Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Analysis of structural solution of a modular building for young people

Marek Pączkowski

Abstract

The object of the study is a three-storey modular residential building built as the frame structure in ribbon development. The aim of the work is to make a base spatial model of the modular building built as the frame structure in two variants of material: • MODEL I composed of hot-rolled profiles, • MODEL II composed of cold-formed profiles. The above-mentioned solutions have been adopted to determine the most economical and efficient solution for the structure that will be used to obtain internal forces and to select the sections, particularly the stiffness of the individual structural components. Completed models are the basis for further analysis of building split up into individual modules, most of which will be prefabricated in production factories, from where they will be transported to the installation location, and then combined at the building site in such a way that accurately reproduce the spatial structure made in the work. The scope of the study includes creating the three-storey three-dimensional calculation model in Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2016 and selecting the sections of individual structural components of residential modules for young couples. The second chapter includes introduction to modular construction and justification of the problem resulting from the lack of housing for young people. In this part also were presented the economic and social causes of increasing use of modular construction. Chapters three to five are the theoretical part of the work and include the following topics: • chapter 3 concerns the analysis of construction and material solutions of support structure and the most commonly used filler materials that stiffen building partitions, • chapter 4 presents the requirements for frame structure and the most commonly used stiffening systems for the building. This part also shows the comparison of the structures composed of hot-rolled and cold-formed profiles, • chapter 5 concerns legal acts and standards related to the analyzed building. Chapter 6 is the intermediate part between the theoretical and the computational regarding the selection of building partitions available on the market that meet the standard conditions and load specification. Chapter 7 includes the analysis of the model I composed of hot-rolled profiles in the terms of meeting the conditions of the limit states ULS and SLS and the collective bill of materials. Chapter 8 includes the analysis of the model II composed of cold-formed profiles in terms of meeting the conditions of the limit states ULS and SLS and the collective bill of materials. The analysis shows that: • the construction composed of cold-formed profiles is lighter by 15.00% (4352 kg) in relation to the structure composed of hot-rolled profiles, • a lightweight steel structure is characterized by higher ratio of stiffness to weight than a common solution of hot-rolled profiles, • the cost of building a temporary construction of a planned period of use to 10 years [N6] composed of hot-rolled and cold-formed profiles are comparable (the model I is more expensive by 1.43% (1263 zł) relating to the model II), • the cost of building an ordinary construction of a planned period of use to 50 years [N6] composed of hot-rolled profiles is much higher for the model I due to corrosion protection that is achieved by using hot-dip galvanization. This solution is more expensive by 69.30% (61315 zł) comparing with the model II, • a more economical solution is to use the model II composed of cold-formed profiles, which the main advantage is corrosion protection of material made during the production process of the element, which is decisive for the cost of the planned construction, • for further analysis of individual modules, the proper solution is using cold-formed profiles.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Marek Pączkowski (FCEMP) Marek Pączkowski,, Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry (FCEMP)
Title in Polish
Analiza rozwiązań konstrukcyjnych budynku modułowego dla młodych
Supervisor
Krzysztof Kamiński (FCEMP/ICEn) Krzysztof Kamiński,, Insitute of Civil Engineering (FCEMP/ICEn)Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry (FCEMP)
Certifying unit
Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry (FCEMP)
Affiliation unit
Insitute of Civil Engineering (FCEMP/ICEn)
Study subject / specialization
, Budownictwo
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
07-07-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Krzysztof Kamiński (FCEMP/ICEn) Krzysztof Kamiński,, Insitute of Civil Engineering (FCEMP/ICEn)Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry (FCEMP) Artur Koper (FCEMP/ICEn) Artur Koper,, Insitute of Civil Engineering (FCEMP/ICEn)Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry (FCEMP)
Keywords in Polish
budownictwo modułowe, systemy usztywniające budynek, stany graniczne SGN i SGU, stosunek sztywności do masy, konstrukcja tymczasowa, konstrukcja zwykła
Keywords in English
modular construction, systems stiffening a building, limit states ULS and SLS, ratio of stiffness to weight, a temporary construction, an ordinary construction
Abstract in Polish
Przedmiotem opracowania jest trzykondygnacyjny modułowy budynek mieszkalny o konstrukcji szkieletowej w zabudowie szeregowej. Celem pracy jest wykonanie bazowego modelu przestrzennego budynku modułowego o konstrukcji szkieletowej w dwóch wariantach materiałowych: • MODEL I z kształtowników walcowanych na gorąco, • MODEL II z kształtowników giętych na zimno. Wyżej wymienione rozwiązania przyjęto w celu określenia najbardziej ekonomicznego i efektywnego rozwiązania konstrukcji, która posłuży do uzyskania sił wewnętrznych oraz dobrania przekrojów, a w szczególności sztywności poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Wykonane modele stanowią podstawę do dalszej analizy budowli rozbitej na pojedyncze moduły, które w większości zostaną sprefabrykowane w wytwórniach produkcyjnych, skąd zostaną przetransportowane na miejsce wbudowania, a następnie połączone na placu budowy w taki sposób, aby najdokładniej odwzorować konstrukcję przestrzenną wykonaną w pracy. Zakres opracowania obejmuje zbudowanie trzykondygnacyjnego, trójwymiarowego modelu obliczeniowego w programie Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2016 oraz dobranie przekrojów poszczególnych elementów konstrukcyjnych modułów mieszkalnych przeznaczonych dla młodych małżeństw. Drugi rozdział obejmuje wprowadzenie dotyczące budownictwa modułowego oraz uzasadnienie problemu wynikającego z braku mieszkań dla młodych ludzi. W części tej przedstawiono również przyczyny ekonomiczne i społeczne coraz częstszego stosowania budownictwa modułowego. Rozdziały od trzeciego do piątego są częścią teoretyczną pracy i obejmują następujące zagadnienia: • rozdział 3 dotyczy analizy rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych konstrukcji nośnej oraz najczęściej stosowanych materiałów wypełniających i usztywniających przegrody budowlane, • rozdział 4 przedstawia wymagania stawiane konstrukcji szkieletowej oraz najczęściej stosowane systemy usztywniające budynek. W punkcie tym przedstawiono również porównanie konstrukcji z kształtowników walcowanych na gorąco i giętych na zimno, • rozdział 5 dotyczy aktów prawnych oraz norm związanych z analizowanym budynkiem. Rozdział 6 jest częścią pośrednią między teoretyczną i obliczeniową dotyczącą doboru przegród budowlanych dostępnych na rynku spełniających warunki normowe oraz zebranie obciążeń. Rozdział 7 obejmuje analizę modelu I z kształtowników walcowanych na gorąco pod względem spełnienia warunków stanów granicznych SGN i SGU oraz zbiorcze zestawienie materiałów. Rozdział 8 obejmuje analizę modelu II z kształtowników giętych na zimno pod względem spełnienia warunków stanów granicznych SGN i SGU oraz zbiorcze zestawienie materiałów. Z przeprowadzonej analizy wynika, że: • konstrukcja z kształtowników zimnogiętych jest lżejsza o 15,00% (4352 kg) w stosunku do konstrukcji z kształtowników walcowanych na gorąco, • lekka konstrukcja stalowa charakteryzuje się wyższym stosunkiem sztywności do masy niż tradycyjne rozwiązanie z profili walcowanych na gorąco, • koszty wykonania konstrukcji tymczasowej o planowanym czasie użytkowania do 10 lat [N6] z kształtowników walcowanych na gorąco i giętych na zimno są porównywalne (model I jest droższy o 1,43% (1263 zł) w porównaniu z modelem II), • koszt wykonania konstrukcji zwykłych o planowanym czasie użytkowania 50 lat [N6] z kształtowników walcowanych na gorąco jest o wiele wyższy dla modelu I ze względu na zabezpieczenie antykorozyjne, które uzyskuje się stosując zabiegi cynkowania ogniowego. Rozwiązanie to jest droższe o 69,30% (61315 zł) w porównaniu z modelem II, • bardziej ekonomicznym rozwiązaniem jest zastosowanie modelu II z kształtowników giętych na zimno, których wiodącą zaletą jest zabezpieczenie antykorozyjne materiału wykonane podczas procesu produkcji elementu, co ma decydujące znaczenie na koszt projektowanej konstrukcji, • do dalszej analizy pojedynczych modułów słusznym rozwiązaniem jest zastosowanie profili giętych na zimno.
File
  • File: 1
    253768_praca_dyplomowa.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 11499

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT5e026293d0e14d66bcf78a22415a5044/
URN
urn:pw-repo:WUT5e026293d0e14d66bcf78a22415a5044

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page