Víceúčelová optimalizace betonové konstrukce v rané fázi návrhu

#diplomova-prace #generativni-design #geneticke-algoritmy #mkp

Michal Doležal

Diplomová práce se zabývá využitím parametrického modelování a genetických algoritmů pro víceúčelovou optimalizaci v rané fázi návrhu betonové konstrukce. Tyto moderní metody umožňují zlepšení spolupráce více profesí v jednom modelu vytvořeném v programovém prostředí. Dále zprostředkují společný přístup k tvorbě budovy jako funkčního celku, který zohledňuje požadavky architekta, statika, technologa a mnoha dalších v rané fázi návrhu, což umožňuje předejít mnoha problémům nejen v dalších fázích projektu, ale celém životním cyklu stavby. Využití těchto metod je demonstrováno na budově, kdy se nejdříve využijí standartní optimalizační postupy, a následně je budova podrobena analýze pomocí genetických algoritmů. Celkově je hodnoceno několik kritérií včetně enviromentálních vlivů. V daném případě představuje využití těchto metod snížení hmotnosti o 13,8 % oproti tradičnímu návrhu.

DSpace:

https://dspace.cvut.cz/handle/10467/93040

Více informací

Climber-Inspired Fuzzy Logic Approach to Crack Localization Using Image Analysis

#analyza-obrazu #fuzzy-logika #impaktovany-clanek #matlab #projekt

Martin Petřík

This paper presents an alternative fuzzy logic approach to localization of cracks on a concrete surface. The exact loca-tions of cracks are especially needed in the case of comparison between the results of numerical analyses and experi-ments. The proposed method is based on the fact that cracks can be considered as highlands which has to be trekked along the ridge. The problem is similar to human perception and decision making. For this reason, the use of fuzzy logic for the purpose of classification is appropriate. The whole procedure of the so-called climber method is given. The re-sults show the capability of the proposed method to localize cracks, advantages and the possible range of application of the proposed method are discussed.

Related paper:

PETŘÍK, Martin. Climber-inspired fuzzy logic approach to crack localization using image analysis. Journal of Advanced Concrete Technology, 2015, 13.2: 103-111.

PDF: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jact/13/2/13_103/_article

Více informací

Nosník se zakřivenou pásnicí a stojinou v souladu s průběhem vnitřních sil

#3d-tisk #bedneni #cnc-konecny #cnc-obrabeni #digitalni-fabrikace #fillamentum #lucebni-zavody #master-builders-solutions #projekt

Martin Petřík, Vojtěch Zacharda, Jakub Žák

Cílem projektu bylo otestovat silikonový tekutý tmel Lukopren S 3782 ve spojení s frézovanou XPS formou. Tmel byl nanesen štětcem na frézovaný povrch a následně před betonáží potřen silikonovým olejem Lukosiol M. Jako materiál pro 3D tisk navržených distančních podložek byl použit ABS Extrafill "Signal Red" značky Fillamentum. Vlastní frézování XPS desky proběhlo na CNC frézce značky CNC - Konečný s.r.o.. Takto zhotovená forma vykazovala nízkou přilnavost a možnost opakovaného použití.

Ve směsi byla použita PVA vlákna MasterFiber 401 od společnosti Master Builders Solutions CZ s.r.o.

Více informací

Využití neuronových sítí pro tvorbu materiálových modelů

#bakalarska-prace #neuronove-site #python

Patrícia Benková

V tejto práci je predstavené využitie umelých neurónových sietí pri predikcii správania materiálov. Hlavnou motiváciou je tvorba pracovného diagramu betónu raného veku s cieľom vymodelovať vhodnú neurónovú sieť a porovnat jej výstupy s reálnym chovaním betónu počas zaťažovania. Ako základ pre modelovanie slúžili výsledky zo zaťažovacích skúšok betónu veľmi raného veku, ktoré sa v minulosti uskutočnili na Fakulte stavebnej ČVUT. Na začiatku práce sú najprv objasnené princípy procesov prebiehajúcich v umelých neurónových sieťach a následne je vysvetlený postup pri tvorbe vlastného modelu umožňujúceho predpovedať analyzované vlastnosti. Samotná tvorba pracovného diagramu betónu sa nachádza v záverečnej časti práce.

Více informací

Betonová kánoe 2019

#bedneni #betonova-kanoe #cnc-konecny #cnc-obrabeni #digitalni-fabrikace #diplomova-prace #master-builders-solutions #technologie-betonu

Filip Fencl

Výroba této kánoe poprvé zahrnovala použití CNC frézky (CNC - Konečný s.r.o.) pro výrobu XPS kapot a jako podpůrný nástroj při zhotovování negativní formy z laminátu.

