Дом

Технология строительство деревянных домов: Технологии вне времени: 4 вида деревянных домов экономкласса, которые строят чаще всего

Названа самая популярная технология строительства деревянных домов :: Загород :: РБК Недвижимость

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

Недвижимость

Телеканал

Pro

Инвестиции

Мероприятия

РБК+

Новая экономика

Тренды

Недвижимость

Спорт

Стиль

Национальные проекты

Город

Крипто

Дискуссионный клуб

Исследования

Кредитные рейтинги

Франшизы

Газета

Спецпроекты СПб

Конференции СПб

Спецпроекты

Проверка контрагентов

РБК Библиотека

Подкасты

ESG-индекс

Политика

Экономика

Бизнес

Технологии и медиа

Финансы

РБК Компании

adv. rbc.ru

adv.rbc.ru

Самой популярной технологией строительства деревянных домов в России является каркасная, на втором месте — бревенчатые дома, на третьем — дома из клееного бруса

Фото: Alexphot/shutterstock.com

Чаще всего россияне предпочитают строить деревянные дома по каркасной технологии. Ее доля занимает почти половину рынка. Такие данные содержатся в исследовании Рослесинфорга (всероссийская организация, специализирующаяся на комплексном решении лесоучетных задач в интересах государства), подготовленном по запросу «РБК-Недвижимости».

«Самой популярной технологией строительства деревянных домов в России является каркасная (около 46%), на втором месте — бревенчатые дома, на третьем — дома из клееного бруса», — говорится в исследовании.

Для строительства деревянных домов во всем мире, как правило, используют древесину хвойных пород, в России это обычно сосна и ель. Наиболее подходящей для домостроения считается древесина из северных лесов. Она поставляется на домостроительные комбинаты из Карелии, Архангельской и Вологодской областей. Отмечается, что именно в северных регионах страны наиболее высокие темпы деревянного домостроения. Среди субъектов лидером по развитию индустриального деревянного домостроения в России является Вологодская область.

adv.rbc.ru

Деревянные дома в России строятся в основном в сегменте малоэтажного домостроения. По данным Рослесинфорга, сейчас в России представлено более 500 компаний по производству сборных деревянных домов. «Несмотря на то что компании, занимающиеся изготовлением домов из дерева, есть практически в каждом субъекте, потоковое производство стандартных деревянных домокомплектов официально не столь распространено, а большая часть рынка находится в серой зоне», — сказал директор Рослесинфорга Павел Чащин.

В 2021 году производство домокомплектов высокой заводской готовности (требует лишь сборки готовых деталей на месте) составило 212 тыс. кв. м. По словам Чащина, на этом уровне объемы выпуска держатся на протяжении последних 15 лет. Для сравнения, в 1990 году в РСФСР официально было произведено стандартных деревянных домокомплектов общей площадью 4,5 млн кв. м. Эксперты Рослесинфорга оценивают сегодняшний реальный промышленный выпуск деревянных домокомплектов (всех видов и степеней готовности) в диапазоне от 3 млн до 4 млн кв. м общей площади, добавил глава организации.

Общие объемы строительства деревянного жилья по итогам 2021 года достигли рекордных показателей. Рост деревянного домостроения в России отмечается уже третий год подряд. В 2019 году было построено 8,83 млн кв. м деревянного жилья (+24,44% к 2018 году). В 2020 было построено уже 9,35 млн кв. м жилья из дерева (годовой прирост +5,89%), а в 2021 году объемы строительства достигли 10,8 млн кв. м, что стало рекордным показателем начиная с 2009 года.

Автор

Наталия Густова

adv.rbc.ru

Уникальные технологии строительства деревянных домов

Производство

Производство
Технологии

Мы выбрали наиболее эффективные

плотницкие технологии и постоянно

совершенствуемся в них

Мы считаем технологии рубки средством достижения целей каждого

проекта: архитектуры строения, удобства эксплуатации. При выборе

материалов и методов рубки учитываем именно это и строим

неповторимые долговечные дома.

