Uusi lähestymistapa rakenteiden suunnitteluun

Professori Toni Kotnik pyrkii uudistamaan arkkitehtien ja insinöörien ajattelua, kun nämä suunnittelevat rakenteita ja rakennuksia.
Aalto University School of Engineering

Toni Kotnikin professuurin ala on rakenteiden suunnittelu. Professuuri on jaettu Taiteiden ja suunnittelun korkeakouluun kuuluvan arkkitehtuurin laitoksen ja Insinööritieteiden korkeakouluun kuuluvan rakennustekniikan laitoksen kesken.

- Yksi päätehtävistäni on rakentaa siltaa arkkitehtuurin ja rakennusteknisen suunnittelun välille. Vahvistan näiden kahden tieteenalan yhteyttä, Kotnik sanoo.

Kotnikin mukaan arkkitehdit ja insinöörit eivät yleensä keskustele rakenteiden suunnittelusta riittävästi tai riittävän ajoissa, mikä aiheuttaa usein ongelmia.  

– Perinteisesti arkkitehdit katsovat asioita enemmän taiteellisesta näkökulmasta, insinöörit lähestyvät aihetta tieteellisesti. Pyrin luomaan ajattelua ja työkaluja, joiden avulla suunnittelijat voivat ottaa huomioon rakenteen fysikaaliset vaatimukset samalla kun he pohtivat muotoilua.

Kotnik haluaa professuurinsa avulla saada arkkitehdit käyttämään hyväkseen tieteellistä insinööritietoa. Toisaalta rakennusinsinöörien tulisi ajatella työssään nykyistä enemmän muotoilua ja rakenteiden suunnittelun merkitystä kulttuuriselle ympäristöllemme.

– Sekä arkkitehdit että insinöörit vaikuttavat siihen, millaiseksi rakennettu ympäristömme muotoutuu. Tämä tuo kummallekin ryhmälle myös vastuun.

Matematiikka keskiössä

Arkkitehtien ja insinöörien yhteistyön puute ei Kotnikin mukaan vaivaa pelkästään suomalaista rakennusalaa.

– Yhteistyöstä voidaan puhua kauniisti, mutta käytännössä se jää vähäiseksi.

Kestävän kehityksen mukainen ajattelu ja rakentaminen lisäävät eri tieteenalojen välisen yhteistyön tarvetta.

– Kestävä kehitys ei ole vain politikkojen tai jonkin yksittäisen tieteen, taiteen tai toimialan asia. Eri alojen edustajien pitää ratkoa yhdessä niitä ongelmia, joita kohtaamme rakennetussa ympäristössämme varsinkin kaupungeissa.

Kotnik hahmottelee kestävä kehityksen mukaista tulevaisuuden rakentamista, jossa nykyisenlaisten standardoitujen ja tehtaalla valmiiksi valmistettujen elementtien sijasta käytetään uudenlaisia ”hybridielementtejä”.

– Hybridielementeillä voi olla monia tehtäviä ja niiden avulla voidaan ratkaista arkkitehtuurisia ongelmia. Sen lisäksi, että elementit pitävät yllä rakennelmaa, niitä voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi varjostamisessa, lämmityksessä, viilentämisessä ja ilmastoinnissa.

Luonnosta löytyy paljon esimerkkejä monitoiminnallisista elementeistä. Hybridielementtiä voi verrata vaikkapa puun runkoon. Rungossa on soluja ja huokosia, jotka kujettavat nesteitä, toimivat varastoina ja antavat puulle tukea.

– Jotta näkisimme monifunktionaalisten elementtien mahdollisuudet, meidän pitää ymmärtää nykyistä paljon paremmin materiaalin ja muodon välinen suhde ja vuorovaikutus sekä se, miten ”materiaalinen systeemi” saadaan palvelemaan arkkitehtuurisia ideoita.

Kotnik piirtää monimutkaisen kaavion, jonka avulla hän pyrkii selventämään ajatusmalliaan. Kaiken keskiössä on matematiikka.

– Matematiikkaa ei käytetä pelkästään teknisten laskelmien tekemiseen. Matematiikka tarjoaa välineen konseptuaaliseen ajatteluun. Sen avulla voimme organisoida, strukturoida ja tehdä malleja. Matematiikka on kieli, jolla voimme yhdistää eri tieteenalojen osaamista keskenään.