Ve směsi byla použita PVA vlákna MasterFiber 401 od společnosti Master Builders Solutions CZ s.r.o.

Na závodu Betonkenu Kupa 21.06.2019 jsme obsadili celkové druhé místo.

https://www.instagram.com/p/BzG0xfso2B0/
https://www.instagram.com/p/BzItelDI3SM/
https://www.instagram.com/p/BzKVpEtol_x/

Více informací

Finite Element Simulation of Hydration Heat Using Fuzzy Logic Model of Hydration

#bakalarska-prace #fuzzy-logika #hydratace #matlab #mkp

Jitka Mádlová

Tato bakalářská práce se zabývá vývinem hydratačního tepla v masivních konstrukcích. Je řešeno nestacionární vedení tepla v prostorové konstrukci. Pro výpočet je použita metoda konečných prvků a stupeň hydratace je modelován pomocí fuzzy logiky. Celý výpočet je zpracován v prostředí MATLAB. Je ověřován vliv okolní teploty, velikosti konstrukce a tloušťky izolace na rozložení teplot v konstrukci.

Více informací

Design of Concrete Structures Using Genetic Algorithm

#diplomova-prace #generativni-design #geneticke-algoritmy #matlab #mkp

Jitka Mádlová

Tato diplomová práce se zabývá optimalizací tvaru betonových konstrukcí. Tvary, které jsou získány pomocí vytvořeného algoritmu, mohou být dále využity jako inspirace pro návrh konstrukcí. Optimalizační proces je vytvořený za použití Genetického Algoritmu (GA), v každé iteraci je vypočteno a vyhodnoceno několik konstrukcí. Vytvořený proces je inspirován metodou Optimalizace evolučních struktur (ESO), která je založená na odebírání nejméně využitého materiálu z konstrukce. V procesu je také zahrnuta funkce přidávání materiálu do velmi namáhaných míst. Konstrukce jsou ohodnoceny na základě hlavních napětí v konstrukci. Posuny a napětí jsou vypočteny metodou konečných prvků (MKP). Celý optimalizační proces je zpracován v prostředí MATLAB. Příklady konstrukcí získaných pomocí vytvořeného algoritmu jsou součástí práce.

Více informací

Flexibilní forma s počítačově řízeným tvarem

#3d-tisk #bedneni #cnc-konecny #digitalni-fabrikace #fillamentum #generativni-design #geneticke-algoritmy #lucebni-zavody #projekt #raveo #technologie-betonu

Martin Petřík, Stanislav Zažirej

Projekt představuje propojení generativního designu a digitální fabrikace. Cílem je vyrobit flexibilní bednění, které během tuhnutí betonu pozvolna změní svůj tvar v souladu s požadovanou geometrií. Za modelový příklad byla zvolena skořepina, jejíž výsledná podoba je výsledkem spojení parametrického modelu, genetického algoritmu a analýzy metodou konečných prvků.

Prvním krokem je vývoj prototypu lineárního pohonu bez otáčení šroubu.
https://www.instagram.com/p/B03MHLqItlJ/
https://www.instagram.com/p/B0V84dnoCNT/

Více informací

Optimalizace betonové konstrukce pomocí genetického algoritmu

#diplomova-prace #generativni-design #geneticke-algoritmy #mkp #python

Stanislav Zažirej

Tato diplomová práce se zabývá optimalizací betonové konstrukce pomocí genetického algoritmu. Cílem je implementace algoritmu v jazyce Python a jeho následná aplikace při optimalizaci konkrétních konstrukcí. V první část jsou popsány vybrané metody optimalizačních technik. V další je vysvětlen princip činnosti genetických algoritmů. V poslední části je názorně ukázán způsob implementace algoritmu v Pythonu a ověření jeho funkčnosti při optimalizaci vybraných konstrukcí.

Více informací

Betonové origami konstrukce

#bedneni #diplomova-prace #lucebni-zavody #master-builders-solutions #technologie-betonu

Martin Salák

Cílem této diplomové práce je popsat a postavit vlastní betonovou origami konstrukci. K tomu jsou nejdříve prozkoumávány konstrukční vlastnosti origami obecně, poté je popsána historie a současný vývoj betonových origami skořepin, a nakonec je navržena, optimalizována a postavena vlastní konstrukce. V rámci práce byl model analyzován v softwaru a postup betonování byl zkoušen před samotnou stavbou na menších částech konstrukce, aby bylo dosaženo kvalitního výsledku. Tím je vláknobetonový model mostu o rozměrech cca 1,5 x 0,75 m, který se bude účastnit mezinárodní soutěže modelů mostů v Budapešti.