Безусадочная

технология

Для строений свыше 400 м2 мы рекомендуем именно эту технологию производства срубов. Брёвна стыкуются с помощью стержневых систем, а межвенцовые пазы после усушки заполняются герметиком. При этом само строение, каким бы объёмным оно ни было, не даёт усадки. На основе этой технологии мы создаём самые интересные проекты – сочетаем бревенчатые и кирпичные стены в одном строении, совмещаем усадочные и безусадочные конструкции. С точки зрения архитектуры здесь нет практически никаких ограничений, и мы можем выполнить идеи любой сложности.

Классическая усадочная

технология

Это традиционная технология строительства деревянного дома. В каждом угловом соединении создаем элементы самозаклинивающегося типа, и после усадки образуется замок высокой плотности. При классической технологии строительства деревянного дома большую роль играет продуманный, с точки зрения усадки, проект строения.

Седловидная

чаша

Безщелевая технология канадского замка.

В месте соединения бревен образуется

плотный замок трапециевидной формы.

При усадке верхнее бревно заклинивает

нижнее и препятствует естественной деформации.

Задать вопрос

Бриллиантовая

седловидная чаша

Традиционная канадская технология рубки,

наиболее сложная из всех. Требует наивысшего

мастерства плотников. Во время рубки углового

соединения на бревне делаются многогранные

верхние и нижние затёсы, которые придают

бревну в месте переруба седловидную форму.

При усушке брёвна скользят вниз и не образуют

щели.

Задать вопрос

Седловидная

чаша на лафете

Лафет – овальное бревно, стёсанное

с противоположных сторон. Технология

перерубов таких брёвен аналогична

канадской – мы создаём замки, которые

при усадке защищают сруб от деформации.

Эту технологию мы используем для

производства срубов, которые должны

выглядеть легче и изящней.

Задать вопрос

Чаша

Square

Традиционная технология соединения

в круглую чашу. Дополнена конструкцией

шип — паз для меньшей продуваемость

соединения.

Задать вопрос

Ласточкин

хвост

Это сложная технология, при которой в одном

бревне вырезается шип, а в другом гнездо под

него. Это соединение делает каркас дома

особенно устойчивым, экономит материал и

увеличивает полезную площадь сруба.

Задать вопрос

Каркасная технология

Post&Beam

Это усовершенствованная технология,

которая позволяет сделать выразительный

акцент на каркасе дома. Стены дома на таком

каркасе можно заполнить брёвнами без

перерубов, камнем или даже стеклом,

облицевать множеством материалов.

Это стабильная конструкция, которая

практически не даёт усадки.

Задать вопрос

Каркасная технология

Timber Frame

Эта технология применяется для производства

срубов, в которых элементы каркаса будут

частью внутренней и внешней отделки.

Дома, построенные по технологии Timber Frame,

получаются получаются лаконичными,

а соединения в них максимально

точны и надежны

Задать вопрос

Каркасная технология

Piece an Piece

Это одна из самых древних технологий

строительства деревянных домов. Конструкция

такого дома — это несущие колонны с заполнением

стен горизонтально-уложенными бревнами.

Задать вопрос

Деревянный дом, сруб, проектирование, строительство

Архитектурно-строительная компания «ArchiLine Wooden Houses – Houses for Health» специализируется на проектировании, производстве и строительстве деревянных домов, гостиниц, ресторанов и бань из оцилиндрованного бревна, бруса и клееного бруса.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ О НАШЕЙ КОМПАНИИ И ОПЛАТАХ

ООО «АрхиЛайн» успешно работает на рынке деревянного строительства с 2004 года. Специалисты компании изготовили и построили сотни деревянных домов в разных странах — Австралии, Белоруссии, Германии, Грузия, Испания, Казахстан, Кыргызстан, Ливан, Нидерланды, ОАЭ, Польша, Россия, Франция. еще

Деревянный дом выдерживает землетрясение до 8,5 баллов

    Деревянные дома из бруса можно заказать на нашем сайте или напрямую в офисе «Архилайн» Телефон: +375-296-20-05-67 (Viber-WhatsApp -Telegram) Желание человека, проживающего в районе, подверженном землетрясениям, иметь сейсмостойкий дом, который …

    подробнее

    Энергоэффективный утепленный деревянный дом из клееного бруса «Теплая Бельгия», 116 м2

      Энергоэффективный деревянный дом из клееного бруса постройки Бельгия, соответствует действующим европейским стандартам энергоэффективности — за счет дополнительного утепления стены, с помощью каменной ваты «Rockwool» толщиной 100 мм.

