mid-term design journal clifford

7/21/2019 Mid-Term Design Journal Clifford

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M A T E R I A L C O M P U T A T I O NC L I F F O R D M A R I O K O S A S I H

D E S I G N J O U R N A L | S P R I N G 2 0 1 5


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2

All pictures are taken by :

Clifford Mario Kosasih, Chen Yutong,

Lee Fu Hui, Ng Yi Jin, Tay Jenn Chong, Chow Man Yee,Goh Yi Qian, and Melissa Estella Lim


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T h i s

a n a

B y

c o m

T h i s


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T h i s d e s i g n e x p l o r a t i o n f o c u s e s o n t h e e f f e c t o f m a t e r i a l d i s t r i b u t i o n o f a c a n o p y d e s i g n o n i t s s t r u c t u r a l s t r e n g t h a n d

a b i l i t y . T h e c a n o p y f r a m e n e e d s t o b e c a n t i l e v e r e d 1 0 m e t e r s f r o m a w a l l a n d t h e r e i s o n l y 3 . 5 6 m e t e r s o f a l l o w a n c e f o r

t h e c a n o p y f r a m e t o h a v e e x t r a s u p p o r t v e r t i c a l l y .

D i a g r a m 0 0 1 S e t t i n g u p c o n d i t i o n f o r c a n o p y f r a m e d e s i g n

L o o

d i s t

c o n

c u r

f r a m


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8

T h e d e s i g n t r i e s t o s i m u l a t e t h e c o n d i t i o n s h o w n b y t h e m o m e n t

d i a g r a m s a b o v e . A l o n g t h e l o n g e r s i d e o f t h e c a n o p y f r a m e , t h e

l o n g e r m e m b e r s o f t h e f r a m e a l t e r n a t e s i n i t s o r i g i n , f r o m t h e t o p a n d

b o t t o m . T h i s p r o v i d e s t h e s t r u c t u r a l s u p p o r t a s s h o w n b y t h e m o m e n t

d i a g r a m . F u r t h e r m o r e , t h e s h o r t m e m b e r s o f t h e f r a m e c o n n n e c t s

t h e s e l o n g m e m b e r s t o g e t h e r f o r m i n g a c o m p l e t e f r a m e .

I m a


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I m a g e 0 0 2 P l a n v i e w I m a g e 0 0 3 S i d e e l e v a t i o n v i e w

M a t e r i a l : S t e e lR a d i u s : 0 . 1 m

M a x i m u m d e f l e c t i o n : 1 . 6 8 8 m m

I m a


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T h e s h e l l c a n o p y n e e d s t o c o v e r a s p a n o f 1 0 m b e t w e e n t w o b u i l d i n g s . I t c a n b e s u p p o r t e d f r o m b o t h s i d e s o f t h e

b u i l d i n g . F u r t h e r m o r e , t h i s c a n o p y n e e d s t o h a v e d e f l e c t i o n l e s s t h a n 5 m m .

S i m

a l o n

t h e o n e


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1414I m a g e 0 0 5 R e n d e r v i e w

T h e

d e f


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I m a g e 0 0 6 P l a n v i e w I m a g e 0 0 7 F r o n t e l e v a t i o n v i e w

M a t e r i a l : C o n c r e t eT h i c k n e s s : 0 . 4 1 1 m

M a x i m u m d e f l e c t i o n : 0 . 2 7 7 m m

I m a


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T h e s h e l l a n d f r a m e c a n o p y n e e d s t o c o v e r t h e s p a c e b e t w e e n t w o 5 0 m l o n g b u i l d i n g s s e p a r a t e d 1 2 m a p a r t . T h e

c o v e r a g e n e e d s t o b e a t l e a s t 8 0 % a n d t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n n e e d s t o b e s i m p l y s u p p o r t e d . F u r t h e r m o r e , t h e

m a x i m u m a l l o w a b l e d e f l e c t i o n s h o u l d b e c a l c u l a t e d f r o m s p a n / 3 0 0 . A d d i t i o n a l l y , t h e m a x i m u m a l l o w a b l e s t r e s s i s 1 2 M P a

f o r s t e e l , 3 0 M P a f o r c o n c r e t e a n d 1 5 M P a f o r w o o d .

