Optimointimenetelmien käytettävyys siltasuunnittelussa

Abstract

Siltasuunnittelun alalla on kasvava paine toteuttaa entistä tehokkaampia, ekologisempia ja kestävämpiä ratkaisuja. Tässä kandidaatintyössä tutkittiin erilaisia optimointimenetelmiä ja niiden soveltuvuutta siltasuunnitteluun. Erityistä huomiota kiinnitettiin menetelmiin, jotka mahdollistavat kestävien ja innovatiivisten ratkaisujen kehittämisen siltarakenteissa. Tavoitteena oli selvittää, kuinka käytettäviä optimointimenetelmät ovat siltasuunnittelussa.

Työ sisältää lyhyen teoriaosion optimointimenetelmistä ja niiden kehityksestä. Lisäksi työssä käydään läpi rakenteiden optimoinnissa käytettävää optimointiprosessia. Lukijalle esitellään myös lyhyesti optimointiprosessiin käytettäviä suunnittelutyökaluja ja ohjelmistoja.

Työn kokeellisessa osiossa tutustuttiin Belgiassa tehtyyn siltaprojektiin, jossa hyödynnettiin optimointia ja betonin 3D-tulostusta. Tutkimuksen tuloksia tarkastellessa huomattiin, että projektissa käytetty topologinen optimointi saavutti noin 20 % materiaalisäästöt verrattuna perinteiseen suunnittelutapaan. Materiaalisäästön kääntöpuolena kuitenkin todettiin, että rakenteen valmistus oli haasteellista.

Työ on osa tekniikan kandidaatin tutkintoa ja se on toteutettu kirjallisuuskatsauksena.

In the field of bridge design, there is increasing pressure to implement more efficient, ecological, and sustainable solutions. This bachelor's thesis explores various optimization methods and their applicability in bridge design, with a particular focus on methods that enable the development of sustainable and innovative solutions for bridge structures. The aim was to determine how feasible optimization methods are in bridge design.

The thesis includes a brief theoretical section on optimization methods and their development. It also covers the optimization process used in structural design and introduces the reader to the design tools and software utilized in the optimization process.

In the experimental part of the thesis, a bridge project in Belgium that utilized optimization and 3D printing of concrete was examined. The results showed that the topological optimization used in the project achieved approximately 20% material savings compared to traditional design methods. However, it was noted that the manufacturing of the structure posed challenges.

The thesis is part of a Bachelor of Engineering degree and was conducted as a literature review.