Pitkä tie kuljettavana

Kotnik opettaa rakenteiden suunnittelua sekä uusille aloitteleville opiskelijoille että maisteriohjelman opiskelijoille.

– Uusien ajatusten ja lähestymistapojen omaksuminen on sen verran vaativaa, että opetus ja keskustelu on syytä aloittaa jo varhaisessa kandivaiheessa.

Maisteriohjelman opiskelijat saivat viime syksynä opetusta Design studio -kursseilla. Harjoitukset olivat periaatteessa varsin yksinkertaisia.

– Opiskelijat esimerkiksi liikuttivat kahta piirtämäänsä viivaa. Samalla he tarkastelivat, kuinka avaruudellinen dynamiikka ilmenee tässä muutoksessa ja kuinka yksinkertainen geometrinen muuntelu synnyttää arkkitehtuurisia mahdollisuuksia. Lopulta jokainen sai aikaan rakennuksen, aukion tai muun arkkitehtonisen luomuksen.

– Oppilaat kärsivät, koska heidän oli unohdettava kaikki totutut tavat toimia. Luulen, että suurin osa heistä oli kuitenkin tyytyväisiä tuloksiin, joita ei olisi voitu saavuttaa tavanomaisin keinoin.

Kotnikin tavoitteena on saada arkkitehti- ja insinööriopiskelijat opiskelemaan rakenteiden suunnittelua samaan huoneeseen. Tämä voisi tapahtua ehkä parin vuoden kuluttua.

– Olemme vasta alussa. Meillä on pitkä matka kuljettavanamme. Vie vuosia, ennen kuin uusi tapa ajatella on omaksuttu ja sen vaikutukset alkavat näkyä rakenteiden suunnittelijoiden ja arkkitehtien työssä.

Kotnik huomauttaa, että hän arvostaa perinteisiä rakennesuunnittelun ja arkkitehtuurin menetelmiä. Hän haluaa kuitenkin antaa suunnittelijoiden ja arkkitehtien taskuun uusia työkaluja erilaisten ratkaisujen löytämiseen.

 

Yhteystiedot:

Professori Toni Kotnik
[email protected]

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Head of Post-Award Services Jukka Hyvönen and Head of Pre-Award Services Sanna-Maija Kiviranta
Nimitykset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Uudet palvelupäälliköt Tutkimuspalveluissa

Sanna-Maija Kiviranta on nimitetty tutkimusrahoituspalveluiden palvelupäälliköksi ja Jukka Hyvönen on nimitetty hankepalvelujen palvelupäälliköksi. Molemmat tiimit tukevat Aallon tutkijoita tutkimusrahoituksessa.
A false colour electron microscope image of the bolometer, the scale bar shows a single bacteria, indicating how small the device is
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Maailman vähäkohinaisin säteilyilmaisin voi auttaa kvanttitietokoneiden kehityksessä

Nanosäteilyilmaisin on myös edeltäjiään sata kertaa nopeampi, ja se pystyy toimimaan ilman taukoja.
The details avaiable on the page in a picture with a colourful cartoon of an antropomorphic qubit
Kampus, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Kvanttipeleistä superpakastimiin – kvanttiteknologian vallankumous saapuu Otaniemeen

Kvanttiteknologian saloja avaava näyttely avautuu 16. lokakuuta. 17.–18. lokakuuta pidettävä huippukokous kokoaa kvanttiasiantuntijat keskustelemaan alan tulevaisuudesta.
Shakin up Tech, biomimeettinen silkki. Kuva: Mikko Raskinen.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Shaking up Tech toi sadat tytöt ja tekniikan yhteen – hämähäkkisilkin venytystä ja avaruusmatkoja VR-laseilla

Linda Liukas avasi Shaking up Tech -tapahtuman kertomalla, että teknologia kuluu kaikille. Espoon tapahtumassa lukiolaiset tekivät Aurinkokunnan läpilennon VR-lasien avulla, venyttivät hämähäkkisilkkiä ja kokosivat omin käsin satelliitin.