Kokeile kuukausi maksutta

Normin luotettavuusmallin uusiminen säästäisi euroja, CO2:ta ja suunnittelutyötä

Tietoa kirjoittajasta Tuomo Poutanen
Tuomo Poutanen on tekniikan tohtori ja dosentti Tampereen teknillisessä yliopistossa.
Kaikki kirjoittajan kirjoitukset

Eurokoodin uudistustyö on parhaillaan käynnissä. Luotettavuusmalliin ei olla tekemässä korjauksia eivätkä normin kustannusvaikutukset ja CO2-päästöt ole olleet tarkasteltavana. Hiljattain on julkaistu tiedeartikkeleita (Rakenteiden Mekaniikka, Applied Sciences), joiden mukaan suunnittelunormeihin liittyy suuria materiaali- ja CO2-säästömahdollisuuksia ja samalla normia voidaan yksinkertaistaa ja laskentatyötä vähentää.

Eurokoodissa kuormat summataan riippumattomasti, mikä on ristiriidassa deterministisen mekaniikan kanssa. Jos reaalinen ja todellinen pysyvä kuorma on P ja muuttuva M, summakuorma on käyttötilassa P + M, mutta murtotilassa eurokoodin mukaan noin 0.9(P + M). Uudet tiedeartikkelit osoittavat, että summakuorma on murtotilassakin P + M. Lisäksi riippumattoman kuormien summauksen perusoletus, ”summakuorma on riippumattomien kuormaparien summa”, on väärä. Kuormaparit ovat riippuvia, sillä vierekkäisissä kuormapareissa on sama muuttuva kuorma.

Eurokoodissa muuttuvien kuormien ominaisarvo on kiinteä, yhden vuoden kuorman 0.98 fraktiili, mistä aiheutuu, että vähän vaihtuvissa muuttuvissa kuormissa on huomattava ylimitoitus ja materiaalihukka. Kun tämä ominaisarvo asetetaan muuttuvaksi, saavutetaan noin 4 mrd euron vuosittainen säästö Euroopassa ja samalla CO2 päästöt vähenevät noin 0.5 %.

Materiaalivarmuusluku on pyöristetty luku, mistä aiheutuu ylimitoitusta. Materiaalilujuuden ominaisarvo on kiinteä, jakauman 0.05 fraktiili. Nämä suureet ovat päällekkäisiä ja toinen, edullisimmin materiaalivarmuusluku, voidaan poistaa. Silloin normi yksinkertaistuu, laskentatyö vähenee, pyöristysvirhe häviää ja materiaalia säästyy.

Varmuusluvut lasketaan epäsuorasti luotettavuusindeksin kautta (semi-probabilistic calculation). Tällä tavalla päädytään normiin, jonka luotettavuus poikkeaa asetetusta luotettavuustavoitteesta kymmeniä prosentteja. Varmuusluvut tulisi laskea kokonaan todennäköisyyteen pohjautuen (full probabilistic calculation) ilman, että luotettavuusindeksiä käytetään virhettä lisäävänä välisuureena. Tällöin saadaan normi, joka poikkeaa tavoitteesta vain muutamia prosentteja.

Nykyisen normin pysyvän ja muuttuvan kuorman varmuusluvut ovat erisuuria gammaG≠gammaQ. Käyttötilan ja murtotilan rakenneanalyysi on tehtävä erikseen. Varmuusluvut kannattaisi asettaa samoiksi, jolloin yksi analyysi yleensä riittää. Laskentatyötä, tulosteita ja laskelmien tarkastustyötä olisi vähemmän.

Käsitykseni mukaan ennemmin tai myöhemmin tullaan siirtymään sallittujen jännitysten suunnitteluun ja samasuuruiset kuormavarmuusluvut tarjoavat joustavan siirtymisen sallittujen jännitysten normiin. Kun normin kuormavarmuusluvut ovat samat, normia voidaan soveltaa sekä osavarmuuslukunormina että sallittujen jännitysten normina. Kuormavarmuusluvut voidaan sovittaa samoiksi asettamalla muuttuvan kuorman ominaisarvo muuttuvaksi.

Edellä selostetut säästöt ja hyödyt saavutettaisiin yksinkertaisesti, ominaisarvot ja varmuusluvut täytyisi muuttaa, kaikki muu säilyisi.

Tätä artikkelia on kommentoitu 11 kertaa

11 vastausta artikkeliin “Normin luotettavuusmallin uusiminen säästäisi euroja, CO2:ta ja suunnittelutyötä”

  1. Tuomo Poutanen on taistellut vuosikausia Euronormin virheellisiä varmuustasoja vastaan. Liikutaan tasolla, josta tavallinen insinööri ei osaa sanoa juuta eikä jaata. Jos väite pitää paikkansa, että vuositasolla säästöt voisivat olla 4mrd euroa, asiaan kannattaa suhtautua positiivisella mielellä. Olen myös samaa mieltä siitä, että nykyinen eurokoodi on valtava sekamelska ja odotan vain, milloin suunnittelijan huolimattomuus johtaa merkittävään vahinkoon. Vanha sallittujen jännitysten laskentatapa oli maalaisjärjellä ymmärrettävä koko mitoitus prosessin ajan.

  2. Eurokoodiin todellakin liittyy suuri säästömahdollisuus, josta on esitetty laskelma artikkelissa https://www.mdpi.com/2076-3417/11/12/5474. Likimääräinen laskelma on seuraava: Eurokoodin murtotilamitoituksessa sidotaan noin 100 mdr euron arvosta rakennusmateriaalia. Noin puolet määräytyy pysyvästä kuormasta ja toinen puoli muuttuvasta. Eurokoodissa on vain yksi muuttuvan kuorman varmuusluku 1.5, joka määräytyy variaatiokertoimesta 0.4, mutta todellinen muuttuvan kuorman variaatiokerroin vaihtelee 0.2-0.4. Rakenteet ovat ylimitoitettuja muuttuvissa kuormissa <0,4 ja keskimääräinen variaatiokerroin voisi olla 0.3. Muuttuvan kuorman varmuusluku voisi olla10% pienempi eli kokonaisvarmuusluku voisi olla 5% pienempi. Tämä ylimitoitus kompensoi osittain riippumattomasta kuormien yhdistämisestä aiheutuvaa 10% alimitoitusta. Betonissa ja puussa on kuitenkin riittävä varmuus, mutta teräksessä ei. Noin 0.5% CO2-säästö aiheutuisi betonirakenteiden sementin vähenemisestä.
    Kun muuttuvan kuorman ominaisarvo asetetaan vaihtuvaksi, tämä merkitsee, että jokaiselle muuttuvalle kuormalle tulee fiktiivinen ja oikea varmuusluku.
    Osavarmuuslukumenetelmän varmuusluvut ovat tarpeettomia. Nykyisestä eurokoodista voidaan poistaa kaikki varmuusluvut kirjoituspöytätyönä, jolloin saadaan sallittujen jännitysten normi. Molemmat laskentatavat antavat saman mitoitustuloksen, mikä on osoitettu tutkimuksessa https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/109473/Takala_Oskari.pdf?sequence=6&isAllowed=y. Sallittujen jännitysten mitoituksessa on kuitenkin vähemmän laskentatyötä, vähemmän laskentatulosteita ja niiden tarkistusta eikä lainkaan varmuusluvuista aiheutuvia pyöristysvirheitä.
    Tuomo Poutanen

  3. Tuomo puhuu asiaa, missä oleellisinta on, että sallittujen jännitysten normi soveltuisi parhaiten rakenteiden mitoitukseen.

  4. Tuomo on sitkeä puupää. Siis ihan positiivisessa mielessä. Opiskelin aikoinaan 1980-luvulla ja Tuomo oli silloin jo ihan puulla päähän lyöty. Hän pohti kaiken maailman vaarnaliitoksia yms. Itsellä kirkkain tavoite oli päästä pois laitoksesta mahdollisimman pian ja saada todistus. Nyt täällä toista viulua joutessani soittelen.

