Jännepunoksen kulun parametrinen hallinta

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin parametrisen mallinnuksen soveltuvuutta jännekulkujen mallintamiseen ja muokkaamiseen siltamallissa, käyttäen jännemitoitusohjelmasta saatavia parametreja. Opinnäytetyön tavoitteena oli luoda ohjelma, jolla voidaan toteuttaa Sofistik Structural Design -laskentaohjelmiston jänteen ohjauksen parametreja käyttäen jännegeometrian mallinnus Tekla Structures -mallinnusohjelmaan.

Opinnäytetyössä käytiin läpi siltasuunnittelua yleisesti, minkä jälkeen esiteltiin käytettävä ohjelmaympäristö sekä tutkimuksen toteutus. Ohjelma toteutettiin Rhinoceros -ohjelman Grasshopper -ohjelmointilaajennusta käyttäen. Ohjelma luomaa jännekulkua verrattiin jännemitoitusohjelmasta saataviin tuloksiin (referenssikäyrä) 16:ssa eri tapauksessa. Ohjelman tarkka toiminta dokumentoitiin yrityksen sisäiseen käyttöön salattavaksi liiteaineistoksi.

Ohjelma piirtää Sofistik Rhinoceros Interface -liitännäisen komponentteja käyttäen mastergeometrian (jännevoiman painopiste) annettujen parametrien mukaisesti, ja luo käyttäjän haluaman määrän jännekulkuja mastergeometrian ympärille. Jännekulkujen sijainti sillan matkalla voidaan määrätä jänteittäin, ja jännekulkujen päissä yksittäiset jännepunokset voidaan viuhkauttaa ankkureihin. Mastergeometriaa, ja sen mukana kaikkia jännekulkuja, voidaan muokata käyttäen mitoitusohjelman parametreja, mikä mahdollistaa taaksepäin yhteensopivuuden mitoitusohjelman kanssa.

Opinnäytetyössä havaittiin, että ohjelmalla luodun mastergeometrian heitto mitoitusohjelman referenssikäyrään verrattaessa on keskimäärin muutamia millimetrejä, mutta joissain tapauksissa jopa yli 10 millimetriä. Tämä eroavaisuus on merkittävä, jos tarkasteltava poikkileikkaus on matala, ja sen vaikutus tulee huomioida suunnittelussa ohjelmaa käytettäessä.

Jatkokehityskohteina tunnistettiin edellä mainitun geometrian poikkeavuuden syyn tarkempi selvittäminen, sekä ohjelman toimintojen muokkaaminen hyväksymään Excel -muotoinen lähtötieto, jotta sen tuottamaa tietoa voidaan monipuolisemmin hallita oikeisiin käyttökohteisiin soveltuvaksi. Hyödyllinen lisäys ohjelmaan olisi myös jänteiden suojaputken geometrian hallinta.

The purpose of this thesis was to study possibilities of parametric design in modeling of tendon geometries in bridge superstructures. The goal was to create a computer program that would utilize parameters from Sofistik Structural Design software to create 3D tendon geometries and would allow modification of these geometries using the same parameters.

The thesis includes brief insight into the bridge design process in general, and how parametric design can be utilized in such a process. The program was created using the Grasshopper -environment of the Rhinoceros modeling software. It uses parameters from the design software to create a tendon master geometry. The accuracy of the created tendon geometry was compared to the output data from the design software in sixteen different cases. All functions of the program were documented in detail in a separate appendix to this thesis. The contents of the appendix is not published.

In addition to creating the master geometry, the program allows the user to define the number of tendons to be created symmetrically around the master geometry, as well as the end points for the tendon geometries along the bridge axis. The user can define locations for strand anchors at the end of tendon paths, where individual strands will be directed to.

Evaluation of the created tendon geometries to design software reference curves indicated an average difference of 2-4 millimeters, but maximum values more than 10 millimeters at some locations. Such a difference is significant in low profile sections and needs to be considered in the tendon design process, if the program is used to model the tendon geometries.

Further research should be undertaken as to why the difference between tendon geometries is so big, as well as to modify the program to allow more complex data input schemes to facilitate its use in real-life design projects. The program could be further developed to model the duct geometries.