Bambukonstruktion

Hus helt i bambu

Bambu kan användas som byggmaterial för byggnadsställningar , broar , hus och byggnader. Bambu, liksom trä , är ett naturligt kompositmaterial med ett högt förhållande mellan styrka och vikt som är användbart för strukturer. Bambus styrka-till-vikt-förhållande liknar timmer, och dess styrka liknar i allmänhet ett starkt barr- eller lövträ.

Bambu är några av de snabbast växande växterna i världen, på grund av ett unikt rhizomberoende system. Vissa arter av bambu kan växa upp till 91 cm inom en 24-timmarsperiod, eller nästan 4 cm/h.

Historisk användning av bambu för konstruktion

I sin naturliga form är bambu som byggmaterial traditionellt förknippat med kulturerna i Sydasien, Östasien, södra Stilla havet, Central- och Sydamerika. I Kina och Indien användes bambu för att hålla upp enkla hängbroar , antingen genom att göra kablar av delad bambu eller vrida ihop hela kullar av tillräckligt böjlig bambu. En sådan bro i området Qian-Xian hänvisas till i skrifter som går tillbaka till 960 e.Kr. och kan ha stått så långt tillbaka som det tredje århundradet f.Kr., till stor del beroende på kontinuerligt underhåll.

Bambu har också länge använts som byggnadsställningar; metoden har förbjudits i Kina för byggnader över sex våningar, men är fortfarande i kontinuerlig användning för skyskrapor i Hong Kong. I Filippinerna nipa-hyddan ett ganska typiskt exempel på den mest grundläggande typen av bostäder där bambu används; väggarna är delad och vävd bambu, och bambu lameller och stolpar kan användas som stöd. I japansk arkitektur används bambu främst som ett kompletterande och/eller dekorativt element i byggnader som stängsel, fontäner, galler och hängrännor, till stor del på grund av det färdiga överflöd av kvalitetsvirke.

Bambuställningar kan nå stora höjder.

I delar av Indien används bambu för att torka kläder inomhus, både som en stång högt uppe i taket för att hänga kläder på, och som en pinne som används med förvärvad expertskicklighet för att hissa, sprida och ta ner kläderna när de är torra. Det används också ofta för att tillverka stegar, som förutom sin normala funktion också används för att bära kroppar vid begravningar. I Maharashtra kallas bambulundarna och skogarna för Veluvana, namnet velu för bambu kommer troligen från sanskrit, medan vana betyder skog. Dessutom används bambu också för att skapa flaggstänger.

I Central- och Sydamerika har bambu utgjort en väsentlig del av byggkulturen. Vernakulära bostäder som bahareque har utvecklats som använder bambu i mycket seismiska områden. När de är väl underhållna och i gott skick har dessa visat sig fungera förvånansvärt bra i jordbävningar.

Modern användning av bambu runda stolpar för konstruktion

Under de senaste decennierna har det funnits ett växande intresse för att använda runda stolpar av bambu för konstruktion, främst på grund av dess hållbarhet. Kända bambuarkitekter och byggare inkluderar Simón Velez, Marcelo Villegas, Oscar Hidalgo-López, Jörg Stamm, Vo Trong Nghia , Elora Hardy och John Hardy. Hittills har de mest uppmärksammade byggprojekten i bambu tenderat att vara i Vietnam, Bali (Indonesien), Kina och Colombia. De största framstegen när det gäller strukturell användning av bambu har varit i Colombia, där universitet har bedrivit betydande forskning om element och gemensamma design och stora högprofilerade byggnader och broar har konstruerats. I Brasilien har bambu studerats i mer än 40 år vid det påvliga katolska universitetet i Rio de Janeiro PUC-Rio för strukturella tillämpningar. Några viktiga resultat är de spända bambustrukturerna, bambucyklarna, bambuutrymmesstrukturen med styva stålfogar, de utplacerbara bambustrukturpaviljongerna med flexibla leder och den aktiva böjningspantografiska amfiteaterstrukturen i bambu som utvecklats av Bambutec Design Company.

Strukturella designkoder

De första strukturella designkoderna för bambu in-the-round publicerades av ISO 2004 (ISO 22156 Bamboo - structural design, ISO 22157-1 Bamboo – Deermination of Physical and Mechanical properties del 1 och ISO 22157-2 Bamboo – Determination of Physical och Mekaniska egenskaper del 2: Laboratoriemanual Colombia var det första landet som publicerade en landsspecifik kod för strukturell användning av bambu (NSR-10 G12). Sedan dess har dock alla Ecuador, Peru, Indien och Bangladesh publicerat koder den colombianska koden anses fortfarande allmänt vara den mest tillförlitliga och heltäckande.

Böjda strukturella former

Värme och tryck används ibland traditionellt för att forma böjda former i bambu.

Strukturellt beteende

Stresstöjningskurva för bambu

En typisk bambu uppvisar ett olinjärt stress-töjningsbeteende. Den kan hålla tillbaka töjningar på upp till 0,05 tills den går sönder vid vilken spänningsnivån kan vara cirka 300 MPa.

Varaktighet

Bambu är mer mottagligt för röta än timmer, på grund av brist på naturliga gifter och dess typiskt tunna väggar, vilket innebär att en liten mängd röta kan innebära en betydande procentuell förändring av kapaciteten. Det finns tre orsaker till förfall: skalbaggeangrepp, termitangrepp och svampangrepp (röta). Obehandlad bambu kan hålla 2–6 år internt, och mindre än ett år om den utsätts för vatten.

För att skydda bambu från förfall krävs två designprinciper:

Bambu måste hållas torr under hela sin livstid för att skydda den mot röta ( svampar ). Denna grundläggande arkitektoniska princip kallas "durability by design", och innebär att hålla bambun torr genom god designpraxis som att höja strukturen över marken, använda fuktsäkra membran, ha bra droppdetaljer, ha bra taköverhäng, använda vattentäta beläggningar för väggarna osv.
Bambu måste behandlas för att skydda den mot insekter (nämligen skalbaggar och termiter). Den vanligaste och lämpligaste kemikalien för att behandla bambu är bor, normalt antingen en blandning av borax och borsyra , men den finns också i en förening (dinatriumtetraboratdekahydrat).

Båda principerna måste tillämpas på en design för att skydda bambu. Bor i sig är otillräckligt för att skydda mot röta, och det kommer att sköljas ut om det utsätts för vatten.

Moderna fixerade konserveringsmedel kan användas som alternativ till bor såsom kopparazol , men lite bambu har testats tillförlitligt med dessa metoder hittills. Dessutom tenderar de att vara mer farliga för behandlingsarbetarna och slutanvändaren, och är därför mindre lämpliga för utvecklingsländer, där bambu för närvarande används mest.

Naturliga former av bambubehandling som blötläggning i vatten och utsättning för rök kan ge ett visst begränsat skydd mot skalbaggar, men det finns få bevis som visar att de är effektiva mot termiter och röta, och används därför inte vanligtvis i modern konstruktion.

Modern användning av laminerad bambu för konstruktion

Bambu kan skäras och lamineras till ark och plankor. Denna process innebär att stjälkar skärs i tunna remsor, hyvlas platta och torkar remsorna; de limmas sedan, pressas och avslutas. Länge använd i Kina och Japan började entreprenörer utveckla och sälja laminerade bambugolv i väst under mitten av 1990-talet; Produkter gjorda av bambulaminat, inklusive golv, skåp, möbler och till och med dekorationer, ökar för närvarande i popularitet och går över från boutiquemarknaden till vanliga leverantörer som Home Depot . Bambuvaruindustrin (som även inkluderar småvaror, tyg etc.) förväntas vara värd 25 miljarder dollar 2012. Kvaliteten på bambulaminat varierar mellan tillverkare och varierar beroende på mognadsgraden hos växten från vilken det skördades (sex år anses vara det optimala).

Vanliga myter och missuppfattningar i användningen av bambu för konstruktion

Det finns ett antal vanliga myter och missuppfattningar kring användningen av bambu för konstruktion.

Myt 1: " Bambu är starkare än stål. "

Detta är ett mycket vanligt uttalande och kommer från två källor:

Eftersom bambu har ett förhållande mellan styrka och vikt som liknar mjukt stål, förväxlar vissa detta med faktisk styrka.
Ett fåtal laboratorietester har visat att vissa delar av vissa arter av vissa kullar har maximal styrka i spänningar som närmar sig mjukt stål (250N/mm ² ).

I verkligheten, även om vissa fibrer av vissa arter uppvisar relativt höga styrkor, enligt internationell praxis, är designstyrkan som säkert kan användas närmare 5–10 % av detta värde, för att ta hänsyn till styrkornas variabilitet.

Myt 2: " Bambu behöver bara behandlas för att skydda den från förfall. "

Som beskrivits ovan måste bambu också hållas torrt för att skydda det från röta, och många befintliga bambustrukturer visar tecken på röta eftersom de inte följde principerna om hållbarhet genom design.

Myt 3: " Bambu presterar bra i jordbävningar eftersom det "gungar" och "absorberar energi" .

Bambu är ett sprött material och kan därför i sig inte absorbera energi vid jordbävningar. Det finns heller ingen fördel med dess låga styvhet när det gäller prestandan hos bambubyggnader i jordbävningar. Istället är bambustrukturer främst bra vid jordbävningar eftersom:

De tenderar att vara lätta.
Fogar i bambubyggnader kan absorbera en del energi.

Myt 4: " Bultförband kan inte användas i bambukonstruktioner. "

Släta bultförband kan uppvisa spröda beteende på grund av längsgående splittring av bambukulor. Att tillhandahålla instängning av bambukulor vid anslutningszonerna ökar motståndet mot detta felläge och ger betydande förbättringar av styrka och duktilitet.

Ännu viktigare är att bultanslutningar visar förutsägbar eftergivenhet. Detta är avgörande för att utföra en rationell konstruerad design. Bultarna är också allmänt tillgängliga, lätta att använda och mångsidiga.

Myt 5: " Bambu kan användas som ersättning för stål i armering. "

Denna missuppfattning härrör från den ursprungliga idén att bambu är starkare än stål och därför helt enkelt kan ersätta stål i armerad betong.

I verkligheten fungerar bambu inte bra som ersättning för stål i betong av följande skäl:

Bambu har ≈ ¹ / _30:e av kapaciteten hos högavkastande stål som är vanligast nu i konstruktion, så man skulle behöva 30 gånger extra material. Det finns inget utrymme för detta i armerad betong.
För att säkerställa en korrekt koppling mellan bambu och betong behöver man använda dyra kemikalier för att bilda bindningen, vilket är dåligt för miljön.
Betong kan inte skydda bambu från svamp- och termitangrepp.
Bambu är ett sprött material och kan därför inte själv absorbera energi i en jordbävning, till skillnad från stål.
När allt ovanstående har beaktats har betong armerad med bambu en högre miljöpåverkan än betong armerad med stål.

Fallstudier

Bambu användes för de strukturella medlemmarna i Indien-paviljongen vid Expo 2010 i Shanghai. Paviljongen är världens största bambukupol, cirka 34 m (112 fot) i diameter, med bambubalkar/element överlagda med en järnbetongplatta, vattentätning, kopparplåt, solcellspaneler, en liten väderkvarn och levande växter. Totalt användes 30 km (19 mi) bambu. Kupolen stöds av 18 m långa stålpålar och en serie stålringbalkar. Bambu behandlades med borax och borsyra som brandskyddsmedel och insekticid och böjdes i önskad form. Bambusektionerna sammanfogades med armeringsjärn och betongbruk för att uppnå nödvändiga längder.

Bambu har använts framgångsrikt för bostäder i Costa Rica, Ecuador, El Salvador, Colombia, Mexiko, Nepal och Filippinerna. Ett lämpligt sätt att använda bambu för bostäder anses vara "bahareque encemendato", eller "förbättrad bahareque"/"engineered bahareque". Denna metod tar det latinamerikanska konstruktionssystemet bahareque (en derivat av wattle och daub och ingenjörer det, vilket gör det betydligt mer hållbart och motståndskraftigt mot jordbävningar och tyfoner.

Odling

Bambuskog i Kyoto , Japan

Skörd

Bambu som används för byggnadsändamål måste skördas när kulmen når sin största styrka och när sockerhalten i juicen är som lägst, eftersom hög sockerhalt ökar lättheten och hastigheten för skadedjursangrepp .

Skörd av bambu sker vanligtvis enligt följande cykler:

Kullens livscykel: Eftersom varje enskild kulm går igenom en livscykel på 5–7 år, tillåts kulmen idealiskt att nå denna mognadsnivå innan full kapacitet skördas. Rensning eller förtunning av kulmar, särskilt äldre ruttnande kulmar, hjälper till att säkerställa tillräckligt med ljus och resurser för ny tillväxt. Välskötta klumpar kan ha en produktivitet som är 3–4 gånger högre än en oskördad vildklump. I enlighet med livscykeln som beskrivs ovan skördas bambu från två till tre år till fem till sju år, beroende på art.
Årscykel: Eftersom all tillväxt av ny bambu sker under den våta säsongen , kommer störningar av klumpen under denna fas potentiellt att skada den kommande grödan. Även under denna period med hög nederbörd är savnivåerna som högst och avtar sedan mot torrperioden . Plockning omedelbart före våt-/växtsäsongen kan också skada nya skott. Därför är skörd bäst några månader innan den våta säsongen börjar.
Daglig cykel: Under högst på dagen är fotosyntesen på topp och producerar de högsta nivåerna av socker i sav, vilket gör detta till den minst idealiska tiden på dygnet att skörda. Många traditionella utövare tror att den bästa tiden att skörda är i gryningen eller skymningen på en avtagande måne.

Ytterligare bilder

Bambu har länge använts som monteringsmaterial i Hong Kong på grund av dess mångsidighet
Ett hus med halmtak i bambu och palmer i Ecuador
Chakma kvinna väver på balkongen av bambu huset, Chittagong Hill Tracts
Ett bambuhus i Indonesien
En nipa hut eller bahay kubo är en typ av stylthus i Filippinerna

Se även

externa länkar

Media relaterade till bambuhus på Wikimedia Commons