Algoritmiavusteisen suunnittelun hyödyntäminen betonielementtirakenteiden suunnittelussa

Abstract

Algoritmiavusteisessa suunnittelussa pyritään hyödyntämään algoritmeja, jotka suorit-tavat tietyn tehtäväsarjan. Algoritmi on ennalta määrätty ja yksiselitteinen tehtäväsarja, jonka jokainen osa on tarkkaan määrätty ja niillä on tietty tehtävä osana sarjaa. Tässä tutkimuksessa pyritään selvittämään, voidaanko algoritmiavusteista suunnittelua hyödyntää betonielementtirakenteiden suunnittelussa. Tutkimuksen päätavoitteina on luoda betonisten väliseinäelementtien algoritmiavusteinen suunnitteluprosessi, selvittää millä tavalla algoritmiavusteinen suunnittelu vaikuttaa betonielementtirakenteiden suunnitteluun ja minkälaisia ongelmia ja haasteita on tämän hetken ohjelmistoissa. Tutkimuksen tavoitteiden saavuttamiseksi hyödynnettiin kahta tutkimusmenetelmää: kirjallisuusselvitystä ja case-tutkimusta. Kirjallisuusselvityksen avulla kartoitettiin tutkimuksen eri alueiden taustoja, kuten algoritmin luomista ja sen jäsentelyä. Sen avulla saatiin selville myös, että globaalisti rakennusalalla algoritmiavusteisia suunnittelumenetelmiä hyödynnetään laaja-alaisesti. Näiden lisäksi luotiin betonisten väliseinäelementtien algoritmiavusteinen suunnitteluprosessi. Case-tutkimuksessa testattiin suunnitteluprosessin toimivuutta toteutetun kerrostalokohteen väliseinäelementtien suunnitteluun. Tutkimuksessa käytettiin Rhinoceros 3D, Grasshopper ja Tekla Structures -ohjelmistoja. Tutkimuksen aikana ilmeni useita ongelmia suunnitteluprosessissa ja ohjelmistoissa. Ohjelmistojen välinen yhteys aiheutti useita hankaluuksia käytettävyydelle ja ohjelmien toimivuudelle. Väliseinien mallintaminen onnistui tehokkaasti, mutta väliseinien elementtijaon algoritmiavusteista suunnittelua ei saatu toteutettua elementtijaon suunnittelun monimutkaisuuden vuoksi. Lisäksi väliseinien oviaukkojen ja muiden detaljointien kanssa todettiin ongelmia. Tulosten analysoinnissa havaittiin, että algoritmiavusteinen elementtisuunnittelu tulisi tehdä kerroksittain. Löydettiin myös keinoja, joiden avulla osa prosessin ongelmista voitaisiin ratkaista. Analysoinnin lopputuloksena todettiin, että algoritmiavusteisessa suunnittelussa on paljon potentiaalia, mutta suunnitteluprosessia tulee kuitenkin vielä muokata. Koska prosessi ei sovellu suoraan käytettäväksi, on tutkittava ja valittava halutaanko hyödyntää ainoastaan tehokasta ja eksaktia mallintamista, vai pyritäänkö ratkaisemaan nykyiset ongelmat ja mahdollistamaan myös algoritmiavusteinen detaljointi. Tämän tutkimuksen tulokset antavat hyvän taustan ja lähtökohdan jatkotutkimuksella. Tutkimustulosten perusteella voidaankin todeta algoritmiavusteinen suunnittelun olevan tämän hetken ja tulevaisuuden suunnittelijoiden työkalu.