  5. On totta, että olen kehittänyt puurakenteita. Tälläkin alalla nurinkuriset ajatusmallit ovat saaneet kannatusta. En ymmärrä materiaalituhlaavaa massiivipuurakentamista. Hiilinielu ei sitä oikeuta. Kestävällä suunnittelulla saadaan sama hiilinielu kahteen rakennukseen kuin massiivirakentamisella yhteen.
    Tuomo Poutanen

  6. Epäselvää on edelleen suunnittelijakunnan keskuudessa mikä ero on riippuvalla ja riippumattomalla yhdistämisellä ja miksi sillä on mitään merkitystä? Kirjallisuus ja normit ei tällaisia termejä tunne tai esitä.

  7. Rakenteiden luotettavuusteoriassa, suunnittelunormeissa ja oppikirjoissa riippuvaa ja riippumatonta summausta ei ole käsitelty. Ensimmäisen kerran riippuvan ja riippumattoman summauksen kaavat esitettiin tiedejulkaisussa http://rmseura.tkk.fi/rmlehti/2012/nro4/RakMek_45_4_2012_2.pdf ja myöhemmin seikkaperäisesti julkaisuissa https://rakenteidenmekaniikka.journal.fi/article/view/65175/35889 ja https://www.mdpi.com/2076-3417/11/10/4434. Riippuva summaus on oikea ja riippumaton on väärä. Käyttötilassa summaus on kaikissa maailman normeissa riippuva eli oikea, eli summakuorma on osakuormien aritmeettinen summa. Kuitenkin, varmuusluvut lasketaan kaikissa normeissa riippumattomasti eli väärin eli summakuorma on noin 0.9-kertainen aritmeettinen summa eli kokonaisvarmuusluvut ovat noin 10% liian pieniä. Lisäksi, eräissä maissa, Suomi, Ruotsi, Tanska, Hollanti, Englanti ja Kanada kuormat summataan murtotilassa riippumattomasti, mistä aiheutuu toinen noin 10% alimitoitus eli kokonaisalimitoitus on varmuusluvun laskenta huomioiden noin 20%. Riippumaton summaus voidaan todeta vääräksi monella tavalla. Riippumattoman summauksen perusoletus on, että summakuorma muodostetaan satunnaisten kuormaparien summana. Tämä oletus on väärä. Kuormaparit eivät ole satunnaisia, sillä vierekkäisissä kuormapareissa on sama muuttuva kuorma, esimerkiksi, katon vierekkäisten palkkien lumikuorma on sama. Riippumattoman summauksen kuormareduktio, noin 0.9, johtuu siitä, että tässä summauksessa on pieni todennäköisyys sille, että suurimmat kuormat, suurin pysyvä kuorma ja suurin muuttuva kuorma, olisivat sama-aikaisia. Kuitenkin, suurimmat kuormat ovat aina ja varmasti sama-aikaisia, sillä suurin muuttuva kuorma, 50 vuoden kuorma, osuu kaikkiin rakenteisin myös siihen, jossa on suurin pysyvä kuorma. Mitoitus on siis kaikissa maailman normeissa käyttötilassa oikea ja murtotilassa 10%-20% alivarma. Kuitenkin, luotettavuusvaatimus on asetettu tarpeettoman korkeaksi, eurokoodissa beta50=3.8, beta50=3.2 on riittävä. Nykyisen eurokoodin luotettavuus on riittävä betonin ja puun osalta, mutta teräksen ei.
    Tuomo Poutanen

  8. Kannatan lämpimästi paluuta sallittujen jännitysten menetelmään. Sielläkin on varmaan varmuusluku, kokonaisvarmuus, joka takaa riittävän rakenteiden varmuuden.
    Tarkastan säännöllisesti suunnitelmia ulkopuolisen tarkastajan roolissa. Kokemukseni on,että eurokoodin mukaan tehdyissä laskelmissa on usein kymmeniä, ellei satoja kuormitustapauksia ja laselmia tulostetaan tyypillisesti satoja sivuja.
    Usein tulee mieleen, että onkohan laskelmien laatijallakaan käsitystä mitä ja miksi on tekemässä ja mikä satojen sivujen tulosteissa on merkittävää.

