Shapes of energy-active segments of steel buildings

• Autorzy: Kowal Z. , Siedlecka M. , Piotrowski R. , Brzezińska K. , Otwinowska K. , Szychowski A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ace-2015-0029

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie energoaktywnych segmentów hal

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study presents the summary of the knowledge of energy-active segments of steel buildings adapted to obtain electrical energy (EE) and thermal energy (TE) from solar radiation, and to transport and store TE. The study shows a general concept of the design of energy-active segments, which are separated from conventional segments in the way that allows the equipment installation and replacement. Exemplary solutions for the design of energy-active segments, optimised with respect to the principle of minimum thermal strain and maximum structural capacity and reliability were given [34]. The following options of the building covers were considered: 1) regular structure, 2) reduced structure, 3) basket structure, 4) structure with a tie, high-pitched to allow snow sliding down the roof to enhance TE and EE obtainment. The essential task described in the study is the optimal adaptation of energy-active segments in large-volume buildings for extraction, transportation and storage of energy from solar radiation.

PL

W pracy zamieszczono podsumowanie stanu wiedzy na temat koncepcji konstrukcji energoaktywnych segmentów hal, przystosowanych do pozyskiwania energii elektrycznej (EE) i energii cieplnej (EC) z promieniowania słonecznego oraz transportu i magazynowania EC. Pokazano generalną koncepcję konstrukcji energoaktywnych segmentów hal oddylatowanych od segmentów konwencjonalnych w sposób umożliwiający rozmieszczenie i wymianę wyposażenia. Pokazano przykładowe koncepcje konstrukcji segmentów energoaktywnych, zoptymalizowane wg minimaksowej zasady: minimum termicznego wytężenia, maksimum nośności i niezawodności konstrukcji [34].

Słowa kluczowe

EN

energy-active cover; energy-active building; steel hall; probabilistic optimisation; expansion segment; energy-active segment; thermal energy; electrical energy

PL

przekrycie energoaktywne; budynek energoaktywny; hala stalowa; optymalizacja probabilistyczna; segment dylatacyjny; segment energoaktywny; energia cieplna; energia elektryczna

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 61, nr 3
• Strony: 119--132
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., il.

Twórcy

autor

Kowal Z.

• University of Technology, Department of Mechanics, Metal Structures and Computer Methods, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce

autor

Siedlecka M.

• University of Technology, Department of Mechanics, Metal Structures and Computer Methods, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce

autor

Piotrowski R.

• University of Technology, Department of Mechanics, Metal Structures and Computer Methods, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce

autor

Brzezińska K.

• University of Technology, Department of Mechanics, Metal Structures and Computer Methods, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce

autor

Otwinowska K.

• University of Technology, Department of Mechanics, Metal Structures and Computer Methods, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce

autor

Szychowski A.

• University of Technology, Department of Mechanics, Metal Structures and Computer Methods, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce

Bibliografia

• 1 Kowal Z., Szychowski A.: Energy-active arch structures as roof covers (in Polish), 38 KN KILiW PAN i KN PZITB, Krynica 1992, pp. 47-52.
• 2 Kowal Z., Szychowski A.: Structures spatiales energoactives, Int. Seminar on Structural Morphology, Montpellier 7-11.09.1992, France, pp. 370-378.
• 3 Kowal Z., Szychowski A.: Energy-active spatial structures (in Polish), Inż. i Bud. 1/1993, pp. 3-5.
• 4 Kowal Z., Malec M.: Steel energy-active girders as elements of load-carrying structures, Harmony with Nature, Ises Solar World Congress, Budapest 1993, pp.756-756.
• 5 Kowal Z, Szychowski A.: Solar structures in the construction of halls, Solar World Congress, Budapest 1993.
• 6 Kowal Z., Szychowski A.: Energy-active arch covers (in Polish), Inż. i Bud. 6/1994.
• 7 Kowal Z., Szychowski A.: Solar structures in steel building construction (in Polish), Inż. i Bud. 9/1995, pp. 491- 493.
• 8 Kowal Z., Malec M.: Triple-chord energy-active girders with water transportation (in Polish), Conference materials „Budownictwo Ekologiczne”. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1995, pp.21-27.
• 9 Kowal Z., Mirski J.Z.: Two-layer bar domes in the construction of warehouses and solar drying plants (in Polish), Konferencja Naukowo-Techniczna „Budownictwo ogólne”, Bydgoszcz, 12.06.2000, pp.73-80.
• 10 Kowal Z., Szychowski A., Patent No. 166877 Spatial building structure for thermal energy extraction (in Polish), UP RP Warszawa 1995.
• 11 Kowal Z., Szychowski A., Patent No. 168709 Building arch covers for thermal energy extraction (in Polish). UP RP Warszawa 1996.
• 12 Kowal Z., Szychowski A., Patent No. 182933 Truss-purlin roof for thermal energy extraction (in Polish). UP RP Warszawa 2002.
• 13 Kowal Z., Mirski J.Z., Patent P-339957, Two-layer bar dome covers for thermal energy extraction, UP RP Warszawa 2007.
• 14 Szychowski A., Patent No. 202436 Flat roof for thermal energy extraction (in Polish), UP RP Warszawa 2009.
• 15 Siedlecka M., Szychowski A.: Design of steel building cover from solid steel elements for thermal energy extraction (in Polish), Patent application PL405341A1 of 16.09.2013, BUP 20/2014, pp. 31-32.
• 16 Kowal Z., Piotrowski R., Szychowski A.: Rigidity of hipped roof end bar structures with square meshes (in Polish), Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 276, Seria: Budownictwo i Inżynieria Środowiska, Zeszyt 58,Nr 3/2011/II, pp. 249-256.
• 17 Kowal Z.: Probabilistic optimisation of the capacity of steel columns of conventional steel buildings (in Polish), Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 283, Seria: Budownictwo i Inżynieria Środowiska, Zeszyt 59, Nr 3/2012/II, pp. 185-192.
• 18 Kowal Z., Otwinowska K., Szychowski A.: Rigidity of hipped roof end truss-purlin steel buildings adapted for thermal energy extraction from solar radiation (in Polish), Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 283, Seria: Budownictwo i Inżynieria Środowiska, Zeszyt 59, Nr 3/2012/II, pp. 193-200.
• 19 Kowal Z., Piotrowski R., Szychowski A.: Adaptation of steel buildings covered with a structure adapted for thermal energy extraction from solar radiation (in Polish), Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 283, Seria: Budownictwo i Inżynieria Środowiska, Zeszyt 59, Nr 2/2012/II, pp. 431-438.
• 20 Kowal Z., Piotrowski R.: Energy-active expansion segments of steel buildings with structural cover (in Polish), Budownictwo i Architektura, 2013, 12 (2), pp. 121-128.
• 21 Otwinowska K., Piotrowski R.: Adaptation of selected steel buildings for thermal energy absorption from solar radiation (in Polish) in: Wybrane problemy naukowo-badawcze budownictwa i inżynierii środowiska, dr. inż. Andrzej Dzięgielewski (editor), Część IV Analiza energetyczna obiektów budowlanych oraz pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych, 2013, pp. 281-292
