Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Parametric evaluation as a tool for evaluating shell geodesic domes. Modelling the Fuller Dome with ReSa mobile recreational facility panels.

Berbesz Anna, Sadowski Kajetan, Onyszkiewicz Jakub

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 4

163--185

EN

Mobile structures are one of directions of shaping recreational facilities. In terms of their geometry, geodesic domes and quasi-dome systems deserve special attention. Panel shell domes were the subject of consideration, e.g. Buckminster Fuller and David Geiger, whose patent solutions are referred to in the article. Combining a system of layered self-supporting panels with the geometry of geodesic domes was one of the significant construction and material challenges as part of the ReSa research and the respective implementation project carried out at the Wroclaw University of Technology in 2021-2023 as part of a competition organized by The National Center of Research and Development. Concerning the preliminary analysis, it was necessary to determine the types of dome solutions intended for the implementation of research models. The article presents a detailed analysis of shell geodesic domes with different geometries. The differentiation resulted from the type and the rotation of the base polyhedron relative to the base plane. The main objective of the study was to rank the types of panel geodesic domes in relation to their use in the construction of mobile recreational facilities. The development of 12 virtual dome models made it possible to evaluate their parameters in five main research areas – energy efficiency, environmental impact, support reactions, ergonomics and complexity of prefabrication and assembly process. An extensive evaluation of the parameters in each field, a summary within each domain, and a global evaluation of the shells were performed. The study allowed to develop a hierarchy of panel dome types in relation to the assumed criteria and to check the possibility of using multi-aspect, parametric evaluation. In addition, a detailed study of the geometrical parameters of the shells carried out as part of the indirect tests made it possible to identify the most effective structures in this aspect. This study has proven that parametric evaluation of criteria is a good tool for evaluating shell geodesic domes. This method is developing both in the field of scientific research and in terms of the implementation of domes. It allows for flexible introduction of basic data (here: energy efficiency, environmental impact, support reactions, ergonomics and complexity of prefabrication and assembly process), determination of coefficients and the use of additional weight criteria for individual research fields in relation to the assumed goal.

PL

Struktury mobilne stanowią jeden z kierunków kształtowania obiektów rekreacyjnych na świecie. Pod względem geometrycznym na szczególną uwagę zasługują kopuły geodezyjne i układy quasi-kopułowe. Panelowe kopuły powłokowe były przedmiotem rozważań m.in. Buckminstera Fullera i Davida Geigera, których rozwiązania patentowe przywołano w artykule. Połączenie systemu warstwowych paneli samonośnych z geometrią kopuł geodezyjnych stanowiło jedno z istotnych wyzwań konstrukcyjno-materiałowych w ramach projektu badawczo-wdrożeniowego ReSa realizowanego na Politechnice Wrocławskiej w latach 2021-2023 w ramach konkursu organizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. W ramach analiz wstępnych niezbędne było określenie typów rozwiązań kopułowych przeznaczonych do realizacji modeli badawczych. W artykule przedstawiono szczegółową analizę powłokowych kopuł geodezyjnych o zróżnicowanej geometrii. Różnicowanie wynikało z zastosowanego typu oraz obrotu wielościanu bazowego względem płaszczyzny podstawy. Zasadniczym celem badania było hierarchiczne ujęcie typów panelowych kopuł geodezyjnych względem ich zastosowania do budowy mobilnych obiektów rekreacyjnych. Opracowanie 12 wirtualnych modeli kopuł pozwoliło dokonać ewaluacji ich parametrów w 4 zasadniczych polach badania – efektywności energetycznej, wpływu na środowisko, reakcji podporowych oraz ergonomii. Dokonano szerokiej oceny parametrów w każdym z pól, podsumowania w ramach każdej dziedziny oraz globalnej ewaluacji powłok. Badanie pozwoliło na opracowanie hierarchii typów kopuł panelowych względem założonych kryteriów oraz na sprawdzenie możliwości zastosowania wieloaspektowej, parametrycznej ewaluacji. Dodatkowo – szczegółowe opracowanie parametrów geometrycznych powłok przeprowadzone w ramach badań pośrednich pozwoliło na wskazanie najefektywniejszych struktur w tym aspekcie. Podsumowanie badania pozostawia pole do propagacji kolejnych badań w zakresie zastosowania tego narzędzia w aspekcie doboru i oceny kryteriów ewaluacji oraz uzupełnienia oceny względem ich wag.

2

Podwójnie gięte samonośne panele dachowe

Piekarczuk A., Cybulski R.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 6

18--21

PL

Struktury łukowe z podwójnie giętych blach profilowanych systemu K-span obecnie stosowane są jako przekrycia obiektów użyteczności publicznej lub hale dla rolnictwa, a ich historia sięga niemal ośmiu dekad. Pomimo ciągłego rozwoju technologii wytwarzania systemu K-span, metody projektowania nadal nie są spójne, co prowadzi niekiedy do powstawania groźnych w skutkach awarii i katastrof. Obecnie najefektywniejszą metodą obliczeń są symulacje komputerowe wspomagane badaniami, które w znacznej mierze przyspieszają proces projektowania, ale ich wykorzystanie może nastręczać problemów. W artykule przedstawiono w sposób przeglądowy podstawowe problemy w ocenie łukowych struktur podwójnie giętych oraz badawcze i analityczne podejście do ich rozwiązywania.

