Материалосберегающие и реверсивные подходы к строительству демонстрируются в бетонной винтовой лестнице Cadenza, напоминающей позвоночник, созданной исследователями технологического университета ETH Zurich в сотрудничестве с ROK Architects.
Лестница Cadenza — это последний вклад в здание NEST, лабораторию экспериментальных технологий изготовления, которую ETH Zurich делит с другими исследовательскими институтами в швейцарском городе Дюбендорф.
Лестница Cadenza была установлена между этажами в последнем блоке здания под названием STEP2 и представляет собой 16 одинаковых сборных бетонных ступеней, расположенных по спирали.
Cadenza — это бетонная лестница, спроектированная с учетом уменьшения количества материала и округлости. Фото Зои Браун.
Все ступени были изготовлены из одной и той же формы, напечатанной на 3D-принтере, что решило проблему отходов, связанных с одноразовой опалубкой, обычно используемой для бетона, и удерживается на месте с помощью сухих соединений.
Это означает, что их можно разобрать и повторно использовать в другом здании вместо сноса.
Количество используемого бетона также было сведено к минимуму, что придает лестнице необычную эстетику стройных, скелетообразных форм.
Глава ETH Zurich Digital Building Technologies Бенджамин Дилленбургер заявил, что лестница символизирует преимущества цифровых инструментов в архитектуре и инженерии, и что решение готово к использованию в индивидуальных строительных проектах.
Каждая из 16 ступеней имеет толщину всего 20 миллиметров. Фото Андрея Жипа
«Бетонные конструкции по индивидуальному заказу представляют собой проблему для традиционной опалубки», — сказал Дилленбургер. «Цифровые системы проектирования и производства с опалубкой, напечатанной на 3D-принтере, предлагают огромные преимущества для архитектурного выражения, структурных характеристик и эффективности использования материалов».
«Ступени имеют толщину всего 20 миллиметров и были структурно оптимизированы для резкого снижения веса», — продолжил он. «Их производство приводит к небольшому количеству отходов, поскольку единый комплект опалубки, напечатанной на 3D-принтере, позволяет выполнять все этапы».
Формы ступеней напечатаны на 3D-принтере из ПЭТ-пластика, армированного углеродным волокном. Хотя у некоторых инженеров может возникнуть соблазн напечатать лестницу на 3D-принтере прямо из бетона, исследователи проекта видят преимущество в печати опалубки.
Ступени были изготовлены с использованием одной многоразовой формы, напечатанной на 3D-принтере. Фото Андрея Джипа, DBT
«Компактный набор многоразовой опалубки, напечатанной на 3D-принтере, можно использовать для многократного отливки нескольких ступеней», — рассказала Dezeen научный сотрудник Анджела Ю.
«Это позволяет собирать несколько лестничных маршей с минимальным объемом цифровой обработки, что делает его идеальным решением для масштабируемого производства индивидуальных проектов».
По ее словам, этот подход также позволяет интегрировать стальную арматуру, которая, как правило, несовместима с 3D-печатью, поскольку стержни мешают изготовлению.
Лестница Cadenza была собрана за пределами строительной площадки и опущена в здание NEST с помощью крана, хотя в ETH Zurich утверждают, что ее можно перемещать и собирать без тяжелой техники, а также устанавливать в ограниченном пространстве, в том числе во время модернизации.
Отдельные ступени изготовлены из сверхвысокопрочных сталефибробетонов и весят 45 килограммов – примерно на 60 процентов меньше, чем обычные бетонные ступени. Различные проекты возможны с использованием одного и того же вычислительного процесса, разработанного швейцарской фирмой ROK Architects.
Сборку облегчают два компонента: первый представляет собой серию блокирующих разъемов, напечатанных на каждой ступени для точного соединения друг с другом, а второй представляет собой систему из трех тросов из стального сплава, которые проходят через каналы на ступенях вдоль позвоночника. лестница.
Лестницу можно собрать на месте без тяжелой техники. Фото Зои Браун
Это система последующего натяжения, поэтому натяжение прикладывается к этим стержням только после установки ступенек за счет кратковременного нагревания через генератор. Это приводит к тому, что ступеньки удерживаются плотно к центру лестницы.
«Предварительное напряжение основано на так называемой «стали с эффектом памяти», которая может создавать большие силы за счет нагрева и охлаждения», — сказал соучредитель ROK Михаэль Кнаусс. «По сравнению с традиционными методами эта система экономит место и проста в использовании».
Систему натяжения можно разобрать, а отдельные ступени можно демонтировать, что делает этот метод строительства кольцевым, в то время как ожидается, что сам бетон будет иметь долгий срок службы, что, как утверждают некоторые, компенсирует его высокие выбросы углерода.
Лестница находится в здании Гнездо. Фото Зои Браун
«Во многих отношениях сборные бетонные детали способствуют устойчивости строительства», — сказал Клаус Эйнфальт, генеральный директор партнера по производству SW Umwelttechnik. «Их стабильность, долговечность и возможность вторичной переработки делают их важным фактором устойчивого будущего в строительстве».
Здание NEST, возглавляемое швейцарскими исследовательскими институтами Empa и Eawag, было открыто в 2016 году. Оно состоит из трех открытых платформ, на которых на ограниченный период времени могут быть установлены различные модули, такие как STEP2 Unit, а затем они будут демонтированы после завершения исследований.
Предыдущие работы, выполненные на объекте, включали в себя строительство потолка из бетонных плит HiRes с вентиляционными каналами, напечатанными на 3D-принтере, а также роботизированный метод строительства деревянных конструкций.
