CC BY
145ВОЗВЕДЕНИЕ ЗДАНИЙ С ПОМОЩЬЮ КОНТУРНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Калугина Ю.Е.1, Золотарев А.Д.2
1Калугина Юлия Евгеньевна - магистр техники и технологии, направление: строительство, ассистент,
кафедра городского строительства, архитектуры и дизайна;
2Золотарёв Александр Денисович - студент, специальность: автомобильные дороги, кафедра строительства, строительных материалов и конструкций, Тульский государственный университет, г. Тула
Аннотация: рассматривается современная технология, обеспечивающая возведение зданий в короткие строки. Разбираются ее преимущества, недостатки, применяемые материалы и самые современные примеры строительства. Ключевые слова: контурное строительство, инновационная технология, автоматизация строительства зданий, бетонные технологии, возведение конструкций, 3Б-печать, архитектурные формы, контурное строительство, печать дома.
УДК 69.07
DOI: 10.24411/2412-8244-2019-10201
В современном строительстве малоэтажных зданий наиболее перспективной технологией, с помощью которой становится возможным произвести революцию в строительстве, является 3D-печать. Сам метод практически универсален, так как существует семь технологий 3D-печати с разной точностью. Технология уже используется в различных областях, включая машиностроение и медицина.
«Контурное строительство» (англ. ContourCrafting) — инновационная технология в строительстве, позволяющая без ущерба для эксплуатационных качеств конечной продукции автоматизировать самый трудоемкий этап строительства — возведение несущих и ограждающих конструкций, и в потенциале прокладку инженерных сетей, отделочные работы [1]. Развитием этой технологии занимается доктор Бехрох Хошневис из Университета Южной Калифорнии [2]. Изначально идея Хошневиса заключалась в быстрой и дешевой постройке жилья в беднейших районах Земли, чтобы его дома заменили трущобы. Скорость постройки дома, причем, без человеческого вмешательства, при помощи этой технологии равна одним суткам. По сути, данная система работает по принципу масштабированного применения идеи принтера 3D.
Технология заключается в экструзии (выдавливании) слой за слоем специального бетона по заложенному программой контуру, выращивая стены здания, поэтому технология и получила такое название. В этом она очень похожа на обычную 3D-печать по технологии FDM компании Stratasys.
Особенность технологии заключается в подключении дополнительного инструмента машины — манипулятора устанавливающего в проектное положение несущие и поддерживающие элементы конструкции, инженерные коммуникации (перемычки, балки перекрытия/покрытия, элементы стропильной конструкции, лотки, дымоходы, вент.каналы и т.д) [3].
Строительный материал для возведения несущих элементов конструкции (стен, перекрытий) это быстротвердеющий реакционно-порошковый бетон, армированный стальной или полимерной микрофиброй. Особенность реакционно-порошкового бетона является отсутствие крупного заполнителя без потери в соотношении вяжущие (твердая) составляющая, а также высочайшие эксплуатационные характеристики. Так
же может быть использованы более дешевые виды бетонов, такие как мелкозернистый и песчаный бетон модифицированный добавками (гиперпластификаторы, ускорители твердения, фибра) [4].
В качестве арматуры может быть применена инновационная технология тканных объемно-сетчатых каркасов (рис. 1). В теории такие каркасы могут связываться в единую конструкцию в процессе строительства.
Преимущество технологии заключается в скорости строительства. По данным, машина может построить за 24 часа жилой дом площадью 150 кв.м.
Недостатком является сложность, а в некоторых случаях и невозможность строительства зданий с открытой планировкой и сложных архитектурных форм из-за технических свойств 3Б-принтера.
Рис. 1. Тканный объемно-сетчатый каркас
Роботом является система направляющих — по ним в двух плоскостях должна будет двигаться во много раз увеличенная головка большого струйного принтера (рис. 2).
Рис. 2. Струйный 30-принтер
В дальнейшем через нее будет послойно подаваться бетонная влажная смесь, одновременно являющаяся быстросохнущей (рис. 3).
Рис. 3. Послойная заливка бетонной быстросохнущей смеси
Наибольший интерес представляет технология контурного строительства, аналогичная технологии cfdm - послойному созданию объекта с помощью наплавочного материала, что позволяет возводить ограждающие и несущие стены. И потенциал для автоматизации отделочных работ и монтажа инженерных сетей. На сегодняшний день наиболее удачное и привлекательное контурное строительство продемонстрировала компания ShanghaiWinSun из Китая, которая уже строит дом по этой технологии. Их более поздние версии способны печатать дома примерно 6,4 м в ширину и 9,75 м в высоту. Изначально, компания представила лишь несколько одноэтажных жилых домов, строительство которых заняло 24 часа [5]. Построенный принтер заполняли цементом и строительными отходами, а чтобы отказаться от опалубки, в смесь добавляли отвердитель. Впоследствии был построен принтер, производящий отдельные монолитные блоки будущих домов, которые были укреплены арматурой и дополнительными материалами, а затем собрались на месте. Стены этих домов почти полые, а прочность и устойчивость конструкции дает зигзагообразная подача смеси внутри этих стен.
