Suunniteltu perusjakso, suunniteltu käyttöikä, palautumisaika – erotteletko ne selvästi toisistaan.

Suunnittelun perusjakso, suunniteltu käyttöikä ja palautumisaika ovat kolmivaiheisia käsitteitä, joihin rakennesuunnittelijat usein törmäävät. Vaikka Unified Standard for Reliability Design of Engineering Structures
”Standardit” (jäljempänä ”standardit”), luku 2 ”Termit” luettelee suunnittelun vertailujakson ja suunnitellun käyttöiän määritelmät, mutta niiden välisen eron arvioidaan olevan monille vielä hieman hämmentynyt.

1. Palautusjakso
Ennen kuin aloitamme keskustelun, tarkastellaanpa "toistumisaikaa". Edellisessä artikkelissamme, kerran 50 vuodessa = kerran 50 vuodessa? ——Kuten neljännessä tuulen nopeuden yleisessä merkityksessä mainittiin, joka rakennesuunnittelijoiden tulisi tietää, kuorman toistumisaika viittaa "keskimääräiseen aikaan tapahtuman esiintymisen tai toteutumisen välillä", ja toistumisaika mitattuna "vuosina" ja kuorman vuotuinen ylitys. Todennäköisyys on kääntäen verrannollinen. Esimerkiksi tuulikuormille, joiden toistumisaika on 50 vuotta, vuotuinen ylitystodennäköisyys on 2 %; tuulikuormille, joiden toistumisaika on 100 vuotta, vuotuinen ylitystodennäköisyys on 1 %.

Tuulikuormalle, jonka vuotuinen ylitystodennäköisyys on p, tuulen nopeuden ylittymättömyyden todennäköisyys tiettynä vuonna on 1-p ja tuulen nopeuden ylittymättömyyden todennäköisyys N vuodessa on (1-p) korotettuna N:nneen potenssiin. Näin ollen tuulen nopeuden ylittymistodennäköisyys N vuodessa voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

Tämän kaavan mukaan: tuulikuormalle 50 vuoden toistumisjaksolla vuotuinen ylitystodennäköisyys on p = 2 % ja ylitystodennäköisyys 50 vuoden sisällä on:

100 vuoden transsendenssitodennäköisyys kasvaa arvoon:

Ja ylityksen todennäköisyys 200 vuodessa on:

2. Suunnitteluperustejakso
Yllä olevasta esimerkistä voimme havaita, että muuttuvien kuormien kohdalla on turhaa mainita vain ylitystodennäköisyys mainitsematta vastaavaa ajanjaksoa. Loppujen lopuksi ihmisiä kuolee pitkällä aikavälillä, muuttuvien kuormien ylittymisen todennäköisyys on lähellä 100 % ja rakennukset romahtavat (ellei niitä pureta ennen niiden romahtamista). Siksi mittausstandardin yhtenäistämiseksi on tarpeen määrittää yhtenäinen aikaskaala muuttuvien kuormien arvoille aikaparametriksi. Tätä aikaskaalaa kutsutaan "suunnittelun vertailujaksoksi".

Rakennusrakenteiden kuormitusta koskevien määräysten 3.1.3 artiklassa määrätään, että ”muuttuvien kuormien edustavaa arvoa määritettäessä on käytettävä 50 vuoden suunnittelureferenssijaksoa”. Tämä on pakollinen säännös. Syy pakollisuuteen on se, että ”ei ole sääntöä, ei ole neliötä”. Ilman aikaperustetta on turhaa keskustella kuorman ylityksen todennäköisyydestä ja rakenteen luotettavuusindeksistä (vikariski).