Исследователи имитируют землетрясения, чтобы провести стресс-тест напечатанного на 3D-принтере бетонного дома

Ученые из Бристольского университета использовали крупнейший в Великобритании вибрационный стол для имитации условий землетрясения средней магнитуды, чтобы оценить потенциальный ущерб для 3D-печатного здания.

Испытание на вибрационном столе позволит оценить сейсмические характеристики 3D-печатных бетонных конструкций, быстро развивающейся технологии в строительной отрасли из-за ее потенциала поддерживать быстрые, устойчивые, доступные и устойчивые здания.

Традиционная конструкция бетона имеет хорошо зарекомендовавшее себя сейсмическое поведение, но 3D-печатный бетон вводит новые переменные, такие как слоистое осаждение, уникальные свойства материала и нетрадиционные геометрии. Таким образом, оценка того, как эти факторы влияют на структурную целостность при сейсмической нагрузке, имеет жизненно важное значение.

Руководители проекта профессор Анастасиос Секстос и доктор Раффаэле Де Ризи объяснили: «Цель этого эксперимента — заполнить пробел в знаниях о динамической реакции 3D-печатных блоков, в частности, о том, как они ведут себя при зарегистрированных и смоделированных сейсмических событиях. Таким образом команда стремится выявить сильные и слабые стороны и механизмы отказа, характерные для этого метода строительства».

Результаты будут способствовать разработке стандартов безопасности и руководств по проектированию, адаптированных для 3D-печатного бетона в сейсмически активных регионах.

Эксперимент проводился с использованием высококлассного вибростенда, способного выдерживать 50 метрических тонн и имитирующего колебания грунта, характерные для реальных землетрясений.

3D-принтер, используемый для строительства бетонного здания. Кредит: Университет Бристоля
Бетонный блок квазиреального масштаба, напечатанный на 3D-принтере, был создан с использованием роботизированного процесса аддитивного производства, обеспечивающего контролируемое осаждение материала и геометрию, и оснащенного акселерометрами, датчиками смещения и другими датчиками для сбора полного набора данных о динамической реакции.

Затем он был подвергнут серии записей о движении грунта с возрастающей интенсивностью, начиная с вибраций низкой интенсивности и переходя к более сильным, потенциально разрушительным воздействиям. Каждая последовательность испытаний тщательно контролировалась и записывалась, что позволяло в режиме реального времени оценивать поведение блока, включая трещины, смещения и потенциальные точки отказа.

Собранные данные будут использоваться для оценки структурной устойчивости 3D-печатного блока, сравнения производительности с традиционными методами строительства и проверки вычислительных моделей, которые прогнозируют сейсмическое поведение.

Доктор Де Ризи добавил: «Выводы из этого исследования помогут определить параметры проектирования, которые оптимизируют сейсмические характеристики, такие как стратегии связывания слоев и интеграция армирования.

«В конечном итоге мы надеемся подтвердить, может ли 3D-печатный бетон соответствовать текущим стандартам безопасности для сейсмических применений, и обеспечить основу для разработки строительных норм, включающих технологии аддитивного производства. Эти результаты будут иметь важное значение для инженеров, архитекторов и политиков, изучающих будущее сейсмостойких конструкций».

Более важные последствия этого исследования заключаются в его потенциале революционизировать сейсмостойкие конструкции путем принятия технологий 3D-печатного бетона.

Практические приложения включают быстрое и экономически эффективное строительство домов, аварийных убежищ и инфраструктуры с индивидуальными проектами, которые соответствуют определенным сейсмическим требованиям.

Это исследование также может повлиять на разработку новых строительных норм и правил, включающих 3D-печать, тем самым обеспечивая более широкое внедрение в отрасли и одновременно гарантируя общественную безопасность.

Доктор Де Ризи заключил: «Испытав сейсмостойкость 3D-печатного бетона впервые, мы не просто исследуем будущее строительства — мы помогаем формировать более безопасную, умную и адаптивную среду строительства».

Источник: https://techxplore.com/news/2025-06-simulate-earthquakes-stress-3d-concrete.html