Moderná budova s dávno zabudnutými technikami - Správa o inováciách
Dosky, ktoré tvorili túto podlahu, sú vyrobené z piesku vytlačeného 3D. ETH Zürich/Peter Rüegg
V mestách je málo miesta. Architekti preto hľadajú spôsoby, ako stavať kompaktne - a zároveň čo najlacnejšie a najšetrnejšie k životnému prostrediu.
Jedným z prístupov je ľahká konštrukcia: čím tenšie sú napríklad stropy viacpodlažnej budovy, tým viac miesta existuje pre ďalšie poschodia. Pretože musia niesť menšiu váhu, je možné stavebný materiál uložiť aj na základy a steny, čo znižuje náklady.
Ale pri dnešnej konvenčnej stavbe z betónu je ťažké znížiť hmotnosť: Aby boli podlahy podlaží únosné, musia byť v priemere hrubé 25 centimetrov a vo vnútri musia byť navyše vystužené oceľovými tyčami alebo mrežami, takzvanými výstužami. To ich robí veľmi ťažkými.
Nosné bez ocele
Vedci z Inštitútu pre technológiu v architektúre na ETH Zürich teraz prezentujú nový prístup. Navrhli ste podlahové prvky z betónu, ktorých nosná doska je hrubá iba dva centimetre, ale stále veľmi stabilná.
„To nám ušetrí 70 percent hmotnosti v porovnaní s bežnými betónovými podlahami,“ hovorí Philippe Block, docent pre architektúru a štruktúru a zástupca riaditeľa národného výskumu zameraného na digitálnu výrobu. Zároveň to chráni životné prostredie, pretože je potrebných menej betónu, ktorého výroba generuje veľké množstvo CO2.
Zníženie hmotnosti je možné, pretože panely nie sú ploché, ale skôr klenuté - podobne ako klenutý strop v gotických katedrálach. Už len vďaka svojmu tvaru odolávajú veľmi veľkému zaťaženiu, takže na vystuženie nepotrebujú výstužnú oceľ.
Stavajte ako starí páni
„Pri navrhovaní sme sa orientovali na historické stavebné princípy a techniky, ktoré boli zabudnuté,“ hovorí Block. Za týmto účelom vedci analyzovali okrem iného budovy v štýle katalánskych klenieb.
Španielsky architekt Rafael Guastavino priniesol túto tradičnú stavebnú metódu zo Španielska do USA na konci 19. storočia. Tehlové klenby na hornej strane spevnil úzkymi zvislými rebrami. Na jednej strane slúžia na vytvorenie rovného povrchu podlahy. Na druhej strane zvyšujú stabilitu v prípade asymetrických zaťažení, t. J. Keď nie sú v miestnosti rovnomerne rozložené váhy osôb alebo predmetov.
Vedci z ETH použili pre svoje betónové prvky princíp výstužných rebier. Pomocou špeciálne vyvinutého počítačového programu vypočítali, ako musia byť rebrá usporiadané, aby sa optimálne rozložili tlakové sily, ktoré pôsobia pri zaťažení. Výsledkom je filigránový vzor tenkých čiar, ktoré sa zbiehajú v rohoch.
Samotný prvok je upnutý v oceľovom ráme, ktorý absorbuje tlakové sily - má teda rovnakú funkciu ako výstuhy, na ktorých sú podopreté klenby katedrál. „Konštrukcia je mimoriadne stabilná,“ hovorí Block. Záťažové testy preukázali, že vydrží asymetrické zaťaženie 4,2 tony. To je dokonca dvaapolkrát viac, ako požadujú stavebné normy platné vo Švajčiarsku.
Praktický test v hniezde
Vedci teraz nové podlahové dosky prvýkrát v praxi otestujú vo výskumnej budove NEST v Dübendorfe neďaleko Zürichu. Na jeho streche má byť od tohto leta postavený dvojpodlažný strešný apartmán pre hostí. Používajú sa na to podlahové prvky o veľkosti päť až päť metrov, ktoré sú modulárne prefabrikované a potom inštalované na mieste. Ponúkajú ďalšiu výhodu: V dutinách medzi betónovými rebrami je možné bez problémov položiť potrubia na vetranie, chladenie a vykurovanie, čo tiež šetrí miesto.
Výroba prvkov bola doteraz nákladná, pretože sú potrebné odlievacie formy na oboch stranách, ktoré musia navzájom presne zapadať. Preto išiel Block a jeho tím o krok ďalej: Aby sa znížili výrobné náklady, vyrobili prvé prvky pomocou 3D tlače - nie však z betónu, ale z piesku a spojiva. Tie vydržia zaťaženie 1,4 tony a splnia tak aj švajčiarske stavebné normy. „S našimi konštrukčnými princípmi možno použiť aj materiály, ktoré predtým neboli vhodné na stavbu,“ hovorí Block. „Musíte ho len uviesť do správneho tvaru, aby sa stal veľmi stabilnou štruktúrou.“