Jump to content

Бамбуковая конструкция

дом из Bambou Habitat
Дом полностью из бамбука

Бамбуковое строительство предполагает использование бамбука в качестве строительного материала для строительных лесов , мостов , домов и построек. Бамбук, как и дерево , представляет собой натуральный композитный материал с высоким соотношением прочности и веса, полезный для конструкций. [1] Соотношение прочности и веса бамбука аналогично древесине , а его прочность обычно аналогична прочной древесине хвойных или лиственных пород. [2] [3]

Историческое использование бамбука в строительстве

[ редактировать ]

В своей естественной форме бамбук как строительный материал традиционно ассоциируется с культурами Южной Азии , Восточной Азии , южной части Тихого океана, Центральной и Южной Америки . В Китае и Индии бамбук использовался для поддержания простых подвесных мостов , либо путем изготовления тросов из расщепленного бамбука, либо путем скручивания вместе целых стеблей достаточно гибкого бамбука. Один из таких мостов в районе Цянь-Сиань упоминается в записях, относящихся к 960 году нашей эры, и, возможно, простоял еще в третьем веке до нашей эры, во многом благодаря постоянному техническому обслуживанию.

Бамбук также издавна использовался в качестве строительных лесов; эта практика запрещена в Китае для зданий выше шести этажей, но все еще постоянно используется для небоскребов в Гонконге. [4] На Филиппинах хижина нипа является довольно типичным примером самого простого жилища , в котором используется бамбук; стены сделаны из расколотого и плетеного бамбука, а в качестве опоры можно использовать бамбуковые рейки и шесты. В японской архитектуре бамбук используется в основном в качестве дополнительного и/или декоративного элемента в зданиях, таких как ограждения, фонтаны, решетки и желоба, во многом из-за обилия качественной древесины. [5]

Бамбуковые леса могут достигать больших высот.

В некоторых частях Индии бамбук используется для сушки одежды в помещении: как стержень высоко под потолком, на который можно повесить одежду, так и как палка, которой с приобретенными навыками владеют, чтобы поднимать, раскладывать и снимать сухую одежду. Из него также изготавливают лестницы, которые, помимо своей обычной функции, также используются для переноски тел на похоронах. В Махараштре бамбуковые рощи и леса называются Велувана, название бамбука велу , скорее всего, заимствовано из санскрита , а вана означает лес. Кроме того, бамбук также используется для изготовления флагштоков.

В Центральной и Южной Америке бамбук стал неотъемлемой частью строительной культуры. [6] народные формы жилья, такие как бахареке В районах с высокой сейсмичностью были разработаны , в которых используется бамбук. Было обнаружено, что при хорошем обслуживании и хорошем состоянии они удивительно хорошо справляются с землетрясениями. [7]

Современное использование бамбуковых круглых столбов в строительстве.

[ редактировать ]

За последние несколько десятилетий возрос интерес к использованию бамбуковых круглых столбов в строительстве, прежде всего из-за их устойчивости. Среди известных бамбуковых архитекторов и строителей — Симон Велес , Марсело Вильегас, Оскар Идальго-Лопес, Йорг Стамм, Во Тронг Нгиа , Элора Харди и Джон Харди . На сегодняшний день наиболее громкие строительные проекты из бамбука, как правило, реализуются во Вьетнаме , Бали (Индонезия) , Китае и Колумбии . Наибольшие успехи в использовании бамбука в строительстве были достигнуты в Колумбии, где университеты проводят значительные исследования в области проектирования элементов и соединений, а также были построены большие громкие здания и мосты. [6] В Бразилии бамбук уже более 40 лет изучается в Папском католическом университете Рио-де-Жанейро (PUC-Rio) с целью его применения в строительстве. Некоторыми важными результатами являются бамбуковые конструкции тенсегрити, бамбуковые велосипеды, бамбуковая космическая конструкция с жесткими стальными соединениями, раздвижные павильоны из бамбуковой конструкции с гибкими соединениями. [8] [9] и бамбуковая активная изгибно-пантографическая конструкция амфитеатра. [10] [11] разработан компанией Bambutec Design.

