Модерна сграда с отдавна забравени техники - Доклад за иновациите
Плочите, изградени от този под, са направени от 3D печат с пясък. ETH Цюрих/Петер Рюег
В градовете няма място. Ето защо архитектите търсят начини да строят компактно - и в същото време възможно най-евтино и екологично.
Един от подходите е леката конструкция: колкото по-тънки са таваните на многоетажна сграда например, толкова повече място има за допълнителни етажи. Тъй като те трябва да носят по-малко тегло, строителният материал може да бъде спестен и върху основи и стени, което намалява разходите.
Въпреки това, при съвременната конвенционална конструкция с бетон едва ли е възможно да се намали теглото: За да могат подовете на етажите да имат товароносимост, те трябва да са с дебелина средно 25 сантиметра и допълнително да бъдат подсилени отвътре със стоманени пръти или решетки, така наречените армировки. Това ги прави много тежки.
Носещ без стомана
Изследователите от Института за технология в архитектурата в ETH Цюрих сега представят нов подход. Проектирали сте подови елементи от бетон, чиято носеща плоча е с дебелина само два сантиметра, но въпреки това е много стабилна.
„Това ни спестява 70 процента от теглото в сравнение с конвенционалните бетонни подове“, казва Филип Блок, доцент по архитектура и структура и заместник-директор на националния изследователски фокус върху цифровото производство. В същото време това предпазва околната среда, тъй като се изисква по-малко бетон, чието производство генерира големи количества CO2.
Намаляването на теглото е възможно, тъй като панелите не са плоски, а по-скоро извити - подобно на сводестия таван в готическите катедрали. Поради формата си, те могат да издържат на много големи натоварвания, така че не се нуждаят от армировъчна стомана за армиране.
Изградете като старите майстори
„При проектирането се ръководехме от историческите строителни принципи и техники, които бяха забравени“, казва Блок. За тази цел изследователите анализираха, наред с други неща, сгради в стила на каталунските сводове.
Испанският архитект Рафаел Гуаставино пренася този традиционен метод на строителство от Испания в САЩ в края на 19 век. Укрепи тухлените си сводове от горната страна с тесни вертикални ребра. От една страна, те служат за създаване на равна повърхност за пода. От друга страна, те увеличават стабилността при асиметрични натоварвания, т.е. когато теглото на хора или предмети не е равномерно разпределено в стаята.
Изследователите от ETH са използвали принципа на армировъчните ребра за своите бетонни елементи. Използвайки специално разработена компютърна програма, те изчислиха как трябва да бъдат подредени ребрата, за да се разпределят оптимално силите на натиск, които възникват при натоварване. Резултатът е филигранен модел от тънки линии, които се събират в ъглите.
Самият елемент е закрепен в стоманена рамка, която абсорбира силите на натиск - по този начин той има същата функция като контрафорсите, върху които са подпрени сводовете на катедралите. „Конструкцията е изключително стабилна“, казва Блок. Тестовете за натоварване показаха, че той може да издържи асиметрично натоварване от 4,2 тона. Това е дори два пъти и половина повече от изискванията на строителните стандарти, приложими в Швейцария.
Практически тест в NEST
Сега изследователите ще тестват новите подови плочи на практика за първи път в изследователската сграда на NEST в Дюбендорф близо до Цюрих. От това лято на покрива му трябва да бъде построен двуетажен мезонет за гости. За това се използват подови елементи с размери пет на пет метра, които се сглобяват предварително по модулен начин и след това се монтират на място. Те предлагат още едно предимство: В кухините между бетонните ребра линиите за вентилация, охлаждане и отопление могат да бъдат положени без проблеми, което също спестява място.
Досега обаче производството на елементите беше скъпо, тъй като се изискват отливки от двете страни, които трябва да се напасват точно една на друга. Ето защо Блок и неговият екип отидоха една крачка по-напред: За да намалят производствените разходи, те направиха първите елементи с помощта на 3D печат - но не от бетон, а от пясък и свързващ агент. Те могат да издържат натоварвания от 1,4 тона и по този начин също отговарят на швейцарските строителни стандарти. „С нашите строителни принципи могат да се използват и материали, които преди това не са били подходящи за изграждане“, казва Блок. "Просто трябва да го приведете в правилната форма, така че да стане много стабилна структура."