Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Изолированная земля ( CE ) - это природный строительный материал с конструктивным дизайном, который сочетает в себе изоляцию, недорогое армирование и прочно связанные земляные стены . CE - это конструкция из мешков с грунтовым покрытием, которую можно откалибровать для нескольких уровней сейсмического риска на основе прочности грунта и стандартов плана для адекватного крепления.

Существует признанная потребность в структурном понимании альтернативных строительных материалов. [1] Строительные директивы для CE в настоящее время находятся в стадии разработки на основе норм Новой Зеландии, основанных на характеристиках, для сырца и утрамбованной земли. [2]

CE отличается от гравия (CG) или песка (CS) за счет использования влажного, утрамбованного, затвердевшего связного заполнителя. CE может быть модульным, встроенным в полипропиленовые контейнеры для рисовых мешков , или сплошным, встроенным в сетчатую трубку, которая позволяет земляному наполнителю затвердевать между слоями.

Типы содержащейся земли

CG, заполненный пемзой или обычным гравием и / или мелкими камнями, часто используется в качестве водостойких базовых стен в соответствии с CE, что также обеспечивает эффективный разрыв капилляров . Мешки с грунтом, используемые в основном в горизонтальных приложениях инженерами-строителями, содержат рыхлый наполнитель, который включает как CG, так и CS. Трассы CG, как и мешки с грунтом, могут вносить вклад в изоляцию основания и / или свойства гашения вибрации, [3] [4], хотя прочность вне плоскости требует исследования.

Для ясности, мешки с землей, построенные с наполнителем с низким сцеплением или заполненные сухой почвой, которая не затвердевает, - это не CE, а CS. Неотвержденный CE также структурно работает как CS.

Варианты Earthbag [ править ]

Строители, привыкшие работать без инженеров, гордятся неограниченными вариациями Earthbag. Некоторые инструкторы обсуждают уровни риска строительных площадок или рекомендуют точные испытания прочности грунта, хотя прочность грунта является ключевым фактором повышения сейсмических характеристик земляных стен. [5]

Необходимость или использование металлических компонентов оспаривается, включая арматуру, вбитую в стены [6], и колючую проволоку между рядами, хотя статическое трение гладких поверхностей мешков тяжелых модульных стенок CE составляет 0,4 без адгезии. [7]

Инженерные знания о мешке с землей постоянно растут. [8] О характеристиках стен, сделанных из песка или сухой или неотвержденной почвы, известно больше, чем о подавляющем большинстве зданий из мешков с землей, в которых использовалась влажная, связная почва. Отчеты, основанные на испытаниях мешков с грунтом и рыхлого или гранулированного наполнителя (или неотвержденного наполнителя), предполагают, что прочность грунта менее важна для прочности стенок, чем прочность ткани мешка для них. [9] Тем не менее, испытания на сдвиг ясно показывают, что более прочный отвержденный когезионный наполнитель существенно снижает прочность грунтовых стен. [10]

Мешок с землей для условий повышенного риска [ править ]

Мешок с землей развивался постепенно без структурного анализа, сначала для небольших куполов [11], затем для зданий с вертикальными стенами разных форм. Несмотря на то, что купола прошли структурные испытания в Калифорнии, никакой структурной информации не было извлечено из испытаний изначально устойчивых форм. [12] Строители позаимствовали руководящие принципы для Adobe, чтобы рекомендовать детали плана, [13] но код, разработанный в штате Нью-Мексико с низким сейсмическим риском, не решает проблемы для зон 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.

Earthbag часто испытывают после стихийных бедствий в развивающихся странах, включая цунами в Шри-Ланке в 2004 году [16] , землетрясение на Гаити в 2010 году [17] и землетрясение в Непале в 2015 году . [18]

Стенки CE терпят неудачу при испытаниях на сдвиг, когда зазубрины изгибаются или прогибаются, или (при слабом заполнении почвой) при скалывании затвердевшего наполнителя мешка. Стены CS или неотвержденные стены CE разрушаются по-разному, разрезая ткань мешка, когда зазубрины проходят через неплотный наполнитель.

Поскольку ни одно здание из мешков с землей не было серьезно повреждено сейсмическими колебаниями силой до 0,8 г во время землетрясений в Непале в 2015 г. , Строительные нормы и правила Непала признают мешки с землей [19], хотя в кодексе не обсуждается прочность почвы или улучшенное армирование. В Непале здания должны выдерживать риск 1,5 г, хотя карты опасностей показывают более высокие значения. Лучшие инструкторы предполагают использование связного грунта и колючей проволоки и рекомендуют вертикальные арматурные стержни, контрфорсы и соединительные балки [20], но практические методы с использованием мешков с заземлением следует отличать от методов замкнутой земли, которые следует более полным рекомендациям.

CE по сравнению с прочностью стен Новой Зеландии [ править ]

Результаты землетрясения подтверждают применимость подробных стандартов Новой Зеландии для непроектированного глинобитного грунта и утрамбованной земли [21], которые допускают неармированные здания с уровнями силы 0,6 г.

Хотя земляной мешок без конкретных указаний часто может быть таким прочным, обычный саман может иметь серьезные повреждения при уровнях силы ниже 0,2 g. [22] Нетрадиционный мешок с землей, построенный из колючей проволоки, едва связного грунта и без арматуры, может иметь половину прочности на сдвиг неармированного самана Новой Зеландии. [23] При силе от 0,3 до 0,6 г, директивы CE становятся важными.

