäkringsbolagens inställning, projekterbarhet, transporter & fria spännvidder samt olika kostnadsposter. De två byggnaderna jämfördes under en kalkylperiod om 50 år och hänsyn togs till produktionsskedet, bruksskedet och återvinningsskedet men där energianvändning i bruksskedet avgränsades bort. Resultatet visade att trä som stommaterial minskade klimatpåverkan från stommen med 40 432 kgCO2e (85 %) vilket motsvarade 27 % av hela byggnadens utsläpp. Resultatet visade även på att jämförelseobjektet kunde uppföras 15 dagar (36 %) snabbare än referensobjektet samt att arbetstiden kunde minskas med 725 timmar. Trästommen var även att föredra avseende beständighet, brand, energihushållning och totala kostnader. Resultatet visade att ett byte från högprofilsplåt till KL-trä i takkonstruktionen ökade byggnadens egentyngd och kostnader avsevärt men också att träets massa förbättrade byggnadens energihushållning och minskade dess klimatpåverkan. Resultatet visade att stål som stommaterial medförde en lägre egenvikt för referensobjektet med 22,4 ton (34 %) exkl. grundkonstruktionen och var mycket enklare att projektera. Stålstommen renderade även avsevärt lägre kostnader för försäkring 161 850 kr (21 %) och projektering 235 000 kr (65 %). Analysen visade att grundkonstruktionen medförde en så pass stor klimatbelastning för bägge byggnaderna att klimatbelastningen från stommaterialet blev sekundärt. Analysen visade även att mängden klimatbelastande mineralull kunde minskas med 10 % i takkonstruktionen till följd av KL-träts låga värmeledningsförmåga. Vidare visade analysen att stålstommens klimatbelastning främst skedde i byggnadens produktionsskede medan trästommens klimatbelastning främst skedde i byggnadens slutskede. Analysen visade slutligen att jämförelseobjektet, under sin livscykel, medförde såväl en minskad klimatpåverkan per investerad krona om 9 kgCO2e/Tkr (24,9 %) relativt referensobjektet som en minskad klimatpåverkan per kvadratmeter om 40,2 kgCO2e/m2 (27,3 %) och lägre kostnader om 0,09 Tkr/m2 (2,2 %). Studiens slutsatser är att det varken är svårare att uppnå kraven i BBR som ställs på en enplans hallbyggnad med lagerverksamhet med en trästomme eller att det medför högre kostnader. Slutligen så hade trä som stommaterial varit att föredra för det studerade objektet.The latest figures from Boverket's climate indicators showed that the construction industry, in 2016, accounted for 21 Mton CO2e (carbon dioxide equivalents). This represented 18% of the total national emissions. In measurements a few years earlier (2012), it appeared that private premises accounted for 20% of Sweden's total construction investments, which was in the same order of magnitude as the investments in multi-dwelling buildings. In recent years, a major focus has been on streamlining the production and use phase of multi-dwelling buildings, while the market for hall buildings is still dominated (about 80% market share) of climate-impacting steel frames and large amounts of mineral wool. In a preliminary study based on interviews and a questionnaire aimed at industry contacts with experience of erected hall buildings, it appeared that clients and entrepreneurs experienced difficulties partly fulfilling BBR's demands for sound, fire and moisture with a wooden construction, but also difficulties in justifying wood as frame material economically. The preliminary study also showed that clients and contractors weighted cost-related parameters primarily and climate-related parameters secondary. Based on the use of less climate-impacting materials in the construction process, the study aimed at investigating whether and how wood could compete with steel as frame material in the new production of a single-storey hall building with warehouse operations and to provide an overall picture of how a change from a steel frame to a wooden frame could affect the building with the system boundaries set on the outside of the climate shell incl. the buildings foundation. As a result of the increasing interest in KL-wood (cross-laminated wood) as backing material, the study also aimed to investigate what effects an element of KL-wood could have in the frame construction and how the material could be implemented most appropriately. Based on a real reference object, which consisted of a single-storey hall building of 1008 m2 with warehouse operations and a lightweight steel frame, a comparison was made in the study with a fictitious building with wooden frames which had the same design conditions but where the reference object's cantilevered high-profile plate in the roof construction was replaced by elements of KL wood in the comparison object. The comparison building was modeled, designed and laid out in drawing according to prevailing standards. The building materials priceoffers were obtained from various suppliers. The buildings were broken down into their constituents, where the climate impact of each individual material was analyzed with supplier-specific EPDs (environmental product declaration). The parameters that were compared were humidity, stability, durability, bearing capacity, self-weight, building- and performancetime, climate impact, time constant, fire, insurance companies' attitude, projectability, transport & free ranges and costs. The two buildings were compared during a calculation period of 50 years and took into account the production stage, the use stage and the recovery stage of limited energy use in the use stage. The result showed that wood as backing material reduced the climate impact from the body with 40 432 kgCO2e (85%), which corresponded to 27% of the entire building's emissions. The result also showed that the comparison object could be built 15 days (36%) faster than the reference object and that the performance time could be reduced by 725 hours. The wooden frame was also preferable for durability, fire, energy conservation and total costs. The result showed that a change from high-profile steelplate to KL-wood in the roof construction increased the building's self-weight and costs considerably, but also that the wood's mass improved the building's energy conservation and reduced its climate impact. The result showed that steel as backing material resulted in a lower self-weight for the reference object with 22.4 tonnes (34%) excluding the foundation and was much easier to project planning. The steel frame also rendered significantly lower costs for insurance SEK 161,850 (21%) and planning SEK 235,000 (65%). The analysis showed that the foundation resulted in such a large climate impact for both buildings that the climate impact from the body material became secondary. The analysis also showed that the amount of climate-impacting mineral wool could be reduced by 10% in the roof construction as a result of the low heat conductivity of KL-wood. Furthermore, the analysis showed that the climate impact of the steel frame mainly took place in the building's production stage, while the climate impact of the wooden frame occurred mainly in the final stage of the buildings lifecycle. Finally, the analysis showed that the comparison object, during its life cycle, resulted in both a climate saving per invested krona of 9 kgCO2e / Tkr (24.9%) relative to the reference object as well as a climate saving per square meter of 40.2 kgCO2e / m2 (27.3%) and cost savings of 0.09 Tkr / m2 (2.2%). The study's conclusion is that it is neither more difficult to achieve the requirements of BBR that are set on a single-storey hall building with warehouse operations with a wooden frame or that it entails higher costs. Finally, wood as a frame material had been preferred for the studied object