      больше

      Строительство деревянного здания из клееного бруса в Дубае, ОАЭ

        Здание инновационного центра из клееного бруса производства Archiline расположено в научно-исследовательском парке Шарджи, что станет площадкой для развития высоких технологии в ОАЭ. Будут разработаны инновации в области …

        подробнее

        Навес деревянный на дом, дачу, машину

          Навес из дерева возле дома украсит дом, двор, дачу, защитит автомобиль, дополнит пейзаж своим безупречным видом. Компания «Архилайн» производит и устанавливает деревянные навесы по нашим проектам или …

          больше

          Дом деревянный «Мираж» из профилированного клееного бруса 99м2

          • Категория: дома одноэтажные
          • Количество спален: 2
          • Материал стен: профилированный клееный брус
          • Особенности: дом с террасой
          • 8 Натуральный Дом из клееного бруса «Мираж» — компактный дом с 2 спальнями, гостиной и отдельной кухней и выходом на террасу. Идеальное решение для тех, кто ищет небольшой дом для круглогодичного проживания. ЧАСТО …

            больше

            Деревянный дом «Белый дом»

            • Категория: двухэтажные дома
            • Количество спален: 5
            • Материал стен: профилированный клееный брус
            • Особенности: дом с террасой

            В деревянном доме из клееного бруса из клееного бруса «Белый дом» 5 спален, кухня-гостиная 58 м2 и 2 санузла. Этот дом хорош для большой семьи для круглогодичного проживания. …

            еще

            Деревянный дом, проект «IT House», 250 кв.м

            • Категория: двухэтажные дома
            • Количество спален: 3
            • Материал стен: профилированный клееный брус
            • Особенности: дом с террасой, дом с кабинетом

            Дом с террасой «IT House» есть состоит из: 3 спален с отдельными санузлами, просторной солнечной гостиной и кухни-гостиной. Такой дом хорош для тех, кто любит принимать гостей и проводить деловые встречи дома. …

            еще

            Дом из бруса с печкой и отоплением тепловым насосом, теплыми полами и цоколем, «Маяк» 144 м² в Беларуси

            • Категория: дома двухэтажные
            • Количество спален: 2
            • Материал стен: профилированный клееный брус
            • Особенности: дом с террасой, дом с подвалом, дом с печным отоплением

            Деревянный дом из клееного бруса с печным отоплением и террасой «Маяк» имеет: 2 спальни по 17 м2 каждая, кухню-гостиную 50 м2 и 2 санузла по 4,8 м2. . Это идеальное решение для тех, кто ищет круглогодичное проживание для семьи из …

            больше

            Деревянный дом в канадском стиле с террасой — проект «Эндрю» 214 кв.м

            • Категория: дома трехэтажные
            • Количество спален: 2
            • Материал стен: оцилиндрованное бревно естественной влажности
            • Особенности: дом с помещением второго уровня, дом со шкафом

            Деревянные дома в канадском стиле от компании Archiline! Основные черты канадского стиля в домах из бревна: сохранение естественного вида бревна как центрального конструктивного элемента деревянного дома; использование бревен …

            больше

            Сауна с бассейном и террасой «Посейдон» 65 м², из клееного бруса

            • Категория: сауны
            • Материал стен: профилированный клееный брус
            • Особенности: сауна с террасой

            Сауна из клееного бруса с бассейном и терраса «Посейдон» включает в себя: парилку 5 м2 со всеми важными помещениями и комнатой отдыха, где будет комфортно большой, веселой компании.