Нормы структурного проектирования

[ редактировать ]

Первые нормы проектирования конструкций для круглого бамбука были опубликованы ISO в 2004 году (ISO 22156 Бамбук – структурное проектирование, ISO 22157-1 Бамбук – Определение физических и механических свойств, часть 1 и ISO 22157-2 Бамбук – Определение физических свойств). и Механические свойства, часть 2: Лабораторное руководство. Колумбия была первой страной, опубликовавшей специальные правила использования бамбука в конструкциях (NSR-10 G12). С тех пор все опубликованные правила были приняты в Эквадоре, Перу, Индии и Бангладеш. [12] однако колумбийский кодекс по-прежнему считается наиболее надежным и всеобъемлющим.

Изогнутые структурные формы

[ редактировать ]

Тепло и давление иногда традиционно используются для формирования изогнутых форм из бамбука. [13]

Структурное поведение

[ редактировать ]
Кривая растяжения-деформации бамбука

Типичный бамбук демонстрирует нелинейное поведение при растяжении и деформации. Он может сдерживать деформацию до 0,05, пока не сломается, при этом уровень напряжения может составлять около 300 МПа. [14]

Долговечность

[ редактировать ]

Бамбук более подвержен гниению, чем древесина, из-за отсутствия естественных токсинов. [15] и его обычно тонкие стенки, а это означает, что небольшое разрушение может означать значительное процентное изменение емкости. Есть три причины гниения: нападение жуков, нападение термитов и грибковое поражение (гниль). [16] [17] Необработанный бамбук может храниться 2–6 лет внутри помещения и менее года при воздействии воды. [16] [15]

Чтобы защитить бамбук от гниения, необходимы два принципа проектирования: [16]

  1. Бамбук необходимо хранить в сухом состоянии на протяжении всей его жизни, чтобы защитить его от гниения ( грибков ). Этот фундаментальный архитектурный принцип называется «долговечность за счет дизайна» и предполагает поддержание бамбука сухим с помощью хороших методов проектирования, таких как подъем конструкции над землей, использование влагонепроницаемых мембран, наличие хороших деталей для капель, хороших свесов крыши, использование водонепроницаемых покрытий для защиты от влаги. стены и т. д.
  2. Бамбук необходимо обрабатывать, чтобы защитить его от насекомых (а именно жуков и термитов). Наиболее распространенным и подходящим химическим веществом для обработки бамбука является бор, обычно это смесь буры и борной кислоты , но он также бывает в виде одного соединения (декагидрат тетрабората натрия).

Оба принципа должны применяться к конструкции, чтобы защитить бамбук. Бор сам по себе недостаточен для защиты от гниения, и при воздействии воды он вымывается. [16]

Современные фиксированные консерванты могут использоваться в качестве альтернативы бору, например азол меди , однако на сегодняшний день мало бамбука было надежно протестировано с использованием этих методов. Кроме того, они, как правило, более опасны для работников очистки и конечного пользователя и, следовательно, менее подходят для развивающихся стран, где в настоящее время бамбук в основном используется. [16]

Естественные формы обработки бамбука, такие как замачивание в воде и воздействие дыма, могут обеспечить некоторую ограниченную защиту от жуков, однако имеется мало доказательств того, что они эффективны против термитов и гнили, и поэтому обычно не используются в современном строительстве. [18]

Современное использование ламинированного бамбука в строительстве

[ редактировать ]