EN

Double corrugated arch structures of K-span system, are used as coverings of community facilities or farm buildings, and their history dates back to almost eight decades. Despite the continuous development of K-span technology, methods of design are still not consistent, which sometimes leads to the emergence of dangerous failures and catastrophes. Currently the most effective calculation methods are computer simulations supported by research, which significantly accelerate the design process, but their use may cause problems. The paper presents review of the basic problems in the assessment of arch double-curved structures as well as research and computational approach to solving design problems.

3

Zagadnienia kształtowania konstrukcji stalowej dachów o złożonej geometrii

Żwirek P.

Inżynieria i Budownictwo

|

2015

|

R. 71, nr 2

74--78

PL

W przypadku takich obiektów, jak hale widowiskowo-sportowe, centra konferencyjne czy dość licznie budowane ostatnio w Polsce terminale lotnicze projektowane są dachy o złożonej geometrii. Omówiono zagadnienia związane z kształtowaniem konstrukcji stalowej dachów o złożonej geometrii, z pokryciem wykonanym z samonośnych paneli metalowych.

EN

In the case of objects such as performance and sport halls, conference centers or airport terminals designers often use the roofs of buildings with complex geometry. The article will discuss selected issues of structure forming of the contemporary roofs with complex geometry with roof cladding made of self-supporting metal panels.

4

Wybrane zagadnienia stosowania nominalnie płaskich blach fałdowych i paneli samonośnych do realizacji dachów zakrzywionych

Żwirek P.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 4

519--530

PL

W przypadku reprezentacyjnych obiektów o rozległym rzucie poziomym, takich jak: hale widowiskowo-sportowe, stadiony, terminale lotnicze, parki rozrywki itp. projektanci często stosują dachy o złożonej geometrii. Projektując tego typu dachy należy odpowiednio wcześnie przeprowadzać analizy techniczno-ekonomiczne pozwalające przyjąć rozwiązania konstrukcyjne oraz technologie, które z jednej strony zapewnią odpowiednią ochronę wnętrza obiektu przed wpływami środowiskowymi, a z drugiej strony zagwarantują odpowiedni efekt estetyczny oraz trwałość - przy jednoczesnym zachowaniu określonego poziomu cenowego. Zdecydowanie największe możliwości w zakresie swobodnego kształtowania geometrii dachu oferują konstrukcje stalowe. W pracy zostaną omówione wybrane zagadnienia związane ze stosowaniem nominalnie płaskich blach fałdowych oraz paneli samonośnych przy realizacji dachów o złożonej geometrii na przykładzie dachu terminalu lotniczego w Rzeszowie-Jasionce. Nominalnie płaskie blachy trapezowe oraz samonośne panele dachowe, w połączeniu z odpowiednio zaprojektowaną konstrukcją stalową, pozwalają na wykonywanie skomplikowanych pod względem geometrycznym, estetycznych oraz funkcjonalnych dachów. Podjęcie decyzji o zastosowaniu nominalnie płaskich elementów, które w trakcie montażu będą w sposób kontrolowany deformowane musi być poprzedzone odpowiednimi analizami w zakresie geometrii oraz wpływu sił generowanych przez wprowadzone deformacje na nośność elementów. Szczególnie w przypadku blach fałdowych wpływ wygięcia wstępnego na nośność może okazać się istotny. Stosowanie nominalnie płaskich elementów w miejsce elementów zakrzywionych (blach i paneli) wpływa na obniżenie kosztów realizacji inwestycji.

EN

In case of representative objects with a large horizontal projection, such as performance and sports halls, stadiums, airport terminals, amusement parks, etc., designers often use roofs with complex geometry. At the structural design stage early technical and economical analysis should be performed for this type of roofs for concluding solutions and technology that on the one hand provide adequate protection inside of an object against environmental influences, on the other hand, ensures an appropriate aesthetic and durability - while maintaining a specific price level. The greatest opportunities for the free shaping of structure geometry provide steel structures. The paper will discuss selected issues associated with the use of nominally flat corrugated sheets and self-supporting panels in the construction of roofs with complex geometry on the example of the airport terminal in Rzeszów-Jasionka. Nominally flat corrugated sheets and self-supporting roof panels, in conjunction with a properly designed steel structure, allow to construct geometrically complicated, aesthetic and functional roofs. The decision on use nominally flat pieces which are deformed in a controlled way during installation must be preceded by appropriate analyzes in the field of geometry and impact of forces generated by the deformation placed on the load capacity of the elements. Particularly in the case of corrugated sheets the influence of initial bending on load capacity can be significant. The use of nominally flat panels in place of the curved elements (corrugated sheets and roof panels) reduces the cost of the investment.

