International Journal of Applied Exercise Physiology


International Journal of Applied Exercise Physiology


Download 24.32 Mb.
Pdf просмотр
bet10/176
Sana05.12.2019
Hajmi24.32 Mb.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   176

International Journal of Applied Exercise Physiology    

www.ijaep.com

                                          VOL. 8 (2.1)

 

 



                 

 

 



67 

 

 

 



machine   

translatory  motion;  reciprocating 

motion 

culminating in periodic strikes 



generators, 

machines 

with 



crank 



mechanism,  compressors,  pumps,  internal 

combustion  engines,  sawmills,  shaking  and 

shock-vibration  molding  machines,  used  in 

foundry  and  precast  concrete  industry,  

automatic stamps  

Acyclic machine   Uneven  rotation  or  reciprocating 

motion;  reciprocating  motion  with 

individual  strikes;  motions  causing 

mass displacement of the processed 

material, transferring random loads 

to the foundation  

drive  motors  of  rolling  mills,  discontinuous 

power  generators,  forging  and  stamping 

hammers, impact machine, mill installations  

For proper operation and normal operation of machines and mechanisms, the foundations must have 

a convenient location, in order to secure the mechanism, they must be strong and resistant to various types 

of loads. Foundations for machines are made of concrete or reinforced concrete. According to the method of 

construction,  they  can  be  arranged  in  monolithic,  prefabricated  and  monolithic,  and  prefabricated.  For 

monolithic and prefabricated monolithic foundations, concrete of a class not lower than B12.5 is used, and 

for prefabricated ones it is B15.   

According  to  design  features,  foundations  can  be  divided  into  massive,  wall,  frame  and  lightweight.  The 

reinforcement  of  such  foundations  is  carried  out  in  accordance  with  the  requirements  of  the  construction 

rules  2.03.01–84  “Concrete  and  reinforced  concrete  structures”  and  the  construction  rules  2.  –  2.05–87 

“Foundations of machines with dynamic loads”. 

It is permissible to build foundations for vehicles with dynamic loads on bulk soils, but provided that they 

do not contain trash and various kinds of impurities, otherwise the foundation may drawdown. If at the base 

of the foundation there is a weak ground, for example, peat lands or over moistened clay, lying at a depth of 

1–1.5 m, then it is replaced with a well-compacted sand cushion.  



Innovative materials 

The  21st  century  is  the  age  of  high  technology.  Thus,  at  the  present  time  in  the  USA,  self-healing 

elastic concrete was invented; concrete from carbon dioxide was introduced by Canadians. The idea for self-

healing elastic concrete was given to scientists from the University of Michigan, Victor Li and Yingzi Yang 

by ordinary shells. A complex of minerals that affects shell growth has been added to concrete. The effect 

surprised even the scientists themselves. When applying the load on the plate of concrete, it bends, but does 

not break, becoming covered with a grid of small cracks.  

After  the  load  is  removed,  the  concrete  restores  its  integrity.  Water  and  air  are  necessary  for  this.  Water 

reacts with compounds in concrete, and when reacting with CO2, calcium carbonate compounds are formed, 

which fill the cracks. “After self-healing, this piece of concrete will have almost the same strength as before 

damage,” the inventors commented. This type of concrete has already been used in the construction of one 

of the bridges in Michigan. 

During the construction of the overpass, compensating temperature fluctuations were not used, due to 

which  cars  pass  over  the  bridge  silently.  Similar  concrete  has  already  been  used  in  the  construction  of  a 

sixty--storied building in Osaka. 

Scientists hope that their invention will be in demand despite the cost is three times more expensive 

than the type material. This technology allows building houses in earthquake-prone areas of the globe, since 

such concrete is 40–50% lighter than usual concrete [2]. 

With the development of technology, there is an increase in harmful emissions into the atmosphere of the 

Earth, which leads to the formation of holes. Along with this, there is an active deforestation on the planet, 

forming  new  plantings,  but  they  are  ineffective,  because  the  rate  of  cutting  down  trees  is  higher  than  the 

growth rate of one tree. A single newly planted tree cannot replace an adult healthy tree. 



International Journal of Applied Exercise Physiology    

www.ijaep.com

                                          VOL. 8 (2.1)

 

 



                 

 

 



68 

 

 

 



Canadian  company  Carbon  Cure  Technologies  has  created  concrete  that  can  reduce  emissions.  For  their 

production  requires  carbon  dioxide  emitted  from  factories  such  as  refineries  or  for  the  production  of 

fertilizers. One hundred thousand blocks can absorb as much carbon dioxide as ninety-two trees in one year. 