• 22 Kowal Z., Siedlecka M.: Energy-active segments of self-clearing cover of steel buildings (in Polish), Conference materials XXI Interdyscyplinarna Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna “Ekologia a Budownictwo”, Bielsko-Biała, 10-12 Oct 2013, pp. 161-168.
• 23 Kowal Z., Piotrowski R.: Energy-active segments of steel buildings covered with a regular basket structure (in Polish), Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, t. XXXII, z. 62 (2/15), April-June 2015, pp. 189-196.
• 24 Brzezińska K., Kowal Z.: Temperature impact on kinematically admissible failure mechanisms of energy-active segments of steel buildings (in Polish), Konferencja Naukowo-Techniczna – Konstrukcje Metalowe ZK2014, Kielce-Suchedniów 2014, pp. 19-22.
• 25 Kowal Z., Piotrowski R., Siedlecka M.: Secured energy-active segment of the steel building, covered with reduced structure with a tie (in Polish), Konferencja Naukowo-Techniczna – Konstrukcje Metalowe ZK2014, Kielce-Suchedniów 2014, pp. 36-39.
• 26 Kowal Z., Piotrowski R.: Energy-active expansion segments covered with regular structure with a tie (in Polish), paper accepted for 60 KN KILiW PAN i KN PZITB, Krynica 2014.
• 27 Brzezińska K., Siedlecka M.: Truss-purlin Covering Fitted for Obtaining Solar Energy, Conference materials TRANSCOM 2013, 10th European Conference of Young Researchers and Scientists, Section 7: Civil Engineering, Žilina 24-26 June 2013, pp. 19-22.
• 28 Otwinowska K., Piotrowski R.: Comparison of roof rigidity for selected energy-efficient structures, Conference materials TRANSCOM 2013, 10th European Conference of Young Researchers and Scientists, Section 7: Civil Engineering, Žilina 24-26 czerwca 2013, pp. 225-228.
• 29 Kowal Z., Piotrowski R., Siedlecka M.: Comparative analysis of the reliability of energy-active covers of hall segments, Conference materials II Międzynarodowa Polsko-Ukraińska Konferencja Naukowo-Techniczna Aktualne Problemy Konstrukcji Metalowych, Gdańsk 27-28.11.2014, pp. 123-126.
• 30 Kowal Z.: The formation of space bar structures supported by the system reliability theory, Archives of Civil and Mechanical Engineering Vol. XI, No. 1, 2011, pp. 115 – 133.
• 31 Kowal Z.: Hazards associated with the load-bearing capacity of bar space structures during assembly and performance, Promysłowe Budiwnictwo Ta Inżenerni Sporudy 3/2011, pp. 34-40.
• 32 Kowal Z.: Probabilistic optimisation of the bearing capacity of conventional hall coverings, Structure and Enviroment, 2011, 3, pp. 10-19.
• 33 Kowal Z.: On Adjusting the Load Bearing Capacity of Decisive Members to Reliability Classes of Statically Determinate Complex Structures, Archives of Civil Engineering, Volume LIX, Issue 1, pp. 131–142.
• 34 Kowal Z.: Instruments of probabilistic optimization of load bearing capacity and reliability of statically indeterminate complex structures, Archives of Civil Engineering, Volume LX, Issue 1, 2014, pp. 77–90.
• 35 Kowal Z., Szychowski A.: Patent No. PL 215515 B1. Construction of nodes of trusses from closed square or rectangular sections (in Polish), decision of 25-06-2013.
• 36 Kowal Z., Szychowski A.: Patent No. PL 219778 B1. Device for extraction and storage of thermal energy (in Polish), decision of. 12-11-2014.
• 37 Chwieduk D.: Solar energy in a building (in Polish), Arkady, Warszawa 2011.
• 38 Wołoszyn M. A.: Solar energy use in single-family houses (in Polish), Centralny Ośrodek Informacji Budownictwa, Warszawa 1991.
• 39 PN-EN 1990: 2004 Eurocode. Basis of structural design.
• 40 Kowal Z., Polak M., Szpila E., Wydra PP.: Spatial cover system “Zachód” (in Polish), Inżynieria i Budownictwo, 11/1976, pp. 421-424.
• 41 Kowal Z., Polak M., Szpila E., Wydra PP.: Spatial bar covers of industrial buildings with spans of 18, 24, 30, 36m in accordance with the “Zachód” system (in Polish), Inżynieria i Budownictwo, 3/1977, pp. 82-82.
• 42 PN-EN 1993-1-1:2006 Eurocode 3. Design of steel structures. Part 1-1. General rules and rules for buildings.