Väitös: Uusi suunnittelumenetelmä parantaa teräsrakenteiden luotettavuutta ja säästää materiaalia
Nykyiset rakennemitoituksen menetelmät eivät kuvaa riittävän tarkasti rakenteiden käyttäytymistä vauriotilanteissa. Tämä voi johtaa joko ylimitoitukseen ja materiaalihukkaan tai alimitoitukseen ja turvallisuusriskeihin. Diplomi-insinööri Lauri Jaamala kehitti väitöstutkimuksessaan uuden suunnittelumenetelmän, jonka avulla voidaan suunnitella entistä tasalaatuisempia ja materiaalitehokkaampia kantavia rakenteita eurooppalaisten rakentamismääräysten mukaisesti.

Rakenteiden suunnittelussa käytetään yleisesti tietokonepohjaista elementtimenetelmämallia, jonka avulla lasketaan, millaisia voimia yksittäisiin rakenneosiin kohdistuu. Malli olettaa materiaalin käyttäytyvän täysin joustavasti, eikä ota huomioon materiaalin pysyvää muovautumista tai kuormien uudelleenjakautumista rakenteen sisällä.
– Tällaista kuormien uudelleenjakautumista tapahtuu esimerkiksi jäällä kävellessä. Aluksi jää voi säröillä jalkojen alla, mutta silti kestää, kun rasitus jakautuu laajemmalle alueelle, Jaamala havainnollistaa.
Nykykäytännöt rajoittavat laskentamallien hyödyntämistä
Koska kuormien uudelleenjakautumista ei nykyisillä menetelmillä voida huomioida, mallia käytetään lähinnä yksittäisten rakenneosien, kuten palkkien ja pilareiden, kuormien arviointiin. Näistä lasketaan mitoitusvoimasuureet, jotka syötetään käsinlaskukaavoihin. Nämä kaavat sisältävät kuitenkin epätarkkuuksia, jotka voivat johtaa rakenteiden yli- tai alimitoittamiseen.
– Laskentamallin tekeminen on usein yksi suunnittelutyön työläimmistä vaiheista. Siksi on harmillista, että mallia hyödynnetään vain osittain. Se on hukkaan heitetty mahdollisuus, Jaamala toteaa.
Rakentaminen aiheuttaa merkittäviä päästöjä, joten materiaalitehokkuus ja rakenteiden luotettavuus ovat keskeisiä tavoitteita. Jaamalan mukaan nykyiset tietokoneet ja laskentaohjelmistot pystyisivät jo nyt analysoimaan rakenteiden käyttäytymistä tarkasti vaurioon asti – kunhan käytössä olisi siihen soveltuva mitoitusmenetelmä.
Uusi menetelmä hyödyntää koko rakenteen käyttäytymistä
Väitöstutkimuksessaan Jaamala kehitti eurooppalaiset rakentamismääräykset täyttävän mitoitusmenetelmän, joka ottaa huomioon epälineaarisen materiaalin plastisoitumisen (muovautumisen) ja kuormien uudelleenjakautumisen täysimääräisesti. Menetelmä pohjautuu Sydneyn yliopistossa kehitettyyn Direct Design Method -lähestymistapaan, jossa koko rakenteen mitoitus tehdään systeemitasolla. Kuormia kasvatetaan, kunnes rakenne murtuu, ja tämän perusteella määritetään rakenteen luotettavuus.
Jaamala määritti tutkimuksessaan systeemivarmuuskertoimen korkealujuusteräksestä valmistetuille rakenneputkiristikoille. Varmuuskerroin perustuu rakenteiden luotettavuusteoriaan ja tilastollisiin analyyseihin. Tulokset osoittavat, että uudella menetelmällä voidaan saavuttaa merkittäviä materiaalisäästöjä ilman, että rakenteen turvallisuus heikkenee.
Vantaalta kotoisin oleva Lauri Jaamala on työskennellyt vuodesta 2013 lähtien ydin- ja vesivoimalaitosten rakennesuunnittelun parissa. Nykyään hän työskentelee konsulttiyhtiö Swecossa Tampereella.