            еще

            Деревянный дом из клееного бруса «Евродом»

            • Категория: Одноэтажные дома
            • Количество спален: 2
            • Материал стен: профилированный клееный брус
            • Особенности: дом с террасой

            Деревянный дом из клееного бруса с террасой «Евродом» – домик для всех год жизни для небольшой семьи. Есть все самое главное: 2 спальни, санузел и просторная кухня-гостиная. …

            еще

            Скандинавский деревянный дом «Утро» — проект года 2020

            общая площадь дома 110 м²

            • Категория: Одноэтажные дома
            • Количество спален: 2
            • Материал стен: профилированный клееный брус
            • Особенности: дом с террасой

            Скандинавский деревянный дом из клееного бруса «Утро Дины» – большой дом с просторная гостиная, отдельная кухня, две спальни и совмещенная ванна и душ. . Это идеальное решение для тех, кто не любит маленькие замкнутые пространства. ЧАСТО …

            еще

            Черный деревянный дом — деревянное шале, отопление тепловым насосом, проект «Черный лес» 164 м²

            • Категория: дома двухэтажные
            • Количество спален: 3
            • Материал стен: профилированный клееный брус
            • Особенности: дом с террасой, дом с сауной

            «Черный лес» — стоимость Система отопления «тепловой насос» ниже, чем стоимость прокладки газа на дальние расстояния. Монтаж уникальной системы отопления для деревянного дома «Шварцвальд» может осуществляться параллельно с производством и …

            подробнее

            Дом из профилированного клееного бруса «Стелс 2»

            120 м2

            • Категория: дома одноэтажные
            • Количество спален: 2
            • Материал стен: профилированный клееный брус
            • Особенности: дом с террасой, дом со шкафом

            Владельцы небольших загородных участков часто не знают, какой дом они хотят построить. Хочется, чтобы он был вместительным, но при этом не занимал много места, оснащен необходимым оборудованием, но в то же время экологически…

            больше

            Строительство деревянного дома в Германии

            проект «Баден-Вюртемберг» 147 кв.м

            • Категория: дома двухэтажные
            • Количество спален: 2
            • Материал стен: профилированный брус технической сушки
            • Особенности: дом с кабинет, дом с балконом, дом на местности

            Деревянный дом «Баден-Вюртемберг» построен нашей компанией в Германии в 2019 году. Основная задача архитектора при проектировании этого дома — вписаться в деревянный дом на существующей земле владельцев, на склоне горы, которой изобилует земля …

            больше

            Деревянный дом с плоской крышей из клееного бруса, проект 182 м²

              Деревянный дом «Надежда» — современный дом с плоской крышей, способный вписаться в любой район: будь то частный сектор города или участок возле открытый резервуар. В этом коттедже с легкостью разместится семья из 4-6 человек. …

              еще

              Дачный дом с баней из профилированного клееного бруса 80 м2 проект «Дунай»

              • Категория: Одноэтажные дома
              • Количество спален: 1
              • Материал стен: профилированный брус естественной влажности
              • Особенности: дом с террасой, дом с баней

              Компактный дачный дом с баней. Его можно легко использовать как загородный дом или сауну. В доме есть комната отдыха или гостиная, небольшая зона кухни, сауна, санузлы. Общая площадь этого дома составляет 80 м2. Это …

              еще

              Планы деревянного дома: Польский деревянный дом «Солнце» 164 м²

              • Категория: дома двухэтажные
              • Количество спален: 4
              • Материал стен: профилированный клееный брус
              • Особенности: дом с террасой, дом с подсобным помещением, дом с кабинетом

              Большой деревянный дом вмещает в себя три студии, три спальни площадью от девятнадцати до двадцати девяти квадратных метров. Он был построен в Польше на территории гольф-клуба «Kalinowe Pola» ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ О НАШЕЙ КОМПАНИИ И ОПЛАТАХ Это …

              больше

              Архитектурно-художественное решение деревянного дома «Богема»

              • Категория: дома одноэтажные
              • Количество спален: 2
              • Материал стен: профилированный клееный брус
              • Особенности: дом с террасой, дом с кабинет

              Общая площадь дома 129,5 м², из них 109,7 м² жилая площадь. Для строительства этого дома потребуется 78 кубометров стенового материала, что не так уж и много, учитывая ширину, длину и высоту дома. Архитекторы …

              больше

              Одноэтажный дом с плоской крышей «Италия»

              • Категория: дома одноэтажные
              • Количество спален: 2
              • Материал стен: профилированный клееный брус
              • Особенности: дом с плоской крышей

              Спасибо мастерству высококвалифицированных специалистов, работающих в компании, результат работы всегда неизменен: все возводимые объекты отличаются функциональностью и эстетикой, а ясность концепции сочетается с высоким …

              больше

              Деревянный дом из клееного бруса «Олави»

              общая площадь 221 м²

              • Категория: дома двухэтажные
              • Количество спален: 5
              • Материал стен: профилированный клееный брус
              • Особенности: дом с террасой, дом со шкафом

              Проект представляет собой двухэтажный деревянный дом из клееного бруса с шестью комнатами и террасой. Оригинальность этого проекта покорит ваше сердце, вы будете мечтать о нем на своем участке. Профессиональная работа наших дизайнеров. ..

