Rakenneputket ja teräspalkit datakeskusrakentamisessa – mitkä profiilit ratkaisevat ja miksi saatavuus on kriittistä?

_{Kirjoittaja: Jarkko Mantila, Business Manager | Solution sales}

Datakeskuksen teräsrunko ei ole tavanomainen hallirakenne. IT-laiteräkit, UPS-järjestelmät ja massiiviset jäähdytysyksiköt asettavat välipohjille kuormia, joihin standardihallin mitoituslogiikka ei riitä. Siksi profiilivalinnat datakeskusprojektissa ovat oma tieteenalansa, ja siksi materiaalitoimittajan pitää ymmärtää rakennetekniikkaa pelkän materiaaliluettelon sijaan.

Tässä artikkelissa käydään läpi, mitä teräsprofiileja datakeskuksissa tyypillisesti käytetään, miksi tietyt valinnat korostuvat ja mihin saatavuushaasteisiin kannattaa varautua jo ennen rakennesuunnittelun lukitsemista.

Sisältö:

• Miksi datakeskuksen profiilivalinnat eroavat tavanomaisesta hallirakentamisesta?
• Tyypillisimmät profiilit ja niiden rooli rakenteissa
• Milloin tarvitaan HD- tai HL-sarjan massiiviprofiileja?
• Mikä teräslaatu sopii datakeskuksen runkorakenteeseen?
• Levytuotteiden ja kylmämuovattujen profiilien rooli
• Saatavuus: mitkä profiilit ovat kriittisimpiä toimitusajan kannalta?
• Miten esikäsittely vaikuttaa valmistusaikatauluun käytännössä?
• Kolme yleisintä virhettä profiilivalinnoissa datakeskusprojekteissa

Miksi datakeskuksen profiilivalinnat eroavat tavanomaisesta hallirakentamisesta?

Datakeskus näyttää ulkoapäin suurelta hallilta. Sisältä se on jotain aivan muuta. Palvelinräkkien paino yhdistettynä UPS-akkujärjestelmiin, jäähdytysyksiköihin ja varavoimakoneisiin tarkoittaa välipohjakuormia, jotka moninkertaistavat tavanomaisen teollisuushallin mitoitusarvot. Pilaritonta, avointa tilaa tarvitaan talotekniikan reitityksiä varten, mikä pakottaa pitkiin jänneväleihin. Rakentaminen etenee tiukalla aikataululla dry-in-periaatteella: rakennuksen on oltava sateelta suojassa mahdollisimman nopeasti, jotta talotekniikka-asennus voi alkaa.

Tämä kokonaisuus tarkoittaa, että profiilivalinnoissa ei voi soveltaa suoraan tavanomaisen hallirakentamisen logiikkaa. Kantavuusvaatimukset ovat kireämmät, jännevälit pidempiä ja aikataulupaine kovempi. Materiaalitoimittajan on ymmärrettävä nämä lähtökohdat ennen kuin voidaan puhua yhdestäkään profiilikoosta.

Tyypillisimmät profiilit ja niiden rooli rakenteissa

Datakeskuksen teräsrunko koostuu kolmesta profiiliryhmästä, joilla kullakin on selkeä rakenteellinen tehtävänsä.

HEB- ja HEA-palkit – pääpilarit ja raskaat runkopalkit

HEB 300–500 ja HEA 400–600 ovat datakeskusten ensisijaisia pääpilareita ja raskaasti kuormitettuja runkopalkkiratkaisuja. Leveälaippainen profiili jakaa kuorman tehokkaasti ja kestää suuria hitsattuja liitoksia ilman erillisiä vahvikkeita.

HEB-palkki on HEA:ta raskaampi saman nimellismitan sisällä, mikä tekee siitä ensisijaisen valinnan tilanteissa, joissa laippapaksuus on mitoittava tekijä. Datakeskuksissa tämä tarkoittaa käytännössä kaikkia pääpilareiden ja ensisijaisten runkopalkkien positioita.

IPE-profiilit – sekundääripalkit välipohjissa ja katossa

IPE 300–500 toimii datakeskuksissa sekundäärirakenteena: välipohjien ja kattorakenteiden palkkina, joka jakaa kuormat pääpalkeille. IPE on kapealaippainen, joten se sopii tilanteisiin, joissa rakenteen korkeus halutaan minimoida tai talotekniikka on integroitava tiiviisti runkorakenteen sekaan.

IPE-palkit ovat tyypillisesti varastotuotteita, joiden saatavuus on parempi kuin raskaampien HEB-palkkien. Tämä tekee niistä suunnittelijan ensisijaisen valinnan aina kun mitoitusvaatimukset sen sallivat.

