Rakenteiden mekaniikan rooli ja merkitys rakennustekniikan insinöörikoulutuksessa

Rakenteiden mekaniikka luo perustan kantavien rakenteiden suunnitteluun ja toteutukseen. Nämä yhdessä muodostavat rakennusinsinöörikoulutuksen keskeisen osaamiskokonaisuuden, jonka opintojaksojen välillä on entistä enemmän tehtävä yhteistyötä. Näin varmistetaan työelämän vaatima kantavien rakenteiden toiminnan ymmärtäminen ja käytännön rakennesuunnitteluosaaminen.

Kirjoittajat: Timo Lehtoviita, Antti Roiha & Jarno Rautiainen

LAB-ammattikorkeakoulu järjesti vuoden 2026 alussa työpajatilaisuuden, johon osallistui rakennustekniikan rakenteiden mekaniikan lehtoreita Jyväskylän ammattikorkeakoulusta, Seinäjoen ammattikorkeakoulusta, Lapin ammattikorkeakoulusta, Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulusta sekä Oulun ammattikorkeakoulusta.

Työpaja järjestettiin Mekaniikan opetuksen digitalisointi 2 – MekaDigi 2-hankkeen toimenpiteenä ja sen tarkoituksena oli kartoittaa, miten rakenteiden mekaniikan integrointi ammattiaineisiin on toteutettu eri ammattikorkeakouluissa sekä kerätä yhteen mekaniikan opetuksen hyviä kokemuksia, toimivia käytäntöjä ja haasteita. Hanke on Euroopan Unionin osarahoittama. Tämä artikkeli perustuu toteutetusta työpajasta saatuihin tuloksiin sekä hankkeessa mukana olevien rakenteiden mekaniikan opettajien omaan kokemukseen. Toinen artikkeli, Rakenteiden mekaniikan opetuksen hyvät käytänteet ja kehitys (Lehtoviita ym. 2026) käsittelee samaa aihetta jatkaen tässä artikkelissa kuvatuista hyvistä käytännöistä käytäntöihin ja tulevaisuudenkehitykseen. (LAB-ammattikorkeakoulu 2023).

Rakenteiden mekaniikan rooli rakennusinsinöörikoulutuksessa

Rakenteiden mekaniikan osaaminen luo perustan kantavien rakenteiden suunnitteluun ja toteutukseen. Kantavan rakenteen lujuustekninen mitoitus perustuu rakenteiden mekaniikan luomaan teoreettiseen perustaan. Ilman rakenteiden mekaniikan osaamista ei voi suunnitella kantavia rakenteita. Kantavan rakenteen toteutus ja toteutuksen valvonta edellyttävät myös riittävää rakenteiden mekaniikan osaamista. Kantavien rakenteiden opetus toteutetaan yleensä teräs-, puu-, betoni-, pohja- ja liittorakenteiden sekä muurattujen rakenteiden opintojaksoina. Näiden pohjana ovat erilliset rakenteiden statiikan ja lujuusopin opintojaksot, jotka muodostavat varsinaisten rakenteiden mekaniikan opetuskokonaisuuden. Rakennusinsinöörikoulutuksen rakenteiden mekaniikan ja kantavien rakenteiden opetuksen lähtökohtana on valtioneuvoston asetus rakentamisen suunnittelutehtävien ja työnjohtotehtävien vaativuusluokkien määräytymisestä (Valtioneuvoston asetus 1063/2024). Se asettaa vaatimuksia kantavien rakenteiden suunnittelun ja rakenteiden mekaniikan opetuksen laajuuksiin.

Ammattikorkeakoulut ovat laatineet vuonna 2017 valtakunnallisen rakennesuunnittelun ohjeellisen opetussuunnitelman, joka määrittelee tarkemmin osaamistavoitteet, opetussisällöt ja laajuudet pohjautuen valtioneuvoston asetuksiin. Ohjeellisen opetussuunnitelman päivitystyö on parhaillaan käynnissä ja siinä otetaan huomioon edellä mainittu uusin asetus.

Rakenteiden mekaniikan opetuksen toteutus

Rakenteiden mekaniikan opintojaksot alkavat opintojen alkuvaiheessa. Statiikka aloitetaan yleensä ensimmäisen opiskeluvuoden aikana ja mekaniikan opintoja jatketaan lujuusopin sekä staattisesti määräämättömien rakenteiden jaksoilla toisena ja kolmantena vuonna rakennetekniikan opintojaksojen rinnalla. Toisinaan on kuitenkin jouduttu matemaattisissa aineissa todettujen haasteiden takia siirtämään statiikka ja lujuusoppi toiselle vuodelle, jotta opiskelijat ehtivät ensin saada tarvittavan matematiikan perusosaamisen.

