Meghan Choo Tute 15

12
1 Constructing Environments ENVS 10003 WEEKLY LOGBOOK Semester 1, 2014 Student name: Meghan Sarah Choo Student number: 644640 Institution: University of Melbourne WEEK ONE: INTRODUCTION TO CONSTRUCTION MYSTERY MATERIAL: MDF [medium density fibreboard] Good with compression Not good with tension

description

Constructing Envs logbook interim

Transcript of Meghan Choo Tute 15

Page 1: Meghan Choo Tute 15

  1  

 

Constructing  Environments  ENVS  10003  

WEEKLY  LOGBOOK  Semester  1,  2014  

       Student  name:  Meghan  Sarah  Choo    Student  number:  644640  Institution:  University  of  Melbourne        

   WEEK  ONE:  INTRODUCTION  TO  CONSTRUCTION  MYSTERY  MATERIAL:  MDF  [medium  density  fibreboard]  Good  with  compression    Not  good  with  tension        

Page 2: Meghan Choo Tute 15

  2  

1.01  Structural  forces:  the  basics  

Forces  Forces   are   a   vector   quantity,   comprising   of  direction,  magnitude  and  sense.      Movement  of  forces    

i. Collinear  ii. Concurrent    iii. Non-­‐concurrent  iv. Moment  v. Couple  force    

 Nature  of  structural  forces  Compression  

-­‐ Refers   to   forces   pushing   against   a  structure:   load   force   vs.   reaction   force  [see  diagram  2a]  

-­‐ Results  in  the  structural  member  being  shortened  1  

-­‐ Downward  movement  Tension    

-­‐ Refers   to   forces   pulling   on   a   structure  in  opposing  directions  [see  diagram  2b]  

-­‐ Tension  forces  act  in  equal  amounts,  on  opposite   directions;   this   ensures  stability  of  a  structure    

-­‐ Lateral  movement      

Image  12  Picture   of   Stone   Arch   Bridge   in   Kansas,  America  

 

     This   image   illustrates   compression   occurring  within   the   structural   elements   of   a   bridge,   by  focussing  on  a  specific  area  [see  annotation]      

Diagram  2a  Illustration  of  compression  force  created  by  load    

   

                                                                       Compression  forces            

     Image  23  Picture  of  the  Millau  Viaduct,  France      

Diagram  2b4  Illustration  of  tension  force    

 

   

 

                                                                                                               1  Newton,  Clare.  “Constructing  Environments:  Basic  Structural  Forces  (1)”.  https://app.lms.unimelb.edu.au/bbcswebdav/courses/ENVS10003_2014_SM1/WEEK%2001/Basic%20Structural%20Forces%201.pdf.  Accessed  March  14  2014.    2  Stokes,  Keith.  “Clements  Stone  Arch  Bridge”.  Last  modified  2010.  http://kansastravel.org/clementsbridge.htm.  Accessed  March  14,  2014.  3  The  Daily  Icon.  “Icon:  Millau  Viaduct”.  Last  modified  May  5th,  2008.  http://www.dailyicon.net/2008/05/icon-­‐millau-­‐viaduct/.  Accessed  March  14,  2014.  4  Cooper,  Leon.  “Force:  Background  Information  about  the  Activity”.  Last  modified  2007.  https://www.cdli.ca/courses/ep/predesign/t03/02knowledge-­‐skills/act-­‐03a.htm.  Virtual  Ink,  Ltd..  Accessed  March  14,  2014.  

Reaction  force  

Load  force  [Live  load,  from  cars/people  crossing  bridge]  

Structural  member  [e.g.  brick]  

