"Generatory siatek struktur przestrzennych"

Automatyzacja prac konstrukcyjnych jest jednym z podstawowych tematów prac rozwojowych. Zastosowanie w procesie projektowania odpowiednio oprogramowanej metody elementów skończonych istotnie optymalizuje projektowanie. Często spotykanymi konstrukcjami są struktury stalowe o dużej rozpiętości. Konstrukcje te wymagają złożonego opisu siatki prętów. Struktury, często mające skomplikowaną geometrię, składają się z wielu tysięcy prętów i węzłów. Wypełnienie zadanej przestrzeni siatką prętów prostych jest czynnością skomplikowaną i wykonywaną w procesie projektowania wielokrotnie. Bez odpowiedniego wspomagania komputerowego jest ona praktycznie niewykonalna.

Celem pracy było stworzenie algorytmów i oprogramowania umożliwiającego szybką generację wybranych struktur przestrzennych. Dla konstruktora ważnym etapem pracy poprzedzającym obliczenia wytrzymałościowe metodą elementów skończonych jest ustalenie położenia przestrzennego każdego elementu danej konstrukcji. Wynikiem działania opracowanych generatorów struktur są macierze zawierające współrzędne węzłów danej struktury, przyporządkowań węzłów do elementów oraz przyporządkowań opisu materiałów i geometrii do elementów.

Przekrycia strukturalne są układami prętów w których osie prętów tworzą określoną przestrzenną siatkę geometryczną. Węzły takiej siatki są regularnie rozmieszczone na płaszczyznach równoległych, natomiast pręty skratowania wypełniają przestrzeń między warstwami.

W dziedzinie przekryć strukturalnych obserwuje się wyjątkowo dużą różnorodność form geometrycznych i rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych. Cechą charakterystyczną takich przekryć jest ich regularność i powtarzalność elementów. Ta właściwość była podstawą tej pracy. Wyodrębniono szereg znanych i wykorzystywanych w budownictwie struktur z regularną siatką węzłów i elementów i oprogramowano generatory tych struktur. Generatory są to mechanizmy, które pozwalają użytkownikowi po wybraniu rodzaju struktury na automatyczne utworzenie siatki całej konstrukcji po uprzednim podaniu wielkości charakteryzujących ją np. długości elementów czy wymiarów.

Przekrycia strukturalne są wykorzystywane jako konstrukcje nośne w budynkach różnego przeznaczenia, ich zakres stosowania jest bardzo szeroki i dotyczy wielu dziedzin inżynierii. Przekrycia strukturalne są głównymi częściami konstrukcji nośnych takich budynków jak hale i pawilony wystawowe czy muzealne, hale dworców kolejowych, autobusowych, pawilonów handlowych, budowli sportowych, sali gimnastycznych, pływalni, krytych lodowisk, teatrów, oper, sal koncertowych, kościołów, kaplic.