Työpajassa todettiin, että rakenteiden mekaniikka sisältyy rakennetekniikan opintojaksoihin automaattisesti mitoitusesimerkeissä. Rakennetekniikan opintojaksoissa on kuitenkin suunnitelmallisesti kerrattava rakenteiden statiikkaa ja lujuusoppia. Rakennetekniikassa kantavien rakenteiden lujuustekninen mitoitusprosessi alkaa sisäisten voimasuureiden määrittämisellä ja siitä jatketaan materiaalikohtaisiin mitoitusehtoihin. Tarkasteltavat rakenteet voivat olla myös joskus mekaniikan kannalta liian yksinkertaisia, jolloin erilaisten kantavien rakenteiden toiminta voi jäädä toissijaiseksi. Suoraviivaisin tapa sisällyttää rakenteiden mekaniikkaa ammattiaineisiin on, että sekä rakenteiden mekaniikan opetus että rakennetekniikan opetus olisivat saman opettajan vastuulla.

Jaetut haasteet

Työpajassa tunnistettiin yhteisiä haasteita rakenteiden mekaniikan opetuksessa. Matemaattiset perustaitojen ovat laskeneet ja matemaattiset aineet ovat olleet haastavia aloittaville opiskelijoille. On tunnistettavissa myös innostuksen puutetta: Aihe koetaan jo ennakkoon vaikeana, mitä korostavat esimerkiksi viimeisten vuosien opiskelijoilta saadut näkemykset ja kuvaukset vaikeudesta. Kursseja saatetaan pyrkiä läpäisemään koevinkkejä ulkoa opiskelemalla, jolloin ei synny riittävää pohjaa osaamiseen. Asioiden lisääntyessä saattaa tulla myös tilanteita, että opiskelijat jäävät jälkeen. Työmäärän kasvaessa ei olla valmiita ponnisteluihin tai itsensä haastamiseen. Myöskään statiikan ja rakenteiden mekaniikan liittymäpintaa myöhempiin opintoihin sekä työelämään ei välttämättä tunnisteta riittävän vahvasti.

Opetuksessa haasteen muodostavat erityisesti resurssit. Käytettävissä on liian vähän aikaa käsitellä asioita, joista oleellisimmat pitää kuitenkin tuoda esiin. Lisäksi eri opettajilla saattaa olla eri painotukset opetuksessa ja opiskelijat saattavat olla jo heti ensimmäisten opintojaksojen jälkeen eri lähtötasoilla. Tarvittaisiin lisää yhteistyötä opettajien välille.

Myös tekoälyn nopea kehitys aiheuttaa suuria haasteita perinteisiin opetusmenetelmiin. Erilaiset aihekohtaiset välitentit, tehtävänannot sekä verkkoaineistot, kuten Moodlen automaattiset tehtävät ovat ratkaistavissa antamalla kuvankaappaus tekoälylle. Opiskelijat saattavat sokeasti luottaa tekoälyyn. Tällöin voi tulla vastaan tilanteita, jolloin oppilas saattaa saada tehtävistä lisäpisteitä, mutta todellista osaamista on vaikea arvioida ja se jää vajaaksi. Tekoäly voi myös toimia opettajana, koska se esittää tehtävien ratkaisuperiaatteet sekä laskennan välivaiheet. Kokonaisuutena tekoälyn vakiintuva käyttö nähtiin väistämättömänä ja todettiin, että on tärkeää opettaa sen järkevää käyttöä. Koetilanteisiin ratkaisuna nähtiin, että opiskelijan tulee itse tuottaa kaikki vastaukset paperille.

Hyviä käytänteitä rakenteiden mekaniikan opetuksessa

Rakenteiden mekaniikka on ja se tulee käsittää ammattiaineena muiden rinnalla. Oppimista tuetaan etupainotteisesti tekemällä yhteistyötä matematiikan ja fysiikan opettajien kanssa. Heidän kursseilleen annetaan mekaniikan sisältöjä ja laskuesimerkkejä. Mekaniikan merkitystä tulevassa työssä tulee korostaa ja opiskelijoita motivoida sen opiskeluun. Työpajassa esitettiin tapauksia, joissa työhaastatteluissa on tullut eteen rakenteiden mekaniikan perusosaamisen testausta: Hakijalle on esitetty palkkeja, joissa on peruskuormitustapauksia ja on pyydetty piirtämään niiden perusteella rasituskuvaajien perusmuodot. Rakenteiden mekaniikan merkitystä suunnittelussa voidaan korostaa, esimerkiksi suunnitteluvirheitä esittelemällä. Myös rakennustuotantoon suuntautuville opiskelijoille tulee tähdentää, että mekaniikan ja rakenteiden staattisen toiminnan ymmärrystä vaaditaan myös työmaalla.

