Бристольский университет тестирует 3D печать бетона для безопасности от землетрясений

В последние годы 3D-печать бетона все больше зарекомендовала себя как легитимная технология в строительной отрасли. Ее можно использовать для более быстрого и экономически эффективного строительства, поэтому эксперты видят большой потенциал в 3D-печати бетона для решения проблемы дефицита жилья или строительства устойчивых зданий в сложных условиях. Поэтому исследователи из Бристольского университета сейчас исследуют, как 3D-печатное бетонное здание выдержит землетрясение.

Руководители проекта, профессор Анастасиос Секстос и доктор Раффаэле де Ризи, увидели фундаментальный пробел в исследованиях аддитивного производства, которое они хотят устранить, сотрудничая с Бристольским университетом. По их словам, эксперимент имеет целью «заполнить пробел в знаниях о динамической реакции 3D-печатных элементов, в том числе о том, как они работают во время записанных и смоделированных сейсмических событий». Для этого исследователи используют самую большую в Великобритании вибрирующую плиту, на которой команда тестирует почти натуральный размер 3D-печатного дома из бетона.

            

     Аддитивное производство в строительной отрасли обещает быстрое и устойчивое производство крепких и экономически эффективных зданий. Однако специальная технология производства принципиально отличается от традиционных методов строительства из-за послойного нанесения печатного материала. По словам исследовательской группы, то, как такие здания реагируют на сейсмические силы, не было достаточно исследовано. Аддитивное производство приведет к появлению новых переменных, превышающих предварительные знания о сейсмостойкости зданий. Уникальные свойства и геометрия материалов, полученные с помощью процессов печати, еще больше усложняют прогнозирование.

Определение потенциальных сильных и слабых сторон 3D печати бетона в сейсмических регионах должно в долгосрочной перспективе служить для разработки стандартов безопасности и рекомендаций по проектированию зданий в сейсмических регионах. Профессор Секстос и доктор де Ризи также отмечают, что команда определит сильные и слабые стороны, а также механизмы разрушения, характерные для этого метода строительства.

Виброплита, используемая командой, может выдерживать вес до 50 тонн. С помощью роботоуправляемого аддитивного производства из бетона была создана почти реалистичная модель дома, отпечатанного на 3D-принтере. Важно было имитировать состав материала и геометрию настоящего дома, отпечатанного на 3D-принтере. Затем команда постепенно увеличивала сейсмические силы, действующие на модель дома с помощью вибрирующей плиты. Каждое событие было зафиксировано в мельчайших деталях и отслежено в режиме реального времени.

     Данные, полученные в результате этого процесса, используются сейчас для оценки структурной устойчивости 3D-печатного элемента. Сравнение традиционных методов строительства является задачей исследовательской группы, наряду с проверкой расчетных моделей, разработанных для прогнозирования сейсмического поведения. «Эти результаты будут важны для инженеров, архитекторов и политиков, исследующих будущее сейсмостойких конструкций», - заявила исследовательская группа.

Для создания модели дома был использован 3D-принтер COBOD.

На практике исследование может быть полезно для строительства домов, аварийных укрытий и инфраструктуры с учетом проектирования для повышения сейсмостойкости. Доктор де Ризи утверждает: «Впервые тестируя сейсмостойкость бетона, напечатанного с помощью 3D-печати, мы не просто исследуем будущее строительства, но и помогаем формировать более безопасную, умную и адаптивную застроенную среду».