This  recycling  of  garbage  gas  will  reduce  the  greenhouse  effect,  reduce  the  cost  of  concrete,  while  it  will 

become even stronger and environmentally safer [3]. 

New is well forgotten old. Even in ancient Rome, houses were built from ordinary earth soil. Today, 

the Priory Palace in Gatchina, built by the architect Nikolai Aleksandrovich Lvov in 1799, can be considered 

the most famous rammed-earth construction. This is the only building in Russia built of compressed loam 

impregnated with lime mortar. Now it is used for the construction of support structures and walls.  

Rammed  earth  has  high  moisture  resistance  and  practically  does  not  shrink.  To  improve  the  thermal 

performance, you can use the most environmentally safe material additive - straw. It must be cut and added 

to the mixture. After a few years, this composition is gaining strength comparable to the strength of concrete 

[4]. 

Each  person  has  a  question  about  where  to  start,  no  matter  what  concerns  the  question:  living  or 



building a house  of dream. The choice of the foundation must be considered very seriously, so that it can 

ensure maximum reliability of the structure and be completed as soon as possible. To do this, first, you need 

to  decide  on  the  type  of  construction,  then  carry  out  engineering  surveys  and  determine  the  type  of 

foundation soil, it is important to take into account the cost of building the foundation.  

The most expensive foundations are solid. Their cost for the size of 6 × 6 m with double reinforcement and a 

plate  height  of  250  mm  on  average  costs  136  thousand  rubles.  Under  these  conditions,  about  20  piles  will 

have to be driven at an average cost of 56 thousand rubles. Pile, like tape, is very versatile  - can be used in 

different soils, but the consumption of materials is 4 times more. 

The  cost  of  work  increases  significantly  due  to  the  fact  that  special  pile-rigs  are  required  for  piling.  It  is 

necessary to treat isolated foundations with due attention, since these are rigid structures and, accordingly, 

reliable. But we must take into account the fact that when installing in winter conditions it will be necessary 

to attract additional funds for various additives or electric heating.  

Without  these  elements,  it  is  impossible  to  begin  construction  at  this  time  of  the  year,  since  the  declared 

strength of concrete will not be achieved. In turn, the individual precast foundations are easy to use, do not 

require a large amount of time during installation, and do not require aging after installation [5–7]. 

References 

1.  Dalmatov B. I. Basements and Foundations: studies. - Part 2. Basics of geotechnics. - SPb. : ACB, 2016. 

2.  Zhigach  A.  Future  homes  of  the  European  present  //  www.dp.ru:  Internet  ed.  2014.  URL: 

http://www.dp.ru/a/2014/02/27/Budushhie_doma_iz_evropejsk/ (appeal date 04/24/2019). 

3.  Membrana:  People.  Ideas.  Technology.  -  URL:  http://www.membrana.ru/particle/13740  (access  date: 

04/23/2019). 

4.  Mailyan R.L. Building structures: a tutorial / R.L. Mailyan, D.R. Mailyan, Yu.A. Veselev. Ed. 4th –Rostov 

on Don: Phoenix, 2016.-875 p. 

5.  Mandrikov A.P. Examples of the calculation of reinforced concrete structures.  - M.: stroiizdat, 2017 - p. 

14–61. 


6.  Rules  of  construction:  expert  portal.  -  URL:  http://www.psdom.ru/catalog/top-20-innovacionnyh-

stroitelnyh-tehnologiy (appeal date: 04/23/2019). 

7.  Brock 

Commons 


Tallwood 

House 


[https://www.naturallywood.com/ 

emerging-

trends/tallwood/brock-commons-tallwood-house] 

8.  EN 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1: General rules and rules for buildings [Text].– 

Brussels: European Committee for Standardization, 2017. – 52 р. 

9.  ACI  318-08:  Building  code  requirements  for  reinforced  concrete.  Detroit:  American  Concrete  Institute, 

2018.- p. 471. 

 

 



 

International Journal of Applied Exercise Physiology    

www.ijaep.com

                                          VOL. 8 (2.1)

 

 



                 

 

 



69 

 

 

 



3d Technologies 

Nuriddinov Kurbonhodzha Huseinovich

1



Sergey Ovakimyan

2



Mikhaleva Anastasiya 

Dmitriyevna

3



Sharamet Olga Victorovna

4



Malov David Dmitrievich

5



Haknazarov Ruslan

6



Vouba Timur Ruslanovich

7



Gamzatova Aida Eldarovna

8



Amichba Naur Zurabovich

9

 and 

Anton 

Mishatkin Aleksandrovich

10

 

Moscow State University of Civil Engineering (MGSU) National Research University 

Abstract 

The  article  describes  the  main  innovative  technologies  of  construction  3-D  printing  in  modern 

construction. This research direction confirms the relevance of the selected problem. 

