-sotto in italiano -
My graduation presentation is an extract of the project carried out with the Odico company about the study of the roof structural optimization
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La mia presentazione di Laurea è un estratto del progetto realizzato con l'azienda Odico sullo studio dell'ottimizzazione strutturale di una copertura
2. Dal tirocinio
svolto presso
l’azienda Odico e
l’Univeristà di
architettura di
Aarhus, ho
sperimentato
nuovi metodi di
progettazione
parametrica
00Odico Aps
Arkitektskolen Aarhus
Odico Formwork Robotics un’ azienda
produttrice di casseforme in polistirolo espanso.
I tagli laser e robot, gli permettono di realizzare
strutture in cemento armato innovative. Molte
collaborazioni con architetti internazionali e
progettisti in tutto il mondo, gli hanno permesso
di sperimentare nuove procedure di impiego dei
loro bracci robotici anche per assemblaggio di
muri in mattoni, saldature o taglio di altri
materiali quali acciaio e marmi creando
geometrie complesse. Odico collabora da anni
con L’università di architettura di Aarhus dove
propone studi e interagisce con i PhD, tra cui
Arch. Asbjørn Søndergaard, co-tutor assieme al
Prof. Paolo Valvo del mio tirocinio formativo.
ODICO ApS
Aarhus (Danimarca) Novembre 2017-Settembre 2018
3. 3
Il termine
«parametrico» e
le sue origini in
campo
architettonico,
nascono in Italia
nei primi anni
’30, i
protagonisti
sono:
01CENNI STORICI
( 1 8 9 1 - 1 9 7 9 )
Spunti provenienti dalla
Biomimetica
Propone la realizzazione delle
opere in funzione degli sforzi
di progetto e non con l’utilizzo.
di strutture canoniche.
Ing. Pier Luigi Nervi
( 1 9 0 6 - 1 9 7 3 )
Studio della struttura
vista come forme progettate da
parametri.
Progetti in collaborazione con
matematici.
Ing. Luigi Moretti
( 1 9 2 6 - 1 9 8 1 )
Con il Ponte su Basento a Potenza,
racchiude i primi tentativi di
Cambiamento del processo
Progettuale. Gli sforzi generano
la struttura.
Ing. Sergio Musmeci
4. 3
Attorno alla
metà del secolo
scorso, un nuovo
indirizzo di
ricerca
caratterizza
tutta
l’avanguardia
progettuale:
02IL PROCESSO
I D E A D I
P R O G E T T O
FORMA
S V I L U P P O
RICERCA DEI
CARICHI E
DIMENSIONAMENTO
V E R I F I C A
Delle STRUTTURE e
dell’ UTILIZZO
D A T I I N
I N P U T
Parametrizzazione
dei dati e ambiante
di ottimizzazione
P R O C E S S O
O T T I M I Z Z A T O
FORMA proveniente da
dati certi e realizzata
con basi certe
P R O D O T T O
F I N A L E
Ma fondato su basi
solite e regole
strette
5. Siamo negli anni
duemila, quando
viene prodotto
da
Pro/ENGINEER
il primo
software
parametrico per
uso meccanico
03LA NASCITA DEI
SOFTWARE
Sviluppo degli
Hardware
Software parametri
Nuovi metodi di
progettazione
Processo al
centro del
progetto
+ + =
Software che permettano di progettare l’idea,
basata sud dei parametri modificabili
Software parametrici
Tramite la programmazione visuale si realizzano
parti di programma, senza l’uso di conoscenze
informatiche.
Programmazione visuale
6. Alcune dei
metodi per
l’ottimizzazione
di una struttura
sono i seguenti:
04OTTIMIZZAZIONE Plugin di Rhinocers per
progettazione visuale
RHINOCEROS
GRASSHOPPER
Software di disegno CAD
KARAMBA
Plugin di Rhinocers per la
Progettazione parametrica
GALAPAGOS
Plugin di Rhinocers basato sui
metodi generativi
MATLAB-EXCEL
Applicativi esterni collegati da
liste o tabelle
7. La matematica
alla base del
progetto
topologico è
rappresentabile
secondo il
seguente
sistema:
05OTTIMIZZAZIONE
TOPOLOGICA
8. Il flusso di
lavorno si
accentra sui tre
sofware
MATLAB
EXCELL
GRASHOPPER
Che comunicano
tra loro tramite
liste
06GRASSHOPPER GRASSHOPPER
è stata definita la
geometria
EXCELha gestito le
liste per modellare I
punti di applicazione
e I carichi
MATLAB ha
importato la
geometria e
ottimizzato i dati
GRASSHOPPER ha
caricato I dati da
MATLAB in un
ambiente CAD
L’interesse che ha portato alla realizzazione della tesi, è nata dall’esperienza di Traiership svolta ad Aarhus tra Novembre 2017 e sembre 2018-
In questi 9 mesi in Danimarca ho collaborato ad un progetto di ricerca presso l’azienda Odico in collaborazione con la scuola di architettura in Aarhus.
L’utilizzo massiccio di tecniche di programmazione visuale e metodi parametrici di progettazione mi ha spinto ad approfondire il tema.
Facendo ricerche storiche ho appreso che le origini dell’ottimizzazione strutturale, sono da ricercare in Italia degli anni 30.
Se vogliamo trovare un punto di inizio di questi metodi, I rpotagonisti sono PLN-LM-Sm.
