Біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу
УДК 621.74.045: 624.014.2 Prefab modular building metal structures have several advantages, especially for reuse, compared to building structures made of concrete and wood. Analysis of the structure of the cost of such metal structures and their installation proved that the most effective way to red...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/bionic-approach-manufacture-cast-lightweight-metal-structures-co |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Casting Processes |
Репозитарії
Casting Processes| id |
oai:ojs2.localhost:article-33 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Casting Processes |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2023-05-31T05:03:28Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
будівельні металоконструкції модульні конструкції моделювання структури природи виливки біоніка лиття за моделями що газифікуються |
| spellingShingle |
будівельні металоконструкції модульні конструкції моделювання структури природи виливки біоніка лиття за моделями що газифікуються Шинський, О. Й. Калюжний, П. Б. Дорошенко, В. С. Біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу |
| topic_facet |
будівельні металоконструкції модульні конструкції моделювання структури природи виливки біоніка лиття за моделями що газифікуються building metal structures modular structures modeling structures of nature castings |
| format |
Article |
| author |
Шинський, О. Й. Калюжний, П. Б. Дорошенко, В. С. |
| author_facet |
Шинський, О. Й. Калюжний, П. Б. Дорошенко, В. С. |
| author_sort |
Шинський, О. Й. |
| title |
Біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу |
| title_short |
Біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу |
| title_full |
Біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу |
| title_fullStr |
Біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу |
| title_full_unstemmed |
Біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу |
| title_sort |
біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу |
| title_alt |
Bionic approach to the manufacture of cast lightweight metal structures for the construction of modular structures |
| description |
УДК 621.74.045: 624.014.2
Prefab modular building metal structures have several advantages, especially for reuse, compared to building structures made of concrete and wood. Analysis of the structure of the cost of such metal structures and their installation proved that the most effective way to reduce their cost is to reduce metal consumption. Unlike welded for bolted structures, installation is simplified and bolted connections provide the possibility of disassembling the structure with transportation to another place, which is important for hangars, warehouses that change location. Casting of lightweight metal structures can help increase the potential for new and rapid construction. For this, the most suitable method is the Lost Foam Casting (LFC) process in vacuum molds made of loose sand. No other casting method can compete with LFC in the production of frame-bearing structures of complex geometry. Examples of the optimization of metal structures by imitating the structures of nature, in particular biological and DNA structures, as a bionic approach to the design of man-made metal products are considered. Framework and cellular spatial materials obtained by the LFC method expand the existing range of properties compared to compact materials. And the described cast materials based on analogues from the macro- and micro-world of nature and on prefab models will simplify the design and production of frame lightweight products, which are classified as "materials of the future". Ukraine receives metal from its own ores and is able to transform it into a high-tech, knowledge-intensive product in the form of machines, mechanisms and building structures. The technological direction of borrowing the structural properties of natural materials is studied not only for copying them, but also for obtaining new materials and structures with optimization for specific mechanisms or buildings, promoting the use of metal structures as an effective solution in the construction industry during the reconstruction of the country.