RHS- ja SHS-putkipalkit – ristikot, MEP-ripustukset ja tuulikasetit

Neliö- ja suorakaideputkipalkit (RHS 200×200×10 – 300×300×12,5, SHS-kokoluokka vastaavasti) ovat datakeskusrakentamisen kolmas keskeinen profiiliryhmä. Niitä käytetään kattoristikoissa, tuulikaseteissa, huoltotasoilla sekä talotekniikan (MEP) ripustusrakenteissa.

Putkiprofiilin etu on sen erinomainen vääntöjäykkyys suljetun poikkileikkauksen ansiosta. Tämä tekee siitä ylivoimaisen valinnan rakenteisiin, joissa kuorma ei tule yhdeltä suunnalta. Datakeskuksissa MEP-ripustusrunko (datakaapelit, jäähdytysputkistot, ilmanvaihtokanavat) voi painaa satoja tonneja. Tähän kuormaan putkipalkki vastaa avointa profiilia paremmin.

Milloin tarvitaan HD- tai HL-sarjan massiiviprofiileja?

Hyperscale-datakeskuksissa eli yli 100 000 neliömetrin kohteissa törmätään tilanteisiin, joihin tavanomainen HEB-palkki ei enää riitä. Kun erittäin raskaat laitekuormat yhdistyvät pitkiin jänneväleihin ja vaatimukseen täysin pilarittomasta tilasta, siirrytään HD- ja HL-sarjojen massiivisiin profiileihin.

HD 400 toimii hyperscale-kohteiden alimman kerroksen pilareina ja muuntamotiloissa, joissa kuorma on suurimmillaan. HL-palkit puolestaan mahdollistavat poikkeuksellisen pitkät jännevälit ilman välipilareiden tarvetta. Tämä on talotekniikan reititykselle elintärkeä ominaisuus.

HD- ja HL-profiilit ovat kuitenkin tehdastilaustavaraa. Niiden valssausjaksoja on harvoin, joillain mitoilla vain kolmesta neljään kertaan vuodessa. Tämä tarkoittaa, että hankinta-allokaatio on suunniteltava materiaalitoimittajan kanssa jo ennen kuin rakennepiirustukset ovat valmiit.

Mikä teräslaatu sopii datakeskuksen runkorakenteeseen?

S355J2+N on datakeskusrakentamisen vakiolaatu. Se tarjoaa riittävän myötölujuuden, hitsattavuuden ja sitkeystason standardikokoisissa profiileissa.

Datakeskukset eroavat teollisuushalleista kuitenkin siinä, että laippapaksuudet kasvavat raskaimmissa profiileissa yli 40 millimetrin. Tässä paksuusalueessa S355J2+N:n iskusitkeys kylmässä voi jäädä riittämättömäksi, erityisesti jos rakenne on alttiina ulkoilmalle tai kovalle pakkaselle. Silloin siirrytään termomekaanisesti valssattuihin laadukkaisiin teräksiin:

• S355ML – parempi iskusitkeys paksuissa laipoissa, hyvä hitsattavuus
• S460ML – korkeampi lujuus tilanteissa, joissa profiilikoolla on fyysinen rajoite

Paksuseinäisissä liitososissa ja solmulevyissä tulee vastaan myös lamellirepeytymisen riski hitsauksen aiheuttamien jännitysten seurauksena. Tähän vastataan Z-testausvaatimuksella, joka edellyttää materiaalin testaamista paksuussuunnassa. Z35-testattu levy on tehdastilaustavaraa, jonka toimitusaika on suunniteltava erikseen.

Levytuotteiden ja kylmämuovattujen profiilien rooli

Tavanomaisessa hallirakentamisessa käytetään kvarttolevyjä liitososissa ja kylmämuovattuja profiileja lähinnä vesikaton orsirakenteiden kevyempinä osina. Datakeskuksessa tilanne on toinen.

Paksuja kuumavalssattuja kvarttolevyjä tarvitaan merkittäviä määriä raskaissa solmulevyissä ja liitososissa, joissa hitsataan yhteen useita järeitä profiileja. Näiltä levyiltä vaaditaan erityistarkkuutta mitat ja materiaaliominaisuudet huomioiden.

Kylmämuovatut C- ja U-profiilit puolestaan muodostavat datakeskuksen sisäpuolisen MEP-ripustusrungon: datakaapeleiden, putkistojen ja ilmanvaihtokanavien kannatusrakenteet. Tämä ripustusrunko on datakeskuksessa omaa luokkaansa, joka voi painaa satoja tonneja. Teollisuushallin vastaava rakenne on murto-osa tästä.

Saatavuus: mitkä profiilit ovat kriittisimpiä toimitusajan kannalta?

Kaikki profiilit eivät ole tasa-arvoisia toimitusaikojen suhteen. 

Heti varastosta tai lyhyemmällä toimitusajalla

• Standardikokoiset IPE-, HEA- ja HEB-palkit S355J2-laadulla
• Yleisimmät RHS-putkipalkit
• Kuumavalssatut kvarttolevyt standardilaaduissa

Tehdastilaustavaraa – toimitusaika 8–20 viikkoa

• HD- ja HL-sarjan massiiviprofiilit: toimitusaika 10–20 viikkoa valssausohjelmasta riippuen
• Paksuseinäiset kuumamuovatut putkipalkit (esim. 300×300×16 EN 10210)
• Suuret HEB- ja HEA-palkit
• S355ML- ja S460ML-laadut paksuissa profiileissa
• Z35-testatut kvarttolevyt

Euroopan suurilla profiilivalssaamoilla on selkeitä pullonkauloja tilanteissa, joissa useampi hyperscale-hanke käynnistyy samanaikaisesti. Järeiden profiilien valssausjakso on harva. Jos materiaalia ei ole varattu etukäteen, seuraavaan valssaukseen voi olla kuukausia.

Miten esikäsittely vaikuttaa valmistusaikatauluun käytännössä?

Raakamateriaali on lähtökohta, ei lopputulos. Datakeskusprojektissa jokainen työvaihe, joka tehdään konepajalla tai työmaalla hitsaamalla, poraamalla tai sahaamalla, lisää aikatauluriskiä ja kustannuksia.

BE Groupin Turun teräspalvelukeskuksen Voortman-linja käsittelee palkkeja jopa 18,2 metrin pituuteen saakka – määrämittaan sahauksesta CNC-poraukseen, kierteytyksen ja merkinnän kautta sinkopuhdistukseen ja suojamaalaukseen. Sinkopuhdistuksessa kapasiteetti ulottuu 24-metriin.

Datakeskuksissa käytetään laajasti pulttiliitoksia hitsauksen sijaan, mikä tarkoittaa tarkkoja pulttireikäsarjoja laipoissa ja uomissa sekä hitsausviisteitä jo ennen toimitusta. Nämä voidaan koneistaa valmiiksi Turussa ennen kuin materiaali lähtee työmaalle.

Käytännön vaikutus: Valmiiksi työstettyjen komponenttien käyttö lyhentää rungon valmistusaikaa jopa 30–40 % verrattuna tilanteeseen, jossa liitokset sovitetaan ja työstetään konepajalla. CNC-koneistetut reiät osuvat kohdalleen millintarkasti, jolloin virheet vähenevät minimiin.

Pitkät, valmiiksi esikäsitellyt palkit toimitetaan yhtenäisenä suoraan Turusta, jolloin pitkät jännevälit asennetaan ilman työmaakohtaisia jatkotyövaiheita. Tämä puolittaa asennusajan verrattuna siihen, että työvaiheet tehtäisiin paikan päällä.

Kolme yleisintä materiaalihankinnan virhettä datakeskusprojekteissa

1. Tehdassokeus suunnittelussa

Suunnitellaan poikkeuksellisia profiilikokoja tai erikoislaatuja kohteisiin, joissa standardiprofiili riittäisi. Seurauksena on pitkä toimitusaika ja kiristyvä aikataulu – tiettyä kokoa saatetaan valssata vain kahdesti vuodessa.

2. Liian myöhäinen sitoutuminen

Teräshankinnat aloitetaan samaan aikaan kuin muukin rakennusostaminen, kun rakennepiirustukset ovat jo valmiit. Tässä vaiheessa tehtaiden kapasiteettiallokaatiot ovat usein varattuna muihin projekteihin. Erikoisprofiileille ei löydy toimittajaa kriittisellä aikataululla.

3. Esikäsittelyn aliarviointi

Materiaali tilataan 'mustana ja pitkänä' ajatuksella, että se työstetään konepajalla tai työmaalla. Tämä luo pullonkaulan asennusvaiheeseen ja nostaa kustannuksia merkittävästi. Valmiiksi esikäsitelty komponentti maksaa itsensä takaisin asennusnopeudessa.

BE Group datakeskusprojektiesi kumppanina

BE Group on toiminut materiaalitoimittajana datakeskushankkeissa, joiden kokoluokka on vaihdellut sadoista tonneista yli 5 000 tonnin kokonaistoimituksiin. Toimitamme HEA-, HEB-, HD-, HL- ja IPE-palkit sekä RHS-putkipalkit valmiiksi sahattuina, porattuina, koneistettuina ja sinkopuhallettuina – asennusjärjestyksessä, projektiaikataulun mukaan, suoraan Turun palvelukeskuksestamme tai tehdastoimituksena.

Mukana oleminen jo suunnitteluvaiheessa tai tarjouslaskennassa auttaa lukitsemaan toimitusajat ja optimoimaan profiilivalinnat ennen kuin aikataulu alkaa painaamaan päälle.