Od algorytmu do analizy: zintegrowane modelowanie parametryczne na przykładzie kopuły Schwedlera

• Autorzy: Jeleniewicz Katarzyna , Ibrahim Ahmed Fathy Aly Omar

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.2498

Warianty tytułu

EN

From Algorithm to Analysis: Integrated Parametric Workflow on the Example of a Schwedler Dome

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było opracowanie zintegrowanego środowiska projektowego umożliwiającego równoległe generowanie modeli BIM i analitycznych w środowisku parametrycznym Grasshopper. Przykładem zastosowania była kopuła Schwedlera z otwartym wierzchołkiem, generowana algorytmem Pythona na podstawie zestawu wspólnych parametrów (promień, wysokość, liczba południków i równoleżników). Zintegrowane przepływy pracy pozwoliły jednocześnie tworzyć model fizyczny w Tekla Structures (Workflow A) oraz model obliczeniowy dla Autodesk Robot Structural Analysis Professional (Workflow B) z wykorzystaniem narzędzi – zestawu wtyczek Geometry Gym. Modele te uwzględniały przypisanie profili, materiałów, orientacji, podpór i zwolnień elementów zgodnie z wymaganiami środowisk docelowych. Podejście to umożliwiało dynamiczną aktualizację obu modeli z poziomu jednego zestawu parametrów wejściowych. Choć kopuła była przykładem demonstracyjnym, metoda może być adaptowana do innych struktur przestrzennych. Otrzymane wyniki potwierdziły możliwość oraz skuteczność równoległego modelowania parametrycznego w inżynierii konstrukcyjnej.

EN

The aim of this study was to develop an integrated design environment enabling the parallel generation of BIM and structural analysis models within the parametric Grasshopper platform. As a demonstration case, a Trimmed Schwedler dome with an open apex was generated using a Python-based algorithm driven by a shared set of parameters (radius, height, number of meridians and parallels). The integrated workflows allowed for the simultaneous creation of a physical model in Tekla Structures (Workflow A) and an analytical model for Autodesk Robot Structural Analysis Professional (Workflow B), using the Geometry Gym plugin suite. Both models included the assignment of profiles, materials, orientations, supports, and element releases, according to the requirements of the respective target environments. This approach enabled dynamic updates of both models from a single set of input parameters. Although the dome served as a demonstration example, the method can be adapted to other types of spatial structures. The results confirmed the feasibility and effectiveness of parallel parametric modeling in structural engineering.

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Inżynieria i Budownictwo
• Rocznik: 2025
• Tom: R. 81, nr 5
• Strony: 574--579
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., il.

Twórcy

autor

Jeleniewicz Katarzyna

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Instytut Inżynierii Lądowej, Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-7109-2737

