Paalulaatan algoritmiavusteinen rakennesuunnittelu
Kuuhimo, Maria (2023)
Kuuhimo, Maria
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023061323676
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023061323676
Tiivistelmä
Rakennesuunnittelussa perinteisen, tietomallintavan suunnitteluprosessin rinnalle on tullut parametriset suunnittelumenetelmät. Parametrisella suunnittelulla viitataan tässä työssä algoritmeja hyödyntävään suunnitteluun. Taitorakenteiden suunnittelussa algoritmien hyödyt on tiedostettu erityisesti monimutkaisten geometrioiden hallinnassa ja toistuvien suunnittelutehtävien automatisoinnissa. Sitä osataan jo hyödyntää yhä useammassa suunnitteluprosessissa korvaamaan perinteisiä suunnittelumenetelmiä. Tässä työssä algoritmeja hyödynnetään paalulaatan rakenteen suunnittelussa.
Perinteinen tietomallintava paalulaattasuunnittelu etenee lähtötiedoista rakenteen asemointiin ja laskentamallin määrittämiseen. Kun rakenteen kestävyydestä on saatu riittävä varmuus, luodaan tietomalli ja tarvittavat dokumentit. Parametrinen suunnittelu ja algoritmit rikkovat tätä kaavaa ja mahdollistavat perinteiseen tapaan verrattuna muun muassa paremman muutostenhallinnan suunnitteluprosessissa. Tässä työssä luotiin paalulaatan rakennesuunnittelun avuksi algoritmeja hyödyntävä parametrinen työkalu, joka soveltuu eri suunnitteluvaiheisiin ja jonka avulla luodaan rakennemalli mitoitukseen ja tietomalliin. Työn taustalla kartoitettiin yrityksen olemassa olevia paalulaattasuunnitteluun liittyviä algoritmimalleja ja niiden toimivuutta sekä niissä ilmenneitä puutteita. Työkalusta luotiin käyttäjälleen selkeä ja helposti muokattavissa oleva työkalu, missä suunnitteluprosessin kannalta oleelliset muuttujat on huomioitu. Työkalun toimintaa ja toimivuutta tutkittiin case-kohteessa. Algoritmisen suunnittelun alustana käytettiin Rhonoceros 3D -ohjelman lisäosaa Grasshopperia.
Paalulaatta koostuu yleensä useasta lohkosta ja algoritmiavusteisen työkalun suurin hyöty paalulaattasuunnittelussa saavutetaankin juuri toistuvien rakenteiden suunnittelussa. Työkalu toimii melko hyvin ja sen avulla saadaan luotua laskentavalmis rakennemalli mitoitusohjelmaan sekä tietoa sisältävä BIM-malli tietomalliohjelmaan. Sen avulla suunnitteluprosessin sisältämät toistuvat työvaiheet saadaan automatisoitua ja prosessista näin nopeampaa ja tehokkaampaa perinteiseen suunnitteluprosessiin verrattuna. Ongelmakohdat työkalussa on tunnistettu ja kehitystä ja muutosta algoritmissa vaatii muun muassa kanaalilaattojen ja aukollisten laattojen huomiointi. Yksi jatkokehitysideoista on myös FEM-mallin analyysipohjien lisäys algoritmimalliin.
Perinteinen tietomallintava paalulaattasuunnittelu etenee lähtötiedoista rakenteen asemointiin ja laskentamallin määrittämiseen. Kun rakenteen kestävyydestä on saatu riittävä varmuus, luodaan tietomalli ja tarvittavat dokumentit. Parametrinen suunnittelu ja algoritmit rikkovat tätä kaavaa ja mahdollistavat perinteiseen tapaan verrattuna muun muassa paremman muutostenhallinnan suunnitteluprosessissa. Tässä työssä luotiin paalulaatan rakennesuunnittelun avuksi algoritmeja hyödyntävä parametrinen työkalu, joka soveltuu eri suunnitteluvaiheisiin ja jonka avulla luodaan rakennemalli mitoitukseen ja tietomalliin. Työn taustalla kartoitettiin yrityksen olemassa olevia paalulaattasuunnitteluun liittyviä algoritmimalleja ja niiden toimivuutta sekä niissä ilmenneitä puutteita. Työkalusta luotiin käyttäjälleen selkeä ja helposti muokattavissa oleva työkalu, missä suunnitteluprosessin kannalta oleelliset muuttujat on huomioitu. Työkalun toimintaa ja toimivuutta tutkittiin case-kohteessa. Algoritmisen suunnittelun alustana käytettiin Rhonoceros 3D -ohjelman lisäosaa Grasshopperia.
Paalulaatta koostuu yleensä useasta lohkosta ja algoritmiavusteisen työkalun suurin hyöty paalulaattasuunnittelussa saavutetaankin juuri toistuvien rakenteiden suunnittelussa. Työkalu toimii melko hyvin ja sen avulla saadaan luotua laskentavalmis rakennemalli mitoitusohjelmaan sekä tietoa sisältävä BIM-malli tietomalliohjelmaan. Sen avulla suunnitteluprosessin sisältämät toistuvat työvaiheet saadaan automatisoitua ja prosessista näin nopeampaa ja tehokkaampaa perinteiseen suunnitteluprosessiin verrattuna. Ongelmakohdat työkalussa on tunnistettu ja kehitystä ja muutosta algoritmissa vaatii muun muassa kanaalilaattojen ja aukollisten laattojen huomiointi. Yksi jatkokehitysideoista on myös FEM-mallin analyysipohjien lisäys algoritmimalliin.