Model komputer AS dapat memangkas penggunaan material jembatan hingga 90% dan mengurangi emisi
Model komputer baru yang dikembangkan oleh para peneliti AS dapat mengurangi jumlah material untuk jembatan dan bangunan hingga 90 persen dan membuat struktur masa depan jauh lebih efisien. Pendekatan ini dirancang oleh tim peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT). Hal ini didasarkan pada proses yang dikenal sebagai optimasi topologi, yang merupakan metode komputasi yang menentukan penempatan material paling efisien. Upaya ini dipimpin oleh Josephine Carstensen, PhD, seorang Profesor Pengembangan Karir Gilbert W. Winslow (1937) di bidang Teknik Sipil. Menurut tim, ini menjembatani kesenjangan antara desain digital yang dioptimalkan dan konstruksi praktis. Carstensen percaya bahwa teknik ini dapat mengurangi biaya dan emisi karbon secara signifikan. “Ada keterkaitan antara material yang Anda gunakan, kemampuan konstruksi desain, dan optimalisasi struktur,” katanya. “Anda harus mampu mengatasi ketiganya secara bersamaan. Itulah yang kami coba lakukan di sini.” Desain yang lebih cerdas Optimalisasi topologi menggunakan program komputer untuk mendistribusikan material secara optimal di ruang tertentu, seperti menciptakan struktur sekuat mungkin dengan bobot serendah mungkin. Namun sebagian besar digunakan dalam penelitian dan pencetakan 3D daripada oleh insinyur yang membangun jembatan dan bangunan. Itu karena desainnya seringkali terlalu sulit dan mahal untuk dibuat. Strukturnya rumit dan mirip jaring laba-laba yang akan menantang bahkan para insinyur paling cakap sekalipun. Jembatan rangka Lockport yang melewati Kanal Erie dekat Buffalo, New York. Kredit: MIT Untuk mengatasi tantangan ini, tim MIT mengembangkan kerangka kerja yang memungkinkan pengguna menentukan batasan konstruksi praktis dari awal proses desain. Insinyur dapat menentukan jumlah maksimum anggota struktural yang bertemu pada suatu sambungan, sudut sambungan minimum, dan ukuran komponen minimum. Sistem ini mendukung banyak material dan menggabungkan baja dan kayu menjadi satu. Namun, ia memilih satu material untuk setiap bagian struktural dan kemudian memeriksa apakah semua sambungan cukup kuat untuk memenuhi standar teknik. “Anda tidak dapat memiliki bagian yang terdiri dari 72 persen kayu dan 28 persen baja,” kata Zane Schemmer, mahasiswa PhD di institut tersebut dan penulis studi pertama. Dari desain menjadi kenyataan Untuk mendemonstrasikan metode ini, tim peneliti mendesain ulang “Jembatan Terbalik” Lockport di dekat Buffalo, New York. Mereka menghasilkan desain rangka baja-kayu saja, baja saja, dan juga desain rangka baja-kayu hibrida. Mereka menguji bagaimana kendala konstruksi yang berbeda mempengaruhi struktur akhir. Hasilnya membuktikan bahwa desain yang lebih kuat tidak selalu mudah untuk dibuat. “Kami melihat bagaimana sistem mengetahui bahwa Anda dapat merancang jembatan dari baja murni, namun itu mungkin bukan yang terbaik dari sudut pandang karbon,” jelas Schemmer. “Atau Anda bisa merancang jembatan dari kayu murni, tapi itu mungkin bukan yang terkuat.” Schemmer percaya bahwa dengan menggabungkan bahan-bahan secara strategis, kerangka tersebut dapat menggunakan kayu di tempat yang paling penting dalam penghematan karbon, dan hanya mengandalkan baja jika diperlukan kekuatan tambahan. “Tetapi bahan-bahan ini dapat bekerja sama, jadi Anda menggunakan kayu untuk menghemat karbon dan baja jika Anda membutuhkan kekuatan ekstra, dan ada keseimbangan yang dapat Anda temukan dalam struktur ini,” katanya dalam sebuah pernyataan. Pengoptimalan ini memerlukan lebih banyak daya komputasi dibandingkan beberapa metode yang ada, namun para peneliti mengatakan eksperimen mereka dijalankan pada MacBook Pro standar. Hal ini menjadikan pendekatan ini praktis bagi perusahaan teknik. “Pendekatan ini telah dihindari oleh industri di masa lalu, namun sekarang kami menganggapnya sebagai cara praktis untuk memecahkan masalah yang berhubungan dengan berbagai kendala,” Schemmer menyimpulkan. Studi ini telah dipublikasikan di jurnal Automation in Construction.
Diterbitkan : 2026-06-25 20:18:00
sumber : interestingengineering.com
