Содержащаяся земля

Замкнутая земля ( CE со структурной конструкцией, ) — это натуральный строительный материал который сочетает в себе защитную изоляцию, недорогое армирование и прочные земляные стены . CE — это конструкция из земляного мешка , которую можно откалибровать для нескольких уровней сейсмического риска на основе прочности грунта здания и стандартов плана для адекватного крепления.

Существует признанная необходимость структурного понимания альтернативных строительных материалов. ^{[ 1 ]} Рекомендации по строительству CE в настоящее время находятся в стадии разработки на основе новозеландских норм, касающихся производительности самана и утрамбованной земли. ^{[ 2 ]}

CE отличается от содержащегося гравия (CG) или содержащегося песка (CS) использованием влажного, утрамбованного и затвердевшего связного заполнителя. CE может быть модульным, встроенным в контейнеры для материала из полипропиленовых мешков для риса , или сплошным, встроенным в сетчатую трубку, которая позволяет земляному наполнителю затвердевать между слоями.

CG, наполненный пемзой или обычным гравием и/или мелкими камнями, часто используется в качестве водостойких стен-оснований под CE, что также обеспечивает эффективный разрыв капилляров . в основном при горизонтальном применении, Мешки с грунтом, используемые инженерами-строителями содержат сыпучий наполнитель, включающий как CG, так и CS. Полы CG, такие как мешки с землей, могут обеспечить базовую изоляцию и/или гашение вибраций, ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} хотя сила вне плоскости требует исследования.

Для ясности: земляной мешок, изготовленный с наполнителем с низкой связностью или наполненный сухой, не затвердевающей почвой, считается не CE, а CS. Неотвержденный CE структурно аналогичен CS.

Варианты мешков с землей

Строители, привыкшие работать без инженеров, гордятся неограниченными вариациями Earthbag. Лишь немногие инструкторы обсуждают уровни риска на строительных площадках или рекомендуют точные испытания прочности грунта, хотя прочность грунта является ключевым фактором улучшения сейсмических характеристик земляных стен. ^{[ 5 ]}

Необходимость или использование металлических компонентов оспаривается, в том числе арматуры, забитой в стены. ^{[ 6 ]} и колючая проволока между рядами, хотя статическое трение гладких поверхностей между мешками и тяжелыми модульными стенами CE составляет 0,4 без сцепления. ^{[ 7 ]}

Инженерные знания о мешках с землей постоянно растут. ^{[ 8 ]} О характеристиках стен, построенных из песка, сухой или неотвержденной почвы, известно больше, чем о подавляющем большинстве зданий из мешков с землей, в которых использовалась влажная, связная грунтовая насыпь. В отчетах, основанных на испытаниях мешков с землей и сыпучего или гранулированного наполнителя (или неотвержденного наполнителя), предполагается, что прочность почвы менее важна для прочности стенок, чем прочность ткани мешка. ^{[ 9 ]} Однако испытания на сдвиг ясно показывают, что более прочная, связная засыпка существенно повышает прочность земной стены. ^{[ 10 ]}

Мешок для земли для сред повышенного риска

Земляной мешок разрабатывался постепенно, без структурного анализа, сначала для небольших куполов, ^{[ 11 ]} затем для зданий с вертикальными стенами различной формы. Хотя купола прошли структурные испытания в Калифорнии, в ходе испытаний устойчивых по своей природе форм не было получено никакой структурной информации. ^{[ 12 ]} Строители позаимствовали рекомендации у Adobe, чтобы рекомендовать детали плана. ^{[ 13 ]} но кодекс, разработанный в штате Нью-Мексико с низким сейсмическим риском, не решает проблемы для районов с более высоким риском. ^{[ 14 ]} Уровни сейсмического риска в Калифорнии почти в три раза выше, чем в Нью-Мексико. ^{[ 15 ]} и риск во всем мире возрастает намного выше.