Бамбук можно разрезать и ламинировать на листы и доски. Этот процесс включает в себя нарезку стеблей на тонкие полоски, их строгание и сушку полосок; затем их склеивают, прессуют и обрабатывают. давно используемый в Китае и Японии, Ламинированный бамбуковый пол, в середине 1990-х годов предприниматели начали разрабатывать и продавать на Западе; Продукция, изготовленная из бамбукового ламината, включая напольные покрытия, шкафы, мебель и даже украшения, в настоящее время приобретает все большую популярность, переходя от рынка бутиков к основным поставщикам, таким как Home Depot . Ожидается, что к 2012 году объем производства бамбуковых товаров (который также включает в себя мелкие товары, ткани и т. д.) составит 25 миллиардов долларов. [19] Качество бамбукового ламината варьируется в зависимости от производителя и зависит от зрелости растения, с которого он был собран (оптимальным считается шесть лет).

Распространенные мифы и заблуждения при использовании бамбука в строительстве

[ редактировать ]

Существует ряд распространенных мифов и заблуждений, связанных с использованием бамбука в строительстве.

Миф 1: « Бамбук прочнее стали » .

[ редактировать ]

Данное недоразумение могло возникнуть по следующим причинам: [3]

  1. Поскольку бамбук имеет соотношение прочности к весу, такое же, как и у мягкой стали, некоторые люди путают это с реальной прочностью.
  2. Несколько лабораторных испытаний показали, что некоторые части некоторых видов некоторых соломинок имеют предельную прочность на растяжение, приближающуюся к мягкой стали (250 Н/мм). 2 ).

Если некоторые волокна некоторых видов демонстрируют относительно высокую прочность, согласно международной практике, расчетная прочность, которую можно безопасно использовать, составляет около 5–10% от этого значения, чтобы учесть изменчивость прочности.

Миф 2: « Бамбук нужно обрабатывать только для того, чтобы защитить его от гниения » .

[ редактировать ]

Как описано выше, бамбук необходимо сохранять сухим, чтобы защитить его от гниения, и многие существующие бамбуковые конструкции имеют признаки гниения, потому что они не соответствуют принципам долговечности по своей конструкции. [20]

Миф 3: « Бамбук хорошо справляется с землетрясениями, потому что он «качается» и «поглощает энергию». »

[ редактировать ]

Бамбук — хрупкий материал и поэтому сам по себе не способен поглощать энергию землетрясений. Также нет никаких преимуществ его низкой жесткости с точки зрения устойчивости бамбуковых построек при землетрясениях. Вместо этого бамбуковые конструкции в первую очередь эффективны при землетрясениях, потому что:

[21]

  1. Они имеют тенденцию быть легкими.
  2. Соединения в бамбуковых зданиях способны поглощать некоторую энергию.

Миф 4: « В бамбуковых конструкциях нельзя использовать болтовые соединения » .

[ редактировать ]

Простые болтовые соединения могут проявлять хрупкость из-за продольного раскола бамбуковых стеблей. Закрепление бамбуковых стеблей в зонах соединения повышает устойчивость к этому виду разрушения и значительно повышает прочность и пластичность.

Что еще более важно, болтовые соединения демонстрируют предсказуемую текучесть. [22] [23] [24] Это жизненно важно для выполнения рационального инженерного проектирования. [25] Болты также широко доступны, просты в использовании и универсальны. [26]

Миф 5: « Бамбук можно использовать вместо стали в арматуре » .

[ редактировать ]

Это заблуждение проистекает из первоначальной идеи о том, что бамбук прочнее стали и, следовательно, может просто заменить сталь в железобетоне.

На самом деле бамбук не может служить заменой стали в бетоне по следующим причинам: [27]

  • Бамбук имеет ≈ 1 / 30- я емкость высокопрочной стали, которая сейчас чаще всего используется в строительстве, поэтому потребуется в 30 раз больше материала. В железобетоне этому нет места.
  • Чтобы обеспечить правильное соединение бамбука с бетоном, необходимо использовать дорогие химикаты для образования связи, что вредно для окружающей среды.
  • Бетон не способен защитить бамбук от грибков и термитов.
  • Бамбук — хрупкий материал и не может поглотить энергию при землетрясении, в отличие от стали.
  • Бетон, армированный бамбуком, оказывает более сильное воздействие на окружающую среду, чем бетон, армированный сталью.

