ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ ПУСТОТНОСТИ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ СТЕН, ПОЛУЧЕННЫХ ПО АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ ПУСТОТНОСТИ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ СТЕН, ПОЛУЧЕННЫХ ПО АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2023-19-2-31-41Ключевые слова:
строительная 3Д-печать, прочность, стена, экспериментальная модельАннотация
Представлены результаты экспериментальных исследований и моделирования оценки несущей способности пустотелой 3D-напечатанной стены, в которой печатная оболочка выполняет несущие функции. Экспериментально оценена несущая способность 3D-печатных пустотелых стен в зависимости от соотношения площади пустот и печатных слоев в конструкции стены. Установлено, что 3D-напечатанная стена с несущими аддитивными слоями в случае центрального нагружения может выполнять роль несущей стены аналогично традиционным видам каменной кладки без заполнения пустот конструкционным бетоном и армирования. Определена мера снижения прочности 3D-напечатанной стены, которая составляет ~0.1 – 0.25 МПа на 1 % увеличения площади пустот. Установлено предельное значение параметра пустотности, которое не должно превышать K = 0.75, для обеспечения несущей способности самонесущих и ненесущих аддитивных стеновых конструкций. Получена экспериментальная модель взаимосвязи пустотности и несущей способности, которая позволяет прогнозировать несущую способность 3D-напечатанной стены при центральном нагружении в зависимости от параметра пустотности К. Предложено учитывать параметр пустотности K при расчете элементов неармированных аддитивных стеновых конструкций при центральном сжатии по первой группе предельных состояний.
Библиографические ссылки
Monastyrev P.V., Ezerskij V.A., Ivanov I.A., Bal'tozar A. D. (2019) Analiz tekhnologij 3d -pechati sten maloetazhnyh zdanij i ih klassifikaciya [Analysis of 3d printing technologies for walls of low-rise buildings and their classification]. Sovremennye problemy v stroitel'stve: postanovka zadach i puti ih resheniya. Kursk, 2019, pp. 70-80. (in Russian)
Karpova E., Skripkiunas G., Sedova A., Tsimbalyuk Y. (2021) Additive manufacturing of concrete wall structures. E3S Web of Conferences, no 281, pp. 03007.https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128103007. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128103007
Suleymanova L.A., Ognev N.V. (2017) Ocenka vozvedeniya sten zdaniya s pomoshch'yu 3d-printera v sravnenii s tradicionnym stroitel'stvom iz betonnyh blokov [Building evaluation with a 3D printer in search of concrete block construction applications]. Universitetskaya nauka, no. 2 (4). pp. 13-15. (in Russian)
Luneva D.A., Kozhevnikova E.O., Kaloshina S.V. (2017) Tekhnologiya 3D-pechati s ispol'zovaniem metoda poslojnogo ekstrudirovaniya v stroitel'stve [3D printing technology using layer-by-layer extrusion in construction]. Material IX Vserossijskoj molodezhnoj konferencii aspirantov, molodyh uchenyh i studentov «Sovremennye tekhnologii v stroitel'stve. Teoriya i praktika», no 9, pp. 251-261. (in Russian)
Watson N. D., et al. (2019) Large-scale additive manufacturing of concrete using a 6-axis robotic arm for autonomous habitat construction. Solid Freeform Fabrication: Proceedings of the 30th Annual International, Austin, Texas, 2019, pp. 1583-1595.
Aleksanin A.V., Makarevich A.I. (2017) Ispol'zovanie additivnyh tekhnologij pri vozvedenii zdanij [The use of additive technologies in the construction of buildings]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im.
V.G. Shuhova, no 6, pp. 66-69. (in Russian)
Krushelnitskaya E.A., Ognev N.V., Zhang Jiandong Xie Di. (2018) Materialy dlya stroitel'nyh 3d-printerov i varianty konstruktivnogo resheniya zdanij [Materials for construction 3D printers and options for constructive solutions for buildings]. Mezhdunarodnyj studencheskij stroitel'nyj forum, Belgorod, 2018, pp. 255-259. (in Russian)
Khoshnevis B., et al. (2006) Mega-scale fabrication by contour crafting. Int. J. Ind. Syst. Eng., no 1, pp. 301-320. http://dx.doi.org/10.1504/IJISE.2006.009791. DOI: https://doi.org/10.1504/IJISE.2006.009791
Mechtcherine V., et al. (2018) 3D-printed steel reinforcement for digital concrete construction - Manufacture, mechanical properties and bond behavior. Construction and Building Materials, no 179, pp. 125-137. https://doi.org/10.1016/ DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.202
j.conbuildmat.2018.05.202. DOI: https://doi.org/10.1055/a-0670-1074
Pessoa S., Guimarães A.S., Lucas S.S., Simões N. (2021) 3D printing in the construction industry - A systematic review of the thermal performance in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 141, pp. 110794. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110794 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110794
Furet B., Poullain P., Garnier S. (2019) 3D printing for construction based on a complex wall of polymer-foam and concrete. Additive Manufacturing, vol. 28, pp. 58-64. https://doi.org/10.1016/ DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.04.002
j.addma.2019.04.002. DOI: https://doi.org/10.1088/1475-7516/2019/04/002
Molodin V.V., Gasenko I.I., Timi P.L. (2020) Tekhnologiya 3d-pechati odnostadijnym polistirolbetonom [3D printing technology with single-stage polystyrene concrete]. Nauka i Innovacionnye tekhnologii, no 1 (14), pp. 278-287, DOI: 10.33942/sit.nes033 (in Russian) DOI: https://doi.org/10.33942/sit.nes033
Ferretti E., et al. (2022) Mechanical Properties of a 3D Printed Wall Segment made with an Earthen Mixture. Materials (Basel), no 15(2), pp. 438, DOI: 10.3390/ma15020438. DOI: https://doi.org/10.3390/ma15020438
Lukina E.V. (2021) Obzor populyarnyh stroitel'nyh materialov, primenyaemyh v maloetazhnom stroitel'stve (kirpich, gazobeton). Sravnenie ih osnovnyh harakteristik [Overview of popular building materials used in low-rise construction (brick, aerated concrete). Comparison of their main characteristics]. Innovacionnaya nauka, no 8-1, pp. 66-68. (in Russian)
RU 2729085 C1, 04.08.2020. Dvuhfaznaya smes' na osnove cementa dlya kompozitov v tekhnologii stroitel'noj 3D-pechati [Two-phase mixture based on cement for composites in the construction 3D printing technology], 8p. (in Russian)
Brick Industry Association: Reston, Virginia (2007) Technical Notes on Brick Construction. Specifications and classification of Brick, Virginia, BIA, 13p
ASTM C652-21. (2021) Standard Specification for Hollow Brick (Hollow Masonry Units Made From Clay or Shale). ASTM International, 7p.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