T h r

s t r u

f u n

c a t

w h e

u p .

C a t

g i v e

s p a

c a n


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202I m a g e 0 0 9 R e n d e r v i e w


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I m a g e 0 1 0 P l a n v i e w I m a g e 0 1 1 F r o n t e l e v a t i o n v i e w

F r a m e m a t e r i a l : S t e e lS h e l l m a t e r i a l : C o n c r e t e

R a d i u s : 0 . 1 m

M a x i m u m s t r e s s o n f r a m e : 7 0 . 6 8 8 M P aM a x m i u m s t r e s s o n s h e l l : 1 3 . 8 7 7 M P a

M a x i m u m d e f l e c t i o n : 1 3 . 8 7 8 m m

I m a


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B r i c k s o f d i f f e r e n t q u a l i t y ( i . e . h a r d , m e d i u m a n d s o f t ) a r e n e e d e d t o v i s u a l i z e t o p o l o g y o p t i m i z a t i o n i n t h e p h y s i c a l w o r l d .

A g r o u p o f 1 1 s t u d e n t s e x p l o r e d d i f f e r e n t m a t e r i a l s a n d m e t h o d s o f p r o d u c t i o n t o e n d u p w i t h c o n c r e t e a n d c a s t i n g . H e r e

a r e t h e d o c u m e n t a t i o n s o f d i f f e r e n t b r i c k s p r o d u c e d a s e x p e r i m e n t a t i o n a s w e l l a s t h e a c t u a l m a s s p r o d u c t i o n o f t h e

c o n c r e t e b r i c k s .

To p r o d u c e a s o f t o r t r a n s l u c e n t c u b e , w e d e c i d e d t o m e l t g l u e

s t i c k a n d m o l d t h e m i n t o a c u b e . W e n e e d e d a b o u t l e s s t h a n

1 0 g l u e s t i c k s i n o r d e r t o f i l l u p 5 c m x 5 c m x 5 c m c u b e . I t i s a

t e d i o u s a n d l o n g p r o c e s s t o m e l t t h e g l u e s t i c k f i r s t t h e n p o u r

i t i n t o t h e m o l d . I t t a k e s a l m o s t 2 d a y s t o h a r d e n , a f t e r w h i c h

t h e s o f t o r t r a n s l u c e n t q u a l i t y i s n o t r e a l l y s u c c e s s f u l s i n c e t h e

c u b e t u r n s m o r e o p a q u e a s i t h a r d e n s . A l s o , i t i s v e r y d i f f i c u l t

t o r e m o v e t h e m o l d a f t e r i t h a r d e n s .

To p r o d u c e a c u b e w i t h f u l l o p a c i t y , w e d e c i d e d t o m e l t c a n d l e

w a x a n d m o l d t h e m i n t o a c u b e . T h e r e s u l t i s p r e t t y s u c c e s s f u l

w i t h t h e c u b e s t i l l i n t a c t a f t e r t h e m o l d i s r e m o v e d . H o w e v e r ,

t h e o p t i o n s o f v a r y i n g i t s o p a c i t y o r q u a l i t y a r e v e r y l i m i t e d a si t c a n o n l y r e p r e s e n t t h e h a r d c u b e .

W e

c h a

q u a

T h i s

a c h

S t i lp a p

h o p


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W e d e c i d e d t o c a r r y o n w i t h c a s t i n g c o n c r e t e a n d m a s s p r o d u c e o u r c u b e s . B y v a r y i n g t h e o p e n i n g i n t h e c o n c r e t e , w e

c a n a c h i e v e t h e t h r e e d i f f e r e n t q u a l i t i e s n e e d e d f o r t h e c u b e s : s o f t , m e d i u m a n d h a r d . T h e f o l l o w i n g p a g e s d o c u m e n t s

t h e p r o c e s s i n w h i c h t h e c o n c r e t e c a s t i n g w a s d o n e .

