Rakennevaihtoehtojen tuottaminen ja teknis-taloudellinen vertailu tietokoneen avulla

Rakennesuunnittelun alkuvaihetta varten on kehitetty ATK-menetelmä, joka mahdollistaa kantavien rakenteiden ja rakennuksen vaipan mallintamisen, mitoituksen, määrä- ja kustannuslaskennan sekä suunnitelmien graafisen havainnollistamisen nopeasti ja käytännön tarpeita vastaavalla tarkkuudella. Menetelmä soveltuu erityisesti runkovaihtoehtojen teknis-taloudelliseen vertailuun. Sitä voidaan käyttää apuna rakennuksen optimoinnissa sekä luotaessa lähtötietoja lopulliseen suunnitteluun käytetylle tietokoneohjelmalle. Kustannuslaskenta perustuu yksikkökustannuksiin ja määrälaskennassa saatuihin yksiköiden määriin. Käytettävät yksiköt voivat olla materiaalimenekkejä tai esivalmisteisien tuotteiden, esimerkiksi rakenneosien menekkejä. Rakenneosien mitoituksessa käytetään hyväksi rakennuksen tietokonemallia. Koska mallia luotaessa rakenneosien lopullisia mittoja ei vielä tiedetä ja koska suunnittelun alkuvaiheessa on muutenkin varauduttava muutoksiin, on mallintamismenetelmää kehitettäessä painotettu erityisesti muutosten tekemisen helppoutta. Mallintamismenetelmä on oliokeskeinen. Oliot ovat rakenneosia, esimerkiksi palkkeja, pilareita, laattoja, seiniä jne. Lisäksi otetaan käyttöön erityiset referenssitasot, jotka ovat pysty- tai vaakasuoria tasoja. Nämä tasot kiinnittävät rakennuksen geometrian. Rakenneosat on kytketty referenssitasoihin joko suoraan tai toisten rakenneosien välityksellä. Esimerkiksi pilarin päät on kytketty vaakasuoriin referenssitasoihin, ja pilarin pituus määräytyy näiden tasojen koordinaattien perusteella. Pilarin pituutta voidaan muuttaa muuttamalla tasojen koordinaatteja. Samalla muuttuu myös tasoihin kytkettyjen palkkien ja palkkeihin kytkettyjen laattojen korkeusasema. Koko rakennuksen korkeutta ja huonekorkeuksia voidaan muuttaa pelkästään muuttamalla vaakasuorien referenssitasojen koordinaatteja. Vastaavasti rakennusta voidaan venyttää ja kutistaa vaakatason suunnassa muuttamalla pystysuorien referenssitasojen koordinaatteja. Topologiatiedot, tiedot rakenneosien välisistä kytkennöistä, ovat mallintamismenetelmässä keskeisiä. Ne ovat edellytyksenä lujuuslaskennan automatisoinnille, mutta niitä käytetään tehokkaasti hyväksi myös mallintamisessa. Esimerkiksi suorakulmainen hallirakennus voidaan luoda määrittelemällä vain yksi laatasto (katto), kaksi pitkää palkkia, neljä pilaria ja neljä seinää pilarien välille. Loput rakenneosat voidaan generoida pelkästään pystysuoria referenssitasoja lisäämällä. Mallintamismenetelmän testausta varten on kirjoitettu FORTRAN-kielinen tietokoneohjelma. On osoittautunut, että teollisuushallin mallintaminen tällä menetelmällä on oleellisesti nopeampaa kuin käytettäessä perinteisiä geometrisen mallintamisen menetelmiä huolimatta siitä, että malli sisältää myös topologiatiedot.