Стоит отметить, что самыми интересными объектами, построенными компанией "^п8ип, являются пятиэтажный дом и вилла площадью 1100 м2 стоимостью $161 тыс. (рис. 4). Несмотря на дорогостоящее строительство, у компании есть заказы. Это связано с экономической составляющей: метод экономит 30-60% строительных материалов, за счет использования вторичного строительного материала и мусора, который очищается и становится безопасным для человека. Использование такой смеси материалов значительно снижает выброс углекислого газа в атмосферу. Также удивляет скорость строительства таких домов - время работы сокращается до 70%.
Рис. 4. Вилла, построенная компанией Winsun (Китай)
Так же одной из наиболее успешных систем контурного строительства является D-Shape, разработчиком которой является Энрико Дини [6]. D-Shape позволяет выполнять здания без участия человека. При этом D-Shape использует особую технологию преобразования песка в минерал с микрокристаллическими характеристиками, свойства которого превосходят портландцемент. По некоторым утверждениям такой материал не требует усиления армированием. Отмечается, что D-Shape позволяет ускорить процесс строительства до четырёх раз по сравнению с традиционными методами.
В 2009 году системой D-Shape уже было возведено здание высотой 3 метра.
В 2014 году начался прорыв в области строительства зданий с использованием контурной 3D-печати бетоном.
В Университете Южной Калифорнии прошли первые испытания гигантского 3D-принтера, который способен напечатать дом с общей площадью 250 м2 за сутки.
Но есть и недостатки, которые требуют доработки - это проблема использования технологий в высотном строительстве, а именно, армирования стен, невозможность возведения перегородок и кровель на холмистой местности.
Но этим вопросом сейчас занимается Андрей Руденко, инженер из США, занимающийся частным проектом по строительству жилых сооружений [7]. Он уже предлагает свой способ как армирования, так и строительства зданий на неровной территории. О том, как далеко он продвинулся в своих начинаниях, свидетельствует замок в Миннесоте. Материалом для строительства стал обычный бетон, который был укреплен во время строительства замка (рис. 5).
Рис. 5. Замок, построенный контурным 3Б-принтером по проекту Андрея Руденко (США)
Список литературы
1. Контурное строительство. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%82%D1%83%D1%8 0%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B8%D 1 %82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE/ (дата обращения: 08.04.2019).
2. Behrokh Khoshnevis. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Behrokh_Khoshnevis/ (дата обращения: 08.04.2019).
3. Юдина А.Ф. Строительство жилых и общественных зданий: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / А.Ф. Юдина. М.: Издательский центр «Академия», 2011. 246-277 с.
4. Калашников высокопрочные бетоны нового поколения // Популярное бетоноведение. Санкт-Петербург. № 2 (16), 2007. С. 44-49.
5. 3D-принтер D-Shape может печатать полноразмерные дома. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.km.ru/tekhnologii/2012/03/11/tekhnologii-i-resheniya/3d-printer-d-shape-mozhet-pechatat-polnorazmernye-dom/ (дата обращения: 08.04.2019).
6. Behrokh Khoshnevis "Robo Builder" Can Construct a Two-Storey House in 24 Hours. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://inhabitat.com/robo-builder-builds-a-building/robo-builder/ (дата обращения: 15.04.2019).
7. Первый эксперимент Руденко по 3D-печати бетонного здания успешно завершен [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/pervyi-eksperiment-mdenko-po-3d-pechati-betonnogo-zdaniya-uspeshno-zavershen/ (дата обращения: 15.04.2019).
УМЕНЬШЕНИЕ ЗАТРАТЫ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ПОМОЩЬЮ РЕШЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛЬЮ Мардонов Д.Ш.1, Сайидов М.К.2, Тогаев И.Б.3, Хайруллаев Ш.Н.4,
Мансуров Б.Я.5
1Мардонов Даврон Шамси угли - ассистент; 2Сайидов Музаффар Каримтошевич - ассистент;
3Тогаев Исломбек Бекпулат угли - студент;
4Хайруллаев Шохрухбек Низом угли - студент;
5Мансуров Баходир Яшин угли - студент, кафедра электроэнергетики, факультет энерго-механики, Навоийский государственный горный институт, г. Навои, Республика Узбекистан
Аннотация: рассмотрены вопросы надёжности электрических аппаратов, используемых в современных электроэнергетических системах. Изложены математические методы в теории надёжности электрических аппаратов и эксплуатационный ущерб в установках энергосистемы.
Ключевые слова: статистические методы оценки, оценок удельный ущерб, нормативный коэффициент эффективности.
В числе важнейших эксплуатационно-технических характеристик, определяющих эффективность объектов, особое место занимают показатели надёжности. Надёжность -свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. В данном определении, во-первых, подчёркнута непрерывность выполнения объектом заданных функций. Во-вторых, в определение надежности включено понятие «установленные пределы». Сложная система при отказе отдельных элементов или подсистем сохраняет свою работоспособность и может обеспечивать своих потребителей, например, энергией, но в меньшем количестве.
Оптимальность технического решения, выбранного при проектировании и эксплуатации электрических аппаратов, означает, что заданный производственный эффект получается с минимальными возможными затратами материальных и трудовых ресурсов.
При исследовании оптимальный вариант некоторых чисел возможности, обеспечивает выполнение технического задания, необходимо определить и вычислить затраты на сооружение и эксплуатации электрических аппаратов. По длительности сооружение ЭА приведенной затраты на условии ввода в эксплуатацию, то есть их
