Анализ методов проектирования стеновых конструкций, возводимых способом 3D-печати

Abstract

Представлен комплексный анализ современных методов проектирования и расчета несущих конструкций, изготавливаемых методом 3D-печати бетона, поскольку на данный момент отсутствуют универсальные нормативные методики. Систематизированы ключевые проблемы проектирования, связанные с выраженной анизотропией материала, неоднородностью свойств по высоте элемента и связью между печатными слоями, поскольку особенности возведения конструкций способны создать неоднородность по прочности на сжатие между низом и верхом стены до 108 %. Рассмотрены экспериментальные данные по работе балок при изгибе, стен при осевой и сейсмической нагрузке, эффективности различных схем армирования, а также современные подходы к численному моделированию, учитывающему специфику возведения конструкций методом 3D-печати. Также рассмотрены эксплуатационные факторы, влияющие на конструктивные решения стен. Установлено, что при расчете напечатанной конструкции допустимо использовать переработанные формулы для каменных конструкций, однако точность сильно снижается при введении армирования. Только вертикальное армирование стены позволяет увеличить несущую способность до 26 %. Описаны примеры успешно примененных конечно-элементных моделей, учитывающих все особенности конструкций. Их использование позволило получить расхождение в значениях прочности конструкции не более 4 % по сравнению с экспериментальными.