Geometrijom do manje potrošnje betona - Zig-zag konstrukcija ETH Zuricha

Činjenica je da je beton najkorišćeniji građevinski materijal na svijetu, ali istovremeno i jedan od najvećih pojedinačnih izvora emisija ugljen-dioksida u građevinskom sektoru. Zbog toga značajan dio savremenih istraživanja nije usmjeren na njegovu potpunu zamjenu, već na pronalaženje načina da se isti konstruktivni zahtjevi ostvare uz manju količinu materijala. Jedan od najzanimljivijih primjera dolazi sa ETH Zuricha, gdje istraživači razvijaju inovativnu zig-zag konstrukciju međuspratnih ploča koja bi mogla promijeniti način na koji projektujemo i izvodimo armiranobetonske konstrukcije.

Savremena gradnja se do sada dominantno oslanjala na pune armiranobetonske međuspratne ploče. Takvi sistemi sa konstruktivnog aspekta nisu uvijek najefikasnije rješenje. Kod tipične pune ploče prosječne debljine 20 cm, gornja trećina presjeka u sredini raspona praktično ne doprinosi nosivosti na savijanje. Taj beton je tu prvenstveno kao masa, dok njegov stvarni doprinos nosivosti ostaje minimalan. Kod velikog broja objekata situacija je slična,značajan dio ugrađenog materijala ne učestvuje aktivno u prenosu opterećenja.

Upravo u toj činjenici istraživači iz ETH Zuricha vide potencijal za optimizaciju. Umjesto klasične ravne ploče, novi sistem koristi naboranu geometriju, poprečni presjek nalik slovima V ili W, koji omogućava efikasniji raspored materijala duž putanja kojima se prenose sile. Princip nije potpuno nov. Slična rješenja već decenijama nalazimo u prirodi, ali i u industrijskim proizvodima poput profilisanih limova, talasastog kartona ili različitih laganih konstruktivnih sistema. Isto kao što tanki talas kartona između dva ravna sloja daje kutiji iznenađujuću čvrstoću, tako i nabori u betonskoj ploči omogućavaju veću nosivost bez proporcionalnog povećanja količine materijala.

Kod sistema razvijenog u ETH Zurichu beton se koristi samo tamo gdje je konstruktivno najpotrebniji, dok sam oblik ploče preuzima dio funkcije koju bi kod konvencionalnog rješenja obezbjeđivala dodatna masa betona. Rezultat je konstrukcija koja koristi do 50-70% manje betona u odnosu na konvencionalne pune ploče, uz zadržavanje potrebne nosivosti.Donedavno su ovakva rješenja bila uglavnom ograničena na laboratorije i eksperimentalne projekte zbog složenosti izrade oplata.Međutim, razvoj parametarskog projektovanja, robotske proizvodnje, CNC obrade i digitalnih tehnologija omogućio je izradu geometrijski složenih elemenata po znatno pristupačnijim cijenama nego ranije.

Pitanje više nije da li je moguće proizvesti složenu geometriju, već da li ona može donijeti dovoljno veliku uštedu materijala da opravda dodatnu kompleksnost projektovanja i izvođenja. Iako je riječ o istraživačkom projektu, njegov značaj prevazilazi samu konstrukciju međuspratnih ploča. Zbog toga projekti poput ovog pokazuju da održiva gradnja ne zavisi isključivo od razvoja novih materijala. Jednako važnu ulogu ima i inteligentnije korišćenje postojećih resursa kroz optimizaciju konstrukcije i primjenu naprednih metoda projektovanja.

Pitanje nije više hoće li beton nestati iz gradnje, već kako ga koristiti racionalnije. Zig-zag ploča razvijena u ETH Zurichu pokazuje da odgovor možda ne leži u novom materijalu, već u novom načinu razmišljanja o konstrukciji. U vremenu kada svaki kubni metar betona nosi i svoju ekološku cijenu, geometrija postaje jednako važna kao i sam materijal.