geometrisen optimoinnin menetelmät …2014.puupaiva.com/sites/default/files/sali f_tuulikka...

TUULIKKI TANSKAALGORITMIT PUURAKENTAMISESSA

Tarkoituksena kehittää ja tutkia puurakenteita ja puurakentamista julkisen rakennuksen mittakaavassa käyttäen algoritmisia suunnittelumenetelmiä, sekä tietokoneavusteisia tuotantomenetelmiä hyödyntäen.

- Diplomityöt

- Workshop-muotoiset projektit

- Julkaisu-/näyttelytoiminta

Ote kirjasta Algoritmit puurakenteissa

Geometrisen optimoinnin menetelmät arkkitehtisuunnittelussa

Algoritmiavusteisesti suunniteltu puurakenteinen uimahalli Oulun Linnanmaalle

Oulun yliopiston arkkitehtuurin osastoDiplomityö, Tuulikki TanskaValvoja Matti Sanaksenaho

Ohjaaja Toni Österlund

25.9.2013Wuorio-palkinto 2014

1. State-of-the-art selvitys, algoritmisten suunnittelumenetelmien tutkimuksen nykytilanne maailmalla, painottuen oman

mielenkiintoni mukaisiin menetelmiin

2. Oman tutkimuskysymykseni ja sen luoman problematiikan selkeyttäminen. Tähän liittyi myös kaikkien suunnitelman muodonluontiin

osallistuneiden algoritmisten prosessien luominen.

3. Itse suunnittelutehtävä, ja sen luomaan ongelmakenttään perehtyminen. Tämä loi raamit ja kontekstin varsinaiselle suunnittelutyölle

sekä sen tuloksille.

GEOMETRINEN OPTIMOINTI State-of-the-Art

Mutsuro Sasaki, Sensitivity AnalysisMilos Dimcic, Structural Optimization of Grid Shells Based on GeneticAlgorithms

Statiikkaan perustuva, stabiilin puristusrakenteen muodostava graafinen ja parametrinen suunnittelutyökalu, RhinoVAULT

Enrique Ramos Melgar, partikkelisysteemeihin perustuva rakenneanalyysimenetelmä, joka integroi reaaliaikaisen fysiikkasimuloinnin

”One does not actually create the form; one lets it become as it has to, according to its own law”- Heinz Isler

Digitaalisesti tehty verkkorakenteen muodon etsintäsimulaatio. Vaikuttavina voimina painovoima ja verkon pisteiden väliset jousivoimat.

Force Density Method, periaate

Frei Otto, Saksan paviljonki Montrealin maailmannäyttelyssä 1967

Force Density Method, sovellettuna erilaisilla voimilla

RELAKSAATIO Relaksaatiossa järjestelmä pyrkii sisäiseen tasapainotilaan

Kaksi toteutusta:

1. Lloydin algoritmi

2. Dynaaminen relaksaatio fysiikkasimulaation avulla

GEOMETRINEN OPTIMOINTI

Lloydin algoritmi

Pisteverkon jokainen piste liikkuu kohti sitä ympäröivien pisteiden keskiarvoa (= ”solun” keskipistettä)

Dynaaminen relaksaatio fysiikkasimulaation avulla

Kolme vaikuttavaa voimaa: Hooken lain mukaiset jousivoimat, pinnalle pakottava vetovoima sekä reunimmaisiin pisteisiin sovellettava

pinnan reunaviivalle pakottava vetovoima.

LIITOS

Vapaamuotoisen kolmioverkkorakenteen muodostamiseen liittyvä keskeinen ongelma on vääntö liitospisteissä.

Oletetaan, että viivaverkon jokainen viiva määrittää tason, jolla tämä viiva sijaitsee koko pituudeltaan.Liitospiste (vertex-piste), jossa siihen liittyvien viivojen määrittämien tasojen leikkaus on suora viiva, onliitospiste jossa ei esiinny vääntöä ja tämä suora viiva on liitospisteen akseli.

Onko sellaista vapaamuotoista kolmioviivaverkkoa mahdollista löytää, jossa liitospisteissä ei esiinny vääntöä?

Ei ole.

Vaikka usealle tasolle ei ole löydettävissä yhteistä akselivektoria, niin kahden avaruudessa sijaitsevan tason leikkaus on aina suora viiva, samoin kuin tasossa sijaitsevien kahden viivan leikkaus on aina piste (elleivät viivat ole yhdensuuntaisia).

Räjäytyskuva liitosratkaisusta

Toisistaan poikkeavat normaalivektorit kolmioverkon liitospisteissä

Kahden vierekkäisen tason yhteinen akselivektori

Levyt risteävät liitoskohdassa

Teräslevyjen taivutussäde lyhentää taivutetun teräslevyn kärkeä

Valmis liitos

LINNANMAAN UIMAHALLI- JA LIIKUNTAKESKUS

Näkymä aulatilasta, kahvio vasemmalla, uimahallin pukuhuonetilat oikealla

Julkisivu länteen

Pohjapiirros 1.kerros

Näkymä liikuntahallista

Julkisivu pohjoiseen

Pohjapiirrokset kellarikerros ja 2.kerros

Leikkaus A-A, pitkittäisleikkaus uimahallista ja liikuntahallista

Leikkaus B-B, poikittaisleikkaus uimahallista

Diplomityö ja Algoritmit puurakenteissa -kirja ladattavissa:

www.digiwoodlab.fi

PARAMETRINEN MALLI & CNC

PARAMETRINEN MALLI & CNC

OPTIMOINTI & PARAMETRINEN MALLI & CNC

BIOMIMETIIKKA & PARAMETRINEN MALLI & CNC

www.muuan.fi