Implementering av parametrisk optimalisering i praksis: dimensjonering og valg av bæresystemer i bygninger

Abstract

Sammendrag: Automatisering av arbeidsprosesser i byggebransjen har i de siste 10-15 årene vært i stor utvikling, der effektiviteten av gjenbruk av informasjon er enda et nytt begrep i industrien. Det viser seg at optimalisering av konstruksjoner i bygninger som oftest forekommer for sent for å ha noen real påvirkning på den endelige konstruksjonen. Formålet med denne oppgaven er å demonstrere de praktiske mulighetene for automatisering og optimalisering av bygninger i et parametrisk miljø. Dette ved tre foreslåtte designprosessmetoder, som skal kunne brukes til utvikling av et mer intelligent design. Til dette benyttes det visuelle programmeringsverktøyet Dynamo, sammen med en supplerende konstruksjonsanalyse i Robot structural analysis. De tre foreslåtte designprosessmetodene benyttes til utvikling av en beregningsmetode for optimalisering av et dekkesystem for et gitt rektangulært areal. Utarbeidelsen av denne optimaliseringsprosessen har bakgrunn i Swecos ønske om å kunne utforske flere optimale dekkesystem-alternativer, med begrenset ressursbruk. Optimalisering av dekkesystemet benytter algoritmiske optimaliseringsteknikker, som arbeider mot å finne de mest optimale løsningene. Dekkets optimaliseringsgrad vurderes ut ifra blant annet konstruksjonsvekt, og mengde lokale armerigsforsterkninger i dekket. Den utviklede parametriske beregningsmetoden er testet for to typer oppbygning av dekkesystemer. Basert på et Brute force search og en genetisk algoritmisk optimaliseringsprosess, har beregningsmetoden lykkes med å identifisere de optimale løsningene.

Abstract: Automation of the workflow in the construction industry has been in great development for the last 10 to 15 years. The efficiency of the re-utilization of information is one of many areas that are still not optimal in the industry. The optimization of the building design usually occurs too late, making it costly or impractical to implement some of the changes to the final design. The purpose of this thesis is to demonstrate the possibilities for automation and optimization of building design, early, in a parametric environment. In this thesis, an exploration of three design processes is undergone, with the focus on more intelligent design. Dynamo, a visual programming software, along with Robot Structural analysis, a FEA program, are used as tools to aid the design processes. Furthermore, a calculation method for optimizing the structural slab system, for a given area, is developed with the basis of the three design processes. The calculation proposal uses algorithmic optimization techniques, working towards a solution with the lowest structural weight and required reinforcement for each slab. The proposed calculation method has proven efficient and is able to explore several slab systems with limited use of resources. Two types of slab systems have been successfully tested, indicating an optimal solution based on a Brute Forcesearch and agenetic algorithmic optimization process.