English

FALCON (Form-finding Algorithm for Linear Constrained Optimisation of Networks) skup je specijaliziranih komponenata za traženje oblika i određivanje unutarnjih sila prostornih rešetkastih konstrukcija u vlaku i tlaku. Pronalazak oblika temelji se na iteracijskoj primjeni metode gustoća sila. Pomoću osmišljenih komponenata algoritam se može upotrebljavati interaktivno, direktno u CAD alatu Rhinoceros uz pomoć programa za vizualno programiranje Grasshopper. Korisnik pomoću komponenata može mijenjati položaj rubnih uvjeta modela, ali i vrijednosti gustoća sila u pojedinim elementima te zadavati dodatna ograničenja poput sile elementu, njegove duljine ili nerastegnute duljine, a ujedno u realnom vremenu vidjeti kako ta promjena utječe na oblik konstrukcije. Omogućeno je i zadavanje vanjskoga opterećenja u čvorovima mreže.


Datoteka  .zip

FALCON je nastao u sklopu istraživanja doktorandice Elizabete Šamec i mentora prof. dr. sc. Krešimira Fresla na Građevinskom fakultetu u Zagrebu. Postupak pronalaženja oblika s ograničenjima pomoću iteracijske primjene metode gustoća sila ubrzan je uvođenjem pravila koje optimizira točnost rješavanja sustava linearnih jednadžbi u svakom koraku iteracije. Ostvareno ubrzanje osigurava interaktivnost alata, naročito kod modela s većim brojem elemenata i ako je zadan veći broj ograničenja.

Razvoj ovoga alata potaknut je nedostatkom alata za interaktivno traženje oblika koji se temelje na metodi gustoća sila, naročito onih koji omogućuju i zadavanje dodatnih ograničenja. Metoda gustoća sila, iako razvijena prije više od pola stoljeća, jedinstvena je metoda koja čak i kada kreće iz „loše” zadane inicijalne geometrije pronalazi ravnotežno stanje konstrukcije (budući da je u ravnotežnom stanju važna jedino topologija elemenata). Stoga smatramo da je ova metoda itekako vrijedna da ponovno bude razmotrena u svjetlu modernoga traženja oblika. Danas se može pronaći veći broj programa ili plug-in-ova koji na temelju različitih metoda omogućuju interaktivan pronalazak oblika prostornih rešetaka; najčešće je to neka od metoda dinamičke relaksacije. Ipak, uvid u primijenjenu metodu traženja oblika nije uvijek moguć (tzv. black box). Kako bi izbjegao uporabu ovoga alata bez razumijenjavanja, željeli smo omogućiti korisniku da vidi funkciju koju primjenjuje za pronalazak oblika, te da sam mijenja ulazne parametre funkcije u komponenti ovisno o učinku koji želi postići te tako lakše i bolje shvati metodu koju upotrebljava.





















Instalacija FALCONa opisana je u datoteci Installation instructions.pdf.

Za lakše snalaženje dostupni su priručnik s primjerima i video materijali, a datoteka FALCON.zip sadrži i datoteke .gh s primjerima. Nađete li grešku, molimo vas da nas obavijestite na adresu e-mail: esamec@grad.hr.

Kako bi se u Grasshopperu mogle upotrijebiti CPython bibliotke SciPy i NumPy te kako bi se lakše baratalo strukturom podataka mreže upotrijebljeni su djelovi biblioteke Compas i neke od komponenata plug-ina Heteroptera.


Literatura:

• P. Gidak, K. Fresl: Programming the force density method. Proceedings of the 2012 IASS Symposium: From Spatial Structures to Space Structures, Seoul, South Korea, 2012.


• K. Fresl, P. Gidak, R. Vrančić: Poopćene minimalne mreže u oblikovanju prednapetih konstrukcija od užadi. Građevinar, 65(2013)8:707–720.


• E. Šamec, K. Fresl, M. Baniček: Povećanje učinkovitosti iteracijske primjene metode gustoća sila. Građevinar, 69(2017)12:1075–1084.


• E. Šamec, K. Fresl, P. Gidak: An extended linear procedure for constrained form finding. Proceedings of the 2019 IASS Symposium: Form and Force, Barcelona, Spain, 2019.


• E. Šamec, P. Gidak, K. Fresl: Iterated Ritz and conjugate gradient methods as solvers in constrained form-finding: A comparison. Heliyon, 7(5)2021.

Ako program upotrebljavate u istraživanju ili radu, molimo Vas da referencirate naš nedostatak sna :o)

  
    @misc{falcon,
      title  = {{FALCON}: {F}orm-finding {A}lgorithm for {L}inear {C}onstrained {O}ptimisation of {N}etworks.},
      author = {Elizabeta \v{S}amec and Kre\v{s}imir Fresl},
      note   = {http://www.grad.hr/nastava/gs/falcon/falcon.html},
      year   = {2021}
    }
  

- Izjava o ograničenju odgovornosti -

Ne postoji jamstvo za program, u mjeri u kojoj je to dopušteno važećim zakonom. Osim ako pismeno nije drugačije naznačeno, nositelji autorskih prava i/ili druge strane pružaju program "kakav jest" bez bilo kakvog jamstva, bilo izraženog ili podrazumijevanog, uključujući, ali ne ograničavajući se na, podrazumijevana jamstva tržišne konkurentnosti i prikladnosti za određenu svrhu . Čitav rizik u pogledu kvalitete i izvedbe snosi korisnik kao i troškove svih potrebnih servisa, popravka ili ispravaka ako se program pokaže neispravnim.