LOAD  

Reaction  forces  

LOAD   Tension  force  is  transmitted  through  cable  

Load  force  

Compressed  stone  units  due  to  load  force  vs.  reaction  force  

LOAD  

Support  towers  under  Compression  

Tension  cables  under  tension  

LOAD  [cars]   Load  path;  shows  load  

force  transmitted  to  the  ground    

Page 3: Meghan Choo Tute 15

  3  

Tension  and  compression  explain  why  some  building  structures  comprise  of  very  different  materials  [in  terms  of  properties—see  network  diagram  at  the  end  of  W1  log]  such  as  brick  and  steel:  to  accommodate  both  compression  and  tension  forces.  The  extent  to  which  brick  and  steel  are  used,  also  indicate  the  amount  of  force  that  the  building  is  able  to  withhold  The  Millau  Viaduct  consists  of  both  tension  and  compression  structures.  It  is  also  made  of  hybrid  materials  that  can  deal  with  both  compression  and  tension  forces  [such  as  steel],  thus  rendering  it  more  stable.  It  can  support  both  tension  and  compression  forces,  whereas  the  Stone  Arch  Bridge  is  more  anisotropic  in  nature,  and  is  better  at  dealing  with  compression  forces.  Thus,  bridges  like  the  Millau  Viaduct  will  be  found  in  areas  that  encounter  more  traffic  than  the  Stone  Arch  Bridge,  because  they  are  more  stable.      

Page 4: Meghan Choo Tute 15

  4  

1.02  Introduction  to  materials      

Properties  Physical    

1. Strength  Strong/weak;  hard/soft    

2. Stiffness  Stiff,  flexible,  stretching  abilities    

3. Shape    Mono-­‐dimensional  [lines]  Planar  [sheet  metals]  Volumetric  [brick/concrete]    

Behavioural  1. Isotropic:  equally  strong  in  dealing  

with  compression  and  tension  [Metals:  steel5]  

2. Anisotropic:  stronger  in  dealing  with  one  type  of  force  than  another.    [Wood:  better  at  compression  than  tension]  Why?  Wood  is  stiff.  Therefore  behavioural  properties  are  linked  to  physical  properties.  This  also  tells  me  that  metals  are  flexible,  since  they  are  isotropic  materials.    

Diagram  16  showing  a  stud-­‐frame  system    -­‐ Wall-­‐framing  system  -­‐ Consists  of  elements  labelled  below  -­‐ Popular  in  Australia;  Main  material  used:  timber  

Why?  Timber  is  readily  available  in  Australia.    

Therefore  the  stud-­‐frame  system  is  efficient  in  Australia.  Additionally,  since  timber  is  obtained  from  Aus.,  it  reduces  economic  and  environmental  cost  [no  need  for  INTL  transport]  

Image  17  Bluestone  as  foundation  for  houses  

             

           

       

     No  apparent  sign  of  dealing  with  tension  forces.  Suggests  that  bluestone  does  not  deal  well  with  tension  forces;  anisotropic  material  Since  bluestone  can  be  used  as  foundation,  it  must  possess  these  qualities:  

1. Hardness  2. Strength  +  stiffness  

It  must  be  able  to  undertake  big  load/extensive  pressure  [dead  load  +  live  load  of  house]  

Feasibility  of  materials  Economy  and  Sustainability    

-­‐ Embodiment  of  energy  during  material  manufacture    

-­‐ Impacts  on  environment    -­‐ Longevity  of  material  -­‐ Efficiency  of  material  in  

construction  system  -­‐ Stud  frame  system  [see  diagram  1]  

                                                                                                                 5  Newton,  Clare.  “Introduction  to  Materials”.  Last  modified  March  5,  2014.  http://www.youtube.com/watch?v=s4CJ8o_lJbg&feature=youtu.be.  Accessed  march  14,  2014  6  Build  Right,  Inc.  “Timber  Wall  Framing:  Introduction”.  http://toolboxes.flexiblelearning.net.au/demosites/series10/10_01/content/bcgbc4010a/11_wall_systems/01_timber_wall_framing/page_001.htm.  Accessed  March  15,  2014  7  Rustic  Stone,  Inc.  “Stone  Foundations-­‐  Bluestone  Ballaratt,  Melbourne.”  Last  modified  2014.    http://rusticstone.com.au/products/foundations.  Accessed  march  15,  2014  

Compact  layout  indicative  of  compression  

structural  system  Good  for  vertical  

loads  

Stones  laid  in  stretch-­‐bond  format  

Page 5: Meghan Choo Tute 15

  5  

       1.03    Load  path    Types  of  load  

1. Dead  load  -­‐ Permanent  [part  of  the  

building]  -­‐ Not  movable  by  any  force  

except  for  dynamic    2. Live  load  -­‐ Temporary,  

removable/movable    -­‐ Can  be  moved  by  force  

3. Dynamic  load    -­‐ Sudden  impact  on  a  

structure  -­‐ Frequent  change  in  point  of  

contact  and  strength/magnitude8  

-­‐ E.g.  earthquake  and  wind  loads  

-­‐ Wind:  horizontal  direction  4. Point  load  [see  diagram  1]  -­‐ Load  that  applies  force  to  a  

specific  area  For  example,  pushing  a  pin  into  a  pin-­‐board  

Diagram  19  Point  load  as  opposed  to  distributed  load  

   Diagram  210  Load  path  diagram  

   

