Listen here the audio clip preview for AU2009 clases:
Altiscad Optimizer®: Visual Exploration of Optimization in Autodesk® Robot™ Structural Analysis
The Power of API: Advanced Plastic Investigation of Reinforced Concrete Elements Using Autodesk® Robot™ and Revit® Structural
Altiscad Optimizer®: Visual Exploration of Optimization in Autodesk® Robot™ Structural Analysis
Submitted: April 28, 2009
Class Description:
This class will introduce advanced optimization techniques using Altiscad Optimizer and Robot Structural.
Now, you have the opportunity to look at every step of the transformation of a structure to the optimum shape from an engineering perspective. For the first time in the case of optimizing software, you will learn how to visually explore the optimization. This perspective will give you extended possibilities to understand the evolution of a structure. You will find the benefits of parametric modeling inside Robot Structural together with parametric optimization techniques.
Track: Architecture and Building Design, Structural Design and Engineering
Industry: Building
Expertise: All Levels
Type: 90-Minute Class
Key Learning: Understand how to describe an optimization problem, Develop a workflow strategy to solve an optimization problem using Autodesk Robot Structural and Altiscad Optimizer, Describe a structural model using a custom API parametric modeler module, Describe and optimize parametric structures, Visually explore intermediate solutions revealed by Altiscad Optimizer
Audience: All levels of users of Robot Structural Analysis: structural engineers, designers
LT Relevant: No
Primary Software: Revit Structure
Other Software:
Tags: optimization, parametric modeler, Robot Structural, structural design
Other Autodesk Events: Yes
For Continued Education: No
“Viziunea axială a lumii – De la fenomenul stâlpnic tradiţional la Brâncuşi” este o carte excepţională scrisă de Ion Pogorilovschi (editura Vremea – 2001). În mod obişnuit, o astfel de carte nu intră în spectrul preocupărilor mele curente. De la cumpărarea acesteia şi până la redescoperirea ei în propria bibliotecă au trecut câţiva ani buni. Motivul reîntâlnirii cu aceasta este subiectul acestui articol. Dacă existau dubii, precizez că am o formaţie profesională profund orientată tehnic. Parcurgerea acestei cărţi a fost (cel puţin în faza iniţială) un demers exotic, fără tangenţe imediate cu frământările mele curente.
Cartea relevă o “viziune axială a lumii” prin prisma culturii tradiţionale româneşti. Este o lucrare cu profund caracter ştiinţific care “identifică şi promovează, pentru prima oară, un model structiv arhetipal şi, prin aceasta, un model al continuităţii stâlpilor noştri ciopliţi ori dăltuiţi după canoane imemoriale[...]“. Autorul dovedeşte pe parcursul cărţii că există un fenomen stâlpnic, un model stâlpnic de “elevată manifestare fiinţială umană”, depăşind caracterizările imediate ale stâlpilor tradiţionali precum “artistici”, “ornamentali” etc.
Pe parcursul a cinci capitole, prezentând câteva zeci de ilustraţii elocvente, Ion Pogorilovschi, urmărind toate rigorile unei lucrări de cercetare, argumentează afirmaţia “stâlp – sinecdocă a casei tradiţionale”.
Cap. 1. DEMARAJ HERMENEUTIC: STALPUL CU “MERE”
Cap. 2. CATRE O SEMIOTICA A MORFOLOGIILOR STALPNICE
Cap. 3. PLASTICA EXPRESIVA A DESFASURARILOR AXIALE
Cap. 4. CAUTAREA/AFLAREA STALPULUI ARHETIPAL ROMANESC
Cap. 5. INCHEIERE: STALP SI LOCUIRE UMANA AUTENTICA
Stâlpii la care se face referire în carte sunt plasaţi din punct de vedere geografic în bazinul olteniei. Căutând pe internet am găsit aici un interesant articol care face referire şi la cartea amintită.
Alături de dimensiunea mistică şi spirituală atribuită stâlpilor tradiţionali încercăm în cele ce urmează să conturăm dimensiunea structurală…
A trebuit să rulez în Optimizer un exemplu de optimizare a unui stâlp pentru a-mi aminti de imaginile văzute în carte. Ideea este că încercând să optimizez un stâlp într-o problemă de vectori/valori proprii, pentru unul din modurile superioare (ultime) de vibraţie, am obţinut o formă extrem de asemănătoare cu Coloana Infinitului (pentru exemplul meu, în special optimizarea pentru modurile 7 sau 8 de vibraţie). Optimizarea la vibraţii libere (vectorilor/valorilor proprii) înseamnă acordarea în perioade sau frecvenţe a unui structuri şi presupune găsirea unei forme care determine vibraţia acesteia în domeniu stabilit. Aşadar, o formă optimizată a unui obiect pentru o frecvenţă sau domeniu de frecvenţe, garantează vibraţia corespunzătoare a acestuia.
