Dok cijene gradnje posljednjih godina zadaju glavobolje svima koji grade ili kupuju nekretninu, iz Austrije stiže tehnologija koja bi mogla donijeti ozbiljne uštede. Istraživači iz Beča pokazali su da je moguće napraviti jednako nosivu konstrukciju uz čak 50 posto manje betona.
Beton je praktički nezamjenjiv u modernoj gradnji, ali trošimo li ga više nego što je potrebno? Istraživači s Tehničkog sveučilišta u Beču (TU Wien) smatraju da je odgovor – da.
Kako je objavio TU Wien predstavljajući rezultate projekta TOPS, njihov tim razvio je novi način projektiranja i proizvodnje armiranobetonskih stropnih ploča kojim se potrošnja betona može smanjiti i do 50 posto u odnosu na klasične ravne ploče, bez smanjenja nosivosti konstrukcije.
Ideja na prvi pogled zvuči jednostavno, beton se više ne raspoređuje ravnomjerno po cijeloj ploči, nego se koristi prvenstveno ondje gdje je konstrukcijski potreban. U praksi je, međutim, za to potrebna kombinacija računalnih algoritama, digitalnog projektiranja, CNC proizvodnje i robotske izrade armature.
Zašto stavljati beton tamo gdje nije potreban?
Kod klasične gradnje međukatne armiranobetonske ploče najčešće su pune i relativno jednostavnog oblika. Takve konstrukcije lako je projektirati i izvoditi, ali nisu nužno najučinkovitiji način korištenja materijala.
Austrijski istraživači krenuli su drugim putem.
Uz pomoć takozvane topološke optimizacije računalo analizira sile koje djeluju na konstrukciju i određuje gdje je materijal potreban za prijenos opterećenja, a gdje ga se može ukloniti.
Rezultat više ne izgleda poput obične ravne betonske ploče. S donje strane pojavljuje se mreža rebara koja prati put opterećenja kroz konstrukciju.
Drugim riječima, ne pokušavaju napraviti bolji beton, nego ga pokušavaju prestati trošiti tamo gdje nije potreban. Upravo bi to moglo biti posebno važno u velikim zgradama.
Prema podacima koje je objavio TU Wien, stropne konstrukcije mogu činiti do 60 posto ukupnog volumena betona korištenog u zgradi. Ako se najveće uštede mogu ostvariti upravo na tom dijelu konstrukcije, potencijal nije zanemariv.
Napravili su stvarne ploče i opteretili ih
Važna stvar je da ovo nije ostalo samo kao atraktivan 3D model na računalu. TU Wien navodi da su u sklopu projekta izrađena dva velika demonstracijska elementa, odnosno stvarne betonske konstrukcije na kojima su provedena ispitivanja.
Oplata potrebna za njihove neobične oblike izrađena je CNC tehnologijom, dok je armatura proizvedena robotski. U projektu su uz TU Wien sudjelovale tvrtke DataB i MESH Robotic Construction. Nakon proizvodnje istraživači su elemente podvrgnuli testovima opterećenja te pratili njihovu nosivost i deformacije.
"S demonstratorima smo uspjeli pokazati da naš koncept ne funkcionira samo u simulacijama nego i na stvarnim konstrukcijskim elementima" objasnio je Tobias Huber iz istraživačke jedinice za armirani beton TU Wiena, prenosi sveučilište u svojoj objavi o projektu. Cilj je, navode istraživači, postići istu nosivost uz znatno manju potrošnju materijala.
Postoji jedan problem
Ako se ovakve konstrukcije mogu napraviti s puno manje betona, logično pitanje glasi: zašto ih već ne gradimo posvuda Odgovor je cijena proizvodnje.
Ideja rebrastih betonskih konstrukcija nije nova. Problem je što komplicirani oblici zahtijevaju složeniju oplatu i armaturu. Ono što se uštedi na betonu tako se može izgubiti kroz skuplju i sporiju izvedbu. Taj problem austrijski tim pokušava riješiti digitalizacijom.
Razvili su takozvani "file-to-factory" proces. Konstrukcija se najprije optimizira na računalu, a podaci iz digitalnog modela zatim se koriste za automatiziranu proizvodnju oplate i armature.
Promijeni li projektant nešto na digitalnom modelu, podaci potrebni za proizvodnju mogu se automatski prilagoditi. Prema TU Wienu, takav pristup ne bi trebao samo smanjiti količinu potrebnog materijala nego i skratiti proizvodnju te smanjiti mogućnost pogrešaka.
Hoće li zbog toga stanovi biti jeftiniji? Tu ipak treba odgovarati oprezno. Pedeset posto manje betona ne znači 50 posto jeftiniju zgradu, niti istraživači to tvrde. Beton je samo jedan dio ukupnog troška gradnje, a ovakva konstrukcija s druge strane zahtijeva naprednije projektiranje i složeniju proizvodnju.
No, ako automatizacija uspije dovoljno sniziti te dodatne troškove, manja potrošnja materijala mogla bi postati financijski vrlo zanimljiva. TU Wien kao posebno pogodne primjene spominje višekatne poslovne zgrade i trgovačke centre s velikim rasponima, kod kojih se ista oplata može koristiti više puta. Što se više jednakih elemenata proizvodi, početni trošak složenije oplate lakše se raspoređuje.
To znači da ovu tehnologiju vjerojatno nećemo prvo vidjeti kod gradnje jedne obiteljske kuće, nego kod većih projekata gdje se ušteda materijala može ponoviti desetke ili stotine puta.
Što znači pravilo od 90 minuta za beton? Evo odgovora
Nije važna samo cijena
Postoji još jedan razlog zbog kojeg građevinska industrija traži načine kako koristiti manje betona. Proizvodnja cementa, ključne komponente betona, odgovorna je za velik dio globalnih emisija ugljikova dioksida. TU Wien u svojoj objavi navodi procjenu od približno osam posto svjetskih emisija CO₂.
Zbog toga se diljem svijeta razvijaju novi tipovi cementa i betona, ali austrijski pristup problemu ide iz drugog smjera. Umjesto pitanja kako proizvesti ekološki prihvatljiviji beton, oni pitaju: što ako nam za istu zgradu jednostavno treba puno manje betona?
Ako tehnologiju uspiju prenijeti iz demonstracijskih projekata u ekonomičnu serijsku gradnju, odgovor bi mogao biti vrlo zanimljiv i investitorima i građevinskim tvrtkama.
Za sudjelovanje u komentarima je potrebna prijava, odnosno registracija ako još nemaš korisnički profil....