TUULIKKI TANSKA
ALGORITMIT 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 osasto
Diplomityö, Tuulikki Tanska
Valvoja Matti Sanaksenaho
Ohjaaja Toni Österlund
25.9.2013
Wuorio-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 Analysis
Milos Dimcic, Structural Optimization of Grid Shells Based on Genetic
Algorithms
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.
Frei Otto, Saksan paviljonki Montrealin
maailmannäyttelyssä 1967
Force Density Method, periaate
Force Density Method, sovellettuna erilaisilla voimilla
GEOMETRINEN OPTIMOINTI
RELAKSAATIO Relaksaatiossa järjestelmä pyrkii sisäiseen tasapainotilaan
Kaksi toteutusta:
1.
Lloydin algoritmi
2.
Dynaaminen relaksaatio fysiikkasimulaation avulla
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, on
liitospiste 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