Use of generative algorithms and shape optimization strategies in structural design

Abstract

The aim of this work is to address the challenges and opportunities that are placed at the structural design by the availability of software applications with graphical capabilities able to obtain arbitrary geometries, usually called freeform, and its automatic interoperability with structural analysis tools. The focus of this dissertation is to establish methodologies and interfaces that enable the collaborative and integrated work in real time between Engineers and Architects for the design of freeform structures based in reinforced concrete membranes. In this context, the concepts of formfinding and morphogenesis are discussed and explored. The presented document also describes the implementation and use of a custom made application, developed as part of this dissertation, which enables real-times interoperability between a CAD software and a structural analysis software.

Pretende-se com este trabalho abordar os desafios e oportunidades que são colocados à conceção estrutural pela disponibilidade de aplicações informáticas com capacidades gráficas capazes de obter geometrias arbitrárias, usualmente designadas por freeform, e sua interoperabilidade automática com ferramentas de análise estrutural. A presente tese tem como enfoque especial o estabelecimento de metodologias e interfaces que permitam o trabalho colaborativo e integrado em tempo real entre Engenheiros e Arquitetos para a conceção de estruturas freeform baseadas em membranas de betão armado. Nesse contexto, são abordados e explorados os conceitos de formfinding e morfogênese. Este documento descreve ainda a implementação e utilização de uma aplicação, desenvolvida no âmbito desta tese, que permite a interoperabilidade em tempo real entre uma aplicação CAD e uma aplicação de cálculo estrutural.