в Шри-Ланке Мешок с землей часто используют после катастроф в развивающихся странах, включая цунами в 2004 году . ^{[ 16 ]} на Гаити 2010 года Землетрясение ^{[ 17 ]} в Непале и землетрясение в 2015 году . ^{[ 18 ]}

Стены CE не выдерживают испытаний на сдвиг , когда зазубрины сгибаются или отгибаются назад или (при слабом заполнении почвой) из-за сколов затвердевшего наполнителя мешка. Стенки CS или неотвержденные стенки CE разрушаются по-разному: ткань мешка разрезается, когда зазубрины проходят сквозь рыхлый наполнитель.

Поскольку ни одно здание из мешков с землей не было серьезно повреждено сейсмическим движением силой до 0,8 g во время землетрясений в Непале в 2015 году , строительные нормы и правила Непала признают использование мешков с землей, ^{[ 19 ]} хотя в кодексе не обсуждаются прочность грунта или улучшенное армирование. Непал требует, чтобы здания выдерживали риск 1,5 g, хотя карты опасностей показывают более высокие значения. Лучшие инструкторы предполагают использование связного грунта и колючей проволоки и рекомендуют вертикальную арматуру, контрфорсы и связующие балки. ^{[ 20 ]} но эмпирические методы использования мешков с землей следует отличать от содержащих землю, которые следуют более подробным рекомендациям.

CE по сравнению с прочностью стен Новой Зеландии

Результаты ущерба от землетрясения подтверждают обоснованность подробных стандартов Новой Зеландии для неинженерного самана и утрамбованной земли. ^{[ 21 ]} которые позволяют неармированным зданиям выдерживать нагрузку 0,6 g.

Хотя мешок с землей без особых указаний часто может оказаться настолько прочным, обычный саман может серьезно повредиться при нагрузках ниже 0,2 g. ^{[ 22 ]} Нетрадиционный земляной мешок, построенный из колючей проволоки, едва связного грунта и без арматуры, может иметь вдвое меньшую прочность на сдвиг, чем неармированный саман Новой Зеландии. ^{[ 23 ]} Рекомендации CE становятся важными где-то между 0,3 и 0,6 g.

На основе статических испытаний на сдвиг (Стаутер, П., май 2017 г.): Следующие приблизительные рекомендации предполагают один этаж со стенами шириной 380 мм (15 дюймов) и двумя нитями четырехточечной колючей проволоки на каждый ряд. Проверьте NZS 4299, чтобы узнать расстояние между распорными стенами и размер распорных стен и/или контрфорсов. Вертикальный арматурный стержень должен располагаться на расстоянии 1,5 м (5 футов) в среднем от центра и заделываться в засыпку стены, пока она влажная. Соблюдайте ограничения NZS 4299 в отношении размера здания, наклона участка, климата и использования. Обсудите проблемы фундамента с инженером, поскольку NZS 4299 предполагает полностью железобетонное основание.

По сравнению с NZS 4299 следующие уровни риска основаны примерно на 0,2-секундном спектральном ускорении (Ss) при 2% вероятности превышения за 50 лет. Строители могут обратиться к Справочнику по унифицированным объектам в Интернете. ^{[ 24 ]} для этих значений для некоторых городов по всему миру. Эти уровни риска основаны на предельной прочности, но пределы деформации могут потребовать более жесткой детализации или более низких уровней риска.

Грунт средней прочности: прочность на неограниченное сжатие 1,7 МПа (250 фунтов на квадратный дюйм).

Риск ±0,75 г, если два отдельных куска арматуры вставлены внахлест.
Риск 1,6 g, если весь внутренний арматурный стержень простирается от основания до связующей балки.

Сильный грунт: прочность на неограниченное сжатие 2,2 МПа (319 фунтов на квадратный дюйм).

Риск ±1,6 г, если два отдельных куска арматуры вставлены внахлест.
Риск ±2,1 г, если один арматурный стержень проходит от основания до связующей балки.

