• luotettavuus
• rakennesuunnittelu
• teräs
• teräsrakenteet

Seuraamusluokan muutos vaikuttaa hallirakennusten teräsmääriin erityisesti putkiprofiileissa, joissa kokoluokka kasvaa tai pienenee seuraamusluokan muuttuessa. Tutkimuksessa havaittiin, että I- ja H-profiileilla seuraamusluokan muutoksen vaikutukset jäivät vähäisiksi. Dani Eskolan opinnäytetyön tulokset paljastavat, miten luokitus vaikuttaa koko rakennuksen rungon kustannustehokkuuteen.

Seuraamusluokat rakentamisessa

Rakennuskohteissa luotettavuutta hallitaan muun muassa seuraamusluokkien (CC) avulla. On perusteltua vaatia enemmän varmuutta rakennuksilta, joiden murtumisella olisi suuret seuraamukset hengenmenetysten tai hyvin suurten taloudellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinkojen takia. Vastaavasti, jos murtumisen aiheuttamat seuraamukset olisivat vähäiset, niin varmuutta voidaan laskea. Tämä huomioidaan suunnittelussa seuraamusluokkien avulla. Seuraamusluokkia on kolme: CC1, CC2 ja CC3 (SFS-EN 1990).

Opinnäytetyössä tutkittiin, miten seuraamusluokan vaihtaminen vaikuttaa teräsrakenteiden mitoitukseen ja painoon kolmessa erikokoisessa esimerkkikohteessa. Koska seuraamusluokan vaihtaminen kasvattaa tai pienentää kuormia 10 %, se pakottaa usein muuttamaan teräsprofiileja, mutta ei aina.

Teräsprofiilit osoittavat erilaista käyttäytymistä

Opinnäytetyössä selvisi, että putkiprofiilit kasvoivat lähes poikkeuksetta yhden kokoluokan, kun seuraamusluokkaa nostettiin. Putkiprofiilien paino kasvaa tyypillisesti noin 15 % per kokoluokka eli putkiprofiileilla kuormituksen muutoksen ja teräskilojen suhde ei ole lineaarinen.

I- ja H-profiileille 10 %:n muutos kuormituksessa ei ollut riittävän suuri, jotta profiilia olisi järkevää tai tarpeellista muuttaa. Koska seuraamusluokka vaikuttaa vain murtorajatilakuormiin, ei käyttörajatila muuttunut. Seuraamusluokalla ei ole suoranaista vaikutusta myöskään palomitoitukseen, mutta seuraamusluokka kuvastaa usein rakennuksen paloluokkaa, jolla taas on vaikutusta. Palotilanne rajattiin työn ulkopuolelle.

Kolme hallia – kolme erilaista lopputulosta

Halli 1: Pieni maataloushalli (CC1 ↔ CC2)

• Teräsmäärä väheni CC2 → CC1: –7,6 %
• Osa profiileista ei muuttunut lainkaan (esim. IPE-palkit mitoitti taipuma)
• Putkiprofiilit vaihtuivat yhden koon verran pienemmiksi

Halli 2: Suuri teollisuushalli (CC2 → CC3)

• Teräsmäärä kasvoi CC2 → CC3: +15,6 %
• Lähes kaikki putkiprofiilit suurenivat yhdellä koolla
• Selkein esimerkki siitä, miten seuraamusluokka vaikuttaa suurikokoisen hallin runkoon

Halli 3: Keskikokoinen halli (CC1 ↔ CC2 ↔ CC3)

• Teräsmäärä väheni CC2 → CC1: -4,7 %
• Teräsmäärä kasvoi CC2 → CC3: +8,1 %
• Yläpohjarakenteiden putkiprofiilit muuttuivat, mutta HEA-pilarit ja IPE-palkit pysyivät lähes samoina kaikissa seuraamusluokissa

Vaikutus on olennainen, mutta ei lineaarinen

Seuraamusluokan muuttaminen eli kuormien kasvattaminen tai pienentäminen 10 % ei suoraan tuota 10 %:n muutosta teräskiloissa. Vaikutus riippuu profiilista ja mitoittaako murto- vai käyttörajatila. Työn keskeiset havainnot ovat seuraavat:

• Putkiprofiilien paino kasvaa tai pienenee selkeimmin ±1 kokoluokan per muutos.
• I- ja H-profiilit pysyvät usein samoina, koska käyttörajatila määrää.
• Todellinen teräsmäärän muutos vaihtelee 7-16 % hallista ja rakenteesta riippuen.

Moni rakennuttaja mieltää teräksen kustannusten olevan projektin suurin kuluerä. Todellisuudessa teräksen osuus on keskimäärin noin 38 % teräsrunkoisen hallin kokonaiskustannuksista. Loput muodostuvat:

• 27 % konepajavalmistuksesta
• 13 % suunnittelusta
• 12 % asennuksesta
• 10 % pintakäsittelystä (Ongelin % Valkonen 2010, s. 32).

Tämä tarkoittaa, että jos teräsmäärä kasvaa esimerkiksi 15 %, koko hankkeen kustannukset kasvavat noin 6 %. Suurhankkeissa tämä voi olla merkittävä summa.

Lähde:

Eskola, D. 2025. Seuraamusluokan vaikutus hallimaisen rakennuksen rungon teräskiloihin – Theseus. Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka. Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.

SFS-EN 1990 + A1 + AC. 2006. Eurokoodi. Rakenteiden suunnitteluperusteet. Helsinki: Suomen Standardisoimisliitto.

Ongelin, P. & Valkonen, I. (2010). Hitsatut profiilit: EN 1993 -käsikirja (3. uud. p.). Rautaruukki.

Artikkelikuva: Stock