              больше

              Деревянный дом «Пуэрто-Рико»

              Клееный брус

              • Категория: дома одноэтажные
              • Количество спален: 1
              • Материал стен: профилированный брус технической сушки
              • Особенности: дом с террасой
              • 4

                4 Конструкция любого дома начинается с идеи и желания. Компания ArchiLine Log Houses готова спроектировать дом любой сложности, учитывая все пожелания клиента. На этапе проектирования учитываются все особенности деревянного дома…

                больше

                Деревянный дом в стиле шале «Анна»

                общая площадь 141 м²

                • Категория: дома одноэтажные
                • Количество спален: 3
                • Материал стен: профилированный брус технической сушки
                • Особенности: дом с террасой

                Шале, также называемое швейцарским шале, представляет собой деревянный дом с тяжелой пологой крышей и широкими, хорошо поддерживаемыми карнизами, расположенными под прямым углом к ​​передней части дома. С годами термин «шале» изменился и стал применяться в основном к отпуску . ..

                больше

                Дом деревянный из профилированного клееного бруса «Счастье» 175 м2

                • Категория: дома двухэтажные
                • Количество спален: 3
                • Материал стен: профилированный брус технической сушки
                • Особенности: дом с террасой
                • 8

                  0 Просторный дом из профилированного клееного бруса построен в традиционном стиле, но в то же время сочетает в себе все современные технологии для комфортного проживания. Профилированный клееный брус не требует усадки, что является постоянным преимуществом, так как…

                  больше

                  Деревянный дом из клееного бруса «Украина», площадь 48 м², толщина стены 16 см

                  • Категория: дома одноэтажные
                  • Количество спален: 1
                  • Материал стен: профилированный брус естественной влажности
                  • Особенности: дом с терраса

                  Деревянный дом из клееного бруса «Украина» Соберите дом своей мечты своими руками — комплект дома «Украина» для самостоятельной сборки. Достигните своей цели, сэкономьте деньги, постройте деревянный дом из клееного бруса по цене малолитражки! Дом . ..

                  больше

                  Цех клееного бруса, проект «Папа Карло»

                  • Категория: гаражи
                  • Материал стен: профилированный клееный брус

                  Просторный цех с неограниченными возможностями использования, экологически чистый и безопасный. Садово-строительный сезон завершен и есть прекрасная возможность вдумчиво заняться чем-то для души. Впрочем, и летом тоже…

                  подробнее

                  Каркасный деревянный гараж: красивый, современный, недорогой и быстровозводимый

                    Этот каркасный гараж разработан главным дизайнером нашей компании Современный строительный рынок наполнен новейшими материалами, из которых можно построить деревянный каркасный гараж, вам остается лишь выбрать его внешний вид, чтобы возвести ..

                    еще

                    Мы говорим на английском, немецком, турецком, французском и русском языках.0004 Посмотрите больше:

                    Вы можете посмотреть видео-обзор деревянного дома «Белый дом», сделанный из . Склеймированная ламинированная древесина Archiline Houses:

                    111.

© 2023
Деревянные дома ArchiLine

ул. Некрасова, 114, корп. 49, г. Минск, Республика Беларусь, 220049

тел +375 298 06-05-67

                                            

ownwoodenhouse.com

Сайт поддерживается Nestorclub.com

Использование природных структур в деревянных домах | MIT News

Обеспокоенность по поводу изменения климата привлекла значительное внимание к строительному сектору, в частности к добыче и переработке строительных материалов. На долю бетонной и сталелитейной промышленности приходится до 15 процентов глобальных выбросов углекислого газа. Напротив, древесина обеспечивает естественную форму связывания углерода, поэтому вместо нее есть тенденция использовать древесину. Действительно, некоторые страны призывают к тому, чтобы общественные здания хотя бы частично строились из дерева, и масштабные деревянные здания появляются по всему миру.

