3D друк балок із можливістю влаштування поперечного армування, враховуючи особливості роботи будівельного принтера
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.14.2024.57-66Ключові слова:
Будівельний 3D друк, балка, технологія, поперечне армуванняАнотація
3D друк несучих конструкцій призводить до швидких змін у будівельній галузі. З'являються нові можливості для побудови складних архітектурних форм, а також збільшується швидкість та якість виконання робіт. Не потрібно забувати також про виробничі особливості цієї новітньої технології. Важлива особливість, про яку багато хто забуває - це те, що при 3D
друку бетоном чи розчином необхідне застосування армування, і ще до тепер відсутні стандартні способи вирішення цього питання.
Застосування будівельних 3D принтерів дозволяє здійснювати складні операції, як на промислових підприємствах, так і безпосередньо на будівельному майданчику. Але, при всіх перевагах цієї технологій, існує і ряд недоліків, обумовлених недостатньою оптимізацією нових систем. Необхідна несуча здатність та жорсткість конструкцій досягається через застосування арматурних каркасів з поздовжнім та поперечним армуванням.
У статті описано, запропоноване та реалізоване авторами, вирішення проблеми по влаштуванню поперечного армування, при 3D друці несучих балок. Для реалізації завдання були розроблені робочі креслення дослідних конструкцій балок.
У статті представлено конструкції балок, а також послідовність їхнього виготовлення методом 3D друку.
Конструкції виготовлялися за розробленою авторами статті послідовністю виконання робіт, з армуванням балок, українською компанією ТОВ "3D TECHNOLOGY UTU".
Авторами була розроблена технологія виготовлення балок із можливістю їхнього армування вертикальним зварним каркасом у проектному положенні.
Для визначення фізико-механічних характеристик матеріалів були виготовлені зразки кубиків та призм, а також арматури.
Запропонована технологія друку балок за допомогою будівельного 3D принтера дозво-лила
виготовити конструкції, які відповідають попередньо розробленим проектним і технологічним
рішенням та дала можливість влаштовувати поперечні каркаси у проектному положенні, що
дозволяє конструкції сприймати не лише згинальні моменти, але і поперечні сили.
Посилання
Demchyna B., Vozniuk L., Surmai M. Testing of the Ribbed Dome Which is Manufactured by 3D Printing. Proceedings of CEE 2023. CEE
Lecture Notes in Civil Engineering, vol. 438. Springer, Cham (2024).
DOI: 10.1007/978-3-031-44955-0_8.
Demchyna, B., Vozniuk, L., Surmai, M., Havryliak, S., Famulyak, Y. Experimental study of the dome model made using a 3D printer
from PLA plastic. In: AIP Conference Proceedings 2949(1), 020010 (2023).
doi:10.1063/5.0165270.2
Cesaretti G. Dini E., De Kestelier X., Colla V. and Pambaguian L., Building components for an outpost on the lunar soil by means of a novel 3D printing technology Acta Astronaut., Vol.93. 2014. p. 430-450,
DOI: 10.1016/j.actaastro.2013.07.034
Madhavan Nair G., Sridhara Murthi K.R., Prasad M.Y.S. Strategic, technological and ethical aspects of establishing colonies on Moon
and Mars. Acta Astronautica, Vol. 63, Issues 11–12. 2008. P 1337-1342.
https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2008.05.012.6.
Tomaswick A. Mars and Moon Dust can be Turned Into Geopolymer Cement. Good Enough for Landing Pads and Other Structures. UniverseToday Space and astronomy news 2022.
Hager, I., Golonka, A., & Putanowicz, R. 3DPrinting of Buildings and Building Components as the Future of Sustainable Construction? Procedia Engineering, Vol. 151, 2016. Р. 292–299.
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.357
Jipa, A., Dillenburger B. 3D Printed Formwork for Concrete: State-of-the-Art, Opportunities, Challenges, and Applications. 3D Printing and Additive Manufacturing, Vol. 9(2). 2022.P.84–107.
Yiquan Zou, Zexu Wang. The Application of 3D Printing Formwork Technology in Concrete Building Materials. Journal of Electrical Systems, Vol. 20(2). 2024. P. 787–796.
https://doi.org/10.52783/jes.1235
Gavrylyak S.A. , New technologies in the field of construction. Using 3d printers Academic Journals and Conferences. JTBP.2021. p. 15-22.
Hamidreza Gh.S., Corker J., Fan M. Additive manufacturing technology and its implementation in construction as an ecoinnovative solution. Automation in Construction. Vol. 93. 2018. P. 1–11.
URL:https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.05.005
Malaeb Z., Hachen H., Tourbah A., Maalouf T., Zarwi N.E., Hamzeh F. 3D concrete printing: Machine and mix design, International
Journal of Civil Engineering & Technology (IJCIET), 2016. pp 14-22.
Perkins I., Skitmore M. Three-dimensional printing in the construction industry: a review. Int. J. Confl. Manag., 15 2015. p. 1-9.
DOI:10.1080/15623599.2015.1012136
Bai G., Chen G., Li R., Wang L., Ma G. 3D printed Ultra-High Performance Concrete: Preparation, Application, and Challenges. W. Duan,
L. Zhang, & S. P. Shah (Eds.), Nanotechnology in Construction for Circular Economy Vol. 356,2023 pp. 53–65. Springer Nature Singapore.
https://doi.org/10.1007/978-981-99-3330-3_8
Gosselin C., Duballet R., Roux P., Gaudillièr N.e, Dirrenberger J., Morel P., Large-scale 3D printing of ultra-high performance concrete - a new processing route forarchitects and builders. Materials & Design Vol. 100. 2016. p. 102–109 http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2016.03.097.S.
Miao Liu, Qiyun Zhang, Zhendong Tan, Li Wang, Zhijian Li, Guowei Ma. Investigation of steel wire mesh reinforcement method for 3D
concrete printing. Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. 21(1). 2021. P. 24.
https://doi.org/10.1007/s43452-021-00183-w
Teng, F., Li, M., Zhang, D., Li, H., & Weng, Y. (2023). BIM-enabled collaborative-robots 3D concrete printing to construct MiC with reinforcement. HKIE Transactions Vol 30(1), p.106–115.
https://doi.org/10.33430/V30N1THIE-2022-0023
Caron J. F. Ducoulombier, N., Demont L., De Bono V., Mesnil R. 3D Printing of ContinuousFibers Cementitious Composites: Anisotropic
D Mortar. Open Conference Proceedings. 2023. P. 3.
https://doi.org/10.52825/ocp.v3i.193
Reinold J., Gudžulić V., Meschke G. (2023). Computational modeling of fiber orientation during 3D-concrete-printing. Computational Mechanics. Vol. 71 (6), 2023. P. 1205–1225.
https://doi.org/10.1007/s00466-023-02304-z
Pham L., Tran P., Sanjayan J. (2020) Steel fibres reinforced 3D printed concrete: influence of fibre sizes on mechanical performance. Construction and Building Materials. Vol.250 2020
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118 785
Salet, T. A. M., Ahmed, Z. Y., Bos, F. P., Laagland, H. L. M. Design of a 3D printed concrete bridge by testing. Virtual and Physical Prototyping. Vol.13(3). 2018. P. 222–236.