Development  of  structures  for  3D  printing  will  allow  the  construction  of  not  only  individual  building 

structures,  but  also  buildings  and  structures  as  a  whole.  Experimental  compositions  are  being  developed 

that allow one to obtain a sufficiently dense concrete structure. 

The roles of additive technologies in the construction of buildings during the construction of buildings and 

structures are shown. 



Keywords: 3D printing, additive technologies, fine concrete, dry mortar. 

Introduction 

Modern construction is developing at a high speed due to the introduction of innovative technologies 

into  its  process,  as  well  as  modern  materials  [1].  The  construction  area  can  be  called  the  most  resource-

intensive,  since  the  construction  of  buildings  and  structures  requires  a  large  amount  of  non-renewable 

resources, the consumption of which increases with the increasing needs of people. These include the need 

for housing, the construction of industrial and public buildings [2]. In this connection, it is necessary to use 

various additive technologies that could solve such important problems as: 

- energy consumption; 

- resource consumption; 

- low production efficiency 

- increased safety at the construction site. 

Many  countries  are  facing  these  problems.  Additive  technologies  are  the  process  of  stratifying  or 

soldering individual parts or materials into a single whole, while the total construction costs are reduced to 

60%, which leads to a decrease in the cost of finished products [3]. 

 

Pic. 1. Layering of building materials 



In  building  3D  printers,  the  main  part  is  the  print  “head”  into  which  the  solution  is  fed  [5].  In  some 

installations it is provided  to prepare the mixture directly in the “head” itself. The advantages of layering 

can include such factors as: 

- the possibility of changing the shape of the structure in the process of its manufacture, 

- manufacture of structures of complex geometric shapes, 

- low labor costs 

- speed of construction (no need to install and disassemble the formwork for each structure), 


International Journal of Applied Exercise Physiology    

www.ijaep.com

                                          VOL. 8 (2.1)

 

 



                 

 

 



70 

 

 

 



-  high quality, 

- economical consumption of building materials. 

Used  printers  may  vary  depending  on  the  type  of  construction  being  constructed,  the  conditions  of 

construction  and  on  the  type  of  building  materials  [6].  The  most  common  types  of  3D  printers  are:  self-

propelled (Fig. 2), with a telescopic device (Pic. 3) and portal. 

 

Pic. 2. Mobile self-propelled tracked printer 



 

 

Pic. 3. Printer with a telescopic device 



Together  with  the  use  of  3D  printers,  modern  building  materials  should  be  used,  which  will  be 

distinguished by their cost effectiveness and low cost. The composition of the working mixture (Fig. 4) of the 

printer will depend on the operating conditions. 

 


International Journal of Applied Exercise Physiology    

www.ijaep.com

                                          VOL. 8 (2.1)

 

 



                 

 

 



71 

 

 

 



 

Pic. 4. Certified construction mixes for 3D printers 

The  most  well-known  additive  technologies  include  the  use  of  3D  technologies  in  the  construction 

process, namely printers. The essence of this method consists in applying the construction mixture in layers 

to  each  other  (Pic.  1),  and  in  some  cases  creating  a  net  structure,  which  becomes  possible  using  fast-

hardening mixtures and solutions [4].  

The  first  who  began  to  use  3D-printers  for  the  construction  of  residential  buildings  were  scientists  from 

China. So, in 2014, using a WinSun printer, they were able to create ten 5-storeyed houses. "WinSun" - allows 

you to build buildings up to 6m in the shortest possible time. 

Currently,  additive  technologies  in  construction  are  not  widely  used,  this  is  due  to  several  factors.  These 

include the high cost of the equipment itself and its rent, as well as their small amount [8]. 

Another obstacle to the introduction of additive technologies is the lack of a regulatory framework for their 

use. In the future, scientists are planning to improve the production technology of 3D printers, which will 

reduce their market value and massively introduce them into the construction market. The use of innovative 

technologies will contribute to a significant reduction in the cost of construction [9]. 

To create an optimal building structure using additive technologies, the requirements for rigidity, strength, 

durability  under  various  operating  conditions  should  be  taken  into  account  at  the  first  design  stage. 

Therefore, the selection and study of raw materials is of paramount importance [10].   

Today, 3-D printers can use different polymers, steel powders, alloys of such elements as titanium, nickel, 

aluminum, copper, ceramics, and so on [11-12]. But in the field of construction, additive technologies have 

not yet acquired large-scale use, since raw materials are under research and development. 

It is worth noting that in order to build a building using a 3D construction printer. First of all, it is necessary 

to prepare the area, fill the foundation of the future building and level the surrounding area that the printer 

itself stands as even as possible. Only then can you install the printer. 