  9. Sallituilla jännityksillä ja osavarmuusluvuilla saadaan sama mitoitustulos niin kuin tutkimuksessa https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/109473/Takala_Oskari.pdf?sequence=6&isAllowed=y osoitetaan. Olen samaa mieltä ylenmääräisistä kuormitustapauksista ja tulosteiden paisuttamisesta. Tein 70 ja 80 luvuilla ristikkosuunnitelmia. Laskin yleensä vain yhden kuormitustapauksen. Näin pelkistetystä laskemisesta ei aiheutunut mitään ongelmia.
    Tein useita ehdotuksia eurokoodin parantamiseksi ja virheiden korjaamiseksi eurokoodi-Helsinkiin (EKH) ja myös Eurokoodi-Brysseliin (EKB). EKH hylkäsi perustelematta kaikki ehdotukset, mutta EKB hyväksyi kaksi ehdotusta.
    Ensiksi, muuttuvan kuorman ominaisarvo asetetaan eurokoodissa vaihtuvaksi. Tästä koituu miljardien eurojen vuosisäästö, julkaisun https://www.mdpi.com/2076-3417/11/12/5474 mukaan noin 5 mrd euron säästö, jos kuormat summataan oikein. Esitin periaatteen jo vuonna 2011 julkaisussa http://rmseura.tkk.fi/rmlehti/2012/nro4/RakMek_45_4_2012_2.pdf. CO2 vähenee noin 0.5%, mikä aiheutuu pääasiassa betonin ja sementin vähenemisestä.
    Toiseksi, EKB näyttää hyväksyvän myös kehittämäni menetelmän varmuusluvun laskemiseksi. Julkaisin menetelmän ensimmäisen kerran kirjoituksessa http://rmseura.tkk.fi/rmlehti/2012/nro4/RakMek_45_4_2012_2.pdf ja yksinkertaisemmin kirjoituksessa https://www.mdpi.com/2076-3417/11/1/208. Uusi laskenta on analyyttinen ja kokonaan luotettavuuteen perustuva (full probabilistic). Nykyinen eurokoodin menetelmä perustuu neliösummien minimointiin ja on likimääräinen (semi-probabilistic).
    EKB ainakin toistaiseksi virheellisesti katsoo, että kuormien summaus on riippumaton ja että pysyvän ja muuttuvan kuorman summakuormaa laskettaessa tarkastellaan vain yhtä rakennetta ”The load combination rules are intended to be applied for individual structures and in that case, there is no reason to assume that permanent and variable loads (e.g., self-weight and wind) are correlated in a statistical sense.” Kuitenkin, vaikka tarkasteltaisiin vain yhtä rakennetta, summaus on tehtävä riippuvasti: Muuttuva kuorma vaikuttaa jokaiseen rakenteeseen käyttöaikana useita kertoja, esimerkiksi lumi 50 kertaa ja tuuli vielä useammin. Mitoitukseen on valittava suurin kuorma eli 50 vuoden aikana esiintyvä maksimikuorma. Se on kuormitustaulukoissa oleva vakio. Kuormien summaus yksittäisessä rakenteessa merkitsee satunnaisen pysyvän kuorman summaamista vakion kanssa. Tällainen summaus on deterministinen ja täydellisesti korreloiva. Nykyisessä eurokoodissa sovelletaan virheellisesti 10%-20% kuormareduktiota. Tätä perustellaan niin, että suurimmat kuormat, suurin pysyvä kuorma ja suurin muuttuva kuorma eivät olisi sama-aikaisia. Kuitenkin ne ovat aina sama-aikaisia, sillä suurin muuttuva kuorma, 50 vuoden kuorma, osuu jokaiseen rakenteeseen. Julkaisussa https://www.mdpi.com/2076-3417/11/10/4434 on esitetty muita argumentteja riippuvasta kuormien summauksesta.
    EKB ei hyväksynyt ehdotustani kuormavarmuuslukujen asettamista samoiksi eli gammaG=gammaQ. EKB vastasi perustelematta “Your proposal is now actually used for the SLS. We cannot use it for both SLS and ULS”. Kuormavarmuusluvut voidaan asettaa samoiksi, kun ominaisarvot sovitetaan vaihtuviksi.
    Riippumattomasta kuormien summauksesta aiheutuu 10%-20% virhe, vahinko on miljardeja euroja vuodessa. Monimutkaisuus on suuri eurokoodin ongelma. Kuormavarmuuslukujen asettaminen samoiksi yksinkertaistaisi normia, vähentäisi laskentaa ja tulosteita. Eurokoodikehittäjät noudattavat huonoa hallintotapaa ja toimivat vastuuttomasti, kun jättävät päätökset perustelematta ja eivät asianmukaisesti käsittele tehtyjä ehdotuksia.
    Tuomo Poutanen