Työelämäläheisyyttä voidaan saada järjestämällä opintojaksoille vierailevia luentoja suunnittelutoimistoista sekä työmaavierailuja, joita ennen tutustutaan kohteiden rakenteisiin. Materiaalikohtaisissa opintojaksoissa on kannattavaa ajoittain kerrata statiikan ja lujuusopin perusteita. Opintojaksojen esimerkkien tulee olla tiiviisti käytännönläheisiä: Käytetään todellisia rakenteita, joista havainnoidaan tukilaitteet todellisessa elämässä ja jotka yksinkertaistetaan vapaakappalekuviksi. Mekaniikan ja rakennetekniikan opettajien välillä olisi hyvä olla yhteistyötä. Käsitteet, merkinnät ja piirtotavat on sovittava yhteisesti, jotta vältetään tulkinnanvaraisuuksia. Lisäksi vaikkapa samoja rakenteita voitaisi käyttää esimerkkeinä useilla opintojaksoilla ja tarkastella niistä opintojakson mukaan oleellisia asioita. Soveltavissa esimerkeissä voisi olla mukana myös mekaniikassa tarkasteltavia haasteita.

Esimerkeissä olisi hyvä tarkastella ensin läpi ilmiö, teoria ja laskuesimerkit ja jatkaa siitä laskuharjoituksiin. Käsinlaskennan todettiin olevan jatkossakin merkittävä osa perusosaamista sekä ymmärryksen tuottamista. Teoriaa voidaan siirtää videoiden avulla kotona katsottavaksi, jolloin luennoilla jää enemmän aikaa laskuharjoituksille. Samalla kotitehtävät nähtiin tärkeänä osana opetusta. Tehtäviä voidaan varioida opiskelijakohtaisten laskenta-arvojen avulla. Perusosaamisen saamisen jälkeen laskentaa voidaan tukea digitaalisilla sovelluksilla periaatteena, että käsinlaskennasta tulee saada samat tulokset. Myöhemmin opetuksessa voidaan käydä laskentaa läpi rinnan FEM- laskentaohjelmien kanssa.

Lähteet

Lehtoviita, T., Roiha, A. & Rautiainen, J. 2026. Rakenteiden mekaniikan opetuksen hyvät käytänteet ja kehitys. LAB Pro. Viitattu 4.6.2026. Saatavissa https://www.labopen.fi/lab-pro/rakenteiden-mekaniikan-opetuksen-hyvat-kaytanteet-ja-kehitys/

LAB-ammattikorkeakoulu. 2023. Mekaniikan opetuksen digitalisointi 2 – MekaDigi 2. Viitattu 12.3.2026. Saatavissa https://lab.fi/fi/projekti/mekadigi-2-mekaniikan-opetuksen-digitalisointi-2

Valtioneuvoston asetus rakentamisen suunnittelutehtävien ja työnjohtotehtävien vaativuusluokkien määräytymisestä sekä tehtävissä edellytettävistä koulutuksista. 1063/2024. Finlex. Viitattu 6.3.2026. Saatavissa https://www.finlex.fi/fi/lainsaadanto/2024/1063

Kirjoittajat

Timo Lehtoviita on rakennustekniikan DI, joka toimii lehtorina LAB-ammattikorkeakoulun rakennustekniikan koulutuksessa pääopetusaloinaan rakennusfysiikka, rakenteiden mekaniikka, puurakenteiden suunnittelu sekä tietomallinnus. Hän työskentelee myös puurakenteiden tietomallintamisen asiantuntijana LABin toteuttamissa TKI-hankkeissa, kuten Mekaniikan opetuksen digitalisointi 2 – MekaDigi 2 -hankkeessa.

Antti Roiha on rakennustekniikan DI, joka toimii lehtorina LAB-ammattikorkeakoulun rakennustekniikan koulutuksessa sekä rakennesuunnittelun ja -mallinnuksen asiantuntijana TKI-hankkeissa ja rakenteiden mekaniikan asiantuntijana Mekaniikan opetuksen digitalisointi 2 – MekaDigi 2 -hankkeessa.

Jarno Rautiainen toimii TKI-asiantuntijana LAB-ammattikorkeakoulun rakennustekniikan hankkeissa kuten Mekaniikan opetuksen digitalisointi 2 – MekaDigi 2 -hankkeessa, sekä satunnaisesti rakennusten tietomallien hyödyntämistä sisältävissä opetuskokonaisuuksissa.

Artikkelikuva: Sanna Henttonen