Для создания действительных руководств CE необходимы дополнительные исследования и инженерный анализ.

Ссылки

^ Шильдкамп, Мартейн (2015) Результаты исследования упрощенных исследований землетрясений. SmartShelterResearch.com, 74% из почти 90 профессиональных респондентов опроса 2015 года выразили потребность в структурной информации об альтернативных строительных материалах.
^ Стандарты Новой Зеландии (1998) 4299: Земляные постройки, не требующие специального проектирования.
^ Лю, Сихонг, Ю. Ван, Дж. Гао и Ю. Цзинь (2011) Испытания на простой циклический сдвиг при изоляции основания с использованием мешков с почвой Advanced Materials Research Vols. 243–249 стр. 893–896
^ Ямамото, Харуюки и Х. Ченг (2012) «Исследование разработки устройства для уменьшения сейсмической реакции с помощью сборок из мешков с землей», в «Исследования, разработки и практика в области структурного проектирования и строительства», В. Сингх и А. Яздани (ред. .), ASEA-Sec-1, Перт, 28 ноября – 2 декабря 2012 г.
^ Кинг, Брюс (2008) Возрождение земляной архитектуры
^ Гейгер, Оуэн (2011) Руководство по строительству мешков с землей: шаг за шагом вертикальные стены (электронная книга)
^ Пелли, Ральф (2009) Анализ пределов пластичности конструкций земляных мешков . Университет Бата (диссертация) с. 21
^ Резюме исследования по тестированию мешков с землей
^ Канаделл, Сэмюэл, А. Бланко и С. Кавалеро (2016) «Комплексный метод проектирования мешков с землей и суперадоба». Материалы и дизайн 96 (2016) 270–282
^ Стаутер, П. (май 2017 г.) Расчетная прочность на сдвиг содержащихся земляных стен ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Харт, К. История EarthbagBuilding.com
^ Халили и Виттори
^ Хантер, К. и Д. Киффмейер (2004) Строительство из мешков с землей: инструменты, приемы и методы . Издательство New Society, остров Габриола, Канада
^ Департамент регулирования и лицензирования Нью-Мексико (2015 г.) Строительные нормы и правила земляного строительства Нью-Мексико, 2015 г. Архивировано 14 июня 2017 г. в Wayback Machine.
^ Геологическая служба США (2014) Сейсмичность: вероятность совмещения 2% в США за 50 лет, карта спектрального ускорения 0,2 секунды. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Жилье из мешков с землей: структурное поведение и применимость в Шри-Ланке. Инженерная устойчивость [сериал онлайн]. Декабрь 2011 г.;164(4):261–273. Доступно в: Academic Search Premier, Ипсвич, Массачусетс. По состоянию на 5 декабря 2015 г.
^ «Дом Солнца» .
^ Центр обмена информацией о землетрясениях в Непале (2015 г.). Показатели школ Earthbag. Архивировано 3 сентября 2017 г. в Wayback Machine . Научно-исследовательский институт сейсмостойкости
^ Гейгер, О. (7 апреля 2017 г.) Здание из мешков с землей получило одобрение норм в Непале
^ Технология Earthbag (веб-сайт)
^ Моррис, Хью, Р. Уокер и Т. Друпстин (2011) «Современные и исторические земляные постройки: наблюдения за землетрясением в Дарфилде 4 сентября 2010 г.» , Материалы девятой Тихоокеанской конференции по сейсмической инженерии, 14–16 апреля 2011 г. , Окленд, Новая Зеландия
^ Тарке Руис, Сабино (2008) Оценка сейсмического риска жилищ Adobe, Университет Павии (диссертация).
^ Стаутер, П. (2016) Структурная информация для мешка с землей / содержащихся земляных стен. Компания Build Simple Inc. www.BuildSimple.org
^ Инженерное ядро армии США, Инженерное командование военно-морских сил и Инженерный центр ВВС. (2012) Критерии унифицированных объектов: проектирование конструкций . стр. 134–158

[1] Шильдкамп, Мартейн (2015) Результаты исследования упрощенных исследований землетрясений. SmartShelterResearch.com, 74% из почти 90 профессиональных респондентов опроса 2015 года выразили потребность в структурной информации об альтернативных строительных материалах.