Наблюдая за этими тенденциями, Кейтлин Мюллер ’07, SM ’14, PhD ’14, доцент кафедры архитектуры и гражданского и экологического проектирования в программе строительных технологий Массачусетского технологического института, видит возможность для дальнейшего повышения устойчивости. Поскольку лесная промышленность стремится производить деревянные заменители традиционных бетонных и стальных элементов, основное внимание уделяется заготовке прямых участков деревьев. Части неправильной формы, такие как узлы и вилки, превращают в гранулы и сжигают или измельчают в садовую мульчу, которая разлагается в течение нескольких лет; оба подхода высвобождают углерод, захваченный древесиной, в атмосферу.

В течение последних четырех лет Мюллер и ее исследовательская группа Digital Structures разрабатывали стратегию «переработки» этих отходов путем их использования в строительстве — не в качестве облицовки или отделки, направленной на улучшение внешнего вида, а в качестве структурных компонентов. «Самая большая ценность, которую вы можете придать материалу, — это дать ему несущую роль в конструкции», — говорит она. Но когда строители используют первичные материалы, эти структурные компоненты являются частями зданий с наибольшим объемом выбросов из-за большого объема высокопрочных материалов. Поэтому использование переработанных материалов вместо этих высокоуглеродных систем особенно эффективно для сокращения выбросов.

Мюллер и ее команда сосредотачиваются на разветвлениях деревьев, то есть на местах, где ствол или ветвь дерева делится надвое, образуя Y-образную часть. На архитектурных чертежах много подобных Y-образных узлов, где сходятся прямые элементы. В таких случаях эти блоки должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать критические нагрузки.

«Вилы деревьев представляют собой естественно спроектированные структурные соединения, которые работают как консоли в деревьях, а это означает, что они могут очень эффективно передавать силу благодаря своей внутренней структуре волокон», — говорит Мюллер. «Если вы возьмете вилку дерева и разрежете ее посередине, вы увидите невероятную сеть волокон, которые переплетаются, создавая эти часто трехмерные точки передачи нагрузки в дереве. Мы начинаем делать то же самое с помощью 3D-печати, но мы далеки от того, что делает природа с точки зрения сложной ориентации волокон и геометрии».

Она и ее команда разработали пятиэтапный «рабочий процесс от проектирования до изготовления», который сочетает в себе естественные структуры, такие как разветвления деревьев, с цифровыми и вычислительными инструментами, которые сейчас используются в архитектурном проектировании. Несмотря на то, что уже давно существует «ремесленное» движение по использованию натурального дерева в перилах и декоративных элементах, использование вычислительных инструментов позволяет использовать дерево в конструкционных целях — без чрезмерной резки, что является дорогостоящим и может нарушить естественную геометрию и внутреннюю текстуру. структура древесины.

Учитывая широкое использование цифровых инструментов сегодняшними архитекторами, Мюллер считает, что ее подход «по крайней мере потенциально масштабируем и потенциально достижим в наших промышленных системах обработки материалов». Кроме того, сочетая разветвления деревьев с инструментами цифрового дизайна, новый подход также может поддерживать тенденцию среди архитекторов к изучению новых форм. «Многие культовые здания, построенные за последние два десятилетия, имеют неожиданные формы, — говорит Мюллер. «Ветви деревьев имеют очень специфическую геометрию, которая иногда приводит к неправильной или нестандартной архитектурной форме — движимой не каким-то произвольным алгоритмом, а самим материалом».

Шаг 0: Найдите источник, поставьте цели

Прежде чем приступить к процессу от проектирования до изготовления, исследователям нужно было найти источник разветвлений деревьев. Мюллер обратился за помощью в отдел городского лесного хозяйства города Сомервилль, штат Массачусетс, который ведет цифровую инвентаризацию более 2000 уличных деревьев, включая более 20 видов, и записывает информацию о местоположении, приблизительном диаметре ствола и состоянии каждого дерева. .

С разрешения отдела лесного хозяйства команда присутствовала в 2018 году, когда рядом с новой средней школой Сомервилля была срублена большая группа деревьев. Среди тяжелого оборудования на площадке была дробилка, готовая превратить всю древесину в мульчу. Вместо этого рабочие услужливо погрузили древесные отходы в грузовик исследователей, чтобы доставить их в Массачусетский технологический институт.

