Jännitetyn betonisen palkkisillan rakenneanalyysin ja mitoituksen automatisointi

Abstract

Tässä työssä tutkittiin algoritmipohjaisen suunnittelun ja automatisoinnin mahdollisuuksia sekä toimivuutta jännitetyn betonisen palkkisillan rakenneanalyysin ja mitoituksen tekemisessä. Automatisoinnin tarkoituksena on vähentää manuaalista työtä, jolla saadaan inhimilliset virheet poistettua sekä lisättyä suunnittelijalla käytettävissä olevaa aikaa luovaan ongelmanratkaisutyöhön. Tutkimuksen tavoitteena on luoda algoritmipohjainen työkalu, jolla edellä mainitun sillan rakenneanalyysi ja mitoitus saadaan automatisoitua. Työkalu toteutetaan Sofistikin sekä McNeel Rhinoceros 3D:n Grasshopper lisäosan avulla. Sofistik on FEM -ohjelma, jolla suoritetaan rakenneanalyysi sekä mitoitus ja Grasshopper on visuaalisen skriptauksen ohjelma, jolla toteutetaan automatisointi. Työ on jaettu kirjallisuus-, soveltamis- ja pohdintaosioon. Ensimmäisenä läpi käydään kirjallisuusosuus, jossa esitellään siltatyyppiä, rakennemallin muodostamista, kuormituksia ja algoritmipohjaisen automatisoinnin teoriaa. Tämän jälkeen vuorossa on soveltamisosio, jossa esitellään kirjallisuusosuuden pohjalta toteutettua työkalua. Osiossa käydään läpi niin työkalun luominen ja erilaisten parametrien yhteen ketjuttaminen kuin myös työkalun toimintaa kolmen esimerkkikohteen kautta. Esimerkkikohteiden kautta testataan työkalun muokkautuvuutta erilaisiin siltakohteisiin ja sen toimivuutta yleisellä tasolla. Viimeisenä työssä käydään läpi tutkimuksen onnistumista sekä sen aikana esiin nousseita huomioita ja jatkokehityskohteita. Kuten edellisessä kappaleessa mainittiin, työkalun toimintaa ja muokattavuutta testattiin kolmen erilaisen esimerkkikohteen kautta. Lisäksi ensimmäisestä esimerkkikohteesta laadittiin tutkimuksessa vertailulaskelmat, jotta voidaan varmistua rakennemallin toimivuudesta. Tutkimuksen voidaan sanoa olevan onnistunut, sillä hyvin erityyppisten siltojen rakennemallit sekä mitoitus saatiin toteutettua työkalulla kaikissa esimerkkikohteissa. Myös rakennemallin vertailulaskelmat tuottivat samoja tuloksia, joten voidaan tehdä johtopäätös rakennemallin toimivuuden oikeellisuudesta. Tutkimuksen aikana heräsi monia jatkokehityksen kohteita, joita ovat esimerkiksi kuvatunlaisen työkalun toteuttaminen toiselle siltatyypille sekä lisälähtötietojen lisääminen Grasshopperiin, jolloin suunnittelijan on mahdollista huomioida siltaympäristö ja alittavat tai ylittävät väylät suunnittelussaan, varsinkin projektin ollessa yleissuunnitteluvaiheessa. Seuraava vaihe tutkimuksessa ja työkalun käytössä on sen hyödyntäminen todellisessa projektissa. Oikea projekti toimii vasta todellisena testinä työkalun toimivuuteen ja muokattavuuteen.