  10. Riippuva ja riippumaton yhdistäminen on edelleen monille epäselvä. Riippuvan yhdistämisen perustelut ovat seuraavat pelkistetysti suomeksi ja englanniksi
    Viittaan julkaisuihin https://rakenteidenmekaniikka.journal.fi/article/view/65175/35889 and https://www.mdpi.com/2076-3417/11/10/4434:

    1. Kun yksittäistä rakennetta tarkastellaan, yhdistely merkitsee yksittäisen ja satunnaisen pysyvän kuorman ja useiden rakenteen käyttöaikana esiintyvän muuttuvan kuorman yhdistelyä. Suurin käyttöajan muuttuva kuorma on valittava yhdistelyyn. Se on 50 vuoden aikana esiintyvä maksimi kuorma. Se on vakio, suunnittelunormien mitoitustaulukoiden kuorma. Yhdistely merkitsee vakion lisäämistä satunnaiseen muuttujaan. Tällainen yhdistely on deterministinen ja täydellisesti korreloiva. Riippumattomassa yhdistelyssä 50 vuoden aikana esiintyvä maksimikuorma jätetään virheellisesti huomioimatta ja tarkastellaan ainoastaan yksittäisiä satunnaisia kuormapareja. Riippumattomassa yhdistelyssä suurimpien kuormin sama-aikaisen esiintymisen todennäköisyys on pieni, minkä johdosta yhdistämiseen sovelletaan 10% (joskus 20%) reduktiota. Yhdistely lasketaan satunnaiselle pysyvälle kuormalle ja 5 vuoden maksimaaliselle muuttuvalle kuormalle. Pysyvän kuorman varmuusluvuksi saadaan oikea luku, mutta muuttuvan kuorman varmuusluku on 10%-20% liian pieni. Suurimmat kuormat esiintyvät aina sama-aikaisesti, sillä suurin muuttuva kuorma osuu jokaiseen rakenteeseen, myös siihen, jossa on suurin muuttuva kuorma, joten kuormareduktiota ei voi tehdä.

    2. Kuormien yhdistely rakennesuunnittelussa merkitsee suunnittelukuormien yhdistämistä. Yksi suunnittelu kohdistuu useisiin rakenteisiin ja useisiin fysikaalisiin kuormayhdistelyihin. Esimerkiksi kattopalkin suunnittelussa yksi yhdistely käsittää useiden fysikaalisten kuormien yhdistämistä useissa kattopalkeissa. Suunnitteluyhdistämisen täytyy olla pätevä näissä kaikissa fysikaalisissa yhdistämisissä. Siksi joukkovaikutus on huomioitava. Artikkelissa https://www.mdpi.com/2076-3417/11/1/208 selostetaan, että tavallisessa suunnittelussa yhdistely on täydellisesti korreloiva tai melkein täydellisesti korreloiva, tarkastelemalla ainoastaan joukkovaikutusta.