Тематические исследования

[ редактировать ]

Бамбук использовался для структурных элементов павильона Индии на выставке Expo 2010 в Шанхае. Павильон представляет собой самый большой в мире бамбуковый купол диаметром около 34 м (112 футов) с бамбуковыми балками/элементами, перекрытыми железобетонной плитой, гидроизоляцией, медной пластиной, солнечными фотоэлектрическими панелями, небольшой ветряной мельницей и живыми растениями. Всего было использовано 30 км (19 миль) бамбука. Купол поддерживается стальными сваями длиной 18 м и рядом стальных кольцевых балок. Бамбук обработали бурой и борной кислотой в качестве антипирена и инсектицида и согнули в нужную форму. Бамбуковые секции были соединены арматурой и бетонным раствором для достижения необходимой длины. [28]

Бамбук успешно использовался для строительства жилья в Коста-Рике, Эквадоре, Сальвадоре, Колумбии, Мексике, Непале и на Филиппинах. [2] [20] [29] Подходящим способом использования бамбука для строительства жилья считается «бахареке энмендато», или «улучшенный бахареке»/«инженерный бахареке». [30] В этом методе используется латиноамериканская строительная система бахареке (производная от плетня и мазни ) и разрабатывается ее, что делает ее значительно более прочной и устойчивой к землетрясениям и тайфунам.

Выращивание

[ редактировать ]
Бамбуковый лес в Киото , Япония.

Сбор урожая

[ редактировать ]

Бамбук, используемый в строительных целях, необходимо собирать, когда стебли достигают наибольшей прочности и когда уровень сахара в соке становится самым низким, поскольку высокое содержание сахара увеличивает легкость и скорость заражения вредителями .

Сбор бамбука обычно осуществляется в соответствии со следующими циклами:

Жизненный цикл стебля
Поскольку каждая отдельная солома проходит жизненный цикл 5–7 лет, в идеале стеблям необходимо достичь этого уровня зрелости до сбора урожая на полную мощность. Расчистка или прореживание стеблей, особенно старых, разлагающихся, помогает обеспечить достаточное освещение и ресурсы для нового роста. Ухоженные комки могут иметь продуктивность в 3–4 раза выше, чем неубранные дикие комки. В соответствии с описанным выше жизненным циклом бамбук собирают от двух-трех лет до пяти-семи лет, в зависимости от вида.
Годовой цикл
Поскольку весь рост нового бамбука происходит в сезон дождей , нарушение комка на этом этапе потенциально может повредить будущий урожай. Кроме того, в период обильных дождей уровень сока достигает максимума, а затем снижается к сухому сезону . Сбор непосредственно перед сезоном дождей/роста может также повредить новые побеги. Следовательно, собирать урожай лучше всего за несколько месяцев до начала сезона дождей.
Дневной цикл
В разгар дня фотосинтез достигает своего пика, производя самый высокий уровень сахара в соке, что делает это время суток наименее идеальным для сбора урожая. Многие традиционные практики считают, что лучшее время для сбора урожая — рассвет или закат на убывающей луне.