На основе испытаний на статический сдвиг (Стаутер, стр. Май 2017 г.): Следующие приблизительные рекомендации предполагают один этаж со стенами шириной 380 мм (15 дюймов) с двумя нитями 4-точечной колючей проволоки на каждый ряд. Проверьте NZS 4299, чтобы узнать расстояние между стенками и размер стенок и / или контрфорсов. Вертикальный арматурный стержень должен располагаться на расстоянии 1,5 м (5 футов) в среднем по центру и заделываться в стену во влажном состоянии. Соблюдайте ограничения NZS 4299 в отношении размера здания, наклона площадки, климата и использования. Обсудите проблемы с фундаментом с инженером, поскольку NZS 4299 предполагает полностью железобетонное основание.

Для сравнения с 4299 новозеландскими долларами следующие уровни риска основаны примерно на 0,2-секундном спектральном ускорении (Ss) из 2% вероятности превышения через 50 лет. Строители могут обратиться к Справочнику по унифицированным сооружениям в Интернете [24] для получения 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.

Уровни сейсмического риска - Восточное полушарие
Уровни сейсмического риска - Западное полушарие

Грунт средней прочности: 1,7 МПа (250 фунтов на кв. Дюйм) без ограничения прочности на сжатие

  • Риск ± 0,75 г, если 2 отдельных куска арматуры вставлены внахлест
  • Риск 1,6 г, если вся внутренняя арматура простирается от основания до соединительной балки

Прочный грунт: прочность на безусловное сжатие 2,2 МПа (319 фунтов на кв. Дюйм)

  • Риск ± 1,6 г, если 2 отдельных куска арматуры вставлены внахлест
  • Риск ± 2,1 г, если один арматурный стержень простирается от основания до соединительной балки

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

Ссылки [ править ]

  1. ^ Schildkamp, Мартейн (2015) Итоги обследования О Упрощенных землетрясениях исследований. SmartShelterResearch.com, 74% из почти 90 профессиональных респондентов в опросе 2015 года выразили потребность в структурной информации об альтернативных строительных материалах.
  2. ^ Стандарты Новой Зеландии (1998) 4299: Земляные здания, не требующие особого дизайна
  3. ^ Лю, Sihong, Y. Wang, J. Gao и Y. Джин (2011) Циклическая Простые Shear Тесты на базовой изоляции Использование Soilbags Advanced Materials Research тт. 243–249 с. 893–896
  4. ^ Ямамото, Харуюки и Х. Ченг (2012) «Исследование разработки устройства для снижения сейсмической реакции с использованием сборок грунтовых мешков», в «Исследования, разработки и практика в области проектирования конструкций и строительства», В. Сингх и А. Яздани (ред. .), ASEA-Sec-1, Перт, 28 ноября - 2 декабря 2012 г.
  5. ^ Король, Брюс (2008) Возрождение земляной архитектуры
  6. ^ Гейгер, Оуэн (2011) Руководство по строительству Earthbag: вертикальные стены, шаг за шагом (электронная книга)
  7. ^ Пелли, Ральф (2009) Анализ предела пластичности конструкций из мешков с землей . Батский университет (диссертация) с. 21 год
  8. ^ Резюме исследования испытаний Earthbag
  9. ^ Canadell, Самуил, Бланко и С. Cavalero (2016) "Комплексный метод расчетов для Earthbag и Superadobe". Материалы и дизайн 96 (2016) 270–282
  10. ^ Стаутер, П. (май 2017 г.) Расчетная прочность на сдвиг удерживаемых земляных стен [ постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ Харт, К. История EarthbagBuilding.com
  12. ↑ Халили и Виттори
  13. ^ Хантер, К. и Д. Киффмайер (2004) Строительство мешка с землей: инструменты, приемы и методы . Издательство "Новое общество", остров Габриола, Канада
  14. ^ НьюМексико регулирования и лицензирования Департамента (2015) 2015 Нью - Мексико Земляной Строительный кодекс архивации 14 июня 2017 в Wayback Machine
  15. ^ USGS (2014) Сейсмичность: 2% -ная вероятность в США через 50 лет карта 0,2-секундного спектрального ускорения [ 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 по адресу: Academic Search Premier, Ipswich, MA. По состоянию на 5 декабря 2015 г.
  17. ^ http://www.earthbagbuilding.com/projects/haiti.htm
  18. ^ Непал Землетрясение Clearinghouse (2015) Выполнение Earthbag школы архивации 3 сентября 2017 года в Wayback Machine . Научно-исследовательский институт инженерии землетрясений
  19. ^ Гейгера, О. (7 апреля 2017) Earthbag здание Доходы Код Одобрение в Непале
  20. ^ Технология Earthbag (веб-сайт)
  21. ^ Моррис, Хью, Р. Уолкер и Т. Drupsteen (2011) «Современные и исторические земные здания: Наблюдения за 4 сентября 2010 Darfield землетрясения» , Труды девятой тихоокеанской конференции по инженерной сейсмологии, 14-16 апреля 2011 , Окленд, NZ
  22. ^ Tarque Ruiz, Sabino (2008) Оценка сейсмического риска Adobe Dwellings, Университет Павии (диссертация).
  23. ^ Потолстела, P. (2016) Структурная информация для Earthbag / Содержится Стены Земли. Build Simple Inc. www.BuildSimple.org
  24. ^ Ядро инженеров армии США, инженерное командование военно-морских сил и инженерный центр ВВС. (2012) Единые критерии объектов: структурное проектирование . стр. 134–158