Image  111  Load  distribution  in  a  stud  frame  structure        

     Dead  load  

 

     Load  pathways    

                                                                                                               8Ching,  Francis.  Building  Construction  Illustrated.  (New  Jersey:  John  Wiley  &  Sons,  Inc.,  2008)  2.08.  9  Sim  Science.  “Glossary.”  http://simscience.org/cracks/glossary/point_ex.gif.    Accessed  March  15,  2014.  10  Choo,  Meghan.  “Load  Path  Diagram”.  March  16,  2014.    11  Sig  Insulation.  “METSEC  Deep  Runner-­‐  Insulation  Products”.  Last  modified  2013.  http://www.siginsulation.co.uk/show_prod.asp?ProdID=1634&CatID=21&SubCatID=86.  Accessed  March  16,  2014.    

Page 6: Meghan Choo Tute 15

  6  

1.04  Tutorial  activity:  tower  to  accommodate  147  x  155  x  530  dinosaur  [dimensions  in  mm]    Meghan’s  group’s  tower  [tower  1]    Tapering  from  base  to  top  Possibly  because  the  base  was  only  one  MDF-­‐wall  thick  This  would  not  allow  a  fully  built  building  to  reach  great  heights,  because  the  dead  load  of  the  structure  itself  would  overwhelm  the  foundation  MDF  blocks,  causing  the  structure  to  collapse  Instability  could  be  caused  by  unequal  distribution  of  reaction  and  load  force  acting  on  the  MDF  blocks    Main  mode  of  stacking:  stretcher-­‐bond  [refer  to  diagram  2]    

     

Linden’s  group’s  tower  [tower  2]    Strong  foundation,  more  than  one  layer  of  wall  at  the  foundation  More  or  less  the  same  width  from  bottom  to  top  Thicker  foundation  allows  tower  to  go  higher  because  the  accumulative  force  of  the  dead  load  of  the  building  will  be  distributed  more  efficiently  to  the  ground  than  tower  1  Main  mode  of  stacking,  interlock-­‐bond  [see  diagram  3]  

 

 1.  Stack  bond                                                                      2.  Stretcher/running  bond                                                            3.  Interlock  bond                                                                              

 

   

Page 7: Meghan Choo Tute 15

  7  

 WEEK  TWO:  STRUCTURAL  LOADS  AND  FORCES    MYSTERY  MATERIAL:  FIBRO-­‐CEMENT  SHEET  Does  not  absorb  H2O  Used  for  waterproofing      2.01  Structural  systems  

Types  of  systems:  1. Solid  system  [see  image  1]  -­‐ Building  support    -­‐ Materials  required  to  be  STRONG  

and  STIFF  -­‐ Normally,  volumetric  materials  

used  [brick  or  concrete  or  stone]  2. Shell/  surface  system  3. Frame  system/skeletal  system  -­‐ Provides  support  and  structure  [like  

skeleton  for  the  body]  -­‐ Materials  need  to  be  STRONG  and  

STIFF  -­‐ Elements  such  as  beams  and  other  

forms  of  framing  are  used  in  this  system  

4. Membrane  system  -­‐ Spans  across  wide  area  -­‐ Therefore  efficient  coverage  of  area,  

useful  for  hosting  large,  temporary  events  [such  as  weddings]  

5. Hybrid  system  -­‐ Most  common  nowadays  -­‐ Why?  They  incorporate  ideal  

functions  of  different  systems  into  one  

-­‐ Popular  material  for  this:  EFTE  [a  type  of  plastic]  

 

 

 

Image  112  the  Arch  of  Constantine,  Rome  Materials  such  as  brick  and  stone  are  used  

-­‐ Heavy  appearance  -­‐ Solid  structures  a  building  look  old,  suggesting  

longevity  of  material                        Image  213,  The  Hajj  Terminal  at  King  Abdul-­‐Aziz  international  airport  

   

