На сегодняшний день основной материал для возведения конструкций с куполами, сводами, арками и причудливыми фасадами — железобетон. Инновационная альтернатива — армированные угле- или стекловолокном полимеры.
Их производство – дороже, но утверждается, что они дешевле в обслуживании, поскольку не ржавеют и не нуждаются в покраске. А их лёгкость и прочность открывают возможности для реализации архитектурных замыслов.
Чтобы раскрыть потенциал этих инновационных материалов, необходимо обновить инструментарий для проектирования и моделирования конструкций, так как существующие решения приспособлены к традиционным материалам, в частности к железобетону и стали.
Акцент в исследовании, которое предприняли российские ученые, был сделан на этапе проектирования. Проверенного метода для проектирования композитных конструкций такого рода нет — исследователи воспользовались так называемым методом плотности сил, который подходит для безмоментных оболочек из бетона, дерева и стали, но к конструкциям из полимерного композита прежде не применялся.
Проектом занимается научный коллектив Лаборатории композитных материалов и структур Центра технологий материалов Сколтеха под руководством доцента Александра Сафонова.
Исследователи прошли полный цикл, спроектировав конструкцию, изготовив лабораторный образец размером 30 на 30 сантиметров и испытав его прочность под нагрузкой в ходе эксперимента. Также было выполнено математическое моделирование механических свойств оболочки. Таким образом, в исследовании заложена основа для проектирования и моделирования частей конструкций в виде изогнутых поверхностей, а конкретно оболочек двойной кривизны, изготовленных из полимерных композитов. В перспективе они могут войти в инструментарий архитектуры свободной формы.
Источник ekogradmoscow.ru