Ve směsi byla použita PVA vlákna MasterFiber 401 od společnosti Master Builders Solutions CZ s.r.o.

Na vnitřní stranu bednění byl nanesen silikonový tekutý tmel Lukopren S 3782, který vytvořil hladký a snadno odbednitelný povrch.

Betonová origami konstrukce získala druhé místo na soutěži Betonkenu Kupa (21.06.2019, Maďarsko)

https://www.instagram.com/p/Bxw6vwWoqFE/

Více informací

Fuzzy Logic-Based Expert Systems Applied to Concrete Technology

#analyza-obrazu #disertacni-prace #fuzzy-logika #python

Wilson R.L. da Silva

To increase competitiveness and cost reduction, the concrete industry is constantly developing solutions to optimize their production process and ensure quality. Moreover, considering short deadlines, tight budgets, and the industry's trends of accelerating construction processes, optimization is therefore becoming essential. However, this is not easy to achieve because it involves analyses of processes and materials that are imprecise, non-linear, and time-variant. Hence, the use of analytical equations for optimization purposes is sometimes cumbersome. Although processes are complex in their nature, human operators can usually control them through knowledge-based linguistic rules. Therefore, fuzzy logic arises as a powerful tool for aiding expert systems, since it allows dealing with verbal expressions to simulate human reasoning, reducing complexity while maintaining credibility. The use of fuzzy logic is within the scope of this work. The main goal is to design advanced fuzzy logic-based expert systems focused on concrete technology applications. In particular, the systems focus on the Ready-mixed concrete production process, precast concrete quality control, and experimental-based material modeling. Moreover, the objective of this work also includes the development of innovative approaches and engineering tools that are designed to support the expert systems. Applications of the proposed expert systems are presented. The obtained results indicate that the developed systems allow for optimization in the studied processes, leading to cost reduction. In addition, fuzzy logic proved to be a robust tool that allows for including vague ideas in expert systems; as a result, less complex solutions were achieved without necessarily reducing the credibility of the results.

Více informací

Evaluation and Applicability of Visual Concrete Surface

#analyza-obrazu #diplomova-prace #matlab #technologie-betonu

Nadezda Albert

This work presents experimental data used for evaluation of the effectiveness of decorative concrete finishes for proposed high strength mortar (HSM). The effect of different surface treatments was evaluated by absorption characteristics of the surface and comparison of abrasive damage results. Matlab Image Processing toolbox was used to evaluate capabilities of studied surfaces to maintain visual characteristics after food and household chemicals damage. The transition of the brightness intensity of the cured HSM throughout time was illustrated. The test results demonstrate that the mechanical treatment enhances the efficiency of the impregnation product both in terms of water penetration reduction and resistance to abrasive wear. Overall the apparent improve the performance of studied finishes can be distinguished only for the short action of a chemical agent and for the limited duration of contact with the water because none of the treatment methods creates a barrier protection on the surface.

Více informací

UHPC prvky plynulých tvarů

#bedneni #cnc-konecny #cnc-obrabeni #digitalni-fabrikace #lucebni-zavody #master-builders-solutions #projekt #technologie-betonu

Martin Petřík, Štěpán Šonka

Vyvíjíme postup pro výrobu trvanlivých a vzhledově atraktivních prvků z ultra vysokohodnotného betonu (UHPC). Plynulé tvary vyžadují adekvátní formy, pro jejichž výrobu používáme například CNC frézku značky CNC - Konečný s.r.o. ve spojení se silikonovými kaučuky od společnosti Lučební závody a.s. Kolín

Ve směsi používáme PVA vlákna MasterFiber 401 a vlákna z vysokouhlíkové oceli MasterFiber 482. Jako superplastifikační přísada se nám osvědčil MasterEase ​ od společnosti Master Builders Solutions CZ s.r.o.

Více informací

Frézované formy na betonové vzorky

#3d-tisk #bedneni #bedneni #cnc-konecny #cnc-obrabeni #digitalni-fabrikace #fillamentum #projekt

Martin Petřík, Jakub Žák

Formy na míru si vyrábíme především za účelem produkce atypických betonových vzorků (trámečky 10x10x80mm; krychle 18x18x18mm; ...). Vlastní frézování provádíme pomocí CNC routeru značky CNC - Konečný s.r.o. Nástroj je ofukován vzduchem pro zamezení zachycování zbytků materiálu a jeho následnému tavení. V případě nutnosti dodatečného ztužení forem tiskneme výztuhy zejména z materiálu ABS Extrafill od Fillamentum.

https://www.instagram.com/p/CCtHntOjueG/
https://www.instagram.com/p/CCDZbi4jesz/
https://www.instagram.com/p/BulueRoHfQM/
https://www.instagram.com/p/BvB2O62HIXb/

Více informací

Design of Concrete Structure for Impact Load from Car Crash

#diplomova-prace #mkp

Karel Mareš

Force progress from vehicle crash and influence of stiffness of a concrete structure on resulting force progress is determined in the thesis. Stiffness of a vehicle is determinate from crash video and stiffness of a concrete structure is determined by step by step solution in FEM code. The results are compared with the Eurocode. Background of the Eurocode is also presented. Further, reduction of impact load or strengthening of a concrete structure for vehicle crash load is described.

