Yksityistiesillan algoritmiavusteinen suunnittelu

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkitaan algoritmiavusteisen suunnittelun mahdollisuuksia yksityistiesillan suunnittelussa. Opinnäytetyössä myös selvitetään mitä tarkoitetaan yksityistien sillalla ja erityisesti sitä, mitä vaaditaan sillalta, jolle haetaan valtion tukea. Ohjelmistoina tutkimuksessa käytettiin Rhinoceros 3D, Grasshopper, sekä Karamba3D -ohjelmia. Opinnäytetyön tilaajana toimi Ramboll Finland Oy. Opinnäytetyöhön sisältyy luottamuksellista tietoa, joten yksityiskohtainen tieto algoritmin rakenteesta on jätetty esittelemättä tässä työssä.

Suomen yksityisteillä on tuhansia siltoja. Näistä suuri osa on rakennettu 1900-luvulla ja ne alkavat olla suunnitellun käyttöikänsä päässä. Lisäksi tieliikenteen kuormat ovat kasvaneet useasti viimeisen 50 vuoden aikana ja esimerkiksi puutavara-autot usein joutuvat ylittämään näitä vanhoja pieniä tiesiltoja. Sillan uusiminen on kallis toimenpide varsinkin pienille tieosuuskunnille. Sillan uusimiseen tai korjaukseen voidaan myöntää monessa tapauksessa valtion avustusta. Kuitenkin vaatimattomankin sillan suunnitteluun kuluu aikaa laskentaan ja piirustusten tuottamiseen. Yksityistiesiltojen tilaajilla budjetti on usein hyvin rajallinen ja urakassa halutaan päästä mahdollisimman halvalla.

Opinnäytetyö koostuu kahdesta osiosta. Teoreettisesta kirjoitusosiosta ja toiminnallisesta tutkimusosiosta. Toiminnallisessa osiossa luotiin visuaalista ohjelmointia käyttäen suunnittelutyökalu, jolla voidaan mitoittaa yksiaukkoisen liimapuu- tai teräspalkkisillan päällysrakenne voimassa olevien euronormien ja Väyläviraston kansallisten ohjeiden mukaisesti ja tuottaa sillasta kolmiulotteinen NURBS-pintamalli. Teoreettisessa osiossa tehtiin kirjallisuusselvitystä yksityisteistä, yksityisteiden silloista ja valtionavustuksesta. Lisäksi tekstissä kuvataan ja analysoidaan opinnäytetyössä rakennetun algoritmin toimintaa.

Algoritmiavusteinen suunnittelu on yleistymässä rakennusalalla. Algoritmeissa on vielä valtavasti hyödyntämätöntä potentiaalia ja siksi on tärkeää, että yritykset teettävät opiskelijoilla tutkimuksia aiheesta. Toivon mukaan algoritmit ja niiden soveltaminen suunnittelussa saavat tulevaisuudessa oman paikkansa myös suunnittelijoiden koulutuksessa.

In this thesis, the possibilities of algorithm-aided design in the design of a private road bridge were investigated. The thesis also explained what was meant by a private road bridge and especially what was required of a bridge for which the state support was sought. Rhinoceros 3D, Grasshopper, and Karamba3D were the softwares used in the study. The client of the thesis was Ramboll Finland Oy. The thesis contains confidential information, so any detailed information about the structure of the algorithm was not presented in this work.

There are thousands of bridges on the Finnish private roads. Many of these were built in the 20th century, and are at the end of their planned lifespan. In addition, the road traffic loads have increased frequently over the past 50 years and, for example, timber trucks must often cross these old small road bridges. Renovating the bridge is an expensive operation, especially for small road cooperatives. In many cases, a state grant can be awarded for the renewal or repair of a bridge. However, even for a modest bridge design, it takes time to calculate and produce drawings. Subscribers to private road bridges often have a very limited budget and want to get the contract as cheap as possible.

The thesis consisted of two parts. The theoretical writing part and the functional research part. In the functional part, a design tool was created using visual programming to dimension the superstructure of a single-span glulam or steel girder bridge in accordance with the current Euronorms and the national guidelines of the National Agency for Fairways and to produce a three-dimensional NURBS surface model of the bridge. In the theoretical part, a literature review of private roads, private road bridges and state subsidies was conducted. In addition, the text described and analyzed the operation of the algorithm built in the thesis.

Algorithm-aided design is becoming more common in the construction industry. There is still a huge untapped potential in algorithms, and it is therefore important that companies commission students to conduct research on the subject. I hope that the algorithms and their application in design will also have their place in the training of designers in the future.