Service Life Design of Concrete Structures

Abstract

Diplomityössä tarkastellaan betonirakenteiden käyttöikämitoitusta erityisesti rakennesuunnittelijan kannalta. Käyttöikämitoitus on osa rakennesuunnittelijoiden toimenkuvaa tulevaisuudessa, joten työssä haluttiin kartoittaa aiheen tämän hetkinen tila ja soveltaa suunnitteluun sopivia menetelmiä parin esimerkin muodossa.

Käyttöikä on käyttöönoton jälkeinen aika, jolloin kaikki toimivausvaatimukset täyttyvät. Nykyiset ohjeet antavat hyvin vähän tietoa siitä, miten pitkään rakenne toimii kuten on vaadittu. Tämä on johtanut vaurioihin etenkin tapauksissa, joissa rakenteen ikä on tavallista suurempi, ympäristöolot ovat erityisen ankarat ja joissa vaurioriskin pitää, olla normaalia pienempi.

Käyttöikämitoitusta kehitetään aktiivisesti eri puolilla maailmaa. Rakenteelliset Eurocodet tulevat sisältämään yhtenäisen betonirakenteiden käyttöiän suunnittelumenetelmän, jolla rakenteet on mahdollista suunnitella kestämään tietty aika vaaditulla todennäköisyydellä. Käyttöikämitoitus perustuu rakenteiden varmuusteoriaan ja siinä otetaan huomioon käyttöiän stokastinen luonne. Rakenteiden mitoitusyhtälöt sisältävät betonin ja teräksen ajasta riippuvia rappeutumisyhtälöitä. joten mitoitus laajenee sisältämään aikadimension.

Tietokonesimulointia on kehitetty mallintamaan betonirakenteiden toimintaa todellisissa ympäristöolosuhteissa. Sen avulla on mahdollista tarkentaa käyttöiän arviointia ja ottaa huomioon samanaikaisesti toimivat rappeutumismekanismit huomattavasti paremmin. Suunnittelutyökaluiksi simulointiohjelmat tuskin tulevat, mutta niitä voidaan käyttää raja-arvojen kalibrointiin ja mitoitusyhtälöiden kehittämiseen.

Rappeutumisyhtälöt tulevat kehittymään, sillä nykymuodossaan ne sisältävät liikaa epävarmuustekijöitä. Suunnittelumenetelmäkin saattaa muuttua vielä radikaalisti. sillä jos rappeutumisyhtälöt eivät pysty vastaamaan stokastisen suunnittelumenetelmän vaatimuksia, menetelmää joudutaan kehittämään kokeellisempaan suuntaan Käyttöikätutkimuksen tulokset lisäävät joka tapauksessa rakenteiden pitkäaikaiskestävyyttä, sillä suunnittelumenetelmien avulla pystytään kehittämään betonirakenteiden niitä ominaisuuksia, joilla on suurin merkitys käyttöikään.