В своем проекте команда Массачусетского технологического института стремилась не только переработать эти отходы, но и использовать их для создания структуры, которая будет оценена общественностью. «Там, где я живу, городу пришлось срубить много деревьев из-за повреждений, нанесенных инвазивным видом жуков», — объясняет Мюллер. «Люди очень расстраиваются — это понятно. Деревья — важная часть городской ткани, обеспечивающая тень и красоту». Она и ее команда надеялись уменьшить эту враждебность, «переустановив удаленные деревья в виде новой функциональной структуры, которая воссоздала бы атмосферу и пространственный опыт, ранее обеспечиваемые срубленными деревьями».

Определив источник и цели, исследователи были готовы продемонстрировать пять шагов рабочего процесса от проектирования до изготовления пространственных структур с использованием инвентаря развилок деревьев.

Шаг 1: Создание цифровой библиотеки материалов

Первой задачей было превратить свою коллекцию веток деревьев в цифровую библиотеку. Они начали с отрезания лишнего материала для производства изолированных вилок деревьев. Затем они создали 3D-сканирование каждой вилки. Мюллер отмечает, что в результате недавнего прогресса в фотограмметрии (измерении объектов с помощью фотографий) и 3D-сканировании они могут создавать цифровые изображения отдельных веток деревьев с высоким разрешением с помощью относительно недорогого оборудования, даже используя приложения, которые работают на обычном смартфоне.

В электронной библиотеке каждая вилка представлена ​​«скелетонизированной» версией, показывающей три прямых стержня, соединяющихся в одной точке. Относительная геометрия и ориентация ветвей представляют особый интерес, поскольку они определяют внутреннюю ориентацию волокон, которая придает компоненту его прочность.

Шаг 2. Найдите наилучшее соответствие между первоначальным проектом и библиотекой материалов

Подобно дереву, типичный архитектурный проект состоит из Y-образных узлов, где три прямых элемента встречаются, чтобы выдерживать критическую нагрузку. Таким образом, цель состояла в том, чтобы сопоставить разветвления дерева в библиотеке материалов с узлами в образце архитектурного проекта.

Во-первых, исследователи разработали «метрику несоответствия» для количественной оценки того, насколько хорошо геометрия конкретной ветки дерева соответствует заданному узлу проекта. «Мы пытаемся выровнять прямые элементы в структуре с первоначальными ветвями в дереве», — объясняет Мюллер. «Это дает нам оптимальную ориентацию для передачи нагрузки и максимально использует присущую древесному волокну прочность». Чем хуже выравнивание, тем выше показатель несоответствия.

Цель состояла в том, чтобы получить наилучшее общее распределение всех веток дерева между узлами в целевом проекте. Таким образом, исследователям нужно было попробовать разные распределения от вилки к узлу и для каждого распределения сложить отдельные ошибки несоответствия между вилкой и узлом, чтобы получить общую или глобальную оценку соответствия. Распределение с наилучшей оценкой совпадения обеспечит наиболее структурно эффективное использование всего инвентаря веток дерева.

Поскольку выполнение этого процесса вручную заняло бы слишком много времени, они обратились к «венгерскому алгоритму», методу, разработанному в 1955 году для решения таких задач. «Великолепие алгоритма позволяет очень быстро решить эту проблему [сопоставления], — говорит Мюллер. Она отмечает, что это очень универсальный алгоритм. «Он используется для таких вещей, как сватовство. Его можно использовать в любое время, когда у вас есть две коллекции вещей, между которыми вы пытаетесь найти уникальные совпадения. Таким образом, мы определенно не изобрели алгоритм, но мы были первыми, кто определил, что его можно использовать для этой задачи».

Исследователи провели повторные тесты, чтобы показать возможное распределение разветвлений деревьев в их инвентаре, и обнаружили, что показатель совпадения улучшался по мере увеличения количества разветвлений, доступных в библиотеке материалов, — до определенного момента. В целом исследователи пришли к выводу, что показатель несоответствия был самым низким и, следовательно, лучшим, когда в библиотеке материалов было примерно в три раза больше ответвлений, чем узлов в целевом дизайне.

