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: Kulttuurinen maku kertoo poliittisista kannoista – myös Suomessa20.11.2025 15:01:25 EET | Tiedote
Elämäntyylit ja kulttuuriset käytännöt, kuten kulttuurinen maku ja kulttuurin harrastaminen, kytkeytyvät vahvasti sosiaaliseen taustaan ja eriytyvät esimerkiksi sukupuolen, iän ja koulutuksen mukaan. Väitöskirjatutkimuksessaan YTM Sara Sivonen osoittaa, että kulttuurinen eriytyminen liittyy kiinteästi myös poliittiseen orientaatioon, eli poliittisiin asenteisiin ja puoluekantoihin.
Väitös: Jännitetyt sillat kestävät enemmän kuin luultiin – uutta tietoa rakenteiden vaurionsietokyvystä19.11.2025 10:00:00 EET | Tiedote
Väitöstutkimuksessaan diplomi-insinööri Olli Asp selvitti, miten suurten jännitettyjen betonisiltojen kantavuutta voidaan arvioida tarkemmin jännepunosten korroosiovaurioiden yhteydessä. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää siltojen turvallisen käytön varmistamisessa sekä korjausresurssien tehokkaammassa kohdentamisessa.
MoniCardi yhteistyöhön maailman johtavan uuden sukupolven siruvalmistajan kanssa12.11.2025 14:43:29 EET | Tiedote
Tampereen yliopiston tuore spinoff-yritys MoniCardi ja yhdysvaltalainen Ambiq ovat julkaisseet yhdessä teknisen selvityksen, joka osoittaa MoniCardin sydänanalytiikan toimivuuden Ambiqin edistyneillä mikrosiruilla. Yhteistyön ansiosta esimerkiksi hyvinvointia ja sydänsairauksia voidaan seurata yhä moninaisimmilla laitteilla entistä helpommin ja tehokkaammin.
Yhteenkuuluvuuden johtaminen voi olla avain työpaikan kasvuun10.11.2025 13:31:30 EET | Tiedote
Keskustelu suomalaisen johtamisen haasteista saa tuoreen näkökulman Tampereen yliopiston Työelämän tutkimuskeskuksen uudesta tutkimuksesta. Tulosten mukaan työpaikan yhteenkuuluvuuden – eli työyhteisön identiteetin – johtaminen voi olla ratkaiseva tekijä kasvun ja innovaatioiden synnyttämisessä. Vielä vaikuttavampia tuloksia saavutetaan, kun yhteenkuuluvuutta johdetaan yhdessä.
Väitös: Yhteisöllisyys ja yksilölliset voimavarat tukevat opiskelijoiden hyvinvointia poikkeusaikoina10.11.2025 11:10:45 EET | Tiedote
Väitöstutkimuksessaan psykologian maisteri Tiia Toivonen tarkasteli suomalaisten korkeakouluopiskelijoiden opiskeluhyvinvointia ja yhteisöllisyyttä koronapandemian aikana ja sen jälkeen. Tutkimus osoittaa, että opiskeluhyvinvoinnin tukeminen edellyttää sekä yhteisöllisten että yksilöllisten voimavarojen vahvistamista – myös poikkeusaikojen jälkeen.
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