Дополнительные изображения

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Лаккад; П. (июнь 1981 г.). «Механические свойства бамбука — природного композита». Волоконная наука и технология . 14 (4): 319–322. дои : 10.1016/0015-0568(81)90023-3 .
  2. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Каминский, С.; Лоуренс, А.; Трухильо, Д. (2016). «Структурное использование бамбука. Часть 1: Знакомство с бамбуком». Инженер-строитель . 94 (8): 40–43.
  3. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Каминский, С.; Лоуренс, А.; Трухильо, Д.; Фелтэм, И.; Фелипе Лопес, Л. (2016). «Структурное использование бамбука. Часть 3: Дизайнерские ценности». Инженер-строитель . 94 (12): 42–45.
  4. ^ Ландлер, Марк (27 марта 2002 г.). «Hong Kong Journal; бамбук отлично подходит для возведения небоскребов» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 12 августа 2009 г.
  5. ^ Нэнси Мур Бесс; Биби Вейн (1987). Бамбук в Японии . Коданша Интернэшнл. п. 101. ИСБН  4-7700-2510-6 .
  6. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Трухильо, Д. (2007). «Бамбуковые конструкции в Колумбии». Инженер-строитель .
  7. ^ Лопес, М.; Боммер, Дж.; Мендес, П. (2004). «Сейсмические характеристики жилищ бахареке в Сальвадоре». Материалы 13-й Всемирной конференции по сейсмостойкому проектированию, Ванкувер, Канада, документ 2646 .
  8. ^ Сейшас, М.; Риппер, JLM.; Гавами, К. (2016). «Сборные бамбуковые конструкции и павильоны из текстильного полотна». Журнал Международной ассоциации оболочечных и пространственных конструкций . 57 : 179–188. дои : 10.20898/j.iass.2016.189.782 .
  9. ^ Сейшас, М.; Морейра, штат Луизиана; Стоффель, П.; Бина, Дж.; Риппер, JLM.; Феррейра, младший; Гавами, К. (2021). «Анализ самонесущей бамбуковой конструкции с гибкими соединениями». Международный журнал космических конструкций . 36 (2): 137–151. дои : 10.1177/09560599211001660 . S2CID   233669710 .
  10. ^ Сейшас, М.; Бина, Дж.; Стоффель, П.; Риппер, JLM.; Морейра, штат Луизиана; Гавами, К. (2017). «Активный изгиб и растяжение пантографической бамбуковой гибридной конструкции амфитеатра». Журнал Международной ассоциации оболочечных и пространственных конструкций . 58 : 239–252. дои : 10.20898/j.iass.2017.193.872 .
  11. ^ Сейшас, М.; Морейра, штат Луизиана; Стоффель, П.; Бина, Дж. (2021). «Формопоиск и анализ активной изгибно-пантографической пространственной структуры бамбука». Журнал Международной ассоциации оболочечных и пространственных конструкций . 62 : 206–222. дои : 10.20898/j.iass.2021.005 . S2CID   234920038 .
  12. ^ Гатоо, А.; Шарма, Б.; Бок, М.; Маллиган, Х.; Рэймидж, М. (2014). «Экологичные конструкции: бамбуковые стандарты и строительные нормы и правила». Труды Института инженеров-строителей - инженерная устойчивость . 167 (ES5): 189–19. дои : 10.1680/ensu.14.00009 . S2CID   55205294 .
  13. ^ Кассандра Адамс. «Бамбуковая архитектура и строительство с Оскаром Идальго» . Коллоквиум по природному строительству . Проверено 11 августа 2009 г.
  14. ^ Ли, Хунбо; Шена, Шэнпин (2011). «Механические свойства бамбука и сосудистых пучков». Дж. Матер. Рез . 26 (21): 2749–2756. Бибкод : 2011JMatR..26.2749L . дои : 10.1557/jmr.2011.314 .
  15. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Янссен, Дж. (2000), Технический отчет INBAR 20: Проектирование и строительство из бамбука , INBAR: Пекин, Китай .
  16. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Каминский, С.; Лоуренс, А.; Трухильо, Д.; Кинг, К. (2016). «Структурное использование бамбука. Часть 2: Долговечность и сохранение». Инженер-строитель . 94 (10): 38–43.