                                                                                                               12  Wikipedia.  “Triumphal  Arch”.  Last  modified  December  23,  2013.  http://en.wikipedia.org/wiki/Triumphal_arch.  Accessed  March  16,  2014  13  Peck,  Collette.  “Travel  Blog:  Travel  Guide  Ranks  Best,  Worst  Airport  Terminals”.  Last  modified  January  19,  2012.  http://www.andavotravel.com/blog/2012/01/travel-­‐guide-­‐ranks-­‐best-­‐worst-­‐airport-­‐terminals/.  Accessed  on  March  17,  2014  

Membrane  system  for  the  roof  

Column:  solid  system  

SHELL/SURFACE  SYSTEM  

Page 8: Meghan Choo Tute 15

  8  

2.02  Structural  joints    1. Roller  joint  [see  diagram  1]  

-­‐ Most  simple  -­‐ Loads  transferred  in  one  direction    

   

Image  114  shows  a  roller  joint  at  the  foot  of  the  bridge    Roller  joints  enable  the  bridge  to  expand  and  

contract,  in  response  to  temperature  fluctuations  during  the  day.  This  tells  me  that  the  location  of  this  bridge  might  experience  drastic  weather  changes  during  the  day,  because  roller  joints  allow  the  bridge  to  expand  and  contract  easily  and  quickly.  This  also  tells  me  that  the  expansion  and  contraction  of  bridges  generate  significant  force,  to  be  able  to  move  joints  upon  which  the  whole  vertical  load  [Newton,  C.,  2014]15  is  resting  stably  on.    

 

Diagram  1  showing  a  roller  joint        

               Diagram  2  showing  a  pin  joint                        Diagram  3  showing  a  fixed  joint    

2. Pin  joint  Common  Found  in  truss  systems  [see  image  1]      Load  can  move  in  two  directions  

1. Fixed  joint    Bending  occurs  on  this  joint    [Moment  forces  can  be  found  in  this  joint]  

 Image  216  showing  a  truss  system    

                                                                                                               14  Lowe,  Jet.  “Library  of  Congress”.    http://www.loc.gov/pictures/item/pa1666.photos.355729p/.  Accessed  March  17,  2014.  15  Newton,  Clare.  “Structural  Joints.”  http://www.youtube.com/watch?v=kxRdY0jSoJo&feature=youtu.be.  Accessed  March  18  2014  16  Macdonald,  Angus.  Structural  Design  for  Architecture.  Oxford:  Architectural  Press,  1998.      

Roller  joint  

 

Roller  joint  

 

Pin  joint  [Here,  the  members  can  rotate/swing    

Fixed  joint;  If  excessive  force  occurs,  bending  occurs  at  this  point  

Page 9: Meghan Choo Tute 15

  9  

2.03  Construction  process      

Page 10: Meghan Choo Tute 15

  10  

2.04:  ESD  and  selecting  materials      

Factors  to  consider  when  building  on  a  site    1. Orientation  of  the  sun  

Determines  placement  of  windows,  shades,  etc.,  how  to  best  use  sunlight/heatàsun  energy    

2. Wind  flow  [e.g.  site  with  a  lot  of  cross-­‐winds  might  have  different  building  service  systems  from  site  with  less  cross-­‐wind  ventilation]  

3. Embodied  E  in  manufacture  of  materials  to  be  used  

ESD  Strategies  1. Cradle-­‐to-­‐cradle  approach  for  

materials  [see  diagram  1]  2. Night-­‐air  purging  

Application  of  conduction,  convection  and  radiation  [air  flow  sciences],  which  are  natural  processes  Reduces  dependence  on  electrical  services  such  as  air-­‐conditioning  that  are  more  harmful  to  the  environment      

 

Diagram  117  showing  Cradle-­‐to-­‐cradle  process  of  materials  

 AIM  OF  ESD:  To  make  full  use  of  what  nature  has  to  offer  us,  in  terms  of  cooling  and  ventilation  services  etc.,  thereby  reducing  electrical  consumption    

Image  118  Ateliers  at  City  of  Arts,  sustainable  design    

                             

         

     

                                                                                                               17  Packaging  Design  for  Sustainability.  http://sustainablepackdesign.com/.  Accessed  March  18,  2014.  18  Fabiano.  Wonderful  Ateliers  at  City  of  Arts.  Last  modified  March  2,  2010.  http://abduzeedo.com/wonderful-­‐ateliers-­‐city-­‐arts.  Accessed  March  19,  2014.  

