Paras runkoratkaisu tornitaloon tai parkkihalliin hahmottuu algoritmien avulla

Tavallisesti rakennesuunnittelussa keskitytään rakenneosiin, ei niinkään kokonaisiin rakennuksiin.  Algoritmiavusteiset menetelmät uudistavan tämän:  optimaalisimman runkoratkaisun voi tunnistaa jo projektin alussa, kirjoittaa Petteri Karjalainen.

Rakennusten suunnittelun edetessä rakenneratkaisut tarkentuvat karkeista luonnossuunnitelmista millintarkkoihin valmistuskuviin. Rakennesuunnittelija tarkastelee koko prosessin ajan rakennuksen turvallisuutta, käytettävyyttä, kestävyyttä, energiatehokkuutta ja kustannuksia, ja voi vaikuttaa merkittävästi rakennushankkeen onnistumiseen.

Työtä ei tehdä yksin, vaan haasteita ratkotaan yhdessä eri suunnittelualan osaajien kanssa. Suunnittelutiedon joustava jakaminen ja hyödyntäminen nousee silloin tärkeään rooliin. Algoritmeista onkin tullut oivia apuvälineitä rakennesuunnittelijan työkalupakkiin.

Teknologiasta tehokkuutta vai tuplatyötä?

Suunnittelun helpottamiseksi on luotu monia ohjelmistoja ja työkaluja, ja teknologian yltäkylläisyys saattaa joskus turhauttaa. Teknologia ei saisikaan olla itsetarkoitus, vaan työkalu siinä missä kynä ja paperikin.

Rakennusala on perinteisesti kehittynyt hitaasti, mikä johtuu osin alan pirstaloituneisuudesta. Jos jokainen toimija kehittää vain omaa toimintaansa, jää kokonaisuus helposti vajaaksi.

Sama ongelma näkyy myös suunnitteluprosessissa lukuisten erilaisten ohjelmistojen välillä. Eri hankeosapuolien, tiimien ja ohjelmistojen rajapinnat saattavat olla työläitä koko prosessin kannalta ja synergiaedut jäävät saavuttamatta.

Teknisten sovellusten avulla tieto saadaan virtaamaan sujuvasti eri osapuolien välillä.

Algoritmiavusteinen rakennesuunnittelu vaihtoehtoisten ratkaisujen läpikäyntiin

Algoritmiavusteinen suunnittelu, kansainvälisemmin Computational Design, on rakennesuunnittelun merkittävimpiä uusia teknologioita. 

Algoritmiavusteinen suunnittelu tarkoittaa rakennesuunnitteluprosessin ohjelmoimista tietokoneen ymmärtämään muotoon. Siinä suunnittelun fokus siirtyy geometriasta geometrian muodostavaan logiikkaan.

Kun suunnittelija määrittelee tarvittavat reunaehdot, voidaan tietokoneen laskentateho valjastaa monien vaihtoehtoisten ratkaisujen läpikäyntiin. Mikä tärkeintä: kun kone hoitaa toisteiset manuaaliset työt, ihmiselle jää enemmän aikaa luovaan, arvoa tuottavaan insinöörityöhön.

Digitaalisessa muodossa oleva tieto on algoritmisen suunnittelun ydin. Digitaalinen tieto on valmiiksi muodossa, jota tietokoneet ymmärtävät ja voivat käsitellä. Sen avulla suunnittelutieto linkittyy älykkäästi useiden eri ohjelmistojen välillä. Tämä vähentää suunnittelijan käyttämien ohjelmien määrää ja samalla manuaalisten virheiden todennäköisyyttä. 

Pyöreän psäköintitalon runko suunniteltiin algoritmien avulla

Algoritmeja on hyödynnetty mm. Helsingin Jätkäsaareen nousevan Royal Park -pysäköintilaitoksen suunnittelussa. Sylinterin muotoisen, 8-kerroksisen pysäköintirakennuksenrungon muoto haastaa suunnittelijan erityisesti mallinnuksen osalta. Pientenkin muutosten tekeminen olisi työlästä perinteisin menetelmin.

Kun rakennuksen runko linkitettiin algoritmiavusteisesti tiettyihin lähtötietoparametreihin, pystyttiin mallinnuksessa reagoimaan muutoksiin helposti. Algoritmien ansiosta luonnossuunnittelussa arvioitiin ketterästi eri runkovaihtoehtojen toteutettavuutta ja kustannuksia.

Parhaimman vaihtoehdot hakeminen ei ole sidottu yhteen tekijään, vaikkapa kustannuksiin, vaan tekijöitä voivat olla lisäksi esimerkiksi käytettävyys tai hiilijalanjälki.

Kun olet seuraavan kerran aloittamassa rakennushanketta, kannattaa pohtia, miten voisit hyödyntää siinä algoritmiavusteisen suunnittelun mahdollisuuksia – ihmisten välistä hyvää ja avointa yhteistyötä unohtamatta.

Kirjoittaja Petteri Karjalainen toimii A-Insinööreissä algoritmiavusteisen suunnittelun teknologiavastaavana ja toivoo avoimen yhteistyön lisääntymistä yli yritys- ja toimialarajojen.

Rakennesuunnittelun tulevaisuus on täällä