  17. ^ Лизе, В.; Кумар, С. (2003), Технический отчет INBAR 22: Справочник по сохранению бамбука , INBAR: Пекин, Китай .
  18. ^ Аруп; Сектор убежища/НПТ (2018 г.), Лагеря и места проживания беженцев рохинджа, регион Кокс-Базар, Бангладеш: Техническое руководство 03: Долговечность и обработка бамбука в Кокс-Базаре .
  19. ^ Джонатан Барделлин (9 июля 2009 г.). «Выращивание будущего бамбуковых изделий» . GreenBiz.com . Проверено 11 августа 2009 г.
  20. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Каминский, С. (2013). «Спроектированные бамбуковые дома для общин с низкими доходами в Латинской Америке». Инженер-строитель . 91 (10): 14–23.
  21. ^ Друнен, Н; Кангас, А.; Рохас, С.; Камински, С. (2016), Отчет о бамбуковых конструкциях после землетрясения и рекомендации по реконструкции с использованием бамбука на побережье Эквадора , ИНБАР: Кито, Эквадор .
  22. ^ Параскева, Темелина; Прадхан, Нишал П.Н.; Стура, Хариклея Д.; Димитракопулос, Элиас Г. (март 2019 г.). «Испытание монотонной нагрузкой и определение характеристик новых многослойных стеблей бамбука и стальных соединений». Строительство и строительные материалы . 201 : 473–483. doi : 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.198 . S2CID   139383345 .
  23. ^ Ван, Фейлян; Ян, Цзянь (ноябрь 2019 г.). «Экспериментальные и численные исследования несущей способности бамбуковых соединений дюбель-болтового типа». Инженерные сооружения . 209 : 109952. doi : 10.1016/j.engstruct.2019.109952 . S2CID   213488278 .
  24. ^ Прадхан, Нишал П.Н.; Параскева, Темелина С.; Димитракопулос, Элиас Г. (январь 2020 г.). «Квазистатическое обратное циклическое испытание многослойных бамбуковых элементов со стальными соединителями». Журнал строительной техники . 27 : 100983. doi : 10.1016/j.jobe.2019.100983 .
  25. ^ Прадхан, Нишал П.Н.; Димитракопулос, Элиас Г. (1 мая 2021 г.). «Пилотное исследование по проектированию многоствольных бамбуковых осевых элементов с учетом емкости с дюбельными соединениями» . Журнал строительной техники . 147 (5): 04021040. doi : 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002995 .
  26. ^ Трухильо, Дэвид Дж.А.; Мальковска, Доминика (февраль 2018 г.). «Расчетные свойства соединений бамбука Гуадуа, полученные эмпирическим путем» (PDF) . Строительство и строительные материалы . 163 : 9–20. дои : 10.1016/j.conbuildmat.2017.12.065 .
  27. ^ Арчила, Х.; Каминский, С.; Трухильо, Д.; Зеа Эскамилла, Э.; Харрис, К. (2018). «Бамбуковый железобетон: критический обзор» . Материалы и конструкции . 51 (4). дои : 10.1617/s11527-018-1228-6 .
  28. ^ Сони, доктор К.М. (2011). «Павильон Индии на Всемирной выставке ЭКСПО-2010» . НБМ Медиа . Проверено 7 июля 2011 г.
  29. ^ Каминский, С.; Лоуренс, А.; Трухильо, Д. (2016). «Недорогой народный улучшенный дизайн жилья». Труды Института инженеров-строителей - гражданское строительство . 169 (5): 25–31. дои : 10.1680/jcien.15.00041 .
  30. ^ Каминский, С.; Лоуренс, А.; Трухильо, Д. (2016), Технический отчет INBAR № 38: Руководство по проектированию инженерного жилья в Баареке , INBAR: Пекин, Китай .
[ редактировать ]

СМИ, связанные с бамбуковыми домами, на Викискладе?

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 4245bc16c2b4138f7b2c2e63a5192ea5__1717567440
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/42/a5/4245bc16c2b4138f7b2c2e63a5192ea5.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Bamboo construction - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)