Бетонные плиты с узором оригами снижают расход бетона и стали вдвое

Unfold Form — это многоразовый каркас для формирования сводчатых перекрытий из жидкого бетона до его окончательного затвердевания. Конструкцию создала Лотте Шедер-Бишин, аспирантка архитектурного факультета швейцарского ETH Zurich. Благодаря применению сложной структурной геометрии эта разработка позволяет возводить сводчатые перекрытия, используя на 60% меньше бетона и на 90% меньше стали, чем обычно. Это может снизить выбросы углекислого газа и количество строительных отходов. Для справки: производство бетона ответственно за 7-8% мировых выбросов CO₂.

Сводчатые перекрытия с изогнутым, арочным профилем прочнее обычных плоских плит, так как использует сжатие для сопротивления нагрузкам. Однако формирование изогнутых поверхностей требует сложной опалубки и специальных навыков у строителей. Здесь на помощь приходит технология Unfold Form. Каркас состоит из фанерных полос и текстильных шарниров, что позволяет легко и точно создавать бетонные своды. Она легкая, простая в сборке и разборке, может использоваться многократно и не требует нефтесодержащих материалов, таких как пенополистирол.

Гибкие фанерные полосы раскладываются как веер. Четыре таких элемента, соединенные в деревянной раме, образуют прочную форму, готовую к заливке бетоном. Благодаря своей зигзагообразной форме эта опалубка весом всего 24 кг способна выдержать тонну бетона. После того, как материал затвердеет, каркас можно снять и использовать снова.

В основе лежит принцип гибко-активных конструкций (bending-active structures). Это значит, что деформация упругих материалов обеспечивает устойчивость без увеличения веса. Зигзагообразная форма фанерных полос усиливает как саму опалубку, так и бетон, который она формирует. Для повышения жёсткости конструкции использовалась техника складывания с изогнутыми линиями сгиба, вдохновленная оригами.

Unfold Form можно изготовить и собрать без специальных навыков и сложного оборудования. Всё, что нужно, кроме материалов, — это шаблон и степлер. Поэтому это хороший вариант для развивающихся стран, где нужно строить быстро и дешево.

По новой технологии уже возведены два бетонных сооружения: сводчатый пол размером 3 на 1,8 м в кампусе ETH Zurich и такой же в Кейптауне, ЮАР. Во втором случае для строительства использовался биобетон с добавлением измельченных сорняков. Шедер-Бишин планирует коммерциализировать Unfold Form, а также спроектировать крытый рынок с использованием своей системы в Кейптауне.