Pitkän käyttöiän vaikutus teräsbetonirakenteen suunnitteluun

Rakennesuunnittelussa käytettävät arvot perustuvat 50 vuoden suunnittelukäyttöikään. Usein rakennukselle halutaan kuitenkin tätä pidempi suunnittelukäyttöikä, kuten 100 tai 200 vuotta. Suunnittelukäyttöiän pituus tulee ottaa huomioon rakennesuunnittelussa, jotta rakenteet kestäisivät määritetyn suunnittelukäyttöiän mukaisen ajan. Tässä tutkimuksessa keskitytään ainoastaan tavanomaisiin teräsbetonisiin asuinkerrostaloihin. Tässä tutkimuksessa perehdyttiin kirjallisuuteen. Tärkeimmät lähteet olivat standardeja, Suomen Betoniyhdistyksen julkaisuja ja Suomen Rakennusinsinöörien Liiton julkaisuja. Kirjallisuudesta poimittiin asioita, jotka on otettava huomioon suunnittelukäyttöiän kannalta rakennesuunnittelussa. Tutkimuksessa perehdyttiin myös betonirakenteen kestävyyteen ja mekaanisten kuormien muuttumiseen rakenteen käyttöiän aikana. Työn tulokseksi saatiin, että rakenteen käyttöikäsuunnittelu voidaan tehdä joko taulukkomenetelmällä tai laskennallisella menetelmällä. Molempien menetelmien käyttöön vaikuttaa betonirakenteeseen kohdistuvat ympäristörasitukset. Näin ollen taulukkomenetelmässä valitaan taulukosta suoraan rasitusluokan ja suunnittelukäyttöiän perusteella suunnittelussa käytettävät parametrit, joita ovat betonipeitteen nimellisarvo, suurin sallittu halkeamaleveys ja betonin lujuus. Laskennallisessa menetelmässä valitaan rasitusluokan mukainen kaava, josta suunnittelukäyttöikä lasketaan taulukoissa annettujen kerrointen ja 50 vuoden vertailukäyttöiän avulla. Kaavan kertoimiin vaikuttaa betonin yksityiskohdat, ominaisuudet ja rakenteen sijainti. Jos kerroin on alle 1, se lyhentää rakenteen suunnittelukäyttöikää. Kun taas kertoimen ollessa yli 1 rakenteen suunnittelukäyttöikä pidentyy. Jos tekijä ei vaikuta rakenteen suunnittelukäyttöikään käytetään kerrointa 1. Tästä poiketen pakkassulamisrasitukselle altistuvan rakenteen suunnittelukäyttöikä lasketaan P-luvun avulla. Rakenteen kuuluessa kahteen tai useampaan rasitusluokkaan valitaan suunnittelukäyttöi’istä lyhin määrääväksi. Rakennesuunnittelussa käytetään suunnittelukuormia, joiden tarkoitus on ottaa huomioon rakenteelle kohdistuva kuorma sen käyttöiän ajan. Kuitenkin ilmaston muuttuessa ympäristön aiheuttamat kuormat saattavat muuttua. Tällaisia kuormia ovat lumi- ja tuulikuorma. Ilmaston oletetaan lämpenevän, jolloin Pohjois-Suomessa lumikuorma kasvaa ja Etelä-Suomessa se pienenee nykyisestä. Puolestaan tuulennopeuden oletetaan kasvavan koko Suomessa, jolloin rakenteiden tuulikuormat kasvavat. Tämän takia ympäristön aiheuttamaa kuormaa tulee korottaa 50 vuoden suunnittelukäyttöiällä kertoimella 1,1 ja 100 vuoden suunnittelukäyttöiällä kertoimella 1,2