    3. Riippumaton yhdistäminen on ristiriidassa fysiikan ja deterministisen mekaniikan kanssa: Pysyvän kuorman ja muuttuva kuorman jakaumien leikkauspisteessä molemmat kuormat tekevät saman vaikutuksen rakenteeseen. Kuormat ja niiden esiintymistodennäköisyydet, ovat samat. Kun kuormat yhdistetään missä kuormasuhteessa tahansa fysiikka ja deterministinen mekaniikka vaatii, että yhdistelyjakauma kulkee leikkauspisteen kautta. Riippuva jakauma kulkee leikkauspisteen kautta, mutta riippumaton ei. Tämä merkitsee, että riippumaton yhdistäminen on ristiriidassa fysiikan ja deterministisen mekaniikan kanssa.
    Mikä tahansa argumentti 1-3 on riittävä todistamaan että kuormat on yhdistettävä riippuvasti. Hallitseva hypoteesi, riippumaton yhdistäminen, perustuu ainoastaan olettamukseen kuormien riippumattomuudesta. Riippumattomuusolettamusta ei ole todistettu, ei edes perusteltu, ei tieteessä eikä muuallakaan.

    Eurokoodin kuormayhdistely 6.10 on oikea, muut vääriä. Eurokoodin nykyinen riippumaton varmuuslukujen laskenta täytyy muuttaa riippuvaksi.

    Jos kuormien yhdistämistä ei korjata eurokoodissa, siihen jää useita virheitä ja ongelmia:
    1. Varmuusluvun laskenta pysyvässä kuormassa on oikea, mutta muuttuvan kuorman varmuusluku on 10%-20% liian pieni.
    2. Huomattava materiaali- ja CO2 säästö saadaan, kun muuttuvan kuorman ominaisarvo asetetaan vaihtuvaksi. Potentiaalisesta säästöstä saavutetaan vain osa ja miljardien eurojen säästöt jäävät saavuttamatta virheellisen muuttuvan kuorman luotettavuuslaskennan vuoksi.
    3. Eurokoodin perusteella ei voi tehdä todennäköisyyteen perustuvaa rakenneoptimointia.
    4. Eurokoodin perusteella ei voi pätevästi asettaa taloudellista suunnittelun tavoiteluotettavuutta.
    5. Eurokoodin on riski yleiselle turvallisuudelle liian alhaisen muuttuvan kuorman luotettavuuden vuoksi.
    6. Eurokoodi on ristiriidassa fysiikan ja deterministisen mekaniikan kanssa.

    Arguments for the dependent load combination:
    I refer to articles https://rakenteidenmekaniikka.journal.fi/article/view/65175/35889 and https://www.mdpi.com/2076-3417/11/10/4434:

    1. When a single structure is monitored, the load combination applies to a single and random permanent load and multiple variable loads during the service time. The highest variable load, the 50-year load, must be selected for the combination. The highest variable design load is constant, given in the load tables of the codes. The load combination means adding a constant to a random permanent load. Such a combination is deterministic and fully correlated. In the independent combination, the maximum 50-year load and the load table value are wrongly disregarded and only individual load pairs during the service time are monitored. In the independent combination, there is an insignificant probability for the highest loads to occur simultaneously. Therefore, a load reduction of 10% (in some cases even 20%) is applied, and the combination is wrongly calculated for a random permanent load and a 5-year variable load which results in correct permanent load reliability and 10%-20% too low variable load reliability. The highest leads are always simultaneous as the highest variable load strikes every structure, also the structure with the highest permanent load and the load reduction can’t be made.

    2. The load combination in structural codes relates to design loads. One design applies to multiple physical load combinations. For example, one roof girder design applies to multiple actual roof girders and multiple physical load combinations. One design load combination must be valid in all physical load combinations the design load combination applies to. Therefore, a group effect must be considered. Article https://www.mdpi.com/2076-3417/11/1/208 explains that in normal design cases the combination is fully correlated or almost fully correlated considering the group effect only.

    3. The independent load combination contradicts physics and deterministic mechanics: In the crossing point of the permanent load distribution and the variable load distribution, the permanent load and the variable load make the same effect in the structure. The loads and the occurrence probabilities are the same. The physics demand when the loads are combined in any load proportion, the distribution of the combination load crosses the crossing point. The dependent combination distribution crosses this point, but the independent combination does not which means that the independent combination contradicts the physics.
    Any of the arguments 1-3 are sufficient to prove that the combination is dependent. The governing hypothesis, the independent combination, is based only on the assumption for the independent loads. The independent assumption is never proved to be true, nor even arguments for the independence are given, not is science nor elsewhere.

