Tampereen yliopisto

Väitös: Uusi suunnittelumenetelmä parantaa teräsrakenteiden luotettavuutta ja säästää materiaalia

16.10.2025 08:40:00 EEST | Tampereen yliopisto | Tiedote

Jaa

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.

Lauri Jaamala vihreässä sadetakissa syksyisen järvimaiseman edessä.
Väitöskirjatutkija Lauri Jaamala. Lauri Jaamala

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

Lauri Jaamala vihreässä sadetakissa syksyisen järvimaiseman edessä.
Väitöskirjatutkija Lauri Jaamala.
Lauri Jaamala
Lataa

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

Huonot resurssit, puutteellinen tuki, epäselvät roolit ja kuormittava työ – tutkimus selvitti, miksi varhaiskasvatuksen opettajat jättivät alan3.11.2026 09:30:00 EET | Tiedote

Tutkijat selvittivät suomalaisten varhaiskasvatuksen opettajien ammatinvaihtopäätöksiä. Tutkimuksen mukaan varhaiskasvatuksen opettajat haluavat tehdä työnsä lasten parhaaksi ja ammatillisten arvojensa mukaisesti, mutta organisaatioiden tarjoamat työnteon ehdot eivät aina anna siihen riittäviä mahdollisuuksia.

Talotekniikan tohtoreiden kysyntä kasvaa: AI Champion -projekti synnyttää monitieteistä osaamista alalle27.10.2026 08:00:00 EET | Tiedote

Business Finlandin rahoittamassa AI Champion -projektissa kehitetään sata tekoälyagenttia, jotka parantavat automaatiota ja tiedonkulkua talotekniikan toimitusketjuissa. Projekti kokoaa yhteen laajan joukon väitöskirjatutkijoita eri aloilta ja vastaa tulevaisuudessa vaativan talotekniikka-alan osaajapulaan, kun vihreä siirtymä ja datakeskusinvestoinnit edistyvät.

Suunnittelemattomat sairaalan ulkopuoliset synnytykset yleistyvät – ammattilaisten yhteistoiminnassa kehitettävää26.10.2026 09:30:00 EET | Tiedote

Lisääntyvät ja riskialttiit suunnittelemattomat sairaalan ulkopuoliset synnytykset haastavat suomalaista äitiyshuollon palvelujärjestelmää. KM Jussi Hänninen tutki väitöskirjassaan näitä synnytyksiä ja sai selville, että kätilön toiminta oli keskeinen tekijä myönteisessä kokemuksessa. Sen sijaan vain puolet tutkimukseen vastanneista ensihoitajista koki osaavansa hoitaa ongelmitta sujuvan synnytyksen.

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
World GlobeA line styled icon from Orion Icon Library.HiddenA line styled icon from Orion Icon Library.Eye