Siamo nel periodo colonialista Italiano, quando, a causa dell’invasione dell’Eritra, l’Italia è soggetta a pesanti sanzioni commerciali che riducono gli approvvigionamenti di acciaio anche a fini edilizzi.
Pier Luigi nervi, prolifico ingengere civile di quei temi, ottimizzata le materie prime prendendo spunti dalla natura per realizzare strutture in funzione delle forze in gioco.<
L’opera del palazzetto dello sport, prime applicazioni di strutture basati sulle forze e riproduzioni in serie di elementi (21 parti uguali)
L’ing moretti, pochi anni più tardi, cerca di cambaire il punto di vista architettonico di quei tempi chercando di riprodurre strutture partendo da parametri oggettivi.
L’analisi dei campi s, con collaborazione con matemici del tempo,ha portato ad esperiementi come il campo M (in fgura), progettando le tribune con 13 parametri differenti.
Musmeci, riprende le fila di nervi con la massima espressione nel Ponte sul bisenzio a Vicenza. Partendo dalle forze in gioco, Musmeci lascia libero spazio alla forma realizzazndo un ponte di grande impatto e molto resitente, sopravvissuto indenne al terremoto dell’ Irpinia dell 80
Pier Luigi Moretti siamo nel periodo che anticipa la seconda guerra modniale, l’ivasione dell ERITREA posta a pesanti sanzioni per l’ITA e riduzione dell’acciao BIODINAMICA Palazzo dello sport (ROMA) MORETTI anch-ing-collaborazioni MAT- studi parametrici sui campi sportivi
MUSMECI ponte sul BISENZIO potenza-processo partendo dagli sforzi che generano la struttura
< metter i disegni> con le icone e mettere le cose dette dal prof
Si arriva agli anni 40 quando l’avanguardia in molteplici arti, si pone il problema di come ricercare innovazione e realizzazioni innovative.
L’avorando sul progesso produttivo l’idea perde il ruolo iniziale, al suo posto troviamo il metodo di porcesso.
L’input non è piu il concetto da realizzare ma i dati (nel caso sturtturare le porze in gioco) e le leggi e regole di sviluppo.
L’elabotato finale è incoglito
I primi contributi da nervi a Musmeci, erano sicuramente pioneristici ma fortemente frenati dalla mancanza di hardware e software odierni. Le analisi erano compiute con modelli matematici accingendo ad altre discipline come la topogafia, o con metodi empiri e la realizzasione di modelli.
a partire dal 2008, con ulteriore progresso dell’hardware è stato possibile sviluppare dei software parametrici che attraverso lo strumento di programmazione visuale consnete in tempo reale di visualizzare le conseguenze del cambio di determinati parametri sul progetto in termini geometrici e strutturali.
Il coputer che fino ad oggi era un utile mezzo di lavoro, ma vincolante nella progettazione, diventa programmabile anche per i non esperti di linguaggio di programmazione.
Un tempo maggiore nella programmazione iniziale permette rapide modifiche successevi, riducendo i tempi e i costi totali.
<mettere immagine di karamba e grasshopper>
Esistono svariati software di programmazione, nel mio progetto di traneship ho lavorato con Rhinoces (file cad) e con il plog in Grasshooper per la programmazione visuale.
Esitono delle libreie di camponoti aggiuntive a grasshooper: karamba che compie un analisi ad elementi finiti, galapagos sfrutta metodi genetici per ottimizzazione e grasshooper stesso importa anche dati da software esterni quali tabelle e liste da excel.
Per in test in esame ho utilizzato questa strada in quanto utlile per un analsisi puntuale dello sviluppo di ottimizzazione
La matematica che sta alla base è rappresentata nel seguente sistema: abbiamo una fiunzione da minimizzare, dove in incognita ho il parametro di minimo, esso è vincolato secondo le leggi di congruenza, equilibrio e stabilità, in olte dai parametri iniziali, quali punti di applicazione delle forte e natura dei vincoli.
Il parametro da ottimizzare normamente è la quantità di materiale che si contrappone ad un’eccessiva deformabilità, è possibile rendere scalari queste funzioni ricercando un’ottimo di Pareto come sommatoria dei singoli ottimi.
Nell’immaggine ottimizzata sottostate si nota la riduzione di aste ma non vengono modificarti né i punti di applicazione ne le poszione delle forze
Il processo messo in atto come test per csotrure strutture reticolari di ottimizzazione topologica 3D è stato realizzato per essere il più modellabile e verificabile possibile. In una prima fase è stato utilizzato Grasshooper per creare l’albiente di ottimizzazione, creando una nuova di punti di possibili nodi , carichi e punti di applicazione
grazie ad Excell abbiamo creato le liste per gestire nodi e carichi e Con matlab è stata programmata la parte matematica del processo
In fine l’output di matlab viene insierito in grasshooper per avere il file CAD in Rhinoceros
Se la forma strutturale è completamente libera avremo dei risultati che non tengono conto delle semplificazioni che verrebbero realizzate se progettate con metodi classici.
Angoli costatti delle barre, o sezioni simili. Ricercare l’ottimo implica maggiorni difficolta, queste creano difficolta costruttire nella realizzazione iniziale e nella messa in opera.
Sara necessario prevedere delle realizzazioni automatizzate che utilizzano stampe 3d, realizzazioni robotiche. Un esempio tra tutti è la realizzazione dei nodi, potenzialmente tutti differenti sia di angoli che sezioni
Altri sviluppi in ambito di implementazione sono la differenziazione dei casi di carico,vincoli monodirezioni e successivamente realizzare blocchi di grasshoper da inseri