[2] Стандарты Новой Зеландии (1998) 4299: Земляные постройки, не требующие специального проектирования.

[3] Лю, Сихонг, Ю. Ван, Дж. Гао и Ю. Цзинь (2011) Испытания на простой циклический сдвиг при изоляции основания с использованием мешков с почвой Advanced Materials Research Vols. 243–249 стр. 893–896

[4] Ямамото, Харуюки и Х. Ченг (2012) «Исследование разработки устройства для уменьшения сейсмической реакции с помощью сборок из мешков с землей», в «Исследования, разработки и практика в области структурного проектирования и строительства», В. Сингх и А. Яздани (ред. .), ASEA-Sec-1, Перт, 28 ноября – 2 декабря 2012 г.

[5] Кинг, Брюс (2008) Возрождение земляной архитектуры

[6] Гейгер, Оуэн (2011) Руководство по строительству мешков с землей: шаг за шагом вертикальные стены (электронная книга)

[7] Пелли, Ральф (2009) Анализ пределов пластичности конструкций земляных мешков . Университет Бата (диссертация) с. 21

[8] Резюме исследования по тестированию мешков с землей

[9] Канаделл, Сэмюэл, А. Бланко и С. Кавалеро (2016) «Комплексный метод проектирования мешков с землей и суперадоба». Материалы и дизайн 96 (2016) 270–282

[10] Стаутер, П. (май 2017 г.) Расчетная прочность на сдвиг содержащихся земляных стен ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[11] Харт, К. История EarthbagBuilding.com

[12] Халили и Виттори

[13] Хантер, К. и Д. Киффмейер (2004) Строительство из мешков с землей: инструменты, приемы и методы . Издательство New Society, остров Габриола, Канада

[14] Департамент регулирования и лицензирования Нью-Мексико (2015 г.) Строительные нормы и правила земляного строительства Нью-Мексико, 2015 г. Архивировано 14 июня 2017 г. в Wayback Machine.

[15] Геологическая служба США (2014) Сейсмичность: вероятность совмещения 2% в США за 50 лет, карта спектрального ускорения 0,2 секунды. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[16] Жилье из мешков с землей: структурное поведение и применимость в Шри-Ланке. Инженерная устойчивость [сериал онлайн]. Декабрь 2011 г.;164(4):261–273. Доступно в: Academic Search Premier, Ипсвич, Массачусетс. По состоянию на 5 декабря 2015 г.

[17] «Дом Солнца» .

[18] Центр обмена информацией о землетрясениях в Непале (2015 г.). Показатели школ Earthbag. Архивировано 3 сентября 2017 г. в Wayback Machine . Научно-исследовательский институт сейсмостойкости

[19] Гейгер, О. (7 апреля 2017 г.) Здание из мешков с землей получило одобрение норм в Непале

[20] Технология Earthbag (веб-сайт)

[21] Моррис, Хью, Р. Уокер и Т. Друпстин (2011) «Современные и исторические земляные постройки: наблюдения за землетрясением в Дарфилде 4 сентября 2010 г.» , Материалы девятой Тихоокеанской конференции по сейсмической инженерии, 14–16 апреля 2011 г. , Окленд, Новая Зеландия

[22] Тарке Руис, Сабино (2008) Оценка сейсмического риска жилищ Adobe, Университет Павии (диссертация).

[23] Стаутер, П. (2016) Структурная информация для мешка с землей / содержащихся земляных стен. Компания Build Simple Inc. www.BuildSimple.org

[24] Инженерное ядро армии США, Инженерное командование военно-морских сил и Инженерный центр ВВС. (2012) Критерии унифицированных объектов: проектирование конструкций . стр. 134–158

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]