מבנה בטון ב-14 שניות: חוקרים בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון פיתחו, עם עמיתיהם באוניברסיטת קולומביה, שיטה מואצת להקמת מבנים מבטון מזוין. במקום להביא לאתר הבנייה תבניות גדולות, להרכיבן ידנית ולפרקן בסיום היציקה, המערכת החדשה מגיעה במצב קומפקטי ונפתחת מעצמה לצורתה המלאה במהלך היציקה.
את המחקר הובילו פרופ' אמיר גת והדוקטורנט עזרא בן עבו והשתתפו בו ד"ר אנה ציגלמן מהטכניון ובוגר הטכניון, פרופ' הוד ליפסון, ראש המחלקה להנדסת מכונות באוניברסיטת קולומביה בניו יורק. המאמר התפרסם ב-Communications Engineering.
במחקר הודגמה הקמתו של מבנה בטון מזוין בגובה 2.36 מטרים ובקוטר בסיס של 2.4 מטרים, שנפרס במלואו בתוך 14 שניות בלבד. המבנה הוקם באמצעות צינורות רב-יציבים המשולבים מראש בכבלי פלדה המשמשים כחיזוק פנימי של הבטון.
תבניות הן מהמרכיבים היקרים, המסורבלים והמזהמים ביותר בבנייה מבטון. לפי הספרות המקצועית הן עשויות לצרוך עד 75% מזמן הבנייה ועד 60% מעלויות הפרויקט. הטכנולוגיה החדשה מאפשרת להוביל את התבניות הקומפקטיות לאתר הבנייה, שם מוזרם לתוכן - דרך פתח יחיד - בטון נוזלי הגורם לצינורות להיפתח ולהתפרס אוטומטית לצורה המתוכננת מראש, ללא צורך בהרכבה ידנית באתר.
בניסויי העמסה נמצא כי מעטפת הפולימר הדקה העוטפת את הצינורות לא רק משמשת כתבנית, אלא גם משפרת משמעותית את ביצועי המבנה. החוקרים הראו כי המעטפת מגדילה את כושר הנשיאה של עמודי הבטון בכ-200% לעומת עמודים שבהם המעטפת הוסרה. בנוסף, העמודים שנבחנו עמדו בדרישות התקן האמריקאי ASTM C39 לבטון.
לטכנולוגיה זו עשויות להיות השלכות כלכליות וסביבתיות משמעותיות. על פי החישובים שהוצגו במחקר, ייצור התבניות החדשות צפוי להפחית בכמחצית את פליטות הפחמן הקשורות לתבניות לעומת תבניות עץ תעשייתיות מקובלות.
גם בהיבט הכספי הודגם יתרון משמעותי: עלות חומרי התבנית נמוכה בכ-94% מעלותם בתבניות עץ מסורתיות - כ-11 דולר למ"ק בטון לעומת כ-193 דולר. לבסוף מציעה השיטה החדשה חיסכון נוסף בזמן ובכסף כתוצאה מקיצור עבודות ההרכבה, הפירוק והשינוע.
אף שמדובר כרגע בהוכחת היתכנות, החוקרים מעריכים כי הטכנולוגיה עשויה להשתלב במגוון יישומים ובהם הקמת מבנים ותשתיות במהירות גבוהה, בנייה באזורים מרוחקים או כאלה שהגישה אליהם מוגבלת, בניית דיור חירום לאחר אסונות טבע ומלחמות, פרויקטי תשתית גדולים הדורשים הקמה מהירה וחזרתיות גבוהה, יצירת מבנים אדריכליים מורכבים, צמצום פסולת בניין והפחתת השימוש בעץ לתבניות זמניות.
המחקר נתמך על ידי קרן עזריאלי באמצעות מלגת עזריאלי שהוענקה לדוקטורנט עזרא בן עבו. במקביל לפרסום המאמר הוגשה בקשת פטנט זמנית בארצות הברית על הטכנולוגיה, בשיתוף אוניברסיטת קולומביה ומוסד הטכניון למחקר ופיתוח (TRDF).
טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו