Rakennesuunnittelun laskentapohjien laatimisen kehittäminen

Abstract

Digitalisaation mahdollistaman kehityksen ansiosta rakennesuunnitteluun on tarjolla useita ohjelmia, joilla rakennelaskelmat on mahdollista tehdä. Tässä tutkimuksessa selvitetään millaisiin laskentatilanteisiin laskentapohjat soveltuvat, milloin uusi laskentapohja kannattaa laatia ja mitä onnistuneessa laskentapohjan laatimisessa on otettava huomioon. Tässä työssä laskentapohjat määritellään Microsoft Excel ja PTC Mathcad –muotoisiksi tiedostoiksi, joista käyttäjä saa lähtötiedot syöttämällä tietyn laskentatuloksen. Laskentapohjalla pystytään laskemaan ainoastaan asia, jonka laskentaan se on laadittu. Työn tavoitteina on koota laskentapohjan laatimiseen hyvän toimintatavan mukainen ohjeistus ja selvittää laskentapohjan laadinnassa huomioon otettavaa laskentapohjan käytön haittojen ja riskien hallintaa. Ensiksi selvitettiin kirjallisuuskatsauksen perusteella rakennelaskelmien vaatimuksia. Toiseksi haastateltiin laskentapohjien käyttäjiä ja kehittäjiä. Haastateltavat olivat Sitowise Oy:n rakennesuunnittelijoita. Haastatteluissa selvitettiin laskentapohjien hyödyllisyyttä, laadinta-, muutos- ja kehitystyötä, tärkeitä ominaisuuksia ja laskentapohjien käytön haittoja ja riskejä. Kolmanneksi tehtiin neljälle olemassa olevalle laskentapohjalle tarkastelut, joissa vertailtiin laskentapohjien hyviä ja huonoja ominaisuuksia. Laskentapohjien tarkasteluissa tehtiin koelaskelmia, joissa testattiin kyseisten laskentapohjien luotettavuutta vastaavaan käsilaskentaan verrattuna. Tarkasteltavat laskentapohjat valikoituivat haastateltaville tehdyn ennakkokyselyn perusteella, jossa selvitettiin paljon ja vähän käytettyjä laskentapohjia. Neljänneksi luotiin koetapauksena pilarimanttelin laskentapohja, jonka laadinnassa testattiin käytännössä aiemmissa vaiheissa kerättyä tietoa, ja saatiin käytännön vinkkejä laskentapohjan laadintaan. Tutkimuksen tuloksena saatiin ohje hyvään toimintatapaan laskentapohjan laatimisessa. Laskentapohjan laatimisen perusteella saatiin luotua listamuotoinen ohjeistus laskentapohjan laatimistyön etenemisestä. Laskentapohjan laatimisen tärkeimmät vaiheet ovat laskentapohjan tarpeen määritys, laadittavan laskentapohjan tavoitteiden, rajausten ja oletusten määritys, laskentapohjan tekeminen tavoitteet huomioiden ja laskentapohjan toiminnan ja luotettavuuden tarkastaminen. Laskentapohjan laadinnassa sen käytön haittojen ja riskien hallinnassa on otettava huomioon monia asioita. Tärkeintä huomioon otettavia asioita ovat laskentapohjan luotettavuus, selkeys ja ohjeistus. Laskentapohjien käytön haittoja ja riskejä aiheuttavat niin laskentapohjassa olevat laskenta- ja asiavirheet kuin laskentapohjan väärä käyttötapa.

Progress in digitalization has achieved that there are several programs for structural design which can be used for structural calculations. This study examines which type of design tasks calculation templates are suitable for, when a new calculation template is beneficial to create and which things must be taken into account while making a calculation template. In this work calculation bases are defined as Microsoft Excel and PTC Mathcad files. Calculation template’s user inputs the data and gets a specific calculation result. The calculation template can only calculate a task which it has been prepared. The main objective of this work was to create the guidelines for the process of making a calculation template based on good practice. Another main objective was to find out the disadvantages and risks of using the calculation template and to think how to take them into account while making a new calculation template. First, the requirements for the structural calculations were defined by a literature review. Second, users and developers of the calculation templates were interviewed. Interviewees were structural engineers at Sitowise Oy. Interviews examined usefulness of the calculation template, a making and developing process of the calculation templates, the important features of calculation templates and the disadvantages and risks of using the calculation templates. Third, reviews were performed using four existing calculation templates comparing the good and the bad features. Test calculations were performed to analyze the reliability of these calculation templates compared to the manual calculations. Calculation templates were selected based on the inquiry of interviewees. Fourth, a new calculation template for a concrete column with concrete jacket was made. The information collected in the previous steps was tested in practice. As a result of study, guidance was obtained based on the good practice of making a calculation template. Based on the case of making a new calculation template it was possible to create a guide on the progress of making a new calculation template. The important steps are to determine the need for calculation template, determine the goals, limits and assumptions of calculation template, make a calculation template according to goals and check the reliability of calculation template. Many things need to be considered when managing the disadvantages and risks of the calculation template. The most important things to consider are reliability, clarity and guidance of the calculation template. Disadvantages and risks in the use of calculation template are caused by calculation and factual errors in the calculation template and incorrect use of the calculation template.