Istraživači su razvili sistem samorasklapajuće oplate koji se na gradilište doprema u kompaktnom obliku, a zatim se tokom sipanja betona automatski širi i obrazuje armiranu konstrukciju unapred definisane geometrije. Mogućnosti ovog pristupa prikazane su eksperimentom u kojem je konstrukcija visoka 2,36 metara dostigla konačan oblik za svega 14 sekundi.
Ilustracija (Foto: AI generated)
Novi koncept osmislili su Ezra Ben-Abu, Anna Zigelman i Amir D. Gat sa Tehniona – Izraelskog tehnološkog instituta, zajedno sa Hod Lipson sa Univerziteta Kolumbija. Njihov cilj bio je da smanje zavisnost betonske gradnje od klasičnih oplatnih sistema, koji zahtevaju mnogo materijala, rada i pripreme na gradilištu.
Prema podacima navedenim u istraživanju, poslovi povezani sa oplatom mogu zauzeti do 75 odsto vremena potrebnog za izgradnju objekta, dok troškovi materijala i rada mogu činiti između 35 i 60 odsto ukupnih građevinskih troškova. Poseban problem predstavlja izrada oplata za složene geometrije, jer zahteva namenski projektovane kalupe, dodatnu radnu snagu i duže rokove.
Oglas
Oplata i armatura objedinjene u jednom sistemu
Predloženo rešenje zasniva se na međusobno povezanim multistabilnim cevima, koje mogu da zadrže kompaktan, ali i potpuno razvijen oblik.
Konstrukcija se najpre sklapa u fabrici, gde se raspored cevi i njihovih spojeva prilagođava željenoj konačnoj geometriji. U cevi se ugrađuju fleksibilni čelični kablovi koji predstavljaju armaturu i obezbeđuju zateznu čvrstoću nakon očvršćavanja betona.
Tako pripremljen sklop doprema se na gradilište i postavlja na predviđenu lokaciju. Betonska mešavina zatim se pumpom ubacuje kroz zajednički otvor. Pod dejstvom mase materijala i gravitacije, cevi se postepeno razvijaju, dok ih spojni elementi usmeravaju ka projektovanom položaju.
U eksperimentima manjeg obima za aktiviranje sistema korišćen je spoljašnji pritisak, jer gravitacija nije imala dovoljan uticaj. Kod konstrukcije metarskih dimenzija dodatna sila nije bila potrebna – punjenje je bilo dovoljno da se sklop samostalno otvori. Iako je tokom ispitivanja korišćena mešavina vode i portland-cementa, autori navode da je postupak kompatibilan i sa samozbijajućim betonom.
Nakon razvijanja i očvršćavanja betona uklanjaju se privremeni nosači, dok se dobijeni skelet može dopuniti izolacionim panelima, prozorima, vratima i drugim elementima. Spojnice između cevi prvenstveno određuju geometriju tokom otvaranja i ne učestvuju u nosivosti završene konstrukcije, pa mogu biti uklonjene posle očvršćavanja.
Prilagođavanje neravnom terenu
Najveći demonstracioni model imao je prečnik osnove od 2,4 metra i visinu od 2,36 metara. Sastojao se od osam spiralno oblikovanih cevi, a njegov potpuni razvoj trajao je 14 sekundi. Sistem se bez dodatnog podešavanja prilagodio i neravnini terena sa visinskom razlikom od 13 centimetara.
Istraživači su u manjoj razmeri ispitali pravougaone, kupaste i sferne konfiguracije, kao i koncept povezivanja više etaža. Spiralne cevi pokazale su približno dvostruko bolje rezultate od cevi oblikovanih kao zarubljene kupe.
Ispitivanja sprovedena 28 dana nakon betoniranja pokazala su i da tanka polimerna obloga ima važnu konstruktivnu ulogu. Uzorci kod kojih je omotač zadržan bili su približno tri puta nosiviji od elemenata sa kojih je plastika uklonjena.
Obloga ograničava bočno širenje betona, usporava nastanak pukotina i odlaže lom, iako ne menja osnovnu čvrstoću samog materijala. Svi ispitani stubovi zadovoljili su zahteve standarda ASTM C39.
Potencijalne uštede, ali i brojna otvorena pitanja
Preliminarna računica, zasnovana samo na potrošnji i proizvodnji materijala, procenjuje cenu predloženog polipropilenskog sistema na oko 11 dolara po kubnom metru betona. Za klasičnu oplatu od unakrsno lameliranog drveta navedena je vrednost od približno 193 dolara, bez uračunavanja montaže i rada.
Autori ipak naglašavaju da poređenje ne obuhvata transport, održavanje, ponovnu upotrebu niti postupanje sa materijalima na kraju njihovog veka.
Tehnologija se još nalazi u eksperimentalnoj fazi. Njena primena na višespratnim objektima za sada je samo konceptualna, a tek treba ispitati ponašanje pri bočnim i dinamičkim opterećenjima, izvijanje visokih konstrukcija, kontinuitet armature i izvođenje međuspratnih veza.
Problem predstavlja i zapaljivost korišćenih polimernih cevi, zbog čega se u budućim verzijama planiraju metalni multistabilni elementi. Oni bi istovremeno mogli da posluže kao dodatna armatura.
Neophodna je i procena životnog ciklusa, posebno zato što su sadašnje polimerne cevi jednokratne. Tek nakon dodatnih provera moći će da se utvrdi da li ovaj sistem može prerasti u praktično rešenje za brzu izgradnju zgrada i velikih infrastrukturnih objekata.
