СОВРЕМЕННОЕ КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ СЕЙСМОУСТОЙЧИВЫХ ЗДАНИЙ С ПОМОЩЬЮ СТРОИТЕЛЬНОГО 3Д ПРИНТЕРА

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлено решение проблемы технологии армирования при строительной 3Д печати. Сама технология One- Touch состоит из механической муфты, благодаря которой можно добится соединения арматурных стержней безконтактным способом. Данный метод позволяет без сварочных и вязальных работ добиться высокопрочного соединения продольных арматурных стержней.

ABSTRACT

This article presents a solution to the problem of reinforcement technology in construction 3D printing. The One-Touch technology itself consists of a mechanical coupling, thanks to which it is possible to achieve the connection of reinforcing bars in a non-contact way. This method makes it possible to achieve a high-strength connection of longitudinal reinforcing bars without welding and knitting work.

Ключевые слова: 3Д-печать, 3Д-принтер, технология One-Touch, армирование, прочность, каркас.

Keywords: 3D printing, 3D printer, One-Touch technology, reinforcement, strength, frame.

В мире напечатано 30 домов и 112 зданий общей площадью 10000 м2. Для обеспечения прочности здания применены различные методы. В некоторых работах представлены армирования с очень разными характеристиками. К примеру, введены добавки для улучшения пластичности волокон или для предотвращения осадки, которые не способствуют уменьшения прочности на изгиб, необходимой для некоторых строительных элементов. Точно так же вставка небольших прерывистых или удлинённых стержней вдоль напечатанного слоя может обеспечить большую жесткость, но небольшое сопротивление изгибу при боковом напряжении.

Большинство рассмотренных зданий не имеют структурную арматуру для вертикальных или горизонтальных нагрузок. Таким образом, в рассмотренных случаях соблюдается базовое состояние устойчивости с постоянными нагрузками от собственного веса конструкции и веса кровли, но без большей несущей способности противостоять более сложным нагрузкам.

Было выявлено, что стены работают только на сжатие и в зданиях не учтены все антисейсмические мероприятия.

Компанией Novaprint было построены здание общей площадью 60 м2. В ходе возведения конструкции возник вопрос технологии армирования вертикальных несущих элементов и разработка высокопрочной смеси, учёт специальных добавок для увеличения пластичности и предотвращения осадки.  

Согласно статистическим данным 12% населения Узбекистана малообеспеченны. Это порядка 4 млн жителей. Поэтому строительство “Образцово-доступных жилых домов” является одним из важных факторов поддержания и улучшения жизни малообеспеченного населения. Основной проблемой в процессах выполнения строительных работ является их тесная связь с большим количеством ручного труда, что не только замедляет темпы проведения этих работ, но и влечет за собой дополнительные расходы.  Применение 3D-принтеров в данной отрасли поможет решить существующие проблемы, а также позволит вывести сферу строительства зданий и сооружений на новый уровень.

В данной статье разработано узловое решение к вертикальным несущим элементам. Были произведены расчёты и выполнен сравнительный анализ нынешней технологии печати и предложенной. Для расчёта был запроектирован современный двухэтажный дом и выполнен расчёт отдельного сегмента здания. 

Для наглядного изображения был выполнен сравнительный анализ и произведён статический расчёт. Расчет выполнен программным комплексом ПК ЛИРА САПР 2017. В основу расчета положен метод конечных элементов в перемещениях. В качестве основных неизвестных приняты следующие значения: (Мозаика напряжений по Nx, Mx и Ny (рис 1.))

1.

2.

Рисунок 1. Мозаика напряжений по Nx, Mx и Ny (1. С каркасом; 2. Без каркаса)

По данным мозаики напряжений видно, что здание с каркасом более устойчиво и концентрация высокий показателей напряжения в углах здания небольшие.

Проблема установки каркаса в 3д печати довольно затруднительная. Поэтому в этой статье дано решение этой проблеме. То есть при печати арматурные стержни не будут препятствовать печатающей головке строительного 3д принтера. В качестве решения применена система быстро устанавливаемой механической муфты по технологии One- Touch состоит из различных компонентов, которые собираются вместе и образуют законченный стык двух арматур. Каждый стык состоит из трех основных компонентов: двух арматурных стержней и патентованной стальной соединительной муфты с внутренними зубчатыми клиньями. Окончательная сборка сращивания арматур происходит после того, как арматурный стержень будет вставлен в стальную соединительную муфту до касания стопорной пластины с каждого конца муфты. Стопорная пластина расположена в середине муфты.

Рисунок 2. Фотографии типичного механического соединения в одно касание (технология One-Touch)

Благодаря этой технологии можно добиться лёгкости в монтаже, то есть каркас изготавливается до установки и процесс установки происходит в одно касание (рис 3.) Также конструкция будет работать как единая пространственная система.

Рисунок 3. Схематический чертёж и общий вид узла соединения арматурного каркаса несущих элементов

Заключение

Данное решение включает в себя ряд достоинств. Благодаря предлагаемому методу можно добиться монолитности конструкции, повышение несущей способности самого здания, экономичность (сокращение опалубочных работ (35-65%) от стоимости ж.б. конструкций, улучшение качества возводимого здания (исключается человеческий фактор и минимизируется риск произв. травм) и экологичность (на 23% уменьшение отходов в строительстве).

Список литературы:

1. Соединения арматуры механические для железобетонных конструкций. ГОСТ 34278-2017
2. Юсупходжаев С.А., Ниғматжонов Д.Г., Фунтикова Р.Ю. ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 3D-ПРИНТЕРОВ В МАЛОЭТАЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ В УЗБЕКИСТАНЕ // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2022. 2(95). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13099
3. Юсупходжаев С.А., Ниғматжонов Д.Г., Фунтикова Р.Ю. ЭВОЛЮЦИЯ РАЗВИТИЯ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ 3Д ПРИНТЕРОВ // Universum: технические науки : электрон.научн. журн. 2022. 6(99). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13964
4. Первый опыт печати зданий на 3D-принтере. Компания «Novaprint».