Paloturvallisempia rakennuksia
Teräsrunkoisten rakennusten käyttäytymistä tulipaloissa voidaan ymmärtää ja huomioida suunnittelussa nykyistä paremmin. Oleellisessa roolissa on silloin analyysimenetelmä, jota HAMKissa nyt tutkitaan.
Teksti: Jaana Siljamäki Kuva: Adobe PhotoStock
Kuka olet ja mitä tutkit?
Olen Ma Zhongcheng, tutkijayliopettaja ja tutkimusryhmän vetäjä Hämeen ammattikorkeakoulun HAMK Tech -tutkimusyksikössä. Yleisesti ottaen tutkin, miten teräsrakenteita voidaan suunnitella ja toteuttaa kestävän kehityksen hengessä entistä vähemmällä materiaalilla niin, että rakennusten käyttäjien turvallisuus kuitenkin taataan. Nyt meneillään olevassa tutkimuksessa selvitetään, miten elementtimenetelmäanalyysilla (FEA) voidaan simuloida tulipalon vaikutusta teräsrakenteiden kantokykyyn ja siten turvallisuuteen. HAMKin laskennalliseen mekaniikkaan erikoistunut tutkimusinsinööri Dilip Neupane on mukana tutkimuksessa.
Miksi tämä aihe on tärkeä?
Rakennusmääräysten mukaan tulipalon sattuessa talon rakenteet on suunniteltava pysymään pystyssä tietyn ajan, jotta pelastaminen ja evakuointi voidaan toteuttaa turvallisesti. FEA- eli Finite Element -analysointia tulee ymmärtää, koska sen avulla voidaan tehdä perinteisiä menetelmiä tarkempi laskenta rakenteen kantokyvystä palon aikana. Tarve korostuu nykyisin suunnitellessa rakennuksia, joissa halutaan käyttää entistä vähemmän terästä ja saada siten kustannussäästöjä sekä säästää luonnonvaroja.
Paloturvallisuuden kehittäminen on tärkeää myös siksi, että kaupungistuminen lisää korkeiden rakennusten määrää. Korkeissa rakennuksissa on yleensä enemmän ihmisiä ja poistuminen rakennuksesta vie enemmän aikaa. Siksi palotilanteen tarkempi analyysi on huomattavan tärkeää.
Mikä on tutkimuksen tavoite ja milloin tuloksia saadaan?
Tavoitteena on kehittää elementtimenetelmään perustuvia analyysitekniikoita teräsrunkoisten rakennusten turvallisuussuunnitteluun ja tutkimukseen. Tutkijat, suunnittelijat, rakentajat ja opiskelijat koulutetaan tekemään rakenteellisia palosimulaatioita kehittyneiden koulutusmateriaalien avulla.
Koronapandemian vuoksi alun perin suunniteltu lähikoulutus ei ole ollut mahdollista. Digitaaliset luentomateriaalit, esimerkkilaskelmat, työpaja-asiakirjat ja oppimisvideot on tuotettu niin, että käyttäjät voivat joko oppia analyysitekniikat itse tai osallistua luennoille myöhemmin. Videot jaetaan Youtubessa ja mallitiedostot Githubissa.
Tutkimushanke on tuottanut myös kaksi teknistä tutkimusraporttia, kolme vertaisarvioitua tutkimuspaperia ja yhden opinnäytetyön. Projekti päättyy lokakuun loppuun mennessä.
Mitkä tahot hyötyvät tutkimuksesta ja miten?
Tutkimuksesta hyötyvät alan eri asteiden opiskelijat, jotka ovat kiinnostuneita rakennusten paloturvallisuudesta ja rakenteen käyttäytymisestä palotilanteessa. Lisäksi hyötyvät suunnittelijat, jotka toteuttavat teräsrakennusten toiminnallista palomitoitusta sekä pelastushenkilöstö, joka voi ymmärtää teräsrakennusten rakenteiden käyttäytymistä tulipalon aikana ennen rakennuksen romahtamista.
Mitä isoja ilmiöitä tutkimusalallanne on, ja miten tämä tutkimus liittyy niihin?
Palokokeet ovat hyvin kalliita toteuttaa, ja eri paloskenaarioiden digitaaliset simulaatiot ovat trendi. Relevanttien analyysitekniikoiden ja koulutusmateriaalien saatavuus on tärkeää opiskelijoille ja harjoittajille.
Jatkoakin on luvassa, sillä syyskuun alussa alkoi hanke, joka keskittyy sprinklereillä varustettujen, kestävän kehityksen mukaisten rakennusten riskitietoiseen paloturvallisuussuunnitteluun laskennallisilla mallinnuksilla (RIFS).
Miten opiskelijat ovat mukana?
Joukko Aalto-yliopiston, Tanskan teknillisen yliopiston sekä HAMKin opiskelijoita on osallistunut kehitettyjen koulutusmateriaalien kokeiluun, ja he antavat palautteen ennen lopullista julkaisua.
Teräsrakenteiden paloturvallisuussuunnittelun numeeriset analyysimenetelmät (FE-SFS).
Hankkeen toteuttaa HAMK 1.1.2019 — 31.10.2021 välisenä aikana. Tutkimusta rahoittaa Palosuojelurahasto. Hankkeen nettisivu. Hankkeessa tuotettua materiaalia.