Väitöstilaisuus perjantaina 24. lokakuuta
Diplomi-insinööri Lauri Jaamalan rakennesuunnittelun alaan kuuluva väitöskirja System-level Design Method for High-strength Steel Hollow Section Structures, Eurocode-compliant approach tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston rakennetun ympäristön tiedekunnassa perjantaina 24.10.2025 kello 12 Hervannan kampuksella, Rakennustalon auditoriossa RG202 (Korkeakoulunkatu 5, Tampere). Väitöstä voi seurata myös etäyhteydellä (Zoom-linkki alla).
Vastaväittäjänä toimii professori Michal Jandera Prahan teknillisestä yliopistosta sekä professori Andreas Taras Zürichin ETH yliopistosta. Kustoksena toimii apulaisprofessori Kristo Mela Tampereen yliopiston rakennetun ympäristön tiedekunnasta.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Lauri Jaamala, 050 379 3828, lauri.jaamala@sweco.fi
Kuvat

Linkit
Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 22 000 opiskelijaa ja henkilöstöä yli 4 000. Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto
Väitös: Tarkka tieto junan ja radan vuorovaikutuksesta auttaa kohdentamaan kunnossapitoa15.10.2025 08:15:00 EEST | Tiedote
Väitöstutkimuksessaan diplomi-insinööri Tiia Loponen selvitti, miten eri junakalustot kuormittavat rataa ja miten radan ominaisuudet, kuten kiskon kuluminen, vaikuttavat kuormituksiin Suomen rataverkolla. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää radan kunnossapidon ja käyttömaksujen optimoinnissa.
Tieto tuloasemasta kasvattaa tyytyväisyyttä omiin tuloihin ja vaikuttaa taloudellisiin valintoihin8.10.2025 09:12:44 EEST | Tiedote
Laajan kokeellisen suomalaistutkimuksen tulosten perusteella tieto omasta tuloasemasta vaikuttaa sekä tyytyväisyyteen että käyttäytymiseen. Innovatiivisen tutkimusmenetelmän ansiosta voitiin luotettavasti arvioida tuloasematiedon ja tyytyväisyyden syy–seuraus-suhdetta. Lisäksi tutkimuksessa tarkasteltiin kyselyssä annetun informaation vaikutusta ihmisten todellisiin taloudellisiin valintoihin, mikä on toinen merkittävä uusi elementti tutkimuksessa.
Väitös: Tekoäly avuksi sähköverkkojen hinnoittelun arviointiin8.10.2025 08:40:00 EEST | Tiedote
Sähköverkkomaksujen hinnoittelu on haasteellinen tehtävä: liian korkea taso kuormittaa asiakkaita taloudellisesti, mutta liian matala taso voi heikentää omistajien investointihalukkuutta ja panostuksia verkon ylläpitoon. Väitöstutkimuksessaan DI Joel Seppälä kehitti tekoälypohjaisia menetelmiä, joilla voidaan arvioida sähköverkkopalvelun hinnoittelua yhteiskunnallisen hyödyn näkökulmasta.
Miten rahoittaa tulevaisuuden tiet ja sillat? INTO-hanke etsii vastauksia päätöksenteon tueksi7.10.2025 13:38:29 EEST | Tiedote
Toimiva infrastruktuuri on perusta talouskasvulle, elinkeinoelämän kilpailukyvylle, huoltovarmuudelle ja arjen sujuvuudelle. Samalla julkinen talous velkaantuu, ja merkittäviä panostuksia infrastruktuurin kehittämiseen on yhä vaikeampi tehdä. Tampereen yliopiston johtama kolmevuotinen INTO-hanke hakee ratkaisuja haasteeseen muun muassa tietoon perustuvasta päätöksenteosta ja innovatiivisista rahoitusmalleista.
Valmistuneiden uraseurantakysely on käynnissä6.10.2025 09:27:46 EEST | Tiedote
Yliopistojen valtakunnallinen uraseurantakysely 2025 käynnistyi 1. lokakuuta. Nyt kysely lähetetään vuonna 2020 Tampereen yliopistosta valmistuneille diplomi-insinööreille ja arkkitehdeille sekä maisterin, lääketieteen lisensiaatin tai kasvatustieteen kandidaatin (varhaiskasvatuksen opettaja) tutkinnon suorittaneille. Tohtorien uraseurantakysely lähetetään vuonna 2022 tohtorin tutkinnon suorittaneille.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme