Asiantuntija-artikkelit

Paras runkoratkaisu parkkitaloon hahmottui algoritmien avulla

Optimaalisimman runkoratkaisun voi tunnistaa jo rakennushankkeen alussa. Näin tehtiin mm. Helsingin Jätkäsaareen avautuneen parkkitalon suunnittelussa, missä tekoälyn esiaste algoritmit ja suunnitteuautomaatio valjastettiin hankkeen hyödyksi, kirjoittaa Petteri Karjalainen.

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

Tavallisesti rakennesuunnittelussa keskitytään rakenneosien optimointiin, ei niinkään kokonaisiin rakennuksiin. Algoritmiavusteiset menetelmät uudistavan tämän: optimaalisimman runkoratkaisun voi tunnistaa jo projektin alussa.

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

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.

Algoritmiavusteisessa suunnittelussa parhaimman vaihtoehdon hakeminen ei ole sidottu yhteen tekijään. Royal Park -pysäköintitalo, kuva YIT

Jätkäsaaren Satamaparkkitalossa on yli 700 pysäköintipaikkaa 8 kerroksessa. Pysäköinti on nopeaa ja helppoa, kun sisään- ja ulosajossa ei ole puomeja. Täyttömaa, tuuliset olosuhteet ja näyttävä sylinterin muotoinen runko haastoivat A-Insinöörien rakenne- ja geosuunnittelijoita. Arkkitehtisuunnittelu on AW2 Arkkitehtien. Kuva: YIT

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 hyödynnettiin mm. Helsingin Jätkäsaareen helmikuussa 2021 avatun Royal Park -pysäköintilaitoksen eli Satamaparkkitalon suunnittelussa. Pysäköintitalo palvelee ennen kaikkea Länsisataman laivamatkustajia, mutta myös Jätkäsaaren yrityksiä, asukkaita ja alueella vierailevia autoilijoita, ja on ensimmäiseksi valmistunut osa Royal Center -hanketta.

Sylinterin muotoisen, 8-kerroksisen pysäköintirakennuksen rungon muoto haastoi suunnittelijan erityisesti mallinnuksen osalta. Pientenkin muutosten tekeminen olisi ollut 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.

Katso video miten vaihtoehtoja vertailtiin

Data-driven design in structural solutions of a parking hall


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. 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.

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.

Kuvat: YIT

Blogi on alunperin julkaistu 13.2.2010.

KIRJOITTAJA

Petteri Karjalainen
Petteri Karjalainen

rakennesuunnittelija
+358 40 7112 931
petteri.karjalainen@ains.fi

 

"Datalähtöiset, algoritmeja hyödyntävät menetelmät uudistavat rakennesuunnittelua. Parhaan runkoratkaisun voi tunnistaa jo projektin alussa."

Petteri Karjalainen,
rakennesuunnittelija
A-Insinöörit

VAIHTOEHDOT ESIIN

Algoritmiavusteisten menetelmien avulla voi tuottaa suuri määrä vaihtoehtoisia runkoratkaisuja.

MONTA TEKIJÄÄ YHDELLÄ ISKULLA

Samanaikaisessa vertailussa voi olla vaikkapa hinta, käytettävyys ja hiilijanjälki.

TIETO ON DIGITAALISTA

Suunnittelutieto linkittyy älykkäästi useiden eri ohjelmistojen välillä.

KIINNOSTUITKO?