Исследователи из Университета Майами (UM) и Инженерной школы Университета Милуоки ищут конструкции и материалы, которые менее вредны для окружающей среды. Команда сравнила устойчивость двух структурных систем, обычно используемых для пролетов более 250 футов: стальной тросовой системы и стальной стропильной системы.
«Тщательный выбор, сделанный инженером-архитектором на начальных этапах процесса проектирования, может снизить воздействие на окружающую среду, связанное с процессом строительства», – говорит Мэтью Труссони, доцент кафедры инженерии UM College of Engineering и автор исследования.
Результаты показывают, что выбор конструктивной системы стального троса для длинных пролетов оказывает значительно меньшее воздействие на окружающую среду, чем стальная ферменная система, для достижения тех же конструктивных требований на протяжении всего жизненного цикла конструкции.
Подобно паутине, кабельная система использует натяжение для поддержки конструкции. Напротив, в стропильной системе используются элементы сжатия в пролете конструкции.
«Большинство структур в природе полагаются на натяжение, поскольку это наиболее эффективный способ передачи сил», – говорит Труссони. «Обычно они минимизируют элементы сжатия и максимизируют элементы растяжения», – говорит он. "В дереве, например, ствол является единственным сжимающим элементом, а ветви и листья опираются либо на комбинацию растяжения и сжатия, либо только на растяжение, для их поддержки."
Для исследования исследователи разработали и сравнили наиболее эффективные конфигурации стальной фермы и конструкционной системы из стального троса. Обе системы предназначались для одной и той же функции и с одинаковыми требованиями.
Для анализа устойчивости каждой конструкции они использовали оценку жизненного цикла (LCA), которая оценивает воздействие конструкции на окружающую среду во время добычи материалов, производства, строительства, использования, обслуживания и завершения жизненного цикла.
Результаты показывают, что масса кабельной системы на 29% меньше, 65.На 1 процент меньше воплощенной энергии (энергии, необходимой для создания структурной системы, включая материалы и размещение) и генерирует 67.На 2% меньше выбросов CO2, чем у стропильной системы.
Полученные данные свидетельствуют о том, что понимание того, как выбор материала может повлиять на эффективность, является одним из способов уменьшения экологического ущерба от строительства.
Текущее исследование под названием «Сравнение оценки жизненного цикла для длиннопролетных кабельных и ферменных структурных систем: пример из практики» было недавно опубликовано в Journal of Architectural Engineering. Другие авторы: Эван Симатик, Кристофер Х. Ребель и Х. Питер Хаттельмайер из инженерной школы Милуоки.
Исследователи продолжают изучать и сравнивать воздействие на окружающую среду других структурных систем, которые могут служить той же цели.