Teräsrungon automaattinen generointi

Abstract

Tämän työn tavoitteena on tutkia algoritmisen mallintamisen kyvykkyyttä teräsrunkoisen rakennuksen automaattiseen generointiin. Tutkimusmenetelminä käytetään kirjallisuustutkimusta, sekä tapaustutkimusta. Kirjallisuuden kautta perehdytään algoritmisen suunnittelun määrittelyyn, sen toimintatapaan, sekä nykyiseen käyttöön rakennesuunnittelussa. Tapaustutkimuksen avulla tarkastellaan työn aikana luodun algoritmin toimivuutta käytännössä kuvitteellisen kohteen tietomallin luomisessa. Valmiista tietomallista rajattiin tarkempaan algoritmin kyvykkyyden tarkasteluun vasemman sivun runkorakenteet, joista luotiin valmis FEM-laskentamalli kuormituksien, sekä tuentojen osalta algoritmisesti. Tämän jälkeen rakenneanalyysin tuottamia tuloksia vertailtiin algoritmisen mallin, sekä perinteisesti tuotetun mallin välillä. Rakenteiden mitoittamiseen tai optimointiin ei tässä työssä perehdytä, vaan keskitytään rungon generointiin liittyvään logiikkaan. Työssä käytettävät ohjelmistot ovat Rhinoceros3D, Grasshopper, Tekla Structures ja Robot Structural Analysis. Algoritmin toimintaan vaaditut lisä-osat Grasshopperille ovat Grasshopper – Tekla Live Link, Salamander3 ja Telepathy. Tutkimuksen aikana onnistuttiin luomaan algoritmi, joka kykenee tuottamaan rakennuksen rungosta tietomallin käyttäjän syöttämien parametrien mukaan. FEM-laskentamallien vertailussa saatiin samat rakenneanalyysitulokset algoritmisesti tuotetun, sekä perinteisesti tehdyn mallin välillä. Algoritmin tuottamissa lopputuloksissa ei ilmennyt ongelmia. Rakennemallia muunnettiin eri tilanteiden mukaan, onnistunein tuloksin. Tutkimuksen perusteella huomataan kokonaisen rungon mallintamisen olevan mahdollista käyttäen pelkästään algoritmiavusteisia menetelmiä. Tietomallin tuottamisessa ilmenee kuitenkin haasteita muokkausmahdollisuuksien laajuuden kanssa. Algoritmeja hyödyntämällä rakenne-osien yksilöintikin on mahdollista, mutta syötettävien parametrien määrä kasvaa nopeasti erittäin pitkäksi kokonaisuudeksi. Tällöin käyttöliittymän teko algoritmin toteutukselle on välttämätöntä selkeyden ja nopeuden takia. Rakenneanalyysituloksien yhtäläisyyden perusteella voidaan myös todeta algoritmin olevan kykeneväinen FEM-laskentamallin luomiseen. Haasteena ilmenee kuitenkin tässäkin tilanteessa mahdollisten muokkausparametrien laajuus täydellisen mallin luomista varten. Algoritmiavusteisia menetelmiä hyödynnettäessä onkin tärkeää tunnistaa mitkä lähtötiedot ovat algoritmin toiminnan kannalta välttämättömiä, ja mistä kohtaa olisi helpompi jatkaa toisen ohjelmiston avulla loppuun.