Více informací

Form-finding, design and fabrication of a fiber reinforced concrete table - fabric-formed shell structure

#bakalarska-prace #technologie-betonu

Nadezda Albert

Today, concrete furniture and accessories design is extremely various and adaptable. Many designers, architects and concrete contractors around the world work with decorative concrete, and the number of people involved, incredibly, increases every year. Those enthusiastic people truly appreciate the merits of concrete, such as strength and durability, but mainly, the versatility of concrete and the opportunity to give it all kinds of shapes; thereby, in order to implement the person's own designs, they master material technology, adapt mixtures and adjust the properties of the concrete. The first part of the work, accompanied with illustrations, gives an overview of concrete furniture and accessory design and primarily tends to illustrate the possible shapes and unusual applications of the concrete, as well as to summarize ways in which those designs can be cast and formed during production. Forming with the fabric, as a type of flexible formwork, is of particular interest to the author. Several examples of form-finding methods for the concrete shell structures with the use of fabric are outlined in the thesis. The second part of the work deals will the experimental piece of furniture - coffee table - thin concrete shell created and manufactured by the author. Production method assumes the creation of a thin shell structure by letting concrete cure on a piece of fabric, which behaves naturally and shapes itself under the self-weight of the concrete coat. Experiment adopts the technique of delayed deforming applied to a flexible open mold, and the principle of the inverted catenary arch to thin membrane structures in three dimensions was applied in the project.

Více informací

Betonová kánoe 2018

#bedneni #betonova-kanoe #diplomova-prace #master-builders-solutions #technologie-betonu

Štěpán Šonka

Cílem této diplomové práce je komplexní návrh betonové kánoe se zaměřením na technologický postup jejího zhotovení. Stavba betonových kánoí je nástrojem pro měření inženýrských i praktických schopností studentů stavebních fakult po celém světě.

Pro úspěšný návrh byla provedena rešerše vystavěných kánoí v posledních letech. Na základě získaných informací byly stanoveny atributy, které má kánoe splnit pro to, aby byla schopna obstát v konkurenci. Pro výrobu kánoí byla zaměřena profesionální závodní loď, jejíž rozměry byly upraveny tak, aby co nejlépe vyhovovaly potřebám závodu, manipulace a přepravy. Následně byla provedena statická analýza konstrukce.

Úspěšně navržena a vyzkoušena byla vylehčená směs pro cementový kompozit lodi. Proveden byl návrh vyztužení směsi rozptýlenou výztuží z PVA vláken MasterFiber 401 od společnosti Master Builders Solutions CZ s.r.o. a také skelnou textilií. Zhotoven byl poté technologický postup výroby pro bednění, které se skládá ze dvou hlavních částí s užitou rozdílnou technologií. Veškeré navržené bednění je opakovatelné a lze díky tomu dosáhnout sériové výroby betonových kánoí. Tyto díly byly navrženy dále dělitelné pro lepší manipulaci, jak při přepravě, tak i při práci. Následně byl sestaven plán betonáží, každá loď je betonovaná ve dvou záběrech. V rámci diplomové jsou uvedeny i harmonogramy prací a prezentována fotodokumentace úvodní fáze realizace kánoe.

Více informací

Optimalizace konstrukčního systému s ohledem na funkční a statická kritéria

#diplomova-prace #generativni-design #geneticke-algoritmy #mkp

Evgenij Bogdanovič

Tato diplomová práce se zabývá vícekriteriální optimalizací s cílem získání geometrie objektu, jenž splňuje stanovená funkční i statická kritéria. Práce čtenáře seznamuje s postupem, který vede k vytvoření parametrického modelu a hodnotících kritérií. V práci je demonstrován postup výběru konkrétního řešení, jehož proveditelnost je ověřena metodou CSFM dle mezních stavů únosnosti a použitelnosti. Tento proces je aplikován na konkrétním objektu tak, aby byl znázorněn jeho přínos.

DSpace:

https://dspace.cvut.cz/handle/10467/99327

Více informací