T h e

B y

w e

s m a

s i z e


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T h e r e a r e a l o t o f c o n s i d e r a t i o n s

n e e d e d i n o r d e r t o d e s i g n t h e m o l d

c o r r e c t l y . I n i t i a l l y , w e w a n t e d t o

h a v e 2 r o w s o f 1 0 b r i c k s i n o n e

b a t c h o f m o l d . H o w e v e r , i t i s t h e no b s e r v e d t h a t w h e n w e n e e d t o

s t i c k i n s t y r o f o a m i n o r d e r t o m a k e

t h e h o l e , i t i s v e r y d i f f i c u l t t o d o

1 0 h o l e s a t o n c e . A d d i t i o n a l l y , t o

r e m o v e t h e m o l d o f 1 0 b r i c k s s i d e

b y s i d e i s h a r d e r t h a n 5 b r i c k s o n l y .

T h e r e f o r e , w e d e c i d e d t o r e d u c e t o2 r o w s o f 5 c u b e s . F u r t h e r m o r e , t h e

t e e t h n e e d t o b e c a r e f u l l y d e s i g n e d

w i t h t o l e r e a n c e s o t h a t a l l t h e p a r t s

c a n f i t t o g e t h e r n i c e l y . I n t h e e n d ,

w e s t i l l n e e d t o p u t m a s k i n g t a p e a l l

a r o u n d t h e m o l d t o s e c u r e t h e m .

T h e s t y r o f o a m f i l l i n g n e e d s t o b e

c a r e f u l l y d e s i g n e d a s w e l l s o t h a t t h e

s m a l l e r s i d e c a n f i t i n t o t h e l a r g e r

h o l e . S i n c e t h e c u b e i s d e s i g n e d

w i t h t w o o p e n i n g s o f d i f f e r e n t s i z e sa t t h e t w o s i d e s , i t i s i m p o r t a n t t o

n o t e t h a t t h e s t y r o f o a m f i l l i n g s n e e d

t o f i t i n t o o n e a n o t h e r . T h e r e f o r e ,

t o l e r a n c e i s n e e d e d a s w e l l .

B e f o r e w e s t a r t e d t h e m a s s

p r o d u c t i o n , w e n e e d e d t o t e s t o u t

t h e b e s t c o n c r e t e m i x i n o r d e r f o r i t

t o h a r d e n p r o m p t l y w h i l e m a i n t a i n i n g

i t s m a t e r i a l i t y d u r i n g t h e m o l dr e m o v a l p r o c e s s . A s w e c a n s e e

f r o m t h e a b o v e p i c t u r e , w e v a r y t h e

p r o p o r t i o n o f c o n c r e t e a g g r e g a t e s

a n d w a t e r s o a s t o p r o d u c e t h e

d i f f e r e n t s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e

c u b e s .

I n

m

h a

s i

d o


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A f t e r p r o d u c i n g t h e c u b e s t h r e e v a r y i n g o p a c i t y , w e c a n v i s u a l i z e p h y s i c a l l y a 3 D t o p o l o g y o p t i m i z a t i o n c o n d i t i o n b y

a r r a n g i n g t h e c u b e s u s i n g r o b o t i c a r m s . F i r s t l y , w e n e e d t o d e t e r m i n e a s c e n a r i o w h e r e 3 D t o p o l o g y o p t i m i z a t i o n c a n

b e p e r f o r m e d . I n t h i s c a s e , w e a r e e x p e r i m e n t i n g w i t h o n e s u p p o r t a t t h e e n d a n d o n e l o a d a t t h e o t h e r e n d o f t h e 3 D

r e c t a n g u l a r s p a c e . T h e l o a d i s a c t i n g d o w n w a r d s a n d t h e s u p p o r t i s a f i x e d a l o n g t h e x , y , a n d z a x i s .

s u p p o r t m e s h

l o a d


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A f t e r f e e d i n g t h e l i s t o f s h a d e s i n t o t h e c o d e t o g e n e r a t e

t h e s o u r c e p l a n e , w e m a t c h t h e n u m b e r 0 , 1 a n d 2 w i t h t h e

r e s p e c t i v e o r i g i n p l a n e s o f t h e c u b e s .

0

1

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