Optimization of Bridge Placement and Type in Terrains: A Conceptual Structural Design Approach

Abstract

Parametriske verktøy blant ingeniører og arkitekter tilbyr mange fordeler. De fremskynder og effektiviserer strukturelle vurderinger i de tidlige stadiene av brodesign og for strukturer som skyskrapere, boligbygg og lignende prosjekter. Disse verktøyene muliggjør også optimalisering, noe som baner vei for forbedret ytelse og funksjonalitet.

Denne studien tar sikte på å utforske bruken av parametriske verktøy i den konseptuelle designfasen av broer, og legger grunnlaget for en algoritme som evaluerer disse broene basert på spesifikke strukturelle kriterier og miljøhensyn for å identifisere den optimale broen for et gitt terreng.

Studien vil undersøke ni ulike brodesign konstruert i tre forskjellige materialer for å etablere et omfattende grunnlag for å evaluere bruenes strukturelle ytelse og sammenligne utslipp. Videre vil det bli gjennomført en parametrisk studie hvor bruenes miljøvennlighet og strukturelle ytelse blir grundig vurdert. I tillegg vil en spesifikk bro bli testet i et spesifikt terreng med søkelys på både miljøvennlighet og strukturell ytelse gjennom en lokasjonsstudie.

Funnene fra disse studiene understreker ikke bare den praktiske nødvendigheten av videreutvikling av broene for å oppnå realistisk ytelse, men belyser også begrensningene ved parametriske verktøy. Resultatene fra lokasjonsstudien var generelt positive, men det ble identifisert utfordringer knyttet til de beregningsmessige kravene til optimaliseringsprosesser, noe som fremhever den betydelige datakraften som kreves for slike oppgaver i noen av broene. Dette understreker de praktiske implikasjonene av forskningen min.

Parametric tools, among engineers and architects, offer many benefits. They expedite and streamline structural assessments during the early stages of bridge design and for structures like skyscrapers, residential buildings, and similar projects. These tools also enable optimization, paving the way for enhanced performance and functionality.

This study aims to explore the application of parametric tools in the conceptual design phase of bridges, laying the groundwork for an algorithm that evaluates these bridges based on specific structural criteria and environmental considerations to identify the optimal bridge for a given terrain.

The study will investigate nine different bridge designs constructed from three different materials to establish a comprehensive basis for evaluating the structural performance of the bridges and comparing their emissions. Furthermore, a parametric study will be conducted to assess the bridges' environmental friendliness and structural performance thoroughly. A specific bridge will also be tested in a particular terrain through a location study, focusing on environmental friendliness and structural performance.

The findings from these studies emphasize the practical necessity for further development of the bridges to achieve realistic performance and shed light on the limitations of parametric tools. The results of the location-based study were generally positive. Still, challenges related to the computational requirements of optimization processes were identified, highlighting the significant computational power needed for such tasks in some of the bridges. This underscores the real-world implications of my research.