Extensive  landscaping  at  front  of  the  houses  allows  natural  cooling    

Foldable  screens  to  reduce  harshness  of  glare  and  heat  from  sun,  while  still  having  

full  access  to  it  

Page 11: Meghan Choo Tute 15

  11  

Bibliography      Build  Right,  Inc.  “Timber  Wall  Framing:  Introduction”.  http://toolboxes.flexiblelearning.net.au/demosites/series10/10_01/content/bcgbc4010a/11_wall_systems/01_timber_wall_framing/page_001.htm.  Accessed  March  15,  201    Ching,  Francis.  Building  Construction  Illustrated.  (New  Jersey:  John  Wiley  &  Sons,  Inc.,  2008)  2.08.    Choo,  Meghan.  “Load  Path  Diagram”.  March  16,  2014.      Cooper,  Leon.  “Force:  Background  Information  about  the  Activity”.  Last  modified  2007.  https://www.cdli.ca/courses/ep/predesign/t03/02knowledge-­‐skills/act-­‐03a.htm.  Virtual  Ink,  Ltd..  Accessed  March  14,  2014.  4    Fabiano.  Wonderful  Ateliers  at  City  of  Arts.  Last  modified  March  2,  2010.  http://abduzeedo.com/wonderful-­‐ateliers-­‐city-­‐arts.  Accessed  March  19,  2014.    Lowe,  Jet.  “Library  of  Congress”.    http://www.loc.gov/pictures/item/pa1666.photos.355729p/.  Accessed  March  17,  2014.    Macdonald,  Angus.  Structural  Design  for  Architecture.  Oxford:  Architectural  Press,  1998.    Newton,  Clare.  “Introduction  to  Materials”.  Last  modified  March  5,  2014.  http://www.youtube.com/watch?v=s4CJ8o_lJbg&feature=youtu.be.  Accessed  march  14,  2014    Newton,  Clare.  “Constructing  Environments:  Basic  Structural  Forces  (1)”.  https://app.lms.unimelb.edu.au/bbcswebdav/courses/ENVS10003_2014_SM1/WEEK%2001/Basic%20Structural%20Forces%201.pdf.  Accessed  March  14  2014.      Newton,  Clare.  “Structural  Joints.”  http://www.youtube.com/watch?v=kxRdY0jSoJo&feature=youtu.be.  Accessed  March  18  2014    Packaging  Design  for  Sustainability.  http://sustainablepackdesign.com/.  Accessed  March  18,  2014.    Peck,  Collette.  “Travel  Blog:  Travel  Guide  Ranks  Best,  Worst  Airport  Terminals”.  Last  modified  January  19,  2012.  http://www.andavotravel.com/blog/2012/01/travel-­‐guide-­‐ranks-­‐best-­‐worst-­‐airport-­‐terminals/.  Accessed  on  March  17,  2014    Rustic  Stone,  Inc.  “Stone  Foundations-­‐  Bluestone  Ballaratt,  Melbourne.”  Last  modified  2014.    http://rusticstone.com.au/products/foundations.  Accessed  march  15,  2014    

Page 12: Meghan Choo Tute 15

  12  

Sim  Science.  “Glossary.”  http://simscience.org/cracks/glossary/point_ex.gif.    Accessed  March  15,  2014.    Stokes,  Keith.  “Clements  Stone  Arch  Bridge”.  Last  modified  2010.  http://kansastravel.org/clementsbridge.htm.  Accessed  March  14,  2014.    Sig  Insulation.  “METSEC  Deep  Runner-­‐  Insulation  Products”.  Last  modified  2013.  http://www.siginsulation.co.uk/show_prod.asp?ProdID=1634&CatID=21&SubCatID=86.  Accessed  March  16,  2014.        The  Daily  Icon.  “Icon:  Millau  Viaduct”.  Last  modified  May  5th,  2008.  http://www.dailyicon.net/2008/05/icon-­‐millau-­‐viaduct/.  Accessed  March  14,  2014.  Wikipedia.  “Triumphal  Arch”.  Last  modified  December  23,  2013.  http://en.wikipedia.org/wiki/Triumphal_arch.  Accessed  March  16,  2014