Suunnittelu eurokoodeilla

Standardien soveltaminen eri maissa vaatii kansallisten liitteiden (National Annex, NA) laatimista. Suomessa näiden kansallisten liitteiden laatimisesta vastaa Ympäristöministeriö talonrakentamisen ja Väylävirasto siltojen osalta. Talonrakentamista koskevat säännökset ja ohjeet (mm. kansalliset liitteet) on koottu Suomen rakentamismääräyskokoelmaan.

Kuvassa 1 on esitetty betonirakenteita koskevien eurooppalaisten standardien pääosat.

Hankkeen vaativuusluokka 1-3, seuraamusluokka 1-3 ja riskitasoluokka 1-3

Kyseessä on kansallinen erityismenettely, joka kehitettiin vaativien rakennuskohteiden tunnistamiseksi ja niiden suunnittelun ja toteutuksen valvontaan. Rakennusvalvonnalla on oikeus tarvittaessa vaatia menettelyn käyttöä. RIL on laatinut asiasta ohjeen, jota voidaan käyttää, kun onnettomuusrajatilatarkasteluissa joudutaan tekemään riskiarvio tai -analyysi.

Suunnittelutehtävän vaativuusluokat

Rakentamisen suunnittelutehtävien vaativuusluokista on säädetty maankäyttö- ja rakennuslaissa ja lain nojalla säädetyssä valtioneuvoston asetuksessa. Ympäristöministeriön ohjeen (YM1 601/2015) mukaan suunnittelutehtävät kuuluvat vaativuusluokkiin, joita ovat poikkeuksellisen vaativa suunnittelutehtävä (PV), vaativa suunnittelutehtävä (V), tavanomainen suunnittelutehtävä (T) ja vähäinen suunnittelutehtävä.

Rakennusvalvonnat ovat tehneet tulkintoja vaativuusluokkien osalta yhtenäisten käytäntöjen tukemiseksi.

Lisätietoja pätevyysvaatimuksista ja tulkintoista löytyy esimerkiksi FISE:n ja Topten rakennusvalvonnat verkkosivuilta.

Rakenneluokat poistuivat

1900-luvun puolivälissä betoninormeihin tulleet rakenneluokat perustuivat alun perin betonin valmistuksen vaativuuteen. Niihin liittyy myös suunnittelun ja rakenteen valmistuksen vaativuus, rakenteen merkitys, valvonta ja osavarmuusluvut. Eurokoodeissa ja muissa eurooppalaisissa standardeissa ei tällaista luokitusta ole vaan vastaavat asiat otetaan eri yhteyksissä huomioon.

Seuraamusluokat ja luotettavuusluokat

Eurokoodeissa rakenteen vaurioitumisen seuraamukset otetaan suunnittelussa huomioon seuraamus- luokkien (CC1, CC2, CC3) ja vastaavien luotettavuusluokkien (RC1, RC2, RC3) kautta siten, että epäedullisten kuormien osavarmuusluvut kerrotaan standardin SFS-EN 1990 mukaisella kuormakertoimella KFI. Suurten seuraamusten luokassa CC3 kuormien osavarmuusluku on tällöin 10 % suurempi (KFI= 1,1) ja vähäisten seuraamusten luokassa CC1 10 % pienempi (KFI= 0,9) kuin keskimmäisessä luokassa CC2 (KFI=1,0). Muita suunnittelujärjestelmiä käytettäessä voidaan soveltaa vastaavaa menettelyä. Kuormakerrointa KFI on käytettävä luotettavuuden tasoluokituksen aikaansaamiseksi ainoastaan normaalisti vallitsevien ja tilapäisten mitoitustilanteiden kuormayhdistelmissä. Kerrointa ei käytetä onnettomuusmitoitustilanteessa eikä väsytys- tai käyttörajatilatarkasteluissa.

Luotettavuusluokkiin liittyviä suunnittelun valvontatasoja DSL tai toteutuksen tarkastamistasoja IL ei käytetä Suomessa.

Rakennuksen tai rakennekokonaisuuden seuraamusluokka onnettomuusrajatilassa CC1, CC2a, CC2b, CC3a, CC3b. Kyseisiä luokkia käytetään vain jatkuvan sortuman estämisessä käytettävän menettelytavan valintaan, joista on esitetty yksityiskohtaiset kansalliset ohjeet Rakentamismääräyskokoelmassa.

Taulukko. Kuormakertoimen KFI käyttö eri seuraamusluokissa

Luonnonkuormien korotus kun suunnittelukäyttöikä on > 50 vuotta

Kuormien ominaisarvot on normaalisti määritetty 50 vuoden toistumisaikaa vastaavina arvoina.

Ellei tarkempia selvityksiä esitetä, voidaan ilmastosta johtuvien kuormien ominaisarvon katsoa riippuvan suunnitellusta käyttöiästä siten, että suunnitellun käyttöiän ollessa yli 50 vuotta kuormien ominaisarvoja korotetaan 10 prosentilla ja suunnitellun käyttöiän ollessa yli 100 vuotta kuormien ominaisarvoja korotetaan 20 prosentilla. Ilmastosta johtuvia kuormia ovat lumi-, tuuli- ja jääkuormat sekä ulkoilman lämpötilan vaihtelusta aiheutuvat kuormat. Hyötykuormien ominaisarvojen katsotaan yleensä olevan riippumattomia suunnitellusta käyttöiästä. (Suomen rakentamismääräyskokoelma. Rakenteiden lujuus ja vakaus. Kantavien rakenteiden suunnitteluperusteet, 2016)

Taulukko. Suunnittelukäyttöiän vaikutus luonnonkuorman korotuskertoimeen

Materiaaliosavarmuusluvut ja mittatoleranssiluokat elementtisuunnittelussa

Seuraamusluokka otetaan huomioon kuormien osavarmuusluvuissa, mikä tarkoittaa, että murtumistodennäköisyyttä säädetään tarkoituksellisesti seuraamusluokan mukaan. Eurokoodimitoituksessa materiaaliosavarmuuslukujen perusarvoja ovat γ_C=1,5 betonille ja γ_S=1,15 raudoitukselle.

Normaalisti vallitsevassa ja tilapäisessä mitoitustilanteessa voidaan käyttää pienennettyjä osavarmuuslukuja γ_C=1,35 betonille ja γ_S=1,10 raudoitukselle mikäli käytössä betonielementeissä SFS-EN 1992-1-1 taulukon A.1 mukaiset pienennetyt poikkeamat (samat kuin SFS-EN 13670 tiukennetun toleranssiluokan 2 poikkeamat) sekä betonin valmistuksen laadunvalvonta on varmennettu.

Suomessa betonielementtirakentamisessa käytetään Betonielementtien toleranssit 2011 mukaisia kansallisia mittatarkkuusluokkia Normaaliluokka (N) ja Erikoisluokka (E). Normaaliluokka (N) täyttää elementin betonipoikkileikkauksen osalta eurokoodin poikkileikkausten toleranssiluokan 2 vaatimukset. Tämä tarkoittaa, että Suomessa voidaan käyttää betonielementtien suunnittelussa pienennettyjä materiaaliosavarmuuslukuja, jos toleranssiluokkana on Normaaliluokka (N) ja betonin valmistuksen laadunvalvonta on varmennettu.

Betoniteollisuuden suositus on, että pienennettyjä osavarmuuslukuja käytetään kaikille kantaville ja ei- kantaville teräsbetonisille ja jännitetyille betonielementeille Suomessa. 

Betoniteollisuus ry julkaisussa ”Suunnitteluluokat betonielementeille” 26.3.2014 käsitellään betonirakenteiden suunnitteluluokkia ja esitetään niihin liittyviä ohjeita.

Toteutusluokat

Paikallavalubetonirakenteita ja työmaatöitä koskeva toteutustandardissa SFS-EN 13670 esitetty luokittelu, joka kytkeytyy seuraamusluokkiin CC1-CC3 sekä rakenteen vaativuuteen. Luokka 3 on vaativin.