Betonielementtirakenteisen kerrostalon sisärungon parametrinen tietomallintaminen osana elementtisuunnitteluprosessia

Abstract

Kerrostalokohteiden perinteinen elementtien tietomallintaminen sisältää useita toistuvia työvaiheita, mikä voi aiheuttaa tehottomuutta ja laadullisia ongelmia suunnitteluprosessissa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on kehittää betonielementtirakenteisen asuinkerrostalon sisärungon parametrisen tietomallintamisen menetelmä, jonka avulla pyritään tehostamaan elementtisuunnittelun prosessia. Työn keskiössä on väliseinä- massiivilaatta- ja ontelolaattaelementtien parametrinen tietomallintaminen sekä kyseisten elementtien liitosten algoritmiavusteinen detaljointi. Tutkimuksessa tietomallintamisen ympäristönä toimii Tekla Structures -ohjelmisto. Kehitetyssä menetelmässä tarvittava algoritmi muodostetaan Rhinoceros 3D:n Grasshopper-lisäosan avulla. Tutkimusympäristönä työssä toimii Sweco Rakennetekniikka Oy. Tutkimus koostuu kirjallisuustutkimuksesta sekä kehitysprosessin tarkastelusta. Kirjallisuustutkimuksessa tarkastellaan elementtisuunnittelun prosessia, tutkimuksen kohteena olevien rakenteiden erityispiirteitä sekä parametrisen suunnittelun teoriaa. Kehitysprosessin tarkastelussa kuvataan kehitetyn menetelmän toimintaa, saavutettuja hyötyjä ja tunnistettuja ongelmia. Parametrisen tietomallintamisen avulla työssä onnistutaan toteuttamaan tavoitetason täyttävä elementtisuunnitteluun soveltuva tietomalli kerrostalon sisärungosta. Kehitetty prosessi todettiin toimivaksi, mutta samalla tunnistettiin useita prosessissa vaikuttavia ongelmia ja puutteita. Tutkimusaiheen laajuus myös paljastui ennakoitua suuremmaksi ja työssä tunnistettiin tarve useille jatkokehityskohteille.

Traditional modeling of an apartment buildings involves a lot of repetitive work steps, which can cause inefficiencies and qualitative problems in a design process. The purpose of this thesis is to develop a parametric building information modeling process for a precast concrete interior frame system of apartment building and improve efficiency of design process. Focus of the thesis is parametric modeling of precast concrete partition walls, solid slabs, hollow-core slabs, and algorithm-aided detailing of joints of these elements. In this thesis building information modeling environment is Tekla Structures software. The algorithm needed in the developed method is generated using Grasshopper add-on for Rhinoceros 3D. The research environment of the thesis is Sweco Rakennetekniikka Oy. The thesis consists of a literature research and an examination of the development process. The literature review examines the process of element design, specifics of the precast concrete interior frame system of apartment building, and the theory of parametric design. The review of the development process describes operation of the developed method, benefits achieved and problems identified in the method. In this thesis it is found that with the parametric modeling, it is possible to implement a building information model suitable for element design from the interior frame system of an apartment building that meets the target level. The developed process was found to be working, but at the same time several problems and deficiencies affecting the process were identified. Scope of the research topic was also revealed to be larger than expected and the need for several further development topics was identified in the thesis.