autor

Ibrahim Ahmed Fathy Aly Omar

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Instytut Inżynierii Lądowej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Jabi W: Parametric design for architecture. London: Laurence King Publishing, 2013.
• [2] Sacks R., et al.: BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Designers, Engineers, Contractors, and Facility Managers, 1. wyd. Wiley, 2018. doi: 10.1002/9781119287568.
• [3] Protchenko K., et al.: Red., BIM w prefabrykacji: nowoczesne metody wspomagania i automatyzacji, Wydanie I. Warszawa: PWN, 2021.
• [4] Bartosz M., et al. Red.: BIM dla projektanta: podstawy modelowania w Autodesk Revil: poziom 1. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2022. doi: 10.37190/BIM_1_2022.
• [5] Magomedov I.A., Sebaeva Z.S.: Comparative study of finite element analysis software packages, J. Phys.: Conf. Ser., t. 1515, nr 3, s. 032073, kwi. 2020, doi: 10.1088/1742-6596/1515/3/032073.
• [6] Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji, Wydanie II popr. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005.
• [7] Mrozek M., et al.: Red.: MES w analizie sprężystej układów prętowych: przykłady obliczeń. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2018.
• [8] Khungar H.P., Bhandari H.: Interoperability Between Building Information Modeling (BIM) and Structural Engineering, IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., t. 1193, nr 1, s. 012023, cze. 2023, doi: 10.1088/1755-1315/1193/1/012023.
• [9] Stefańska A., et al.: "Generative shaping in search of material and structural optimisation of small structural forms", Acta. Sci. Pol. Architectura, t. 22, s. 138-147, sty. 2024, doi: 10.22630/aspa.2023.22.14.
• [10] Giedrowicz M., Bonenberg W., Radziszewski K., Red.: Współczesne projektowanie parametryczne w architekturze, Wydanie I. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2019.
• [11] Dabre R.A.R., Khan G.A.: „Algorithmic Architecture: The Design Trends”, t. 7, nr 3, 2024 .
• [12] Fernández Blanco S., Madrid J.A.: "Michael Hansmeyer's Algorithmic Architecture: The Transformative Impact of 3D Printing on Architectural Design and Education", Int. J. Emerg. Technol. Learn., t. 19, nr 07, s. 44-58, wrz. 2024, doi: 10.3991/ijel.v19i07.50845.
• [13] Danhaive R.A., Mueller C.T.: “Combining parametric modeling and interactive optimization for high-performance and creative structural design”, zaprezentowano na International Association for Shell and Spatial Structures (lASS) Symposium 2015, Amsterdam, sie. 2015.
• [14] McNeel R. & Associates, "What is a Rhino Plugin?", 16 lipca 2025. Dostęp: 16 lipca 2025. [Online]. Dostępne na: https.//developer.rhino3d.com/guides/general/what-is-a-rhino-plugin/.
• [15] McNeel R. & Associates, "Grasshopper Scripting: Python", 16 lipca 2025. Dostęp: 16 lipca 2025. [OnIine]. Dostępne na: https://developer.rhin03d.com/guides/scripting/scripting-gh-python/.
• [16] Glassman E., Reinhart C.: “Facade Optimization Using Parametric Design And Future Climate Scenarios”, w Building Simulation Conference Proceedings, IBPSA, sie. 2013. doi: 10.26868/25222708.2013.974.
• [17] Rezakhani M., Kim S.-A.: “Genetic Algorithm-Driven Optimization of Pattern for Parametric Facade Design Based on Support Position Data to Increase Visual Quality”, Buildings, t. 14, nr 4, s. 1086, kwi. 2024, doi: 10.3390/buildings 14041086.
• [18] Turrin M., Von Buelow P., Stouffs R: .Design explorations of performance driven geometry in architectural design using parametric modeling and genetic algorithms", Advanced Engineering Informatics, t. 25, nr 4, s. 656-675, paź. 2011, doi: 10.1016/j.aei.2011.07.009.
• [19] Dutta G.S., Meiners D., Merkert N.: "A Study of Free-Form Shape Rationalization Using Biomimicry as Inspiration", Polymers, t. 15, nr 11, s. 2466, maj 2023, doi: 10.3390/polym15112466.
• [20] Reisinger J., Knoll M., Kovacic I.: “Parametric Structural Design for automated Multi-Objective Optimization of Flexible Industrial Buildings”, w Proceedings of the International Symposium on Automation and Robotics in Construction (IAARC), Kitakyushu, Japan: International Association for Automation and Robotics in Construction (IAARC), paź. 2020. doi: 10.22260/isarc2020/0028.
• [21] Zakaria M., et al.: “The Role of Building Information Modeling (BIM) in Enhancing Efficiency, Sustainability, and Integration with Emerging Technologies", ejtas, t. 2, nr 6, s. 676-688, lis. 2024, doi: 10.59324/ejtas.2024.2(6).60.
• [22] Yavan F., Maalek R: “Reliability-Constrained Structural Design Optimization Using Visual Programming in Building Information Modeling (BIM) Projects”, Applied Sciences, t. 15, nr 3, s. 1025, sty. 2025, doi: 10.3390/app15031 025.
• [23] Trimble, "Tekla Structures", 2025. Dostęp: 17 lipca 2025. [Online]. Dostępne na: htlps://support. tekla.com/pl/doc/tekla-structures/2025/tekla_structures_product_guides.
• [24] Yu Y., et al.: "A Systematic Review of the Trends and Advances in IFC Schema Extensions for BIM Interoperability", Applied Sciences, t. 13, nr 23, s. 12560, lis. 2023, doi: 10.3390/app132312560.
• [25] Javadi M.: “Model Checking in Tekla Structures with Grasshopper”, Stockholm, 2024.
• [26] "Geometry Gym", 2025. Dostęp: 17 lipca 2025. [OnIine]. Dostępne na: https://geometrygym.wordpress.com/.
• [27] Grilo A., Jardim-Goncalves R: “Value proposition on interoperability of BIM and collaborative working environments”, Automation in Construction, t. 19, nr 5, s. 522-530, sie. 2010, doi: 10.1016/j.autcon.2009.11.003.
• [28] Wu S., Ramii M.Z., Ngian S.P., Qiao G., Jiang B.: .Review on parametric building information modeling and forward design approaches for sustainable bridge engineering", Discov Appl Sci, t. 7, nr 2, luty 2025, doi: 10.1007/s42452-025-06543-y.
• [29] “Building Information Modeling Maturity Matrix”, w Advances in Civil and Industrial Engineering, IGI Global, 2010, s. 65-103. doi: 10.4018/978-1-60566-928-1.ch004.
• [30] Laakso M., Kiviniemi A.: “The IFC Standard - A Review of History, Development, and Standardization”, Electronic Journal of Information Technology in Construction, t. 17, maj 2012.
• [31] Mohammed S., George R.S.: "A Review on Parametric Study of Ribbed and Schwedler Domes with Openings”.