Pare evident că forma Coloanei Infinitului şi a tuturor stâlpilor tradiţionali româneşti pot reprezenta unde solidificate, dezvelite prin cioplire sau dăltuire. Întrebarea imediată era găsirea frecvenţei pe care aceste forme vibrează. Ar fi însemnat aducerea în domeniul audibil a mesajului încremenit, transmis din vremuri “imemoriale”. Interpretând forma găsită prin optimizare ca formă de undă, în funcţie de mediul presupus ca purtător al undelor , putem obţine şi frecvenţa de vibraţie. Ar fi interesant să dezvoltăm şi această direcţie pentru a putea decripta mesajul purtat de aceşti stâlpi.
Transpunând problematica în domeniul locuirii, ca să refacem conexiunile de plecare cu lucrarea lui Ioan Pogorivschi, identificăm mediul în care undele stâlpilor se manifestă cu starea pe care Omul o are sau o emană locuind. Aşadar, Omul, prin actul locuirii, devine funcţie de activare a stâlpilor şi beneficiarul murmurului subtil al acestora.
Recitind cartea “Viziunea axială a lumii” prin prisma aceastei descoperiri, nu am putut decât să remarc justeţea concluziilor şi afirmaţiilor autorului, de data aceasta matematic confirmate.
Prima percepţie pe care am avut-o despre termenul “sustenabilitate“, la un prim impuls de definire fără apel la dicţionare, a fost aceea de “optimizare“. De aici a pornit şi dorinţa de a explica mai bine relaţia dintre sustenabilitate – ca o nouă axiomă modernă – şi optimizare – ca tehnică esenţială în implementarea oricărui concept de construcţii sustenabile (mai precis, construcţii concepute pentru dezvoltare durabilă).
Apoi, am căutat pe ici pe colo şi am decis să public postul anterior Sustenabilitate. În comentariul primit de la cititorul nostru (aproape anonim), ni se sugerează indirect o pistă demnă de urmat: natură vs sustenabilitate. Consider deci că avem suficiente elemente ca să reluăm acest subiect.
Pentru început, haideţi să convenim asupra unei minime definiţii: sustenabilitate=dezvoltare durabilă, a construi sustenabil=a nu construi de mântuială.
Utilizând Optimizerul am descoperit că forma structurilor optimizate sugerează forme de structuri provenite din natură. Întrucât Natura ne-a arătat că ştie să găsească soluţii la orice tip de probleme, aceasta a fost şi rămâne cea mai mare sursă de inspiraţie pentru om. Orice exemplu am lua: curgerea unui râu într-o formă de relief, modificarea formelor de relief sub acţiunea condiţiilor climaterice, adaptarea/evoluţia speciilor (animale sau vegetale) indică prezenţa unei inteligenţe intrinseci a Naturii. Fără îndoială putem afirma că soluţiile pe care Natura le furnizează sunt optime în forma cea mai generalizată: ating unul sau mai multe obiective, satisfăcând simultan una sau mai multe constrângeri. Dacă este privim din prisma durabilităţii, adică a timpului maxim/minim pe care o un fenomen-thing-entitate trebuie să îl consume, avem iarăşi exprimarea fără echivon a unui enunţ de problemă de optimizare. Cred că sunt suficiente argumente care indică faptul că în esenţă sustenabilitatea este soluţia unei probleme de optim.
Optimizarea structurală poate fi descrisă în multe feluri. În cele ce urmează punctăm cîteva idei care pot conduce la conturarea unei imagini mai clare asupra optimizării. Cea mai mare parte a specificaţiilor de mai jos au fost introduse şi în Altiscad Optimizer.
Când ne referim la optimizare subînţelegem: minimizarea sau maximizarea unui parametru în vederea atingerii unui obiectiv. Astfel, optimizarea de volum presupune fie maximizarea, fie minimizarea volumului unei structuri astfel încât acesta să fie mai mare, respectiv mai mic decât în situaţia iniţială. Prin parcurgerea procesului de optimizare (în general iterativ) putem sau nu să monitorizăm respectarea unor restricţii suplimentare. De exemplu, minimizăm volumul unei structuri păstrând nivelul tensiunilor din structură sub o valoare impusă. Astfel, notăm existenţa optimizării cu sau fără restricţii.