    The load combination 6.10 of the Eurocodes is dependent and correct, others are independent and wrong. The current independent safety factor calculation must be changed to dependent.
    If the load combination is not corrected, the Eurocodes suffer multiple errors and difficulties:
    1. The safety factor calculation for the permanent load is correct but the calculation for the variable load results in 10%-20% too low safety factors.
    2. Considerable material and CO2 savings are obtained when the characteristic load of the variable load is set alternating. These savings are obtained only partly and annual harm of multiple billion euros arises due to the wrong reliability calculation of variable loads.
    3. The Eurocodes would not constitute a valid basis for probability-cased structural optimization.
    4. The Eurocodes would not constitute a valid basis for probability-based setting for the target reliability index.
    5. The Eurocodes would be a risk for structural safety due to too low reliability for the variable loads.
    6. The Eurocodes contradict physics and deterministic mechanics.
    Tuomo Poutanen

  11. Vetoomus rakenteiden suunnittelijoille ja Rakenteiden Mekaniikan Koulukunnalle
    Nykyisessä eurokoodissa pysyvä ja muuttuva kuorma summataan riippumattomasti ja virheellisesti. Tiettävästi korjausta ei olla tekemässä uudistettuun eurokoodiin. Riippumaton kuormien summaus voidaan todeta vääräksi, ilman luotettavuusteorian hallintaa:
    1. Riippumaton summaus on ristiriidassa deterministisen mekaniikan: Olkoon pysyvä kuorma 1 ja muuttuva kuorma 1, Suomen eurokoodin mukaan summakuorma on noin 1.85, mutta pitää olla 2. Kuormareduktio johtuu siitä, että riippumattomassa summauksessa kuormien suuret arvot ovat sama-aikaisia pienellä todennäköisyydellä. Suuret kuormat ovat kuitenkin aina ja varmasti sama-aikaisia, sillä suurin muuttuva kuorma, 50-vuoden kuorma, osuus jokaiseen rakenteeseen. Kuormareduktiota ei voi tehdä.
    2. Eurokoodissa kuormat summataan tarkastelemalla yksittäisiä kuormapareja, joissa on satunnainen pysyvä kuorma ja satunnainen muuttuva kuorma. Tämä kuormien yhdistelytapa on väärä, sillä muuttuva kuorma osuu jokaiseen rakenteeseen monta kertaa. Yksi muuttuva kuorma on suurin muuttuva kuorma eli 50 vuoden kuorma. Yhdistely on siten tehtävä satunnaisen pysyvän kuorman ja 50-vuoden muuttuvan kuorman välillä, ei satunnaisen pysyvän kuorman ja satunnaisen muuttuvan kuorman välillä.
    3. Eurokoodissa oletetaan, että kuormaparit: satunnainen pysyvä kuorma ja satunnainen muuttuva kuorma ovat riippumattomia. Tämä oletus on väärä, sillä vierekkäisissä kuormapareissa on sama muuttuva kuorma. Esimerkiksi, kattopalkin vierekkäisissä palkeissa on sama lumikuorma. Kuormaparien riippuvuus aiheuttaa jakaumien välille korrelaation, minkä johdosta kuormat on yhdistettävä riippuvasti.
    Eurokoodin kuormien yhdistely 6.10 on riippuva ja oikea, muut vääriä. Asialla on suuri tieteellinen ja taloudellinen merkitys. Nykyinen eurokoodin on ristiriidassa deterministisen mekaniikan kanssa. Taloudellinen vahinko on Euroopassa julkaisun https://www.mdpi.com/2076-3417/11/12/5474 mukaan noin 5 mrd eur vuodessa.
    Arvoisat rakennesuunnittelijat ja rakenteiden mekaniikan asiantuntijat, pyydän teitä käyttämään vaikutusvaltaanne virheen korjaamiseksi.
    Tampere 2022.03.17
    Tuomo Poutanen

Vastaa