témavezető: Várkonyi Péter
helyszín (magyar oldal): Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék helyszín rövidítés: BME
A kutatási téma leírása:
A téma rövid leírása:
A hajlításmentes héj- sátor, kötél- és ívszerkezetek rendkívül anyagtakarékos és ugyanakkor attraktív megjelenésűek lehetnek. Ugyanakkor a kedvező szerkezeti viselkedés gondos formaválasztást követel meg. Az építészeti tervezéshez jelenleg elérhető formakeresési algoritmusok csak bizonyos szerkezettípusoknál alkalmazhatóak (pl. a dinamikus relaxáció módszere tisztán húzott membránhéj alakkeresésére alkalmas). A kutatás fő célja a hajlításmentes szerkezetek osztályozása és az építészeti koncepciótervezést segítő új formakeresési algoritmusok kifejlesztése és vizsgálata, melyek kiszélesítik az építésztervező szabadságát.
A téma meghatározó irodalma:
- Macdonald, A. J. (2007). Structure and architecture. Routledge.
- Adriaenssens, S., Block, P., Veenendaal, D., & Williams, C. (Eds.). (2014). Shell structures for architecture: form finding and optimization. Routledge.
- Bletzinger, K. U., Wüchner, R., Daoud, F., & Camprubí, N. (2005). Computational methods for form finding and optimization of shells and membranes. Computer methods in applied mechanics and engineering, 194(30-33), 3438-3452.
- Kilian, A., & Ochsendorf, J. (2005). Particle-spring systems for structural form finding. Journal of the international association for shell and spatial structures, 46(2), 77-84. - Tran, H. C., & Lee, J. (2010). Advanced form-finding of tensegrity structures. Computers & structures, 88(3-4), 237-246.
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai:
- Computers & structures
- J. Solids and Structures
- Proc. Roy. Soc. London A
- IMA J. Applied Mathematics
- Építés- és Építészettudomány
Valamennyi folyóirat Scopus-os.
Az építészetben a hajlításmentes szerkezetek számos típusát használják. A vonalszerű szerkezetek közül a kábelek, láncok, nyomásvonal alakú ívek, és ezek kombinációi is népszerűek. A felület jellegű szerkezetek közül a héjak, boltozatok, rácshéjak, kötélhálók, sátrak a leggyakoribbak. A kétféle szerkezet jól kombinálható is egymással, pl. egy nyomott ív használható egy feszített sátorszerkezet megtámasztásaként [1].
Valamennyi hajlításmentes szerkezet közös jellemzője, hogy nagy fesztávok áthidalására, illetve nagy terhek viselésére alkalmasak kis anyagfelhasználás mellett. Hátrányai közül a működésükhöz szükséges speciális forma, és az ebből fakadó kivitelezési nehézségek a legfontosabbak. Az egyre szélesebb körben alkalmazott számítógéppel vezérelt tervezési, gyártási és kivitelezési eljárások alkalmasak a kivitelezési munkaigény drasztikus csökkentésére, így ismét növekszik a hajlításmentes szerkezetek népszerűsége az építőiparban.
Ezen szerkezetek esetén a tervezési folyamat legnagyobb kihívása a működésükhöz megfelelő szerkezeti formák előállítása. Hagyományosan a formakereséshez fizikai modelleket és ritkábban kézi számítási eljárásokat használtak, de ezt ma számítógépes algoritmusokkal helyettesítik [2]. Az kommerciális építészeti CAD rendszereknek is egyre elterjedtebb kiegészítői a formakereső modulok [3].
Az elterjedt formakeresési eljárások fő korlátja, hogy nem minden szerkezettípus formakeresésére alkalmasak. A dinamikus relaxációs eljárások nem alkalmasak részben húzott, részben nyomott héjak automatizált alakkeresésére, és emiatt pl. konzolos héjak egyáltalán nem állíthatók elő velük. További korlátot jelent, hogy nincs elterjedt eljárás több egymáshoz kapcsolódó hajlításmentes szerkezet, mint pl. kábelekkel kiegészített hajlításmentes gerendatartók automatizált alakkeresésére. Éppen ezért a legtöbb ilyen jellegű szerkezet egyszerű geometriai sémát követ (pl. Calatrava Sevilla-i hídja [4], Gateshead Millenium Bridge [5]).
A doktorandusz feladata hajlításmentes szerkezeteket osztályozása szerkezeti működési séma szerint, megvizsgálni az egyes szerkezeti sémákhoz tartozó geometriák szabadásgát, és számítógépes formakeresési eljárások kidolgozása.
[1] Macdonald, A. J. (2007). Structure and architecture. Routledge. [2] Adriaenssens, S., Block, P., Veenendaal, D., & Williams, C. (Eds.). (2014). Shell structures for architecture: form finding and optimization. Routledge. [3] https://www.grasshopper3d.com/
[4] https://calatrava.com/projects/alamillo-bridge-cartuja-viaduct-seville.html
[5] http://www.lusas.com/case/bridge/gateshead.html
Jelentkezési határidő: 2020-08-31
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