De asemenea, optimizarea poate fi multi-obiectiv - situaţie în care urmărim atingerea simultană a două sau mai multe obiective.
Optimizarea se poate realiza prim mai multe metode de intervenţie asupra structurii. Fără a avea pretenţia inventarieii acestora într-o manieră exhaustivă, enumerăm câteva: modificarea formei (transformarea ei plecând de la o configuraţie dată – optimizarea formei – shape optimization), schimbarea topologiei (forma este reconfigurată complet, se pot propune alte sisteme structurale – optimizare topologică – topology optimization), ajustarea elementelor constitutive ale structurii (îngroşări, redimensionări de elemente – sizing optimization), modificarea parametrilor de material (schimbarea caracteristicilor materialului din care este alcătuită structura – optimizare de material).
Din punct de vedere a criteriilor de performanţă, optimizarea poate fi: de volum, rigiditate, vibraţii etc.
Optimizarea de volum presupune eliminarea sau adăugarea de material pornind de la o situaţie iniţială dată. Uneori, optimizarea de volum constă în redistribuirea de material pe structură.
Optimizarea de rigiditate constă în găsirea unei forme care să confere structurii o rigiditate sporită sau o elasticitate ridicată.
Optimizarea de vibraţii îşi propune găsirea unei forme care să corespundă, să inducă sau să determine vibraţia structurii pe o anumită frecvenţă sau într-un domeniu de frecvenţe. Această tehnică este echivalentă cu acordarea în frecvenţă sau perioadă a structurii.
“Un enunţ este adevărat prin ceea ce afirmă şi fals prin ceea ce neagă”. Nu mai ştiu unde am de unde am reţinut citatul.
Dintre întrebările cele mai stupide care mi s-au pus, într-un top virtual, aş plasa-o pe primul loc pe aceasta: “este evident că o structură cu formă cupoloidă este optimă din punct de vedere al deplasărilor, la ce bun să demonstrăm asta?”. Se întâmpla pe vremea când tocmai lansasem Optimizerul. Remarcăm pentru început lejeritatea cu care, într-o astfel de mirare, consemnăm “evidenţa” fenomenului. Întrebarea în sine conţine şi un dram de frustrare: oare ce văd unii atât de interesant în lucruri atât de banale?
Stadiul Iniţial
O soluţie
Pentru a obţine o soluţie precum cea din imaginea a doua, am încărcat structura iniţială cu o forţă centrică verticală, orientată în jos. După câteva iteraţii, având ca obiectiv maximizarea rigidităţii, una din soluţiile obţinute de program, a fost minunata cupolă. E de prisos să vă spun cât de încântat am fost şi ce aşteptare înfrigurată am îndurat vreo 2-3 ani ca să ajung în acest punct. Obţinusem confirmarea supremă că algoritmul pe care îl implementasem în Optimizer funcţionează ireproşabil.
A determina un algoritm matematic oarecum abstract să reproducă fidel forme naturale banale mi s-a părut un lucru minunat. Dintre toate posibilele poziţii pe care nodurile reţelei de elemente finite le-ar fi putut ocupa, fiecare în parte şi toate împreună, ele se s-au aşezat “singure” sub forma unei cupole. Subliniez “singure” pentru că, în cazul unui algoritm generalizat, nu putem impune reacţia acestuia la cazuri pe care noi le recunoaştem ca fiind particulare.
Cea mai reuşită încercare de definire a optimizării, este comparaţia cu un orb care încearcă să escaladeze un munte. Acesta trebuie să ajungă pe vârf muntelui, sau cât mai aproape de acesta, fără să vadă însă dacă la o distanţă de câteva văi se află sau nu un alt pisc mai înalt. Ei bine, algoritmii de optimizare, tocmai această problemă încearcă să o rezolve: să atingă un obiectiv, îndiferent de forma funcţiei care guvernează fenomenul.
Între timp, am rulat tot felul de exemple, toate fiind evidente din punct de vedere a soluţiei. Aşa am căpătat certitudinea că pot utiliza Optimizerul în explorarea unor soluţii impredictibile, pentru probleme complicate, în care soluţia nu poate fi intuită, iar dacă aceasta este găsită cu greu poate fi demonstrată.
Pecha Kucha Global Pecha Kucha Bucuresti Liternet
|
