Напружено-деформований стан конструктивних елементів будівель, що зводяться за технологією 3D-друку

Abstract

UK: Постановка проблеми. Результати проведених опитувань на тему забудови в найближчому майбутньому свідчать, що в Україні існують великі перспективи малоповерхового будівництва. Але малоповерхове будівництво може бути економічно виправдане там, де вартість земельної ділянки мінімальна, або за умови максимального скорочення термінів будівництва. Саме таким рішенням бачиться будівництво методом 3D-друку. У статті наведено приклади використання технології 3D-друку в різних галузях виробництва, а саме у будівництві; особливості 3D-принтерів та їх можливості; дослідження напружено-деформованого стану фрагмента зовнішньої несної стіни та двоповерхового житлового будинку, що зводяться за технологією 3D-друку. Мета дослідження − розроблення методу розрахунку огороджувальних конструкцій та малоповерхових житлових будинків у цілому, що зводяться за технологією 3D-друку. Методика. Дослідження напружено-деформованого стану будівельних конструкцій, що зводяться за технологією 3D-друку, проводилось за допомогою програмного комплексу «Ліра САПР 2013». Результати. На підставі проведених розрахунків фрагмента зовнішньої огороджувальної конструкції стіни та двоповерхового житлового будинку, що зводяться за технологією 3D-друку, виявлено місця, в яких виникають максимальні напруження та переміщення, а також установлено, що вони не перевищують граничні допустимі значення. Наукова новизна. Вперше запропоновано основні положення розрахунку, проектування та технології монтажу конструкцій малоповерхових житлових будівель за технологією будівельного 3D-друку з урахуванням відсутності нормативно-правової бази на цей вид робіт. Практична значимість. Проведені дослідження дозволяють виготовляти окремі будівельні конструкції та зводити малоповерхові будівлі за технологією 3D-друку.

RU: Постановка проблемы. Результаты проведенных опросов на тему застройки в ближайшем будущем свидетельствуют, что в Украине существуют большие перспективы малоэтажного строительства. Но малоэтажное строительство может быть экономически оправдано там, где стоимость земельного участка минимальна, или при максимальном сокращении сроков строительства. Именно таким решением является строительство методом 3D-печати. В данной статье приведены примеры использования технологии 3D-печати в различных отраслях производства, а именно в строительстве; особенности 3D-принтеров и их возможности; исследования напряженно-деформированного состояния фрагмента наружной несущей стены и двухэтажного жилого дома, возводимые по технологии 3D-печати. Цель исследования − разработка метода расчета ограждающих конструкций и малоэтажных жилых домов в целом, возводимых по технологии 3D-печати. Методика. Исследования напряженно-деформированного состояния строительных конструкций, возводимых по технологии 3D-печати, выполнялись с помощью программного комплекса «Лира САПР 2013». Результаты. На основании проведенных расчетов фрагмента наружной ограждающей конструкции стены и двухэтажного жилого дома, которые возводятся по технологии 3D-печати; выявлены места, в которых возникают максимальные напряжения и перемещения, а также установлено, что они не превышают граничные допустимые значения. Научная новизна. Впервые предложены основные положения по расчету, проектированию и технологии монтажа конструкций малоэтажных жилых зданий по технологии строительной 3D-печати с учетом отсутствия нормативно-правовой базы на данный вид работ. Практическая значимость. Проведенные исследования позволяют изготовлять отдельные строительные конструкции и возводить малоэтажные здания по технологии 3D-печати.

EN: Problem statement. The results of surveys on development in the near future indicate that Ukraine has great prospects for low-rise construction. But low-rise construction can be economically justified when the cost of the land is minimal, or construction period is reduced to the maximum. Such a solution is construction using 3D-printing. This article provides examples of 3D-printing technology application in various industries, namely in construction; features of 3D-printers and their capabilities; investigations of the stress-strain state of an external load-bearing wall fragment and a two-storey residential building, constructed with 3D-printing technology. Purpose. Development of a method for calculating building envelopes and low-rise residential buildings in general, constructed with 3D-printing technology. Methods. Research of the stress-strain state of building structures produced by means of 3D-printing technology was carried out using “LIRA − CAD 2013” software package. Results. Based on the calculations of the external wall fragment and a two-storey residential building, produced by 3D-printing technology, places where maximum stresses and displacements occur were identified. it was also found out that they do not exceed boundary values. Scientific novelty. For the first time, the basic guidelines for the calculation, design and installation technology of structures of low-rise residential buildings using 3D-construction printing technology are proposed taking into account the absence of a regulatory framework for this type of work. Practical value. The studies conducted allow us to manufacture individual building structures and low-rise buildings using 3D-printing technology.