Этап 3. Сбалансируйте замысел проектировщика с конструктивными характеристиками

Следующим шагом в этом процессе было включение намерения или предпочтения дизайнера. Чтобы обеспечить такую ​​гибкость, каждая конструкция включает ограниченное количество критических параметров, таких как длина стержня и деформация при изгибе. Используя эти параметры, дизайнер может вручную изменить общую форму или геометрию дизайна или может использовать алгоритм, который автоматически изменяет или «трансформирует» геометрию. И каждый раз, когда изменяется геометрия проекта, венгерский алгоритм пересчитывает оптимальное соответствие разветвления к узлу.

«Поскольку венгерский алгоритм чрезвычайно быстр, все изменения и обновления дизайна могут быть очень плавными», — отмечает Мюллер. Кроме того, за любым изменением новой геометрии следует структурный анализ, в ходе которого проверяются прогибы, энергия деформации и другие показатели эффективности конструкции. Иногда автоматически сгенерированный дизайн, дающий наилучшую оценку соответствия, может сильно отклоняться от первоначального замысла дизайнера. В таких случаях можно найти альтернативное решение, которое удовлетворительно уравновешивает замысел проекта с низкой оценкой соответствия.

Шаг 4: Автоматически генерировать машинный код для быстрой резки

Когда конструктивная геометрия и распределение разветвлений дерева завершены, пришло время подумать о фактическом построении конструкции. Чтобы упростить сборку и техническое обслуживание, исследователи подготавливают вилки деревьев, повторно обрезая их торцы, чтобы они лучше подходили к соседним прямым бревнам, и срезая любую оставшуюся кору, чтобы уменьшить подверженность гниению и огню.

Чтобы управлять этим процессом, они разработали собственный алгоритм, который автоматически вычисляет разрезы, необходимые для того, чтобы данная вилка дерева подошла к назначенному ей узлу и сняла кору. Цель состоит в том, чтобы удалить как можно меньше материала, а также избежать сложного и трудоемкого процесса обработки. «Если мы сделаем слишком мало надрезов, мы отрежем слишком много важного конструкционного материала. Но мы не хотим делать миллион крошечных надрезов, потому что это займет вечность», — объясняет Мюллер.

Команда использует оборудование в Autodesk Boston Technology Center Build Space, где роботы намного больше, чем в MIT, и вся обработка автоматизирована. Чтобы подготовить каждую вилку, они устанавливают ее на роботизированную руку, которая проталкивает соединение через традиционную ленточнопильный станок в разных направлениях, руководствуясь компьютерными инструкциями. Робот также фрезерует все отверстия для структурных соединений. «Это полезно, потому что гарантирует, что все выровнено так, как вы ожидаете», — говорит Мюллер.

Шаг 5: Соберите имеющиеся вилки и линейные элементы для сборки конструкции

Последний шаг — сборка конструкции. Соединения на основе вилок дерева все неровные, и их сочетание с предварительно вырезанными прямыми деревянными элементами может быть затруднено. Однако все они маркированы. «Вся информация о геометрии встроена в соединение, поэтому процесс сборки очень прост», — говорит Мюллер. «Это как детский игрушечный набор. Вы просто следуете инструкциям на соединениях, чтобы собрать все части вместе».

Они временно установили свою последнюю структуру в кампусе Массачусетского технологического института, но Мюллер отмечает, что это была лишь часть структуры, которую они планируют в конечном итоге построить. «У него было 12 узлов, которые мы спроектировали и изготовили с использованием нашего процесса», — говорит она, добавляя, что работа команды «немного прервалась из-за пандемии». По мере возобновления деятельности в кампусе исследователи планируют завершить проектирование и строительство полной конструкции, которая будет включать около 40 узлов и будет установлена ​​в виде открытого павильона на месте срубленных деревьев в Сомервилле.

Кроме того, они продолжат свои исследования. Планы включают работу с более крупными библиотеками материалов, некоторые с многоветвевыми разветвлениями, и замену их метода 3D-сканирования технологиями компьютерного томографического сканирования, которые могут автоматически генерировать подробное геометрическое представление разветвления дерева, включая его точную ориентацию волокон и плотность.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *