Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorRønnquist, Anders
dc.contributor.advisorHaakonsen, Sverre Magnus
dc.contributor.authorBorgen, Kristine Strøm
dc.contributor.authorHjelmeland, Mia Skauge
dc.date.accessioned2021-11-10T18:19:24Z
dc.date.available2021-11-10T18:19:24Z
dc.date.issued2021
dc.identifierno.ntnu:inspera:78584794:47624949
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2828944
dc.descriptionFull text available on 2024-06-29
dc.description.abstractI dag består forskaling vanligvis av kryssfiner-plater, noe som resulterer i enkle geometrier og dårlig materialutnyttelse. I teorien tillater betongens flytende egenskaper konstruksjoner i alle mulige former. Likevel blir forskalingen en praktisk begrensning, både med tanke på lønnsomhet og montering. Algoritme-støttet design kan overkomme disse begrensningene ved å legge til rette for design og produksjon av komplekse geometrier. Denne masteroppgaven undersøker hvordan et parametrisk miljø kan brukes til å automatisere ulike tidkrevende prosesser og produksjon av betongkonstruksjoner. Det visuelle programmeringsverktøyet Grasshopper er brukt til å utvikle to optimaliseringsalgoritmer. Disse utforsker hvordan man kan analysere konstruksjonen i et parametrisk arbeidsområde, for å skape dekker med høyere materialutnyttelse og et rikere arkitektonisk uttrykk. I den første algoritmen, Cross Section Optimization, er et dekke optimalisert til å ha minimal høyde over hele flaten. Den andre optimaliseringen, Optimization with Principal Stress Lines, lager dekker inspirert av Pier Luigi Nervi, optimalisert med ribber plassert langs spenningslinjene. Cross Section Optimization viser en reduksjon i mengde betong i forhold til et dekke med konstant høyde. Optimization with Principal Stress Lines viser en økning i mengde betong, og trenger videre automatisering for å kunne finne optimale verdier for de ulike parametrene. Etter optimaliseringene er det nødvendig å kunne produsere det komplekse designet. For å forenkle denne prossesen, er det utvklet en plugin. Ved å bruke programmeringsspråket C# og Microsoft Visual Studio, er det laget en plugin til Grasshopper. Advanced Formwork Creator automatiserer forskalingen rundt ulike komplekse geometrier, deler forskalingen inn i mindre deler, og gjør det mulig å 3D printe den. Ved å bruke digital fabrikasjon sammen med en programmert plugin til å lage forskaling, kan man oppnå komplekse betongkonstruksjoner. Avslutningsvis er det gjennomført et prosjekt med digital fabrikasjon. Prosjektet er et samarbeid med en annen mastergruppe, og skal illustrere mulighetene ved å kombinere parametrisk design og digital fabrikasjon. Prosjektet bruker en CNC-maskin til å produsere forskaling til en betongbenk med ribber, søyler og understøttelse til forskalingen. Dette prosjektet viser hvordan optimalisering og digital fabrikasjon fungerer i praksis. Prosedyrene som er utviklet illustrerer mulighetene for å automatisere optimaliseringer av betongdekker, med mål om å redusere mengden betong. Ved å redusere mengden betong vil også klimagassutslippene fra konstruksjoner bli redusert. Det blir også ansett som fordelaktig med et rikere arkitektonisk uttrykk.
dc.description.abstractFormwork today usually consists of sheets of plywood, resulting in plain geometries and little material efficiency. In theory, the plastic behavior of concrete allows structures in any wanted shape. However, practical limitations are given by the formwork, both in terms of cost and assembly. Algorithms-Aided Design (AAD) alleviates this problem by facilitating the design and manufacturing of complex geometries. This thesis investigates how a parametric environment can be used to automate different time-consuming processes and manufacturing of concrete structures. The visual programming language Grasshopper is used to develop two optimization algorithms. These explore the use of structural analysis within a parametric workspace, to create material efficient slabs with great architectural expression. In the first algorithm, Cross Section Optimization, the slab is optimized towards minimum heights over its entire surface. The second optimization, Optimization with Principal Stress Lines, creates a slab inspired by Pier Luigi Nervi, optimized with ribs placed along the stress lines. The Cross Section Optimization shows a decrease in amount of concrete compared to a constant height slab. Optimization with Principal Stress Lines shows an increase in mass, and needs further automating to be able to find optimal values for the inputs. After the optimizations it is necessary to be able to fabricate the complex design. To ease this process, a plugin is developed. By using the programming language C# in Microsoft Visual Studio, a plugin for Grasshopper is created. The plugin automates the creation of formwork for various complex geometries, dividing the formwork into pieces, enabling them to be 3D printed. By using digital fabrication in combination with a programmed plugin to create formwork, complex concrete geometries can be achieved. To conclude the work, a case study with digital fabrication is presented. This is a collaboration with another group, and illustrate the possibilities in combining parametric design and digital manufacturing. The project uses a CNC machine to produce formwork for a concrete bench with ribs, columns and scaffolding. The case study shows how the optimization and digital manufacturing works in practice. The procedures created illustrate the possibilities of automating optimizations of concrete slabs, with the goal to reduce the amount of concrete used. By reducing the concrete, the emissions from the buildings will be reduced as well. It is also considered beneficial to have slabs with more architectural features.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleOptimization and Digital Fabrication of Material Effective Concrete Slabs
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

FilerStørrelseFormatVis

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel