Rakennelmanohjaus

Rakennelmanohjaus on rakennusten ja rakenteiden dynaamisten vasteiden hallintaan tarkoitettu tutkimus- ja sovellusalue, joka yhdistää rakennetekniikan ja säätötekniikan. Sen tavoitteena on vaikuttaa rakennuksen liikkeisiin ja energian dissipointiin ulkoisten kuormitusten, kuten maanjäristyksen ja tuulen, alaisena. Tavoitteena on parantaa turvallisuutta, käyttömukavuutta sekä rakennuksen pitkäaikaista kestävyyttä ja suorituskykyä.

Rakennelmanohjaus jaetaan yleisesti kolmeen päätyyppiin: passiivisiin, aktiivisiin ja puoliksi aktiivisiin (semi-aktiivisiin) järjestelmiin. Passiiviset ratkaisut, kuten vaimennus- ja iskunvaimennuslaitteet sekä rakennuksen liikkeen kaukaa hallitseva suunnittelu, toimivat ilman ulkoista energiankulutusta. Aktiiviset järjestelmät käyttävät antureita ja ohjausalgoritmeja sekä toimilaitteita tuottaakseen vastakkaista voimaa rakenteeseen. Puoli-aktiiviset ratkaisut säätävät vaimennusta tai jäykkyyttä reagoidakseen rakenteen tilaan energiankulutuksen pienentämiseksi.

Systeemien keskeisiä komponentteja ovat rakennuksen ollessa käytössä tai suunnitteluvaiheessa anturit (esimerkiksi kiihtyvyys- ja liikeanturit), toimilaitteet (hydrauliset, sähkötoimiset tai älymateriaaleihin pohjautuvat ratkaisut) sekä ohjausjärjestelmät (mallipohjaiset, optimoivat tai vahvistusperusteiset ohjaimet). Käytännössä rakennelmanohjaus yhdistää dynaamisen analyysin ja kontrollin suunnittelun, jotta voidaan minimoida liikkeet, rajoittaa muodonmuutoksia ja vähentää rakennukselle aiheutuvaa vahinkokerrointa.

Sovelluksissa rakennelmanohjaus on keskeinen osa korkeita rakennuksia, siltoja ja muita rakenteita, joissa tuuli ja maanjäristykset voivat aiheuttaa merkittäviä vasteita. Se tukee sekä suunnittelua että käyttöaikaista kunnonseurantaa sekä palautetta suorituskyvystä. Tutkimus keskittyy mallien tarkkuuteen, järjestelmien luotettavuuteen, energiankulutukseen ja kustannustehokkuuteen sekä kansainvälisiin ohjeisiin ja standardeihin nojautuvaan suunnitteluun.