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
Tekoälyagentit ratkomaan talotekniikan tuottavuuden haasteita9.12.2025 11:13:11 EET | Tiedote
Business Finland on myöntänyt Co-Innovation rahoituksen projektille, jonka tavoitteena on ratkaista talotekniikka-alan tuottavuusongelmia ja kasvattaa konsortion yritysten kansainvälistä liiketoimintaa. Projektin kokonaisbudjetti on 20 miljoonaa euroa.
Väitös: Eurooppalaiset opiskelijaradiot jakavat vahvan identiteetin4.12.2025 07:59:40 EET | Tiedote
Vaikka opiskelijaradio on ilmiönä yli satavuotias, on tätä ruohonjuuritason median muotoa tutkittu varsin niukasti, etenkin Pohjois-Amerikan ulkopuolella. Väitöstutkimuksessaan eurooppalaisen opiskelijaradion organisaatiokulttuuria tutkinut Ari Hautaniemi selvitti ensimmäistä kertaa, minkälaiset arvot ohjaavat niiden toimintaa.
Väitös: Puolueilla on eri tavoitteita kaupunkien kehittämisessä3.12.2025 13:43:20 EET | Tiedote
Kaupunkisuunnittelu on polttava kysymys monissa kaupungeissa. Yhteiskuntatieteiden maisteri Mikko Vesterisen mukaan kaupunkirakenteen kasvu, ympäristönsuojelu ja kaupunkitilan muutos ovat keskeisiä puolueita jakavia kysymyksiä.
Väitös: Ekososiaalinen kasvatus voi parantaa ihmisen ja muiden lajien välistä vuorovaikutusta3.12.2025 08:45:00 EET | Tiedote
FM Sami Keto selvitti väitöstutkimuksessaan, miten kasvatus voi huomioida ihmisen monilajisen elinpiirin ja siihen liittyvät eettisesti merkitykselliset erot. Kedon tutkimus tarkentaa ekososiaalisen kasvatuksen teoreettisia ja käsitteellisiä perusteita. Niitä ei aiemmin ole jäsennetty yhtenäiseksi kokonaisuudeksi.
Väitös: Hävittäjälentäjien lentokyky heikkenee pitkäkestoisesti hapenpuutteesta aiheutuneen hätätilanteen jälkeen3.12.2025 08:20:00 EET | Tiedote
Lentäminen korkealla ilmakehässä altistaa elimistön hapenpuutteelle, mikäli lentokoneen paineistukseen tai happilaitteistoon tulee ongelma. Väitöstutkimuksessaan lääketieteen lisensiaatti Nikke Varis tutki hävittäjälentäjien lentokykyä simulaattorissa toteutetun hypoksia-altistuksen 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