5

Doubly corrugated cold-formed arch roof panels. Advanced identification of geometrical and material properties

Walentyński R., Cybulski R., Mazurkiewicz J.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2013

|

Vol. 6, no. 1

33--47

EN

In present days, modern building structures become much lighter than several years ago. Very often those buildings are constructed using steel thin-walled structural elements. Their shape is obtained during cold-forming prefabrication process. Such elements are very thin, have smooth surfaces and possible pressed longitudinal stiffeners. The calculation methods are known for above described cases. The question is how to calculate steel thin-walled elements with large geometrical imperfections? The easiest method is to create panel’s FEM model. Due to those imperfections it is very hard to obtain a reasonable panel’s geometry model. Firstly, this paper will show a way to build panel’s accurate geometrical model based on 3D optical scanning method. Such model will be used in future numerical analyses. From this method, understanding of prefabrication procedure was also possible and some remarks are presented in here. Secondly, authors discuss the mechanical properties of steel sheet used for prefabrication of thin-walled panels including influence of cold forming. This paper is based on information presented during conference “New Trends in Statics and Dynamics of Buildings 2012” in Bratislava.

PL

W dzisiejszych czasach, nowoczesne konstrukcje budowlane stają się znacznie lżejsze aniżeli kilka lat temu. Bardzo często, konstrukcje te są budowane przy użyciu cienkościennych, stalowych elementów konstrukcyjnych. Ich kształt jest uzyskiwany podczas procesu gięcia na zimno. Takie elementy są bardzo cienkie, mają gładkie powierzchnie oraz możliwe są na ich powierzchni podłużne usztywnienia. Dla wyżej opisanych przypadków metody obliczeniowe są znane. Natomiast pojawia się pytanie, jak obliczać elementy cienkościenne z dużymi geometrycznymi imperfekcjami? Najprostszą metodą jest stworzenie modelu MES omawianego panelu. Ze względu na niedokładności geometryczne bardzo trudno jest uzyskać model geometryczny. Po pierwsze, artykuł ten pokazuje sposób budowania dokładnego modelu geometrycznego, opartego na metodzie przestrzennego skanowania optycznego. Taki model będzie wykorzystywany w przyszłych analizach numerycznych. Dzięki metodzie skanowania zrozumiano również jak przebiega proces prefabrykacji panelu i kilka uwag zostało przedstawionych w niniejszym opracowaniu. Po drugie, autorzy omawiają właściwości mechaniczne blach, używanych do prefabrykacji cienkościennych paneli, uwzględniając wpływ gięcia na zimno. Artykuł ten bazuje na informacjach przedstawionych przez autorów publikacji na konferencji “New Trends in Statics and Dynamics of Buildings 2012” w Bratysławie.

6

Stability analyses and experimental investigation of doubly corrugated steel arch panels

Walentyński R., Cybulski R.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2012

|

Vol. 5, no. 4

79--92

EN

This paper describes briefly the stability analyses of doubly corrugated thin-walled steel panels which are used as a solution for arch buildings and roofing structures. As an example of such system the ABM MIC 120 prefabrication technology is chosen where factory on wheels makes cold-formed arch steel buildings or roofs in a very short time period as self-supporting panels. The main problem of such structures lies in the lack of proper theoretical model of the element due to its complex geometry. In order to understand the panel behavior, linear and non-linear stability analyses have been carried out with the use of ABAQUS software. The achieved results are compared with preliminary compression tests performed on steel samples. The main aim of this paper is to show how the complex geometry of such panel influences the magnitude of axial compression critical force.

PL

Artykuł zwięźle przedstawia analizę stateczności podwójnie giętych elementów cienkościennych, które są używane jako rozwiązanie dla budynków i przekryć dachowych. Przykładem takiego rozwiązania jest technologia prefabrykacji elementów cienkościennych zwana ABM MIC 120, gdzie mobilna fabryka produkuje w bardzo krótkim czasie zimno gięte samonośne panele do konstrukcji budynków stalowych o kształcie łuku lub łukowych przekryć dachowych. Główny problem tej technologii leży w braku odpowiedniego modelu teoretycznego tych paneli ze względu na ich złożoną geometrię. Aby zrozumieć zachowanie się paneli pod działaniem obciążeniem, liniowe i nieliniowe analizy stateczności zostały przeprowadzone w programie ABAQUS. Uzyskane wyniki porównano z wynikami otrzymanymi ze wstępnych badań laboratoryjnych przeprowadzonych na ściskanych próbkach paneli. Głównym celem tego artykułu jest pokazanie w jakim stopniu złożona geometria panelu wpływa na wielkość siły krytycznej.