ETH Zürih Hafif ve Yeniden Kullanılabilir Beton Merdivenler İçin Yeni Bir Üretim Yöntemi Araştırıyor

Malzeme tasarrufu sağlayan ve geri dönüştürülebilir inşaat yaklaşımları, teknoloji üniversitesi ETH Zurich’teki araştırmacıların mühendislerle birlikte oluşturdukları omurga benzeri Cadenza beton spiral merdiveninde sergileniyor.
Cadenza merdiveni, ETH Zurich’in İsviçre’nin Dübendorf şehrindeki diğer araştırma enstitüleriyle paylaştığı deneysel üretim teknikleri için bir laboratuvar olan NEST binasına yapılan en son katkıdır.
Cadenza merdiveni, STEP2 olarak adlandırılan binanın en son biriminde katlar arasında yerleştirilen sarmal bir şekilde düzenlenmiş 16 özdeş prefabrik beton basamaktan oluşuyor.

Basamakların tamamı, tek kullanımlık kalıpların beton için yaygın olarak kullanılmasıyla ilişkili atık sorununu ele alan aynı 3D baskılı kalıptan yapılmıştır ve kuru bağlantılarla yerinde tutulmaktadır. Bu da merdivenlerin yıkılmak yerine sökülüp başka bir binada yeniden kullanılabileceği anlamına geliyor.
Ayrıca, kullanılan beton miktarı da minimum seviyede tutuldu, bu da merdivenin ince ve iskelet benzeri formlardan oluşan sıra dışı estetiğine katkıda bulunuyor.
ETH Zurich Dijital Yapı Teknolojileri Başkanı Benjamin Dillenburger, merdivenin mimarlık ve mühendislikte dijital araçların avantajlarını simgelediğini ve bu çözümün bireysel bina projelerinde kullanılmaya hazır olduğunu söyledi.

Dillenburger, “Özelleştirilmiş beton yapılar, geleneksel kalıplar için bir zorlu bir süreçtir.” diyor. “3D baskılı kalıp ile dijital tasarım-üretim çerçeveleri, mimari ifade, yapısal performans ve malzeme verimliliği açısından büyük avantajlar sunuyor. Basamaklar sadece 20 milimetre kalınlığında ve ağırlıkta ciddi bir azaltma sağlamak için yapısal olarak optimize edildi ve tüm basamakların üretimi, tek bir 3D baskılı kalıp seti ile yapılabildiği için çok az atık ortaya çıkıyor.” dedi.
Basamakların kalıpları, karbon fiber ile güçlendirilmiş PET plastikten 3D baskı ile üretilmiştir. Bazı mühendisler merdivenleri doğrudan betondan 3D baskı ile yapmayı düşünebilirken, projedeki araştırmacılar kalıbı yazdırmanın avantajlı olduğunu düşünüyor.

Araştırma görevlisi Angela Yoo, Dezeen’e, “Kompakt, tekrar kullanılabilir bir 3D baskılı kalıp seti, birden fazla basamağı tekrar tekrar dökmek için kullanılabilir. Bu, özel tasarımların geniş ölçekte üretimi için ideal bir çözüm olup, basit dijital üretimle birden fazla merdivenin monte edilmesine olanak tanır.” dedi.
Bu yaklaşım, ayrıca çelik donatının entegrasyonuna da izin verir ki, bu genellikle 3D baskı ile uyumsuzdur çünkü normalde çubuklar üretim sürecine engel olur.

Cadenza merdiveni, saha dışında monte edilmiş ve vinçle NEST binasına indirilmiştir ancak ETH Zurich, bu merdivenin ağır makineler olmadan taşınabileceğini ve dar alanlarda, hatta yenileme projeleri sırasında kurulabileceğini belirtmiştir.
Basamaklar, ultra yüksek mukavemetli, çelik elyaflarla güçlendirilmiş betondan yapılmıştır ve 45 kilogram ağırlığındadır. Bu, geleneksel bir beton basamağa göre yaklaşık yüzde 60 daha azdır. İsviçreli mühendislerle geliştirilen aynı hesaplamalı iş akışı kullanılarak farklı tasarımlar da mümkündür.
Montaj iki bileşen tarafından kolaylaştırılmaktadır: İlki, her bir basamağa hassas şekilde bağlanmak üzere yerleştirilen bir dizi kilitlenebilir bağlantı elemanıdır. İkincisi ise, merdivenin omurgası boyunca basamakların içinden geçen üç çelik alaşımlı kablodan oluşan bir sistemdir.
Bu, bir ön gerilmeli sistemdir; gerilme, basamaklar yerine yerleştirildikten sonra bir jeneratör aracılığıyla kısa süreli ısı uygulaması ile bu çubuklara uygulanarak, basamakların merdivenin merkezine sıkıca tutturulması etkisini yaratır.
Uygulamayı yapan şirket yöneticisi, “Ön gerilme, ısıtma ve soğutma yoluyla güçlü kuvvetler geliştirebilen bir sisteme dayanmaktadır. Geleneksel yöntemlere kıyasla bu sistem yer tasarrufu sağlar ve kullanımı kolaydır.” dedi.
Gerilme sistemi sökülebilir ve bireysel basamaklar demonte edilebilir, bu da bunun döngüsel ekonomi odaklı bir inşaat tekniği olduğunu gösterir. Betonun kendisinin ise uzun bir ömre sahip olması beklenmektedir.

Uygulamayı yapan SW Umwelttechnik’in CEO’su Klaus Einfalt, “Prefabrik beton parçalar birçok yönden inşaatta sürdürülebilirliğe katkıda bulunuyor. Stabiliteleri, uzun ömürleri ve geri dönüştürülebilirlikleri, inşaatta sürdürülebilir bir gelecek için önemli bir faktör haline getiriyor.” dedi.
NEST binası, İsviçre’nin önde gelen araştırma kurumları tarafından yönetiliyor ve 2016 yılında açılmıştır. STEP2 Ünitesi gibi farklı modüllerin sınırlı bir süre için kurulabileceği ve araştırma sona erdiğinde sökülebileceği üç açık platformdan oluşuyor.
Tesis bünyesinde daha önce gerçekleştirilen çalışmalar arasında, 3D baskılı havalandırma kanallarına sahip HiRes Beton Tavan ve ahşap yapılar için robotik inşaat yöntemi yer almaktadır.

Kaynak: www.dezeen.com/2024/10/14/eth-zurich-cadenza-concrete-staircase-design/