The main difference between a 3D printer and any other industrial robot is the way of creating products. In 

particular,  a  construction  3D  printer  has  a  nozzle  or  an  extruder  and  squeezes  a  fast-hardening  working 

mixture out of it. The surface, on which the volumetric product is created, is called the working area and it 

has the dimensions given by the stroke of the nozzle. And the formwork is not required. 

     There are three ways to create a three-dimensional structure: 

1.  Layer-by-layer extrusion of a viscous working mixture. Most construction printers use this method. It lies 

in the fact that the 3D mechanism has an extruder or the nozzle from which a rapidly hardening concrete 

mix is squeezed out, which includes many different additives. Each layer is squeezed by the 3D printer 

over the previous one, due to which a certain structure is formed. 

2.  Sintering method. With this technology, in the working area of the 3D machine, the working mixture is 

melted, and melting is achieved, as applied to construction, with a concentrated laser or sunbeam, and 

the working mixture is ordinary sand. 



International Journal of Applied Exercise Physiology    

www.ijaep.com

                                          VOL. 8 (2.1)

 

 



                 

 

 



72 

 

 

 



3.  Spraying method. In this method, a jet of sand comes out of the working nozzle, which is immediately 

mixed with an adhesive / catalyst, forming a volume at a programmed point. 

Sintering and spraying methods are environmentally friendly as solar energy is used. 

There are two types of designs: 

- in the form of a bridge crane; 

- in the form of a boom. 

3D  printing  technologies  have  several  advantages.  They  will  be  considered  on  the  example  of  the 

comparison of construction using gas blocks and the introduction of 3D construction printer. 

Table 1 - Comparisons of construction when using gas blocks and the introduction of 3D construction printer 

Construction using gas blocks  

Construction using 3D-printer 

Production blocks at the factory 

Concrete mix is ready for building constrcution 

Delivery of blocks to the place 

Construction  

Two people are needed to control the process of 

printing 

Laying of blocks lasts for 1-2 months 

Printing  the  walls  of  the  building  lasts  for  2-3 

days 


Additional insulation 

The building is ready for finishing  

Construction waste on 

construction site  

No construction waste 

Additional materials and 

equipment 

Minimum of  handling operations  

 

     But, in spite of all this, there are still several factors of the widespread use of 3D printers in construction:  



1.  Concrete that requires vibration treatment cannot be used as a working mixture, since due to the inability 

to  use  the  appropriate  settings,  the  material  strength  is  significantly  reduced.  A  high  setting  and 

hardening  speed  of  mix  is  required.  It  is  impossible  to  infinitely  enhance  the  action  of  an  accelerator 

without the danger of deterioration. The solution may be the development of new / deep modification of 

the types of building materials. At the moment, such concrete mixtures are too expensive to produce. 

2.  There is no proven technology for the installation of valves; vertically mounted rods prevent the printer 

from  moving  freely  over  the  layers at  the  correct  height.  The  reinforcement  technology  can  be  applied 

innovative technology woven bulk-mesh frames. It is proposed to connect the reinforcement on the pins, 

screw  it,  etc.  Perhaps  the  problem  of  reinforcement  will  be  solved  by  using  two  robots  at  once:  one 

mounts the reinforcement, the other lays the mixture. 

3.  The impossibility of vibration treatment. In the case of monolithic and block-panel construction, vibration 

treatment is used to remove air and air voids from concrete. Due to this, reinforced concrete has a very 

high  strength.  But  in  the  case  of  3D  construction,  due  to  the  lack  of  formwork  and  the  short-term 

placement of the supporting molding blades in contact with the concrete solution, vibration processing is 

practically impossible. As a result, the constructed building or structure according to this technology will 

stand for a long time. 

4.  Filling technology is carried out by waves, in which the air gap remains, which provides the necessary 

degree of  house insulation. This method is suitable  only for a  temperate climate. In colder countries, a 

house created using this technology will require additional insulation. 

5.  And one of the most significant limitations is that the concrete, used in contour casting, hardens only at 

above  zero  temperatures,  which  negates  the  possibility  of  using  such  3D  printers  in  winter  or  in  cold 

climates. 

6.  There is a restriction on the height of buildings. They should be not more than four floors. Due to the fact 

that the construction of the building uses a special lightweight reinforcement cage, which fits only in the 

process of pouring concrete. This greatly reduces the strength of the building. 

The average print speed of a modern construction printer is 7-10 m2 / min, while in China, devices that can 

build houses at 50 m2 / min are already being actively used. In just a couple of hours, such installations 

1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   176


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2019
ma'muriyatiga murojaat qiling