References
1. Current end-of-life scenarios for three common construction materials. The free encyclopedia for UK steel construction information. URL: https://www.steelconstruction.info/Life_cycle_assessment_and_embodied_ca....2. Doroshenko V. S., Yanchenko O. B. (2022) Prerequisites for production of connectors-nodes of building metal structures by casting method according to one-off models. Suchasni tehnologiyi, materiali i konstrukciyi v budivnictvi. Tom 32. № 1. P. 14–20. [in Ukrainian].3. Landage M. G., Kumbhar S. (2019) Lost Foam Casting technology – Review Paper. International Journal of Innovations in Engineering Research and Technology, pp. 1–6.4. Centre Pompidou Construction. URL: http://hotcore.info/kareff-07079.html5. Design of metal structures. Ch. 1. / S. M. Tihonov, V. N. Alehin, Z. V. Belyaeva et al. M.: Izdatelstvo «Pero», 2020. 468 c. [in Russian].6. Patent of Ukraine no. 83447. IPC: В22С7/00, В22С 9/00. Foundry disposable model / O. Y. Shinskij, V. S. Doroshenko. Publ. 10.07.2008, Bull. no. 13. [in Ukrainian].7. Vernadsky V. I. (1975) Reflections of a naturalist. Space and time in inanimate and living nature. M.: Nauka. 220 p. [in Russian].8. Doroshenko V. S. (2011) New Possibilities of Developing of the Lost Foam Casting Process / Revista de Turnatorie. Рart I. № 3–4. P. 14–16. Рart II. № 5–6. P. 20–22.9. Mandelbrot B. B. (1983). The fractal geometry of nature. New York: Freеman and Co., 540 p.10. Patent of Ukraine no. 90494. IPC: В22D 7/00, В22D 23/00, В22D 25/00. Spatial metal casting / O. Y. Shinskij, V. S. Doroshenko. Publ. 2010, Bull. no. 9. [in Ukrainian].11. Doroshenko V. S. (2010). Problems of designing spatial frame castings and patterns for Lost Foam Casting. Metall i lite Ukrainy. No. 8, pp. 24–28. [in Russian].12. Patent of Ukraine no. 81011. IPC: В22С 7/02, В22С 9/04. Foundry disposable model / O.Y. Shinskij, V. S. Doroshenko. Publ. 25.06.2013, Bull. no. 12. [in Ukrainian].13. Doroshenko V. S. (2014). Reproduction of nature structures as a method for obtaining resource-saving metal structures. Visnik Donbaskoyi derzh. mashinobudivnoyi akademiyi. No. 1 (32), pp. 43–49. [in Russian]. |
| publisher |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/bionic-approach-manufacture-cast-lightweight-metal-structures-co |
| work_keys_str_mv |
AT šinsʹkijoj bionicapproachtothemanufactureofcastlightweightmetalstructuresfortheconstructionofmodularstructures AT kalûžnijpb bionicapproachtothemanufactureofcastlightweightmetalstructuresfortheconstructionofmodularstructures AT dorošenkovs bionicapproachtothemanufactureofcastlightweightmetalstructuresfortheconstructionofmodularstructures AT šinsʹkijoj bíoníčnijpídhíddovigotovlennâlitihlegkovagihmetalokonstrukcíjdlâbudívnictvasporudmodulʹnogotipu AT kalûžnijpb bíoníčnijpídhíddovigotovlennâlitihlegkovagihmetalokonstrukcíjdlâbudívnictvasporudmodulʹnogotipu AT dorošenkovs bíoníčnijpídhíddovigotovlennâlitihlegkovagihmetalokonstrukcíjdlâbudívnictvasporudmodulʹnogotipu |
| first_indexed |
2025-09-24T17:42:37Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:42:37Z |
| _version_ |
1850424280029855744 |
| spelling |
oai:ojs2.localhost:article-332023-05-31T05:03:28Z Bionic approach to the manufacture of cast lightweight metal structures for the construction of modular structures Біонічний підхід до виготовлення литих легковагих металоконструкцій для будівництва споруд модульного типу Шинський, О. Й. Калюжний, П. Б. Дорошенко, В. С. будівельні металоконструкції модульні конструкції моделювання структури природи виливки біоніка лиття за моделями, що газифікуються building metal structures modular structures modeling structures of nature castings УДК 621.74.045: 624.014.2 Prefab modular building metal structures have several advantages, especially for reuse, compared to building structures made of concrete and wood. Analysis of the structure of the cost of such metal structures and their installation proved that the most effective way to reduce their cost is to reduce metal consumption. Unlike welded for bolted structures, installation is simplified and bolted connections provide the possibility of disassembling the structure with transportation to another place, which is important for hangars, warehouses that change location. Casting of lightweight metal structures can help increase the potential for new and rapid construction. For this, the most suitable method is the Lost Foam Casting (LFC) process in vacuum molds made of loose sand. No other casting method can compete with LFC in the production of frame-bearing structures of complex geometry. Examples of the optimization of metal structures by imitating the structures of nature, in particular biological and DNA structures, as a bionic approach to the design of man-made metal products are considered. Framework and cellular spatial materials obtained by the LFC method expand the existing range of properties compared to compact materials. And the described cast materials based on analogues from the macro- and micro-world of nature and on prefab models will simplify the design and production of frame lightweight products, which are classified as "materials of the future". Ukraine receives metal from its own ores and is able to transform it into a high-tech, knowledge-intensive product in the form of machines, mechanisms and building structures. The technological direction of borrowing the structural properties of natural materials is studied not only for copying them, but also for obtaining new materials and structures with optimization for specific mechanisms or buildings, promoting the use of metal structures as an effective solution in the construction industry during the reconstruction of the country. References 1. Current end-of-life scenarios for three common construction materials. The free encyclopedia for UK steel construction information. URL: https://www.steelconstruction.info/Life_cycle_assessment_and_embodied_ca....2. Doroshenko V. S., Yanchenko O. B. (2022) Prerequisites for production of connectors-nodes of building metal structures by casting method according to one-off models. Suchasni tehnologiyi, materiali i konstrukciyi v budivnictvi. Tom 32. № 1. P. 14–20. [in Ukrainian].3. Landage M. G., Kumbhar S. (2019) Lost Foam Casting technology – Review Paper. International Journal of Innovations in Engineering Research and Technology, pp. 1–6.4. Centre Pompidou Construction. URL: http://hotcore.info/kareff-07079.html5. Design of metal structures. Ch. 1. / S. M. Tihonov, V. N. Alehin, Z. V. Belyaeva et al. M.: Izdatelstvo «Pero», 2020. 468 c. [in Russian].6. Patent of Ukraine no. 83447. IPC: В22С7/00, В22С 9/00. Foundry disposable model / O. Y. Shinskij, V. S. Doroshenko. Publ. 10.07.2008, Bull. no. 13. [in Ukrainian].7. Vernadsky V. I. (1975) Reflections of a naturalist. Space and time in inanimate and living nature. M.: Nauka. 220 p. [in Russian].8. Doroshenko V. S. (2011) New Possibilities of Developing of the Lost Foam Casting Process / Revista de Turnatorie. Рart I. № 3–4. P. 14–16. Рart II. № 5–6. P. 20–22.9. Mandelbrot B. B. (1983). The fractal geometry of nature. New York: Freеman and Co., 540 p.10. Patent of Ukraine no. 90494. IPC: В22D 7/00, В22D 23/00, В22D 25/00. Spatial metal casting / O. Y. Shinskij, V. S. Doroshenko. Publ. 2010, Bull. no. 9. [in Ukrainian].11. Doroshenko V. S. (2010). Problems of designing spatial frame castings and patterns for Lost Foam Casting. Metall i lite Ukrainy. No. 8, pp. 24–28. [in Russian].12. Patent of Ukraine no. 81011. IPC: В22С 7/02, В22С 9/04. Foundry disposable model / O.Y. Shinskij, V. S. Doroshenko. Publ. 25.06.2013, Bull. no. 12. [in Ukrainian].13. Doroshenko V. S. (2014). Reproduction of nature structures as a method for obtaining resource-saving metal structures. Visnik Donbaskoyi derzh. mashinobudivnoyi akademiyi. No. 1 (32), pp. 43–49. [in Russian]. УДК 621.74.045: 624.014.2 Швидкозбірні модульні будівельні металоконструкції мають ряд переваг, особливо для повторного використання, порівняно з будівельними конструкціями з бетону та дерева. Аналіз структури вартості таких металоконструкцій та їх монтажу засвідчив, що найефективніший засіб зниження їх вартості – це зменшення витрат металу. На відміну від зварних для болтових конструкцій спрощується монтаж та болтові з’єднання забезпечують можливість демонтажу конструкції з перевезенням на інше місце, що важливо для ангарів, складів, що змінюють локацію. Посиленню потенціалу для нового та швидкого будівництва може сприяти виливання легковагих металоконструкцій, для чого найбільш придатний спосіб лиття за моделями, що газифікуються, у вакуумовані форми з сипкого піску. Ніякий інший ливарний спосіб не може конкурувати з ЛГМ у виробництві каркасних несучих конструкцій складної геометрії. Розглянуто приклади оптимізації металоконструкцій шляхом наслідування конструкцій природи, зокрема біологічних і структури ДНК, як біонічного підходу до проектування рукотворних металовиробів. Каркасні і комірчасті просторові матеріали, отримані методом ЛГМ, розширюють існуючий спектр властивостей порівняно з компактними матеріалами. А описані литі матеріали за аналогами з макро- та мікросвіту природи і за збірними моделями спростять конструювання та випуск каркасних легковагих виробів, які відносять до «матеріалів майбутнього». Україна отримує метал із власних руд і здатна перевести його у високотехнологічний наукомісткий товар у вигляді машин, механізмів та будівельних конструкцій. Технологічний напрям запозичення конструкційних властивостей природних матеріалів досліджується не лише для їх копіювання, а й для отримання нових матеріалів та конструкцій з оптимізацією під конкретні механізми чи будівлі, сприяючи застосуванню металоконструкцій як ефективного рішення в будівельній галузі при відбудові країни. Список літератури 1. Current end-of-life scenarios for three common construction materials. The free encyclopedia for UK steel construction information. URL: https://www.steelconstruction.info/Life_cycle_assessment_and_embodied_ca....2. Дорошенко В. С., Янченко О. Б. Передумови виробництва вузлів-конекторів будівельних металоконструкцій ливарним способом за разовими моделями. Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. 2022. Том 32. № 1. С. 14–20.3. Landage M. G., Kumbhar S. Lost Foam Casting technology – Review Paper. International Journal of Innovations in Engineering Research and Technology. 2019. Р. 1–64. Centre Pompidou Construction. URL: http://hotcore.info/kareff-07079.html.5. Проектирование металлических конструкций. Ч. 1. / С. М. Тихонов, В. Н. Алехин, З. В. Беляева и др. М.: Издательство «Перо», 2020. 468 c.6. Патент 83447 Україна, МПК В22С7/00, В22С 9/00. Ливарна одноразова модель / О. Й. Шинський, В.С. Дорошенко. Опубл. 10.07.2008, Бюл. № 137. Вернадский В. И. Размышления натуралиста. Пространство и время в неживой и живой природе. М.: Наука, 1975. 220 с.8. Doroshenko V. S. New Possibilities of Developing of the Lost Foam Casting Process / Revista de Turnatorie. 2011. Рart I. № 3–4. P. 14–16. Рart II. № 5–6. P. 20–22.9. Mandelbrot B. B. The fractal geometry of nature. New York: Freеman and Co., 1983. 540 p.10. Патент 90494 Україна, МПК В22D 7/00, В22D 23/00, В22D 25/00. Просторовий металевий виливок / О. Й. Шинський, В. С. Дорошенко. Опубл. 2010, Бюл. № 9.11. Дорошенко В. С. Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок и моделей для литья по газифицируемым моделям. Металл и литье Украины. 2010. № 8. С. 24–28.12. Патент 81011 Україна, МПК В22С 7/02, В22С 9/04. Ливарна одноразова модель / О.Й. Шинський, В. С. Дорошенко. Опубл. 25.06.2013, Бюл. 12.13 Дорошенко В. С. Воспроизведение структур природы как метод получения ресурсосберегающих металлоконструкций. Вісник Донбаської держ. машинобудівної академії. 2014. №1 (32). С. 43–49. National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2022-12-01 Article Article application/pdf https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/bionic-approach-manufacture-cast-lightweight-metal-structures-co 10.15407/plit2022.04.063 Casting processes; Casting processes №4 (150) 2022 Процеси лиття; Процеси лиття №4 (150) 2022 2707-1626 0235-5884 uk https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/bionic-approach-manufacture-cast-lightweight-metal-structures-co/35 Авторське право (c) 2023 О. Й. Шинський, П. Б. Калюжний, В. С. Дорошенко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |