Parametrisk modellering av modulbasert byggesystem for høye trekonstruksjoner

Abstract

Oppgaven er en del av forskningsprosjektet WoodSol, som omfatter utvikling av et modulbasert byggesystem for høye trekonstruksjoner. Hensikten med WoodSol-prosjektet er å utvikle en bærekraftig og veldokumentert løsning som er konkurransedyktig mot eksisterende byggesystemer i stål og betong. Med bruk av momentstive rammer og lange spenn, skal modulen kunne tilrettelegge for åpne planløsninger og arkitektonisk fleksibilitet. Den første delen av oppgaven omfatter utvikling av en parametrisk plattform ved bruk av Autodesk-programvaren Dynamo, Revit og Robot Structural Analysis. Plattformen utgjør grunnlaget for en felles modell for visualisering og konstruksjonsanalyse av WoodSol-modulen. Programmering med Python har vært et sentralt verktøy i utviklingen av den parametriske plattformen, for å kunne oppnå høy kompleksitet i skriptet på en effektiv måte. Den parametriske plattformen er utviklet slik at den kan modellere konstruksjoner med kompleks geometri. I den forbindelse vil plattformen benyttes til å belyse og diskutere utfordringer knyttet til anvendelighet og arkitektonisk fleksibilitet. Ved å tøye grensene for bruksmulighetene til modulen, kan en utvide mulighetene for aktuelle byggeprosjekter for WoodSol. Videre vil plattformen benyttes til å gjennomføre en kort parametrisk konstruksjonsanalyse. Hensikten er å teste om arbeidsflyten og den parametriske plattformen kan modellere forventet konstruksjonsoppførsel. Analysen vil utgjøre grunnlag for å diskutere hvorvidt programvaren, arbeidsflyten og den parametriske plattformen er egnet til dette formålet for WoodSol-prosjektet. Med grunnlag i arbeidet som er gjort i oppgaven, kan det konkluderes med at programvaren og arbeidsflyten er velegnet for WoodSol. Noen begrensninger er imidlertid avdekket, hvorpå det oppfordres til videreutvikling eller undersøkelse av alternative løsninger. Når det gjelder utfordringer knyttet til fleksibiliteten, er det i oppgaven ikke utviklet eller trukket konklusjoner om endelige løsninger. De eksemplene som er belyst i oppgaven tyder likevel på at fleksibiliteten til WoodSol kan utvides, og at modulen med noen modifikasjoner kan tilpasses kompleks geometri.

This thesis is a part of the WoodSol research project, which involves developing a module-based building system for tall timber buildings. A key goal is to develop a sustainable and well-documented structural solution that is competitive to available steel and concrete solutions. Utilizing moment stiff connections and long spans, the WoodSol-module aims to facilitate open floor plans and architectural flexibility. The first part of the thesis involves developing a parametric platform, using the software Autodesk Dynamo, Revit, and Robot Structural Analysis. The platform allows for a common model for visual and structural purposes across disciplines. Programming is a key tool for the parametric platform, to enable high complexity and efficiency in the Dynamo script. The parametric platform is developed such that it can be used to model structures adapted to complex and irregular geometry. In that regard, the platform will be used to highlight and discuss aspects related to applicability and architectural flexibility. By extending the limits for application of the WoodSol module, the more building projects WoodSol will be relevant for. Furthermore, the parametric platform will be used to conduct a simple parametric structural analysis. The main purpose of the analysis it to test and verify that the workflow and parametric platform can model reasonable structural behavior. The structural analysis will provide the basis for discussing whether the software, workflow and parametric platform is suitable for the purpose of the WoodSol project. Based on the work conducted in this thesis, it can be concluded that the software and workflow used is suitable for WoodSol. However, some limitations are disclosed, and further work is encouraged to further develop the script or explore alternative solutions for the software and workflow. Regarding challenges related to flexibility, the thesis does not develop or draw any conclusions for structural solutions. The examples highlighted in the thesis, however, do indicate that the architectural flexibility of the WoodSol module has potential for development, and that the module, with some modifications, can be applicable for complex geometry.