Бамбуковый скелет

После Великого чикагского пожара первоначальная проблема при строительстве нового городского пейзажа — вес, проблема, решаемая сначала стальным каркасом. В последующие годы будут развиваться и другие методы — демпферы с массовой настройкой, навесные стены, пирамидальные формы, бетонные ядра и т. д.

Но природа дала нам нечто гораздо более прочное, чем сталь, и на этот раз я не говорю о паучьем шелке.

введите описание изображения здесь

Я говорю о бамбуке.

Хотите верьте, хотите нет, но эта разросшаяся трава, этот корм для панд, обладает некоторыми замечательными сверхспособностями.

Несмотря на свою скромную репутацию, бамбук может быть самым прочным материалом на планете. Он имеет большую прочность на растяжение (или сопротивление разрыву), чем сталь, и выдерживает сжатие лучше, чем бетон. Оба качества необходимы для того, чтобы растение, которое вырастает почти до 60 метров, но имеет такую ​​же ширину у основания, как и самая верхушка, от падения. Ему нужна прочность на сжатие, чтобы выдерживать собственный вес, и прочность на растяжение, чтобы гнуться на ветру и не ломаться. «Наша концепция прочности заключается в том, что она не двигается и не ломается», — говорит Дэн Смит, владелец Smith & Fong, крупнейшего производителя бамбуковой фанеры в Соединенных Штатах. «Китайская концепция заключается в том, что вы должны сгибаться с вещами. Если вы не согнетесь, вы сломаетесь. Сила бамбука в его способности сгибаться, и это чудо».

Это может стать отличной альтернативой стали. Единственная проблема в том, что это растение, а растения поглощают воду, и если «Жизнь после людей » чему-то и учит, так это тому, что влага — это похоронный звон по строительству. Так что, возможно, хорошая покраска хрома может помочь.

С учетом этого, как будет выглядеть небоскреб с бамбуковым каркасом по форме и размеру?

Как они оценили его силу? Тот же размер или та же масса?
Бамбуковые стебли непоследовательны - нам нужен совершенно другой подход к проектированию конструкций, испытаниям, строительству и строительным нормам.
У него более низкая прочность на сжатие, чем у стали, поэтому он не сможет подняться так высоко. Как сказал Джон, естественные ямочки и вариации на бамбуке также могут создавать непредсказуемые очаги стресса.
@JohnWDailey статья, которую вы цитируете, опубликована в популярном новостном журнале, а не в техническом журнале, и в ней описываются велосипеды и строительные материалы с малой нагрузкой. Я бы не стал экстраполировать со специального гоночного велосипеда на небоскреб.
Прочность на растяжение не является прочностью на сжатие. Прочность на сжатие важна для несущих конструкций, таких как небоскребы. У него может быть более высокая прочность на сжатие, чем у бетона — бетон относительно легко разрушается по сравнению со сталью. Вот для чего нужны арматура и стальные рамы. В статье не говорится, что бамбук имеет более высокую прочность на сжатие, чем сталь , потому что это было бы ложью.
@LukeBriggs Я не уверен, что ваше объяснение совершенно верно. Бетон имеет относительно более высокую прочность на сжатие, чем на растяжение, поэтому он поддерживает нисходящий вес конструкций. Хотя сталь обладает лучшей прочностью на сжатие, она намного дороже на единицу объема, поэтому для сжатия используется более дешевый бетон. Однако бетон имеет низкую прочность на растяжение, поэтому приходится иметь дело с поперечными силами ветра. По этой причине добавляется арматура, чтобы воспользоваться превосходной прочностью стали на растяжение и ударной вязкостью (которая измеряет ее способность выдерживать циклические нагрузки).
Для ОП ваша предпосылка неверна. Бамбуковые волокна могут иметь свойства, сравнимые со сталью, но бамбуку нельзя придать какую-либо форму. Либо вы получаете его в полых трубках, в которых он растет естественным образом, либо вам приходится склеивать его в другие формы, где прочность клея становится его слабым местом. 1-дюймовый бамбуковый стержень может иметь более высокую прочность на сжатие (измеряемую по силе на единицу площади), чем бетон, но при этом выдерживать меньший вес, потому что он полый, а бетонный стержень нет... и, таким образом, с большей площадью он может удерживать больше сила.
@kingledion Это с точки зрения несущей системы; Короче говоря, небоскребы со стальным каркасом могут быть выше, чем бетонные, поскольку бетон сначала сломается под собственным весом (сталь имеет лучшее соотношение прочности и веса). В конструкционных целях сталь выигрывает, особенно потому, что она деформируется, тогда как бетон не деформируется (трескается). Для сравнения, бамбук слишком сильно деформируется - высокое бамбуковое здание будет сильно прогибаться под самым легким бризом, вызывая морскую болезнь.
Пожалуйста, рассмотрите возможность добавления правильных ссылок и источников событий , изображений и цитат в свой вопрос. Хотя, например, события, которые вы упомянули, могут быть вам понятны, кто-то другой (например, инженер-строитель из Китая) может быть не знаком ни с ними, ни с их значением. Связывая и находя вещи, вы делаете свой вопрос более доступным и, таким образом, побуждаете к лучшим ответам.
@kingledion Склеивание дерева считается укреплением, а не ослаблением конструкции. Клеи, используемые в течение последних 20-30 лет, настолько прочны, что два склеенных куска дерева ломаются не по линии склеивания, а через древесину в непосредственной близости от линии склеивания.
@Mrkvička Тогда зачем делать что-то из дерева, а не только из клея, если он прочнее?
@kingledion По той же причине мы не строим из 100% бетона; мы помещаем арматурные каркасы в бетон, чтобы укрепить его, так как чистый бетон слишком слаб. Смесь сильнее, чем отдельные компоненты.
@Mrkvička Просто арматура / сталь прочнее бетона, волокна дерева / бамбука обладают гораздо большей прочностью на растяжение и сжатие, чем клей.
@kingledion Строительство полностью из стали без бетона сделало бы здания слишком тяжелыми, мы не смогли бы строить так высоко, как сейчас, поскольку они рухнут от собственного веса (и не будут безопасны с точки зрения пожара). Полностью из бетона было бы слишком хрупко, и из него можно было бы сделать дома еще меньшего размера, но смешайте эти два материала, и он будет работать изумительно. Здание полностью из клея было бы слишком слабым, а здание полностью из дерева ограничило бы форму и высоту тем, что мы можем получить из деревьев, но смесь очень прочная и допускает всевозможные формы и высоты.

Ответы (1)

На этот счет уже есть планы. Например, в Лондоне планируется построить деревянное здание высотой 300 м , которое, если оно будет построено, побьет текущий рекорд Treet («Дерево») , деревянного здания высотой 51 м в Норвегии. Также есть коллекция концептуальных изображений деревянных построек на этой странице CNN , еще парочка здесь и обзор на этой научно-популярной странице .

Просматривая изображения, я лично чувствую, что большинство (но не все) из них действительно похожи на «обычные» здания, но я думаю, это по двум причинам: 1) Людям нравится то, к чему они привыкли, и архитекторы поэтому немного ограничивает их безумие; 2) Большие деревянные здания относительно новы, и архитекторы еще не набрались опыта в том, что можно создать. В то время как первые концептуальные изображения, которые я нашел, были очень похожи на то, как выглядят здания из стали и бетона, есть также несколько более сумасшедший дизайн, который в значительной степени включает органическое ощущение материала.

Большое строительство из дерева не так ограничено, как можно было бы подумать. У нас есть очень хорошие методы обработки для предотвращения износа , и у нас есть большой опыт в строительстве из дерева других крупных объектов . Забавный комментарий о том, как строить большие дома из дерева, был сделан инженером, у которого брали интервью для строительства Трита в Норвегии; он заявил, что легко построить большой дом из дерева, это «все равно что построить перевернутый мост ».

Как оказалось, клееная древесина — очень хороший строительный материал, так как клей укрепляет древесину и позволяет нам использовать другие формы, отличные от того, как выглядело дерево. Еще одно интересное замечание заключается в том, что деревянный каркас считается более пожаробезопасным, чем сталь, поскольку он не передает тепло от огня (и, таким образом, ограничивает скорость его распространения) и дольше выдерживает огонь перед падением, так как сталь размягчается и разрушается. хоть и не горит.

Также ведутся исследования по «сварке» древесины; новая технология позволяет «сваривать» древесину вместе с помощью тепла и вибрации, что позволяет полностью отказаться от клея. Еще одно преимущество, которое они упоминают в ссылке, заключается в том, что этот метод позволяет модифицировать поверхность, так что древесина становится более плотной (и, следовательно, более твердой) на поверхности, что также делает ее более водостойкой; в статье утверждается, что с помощью этой техники они могли сделать сосновую древесину такой же твердой, как дубовая.

Короче говоря, есть все возможности для строительства высоких домов из дерева и очень большой стимул для этого, но как тогда будут выглядеть здания? Ответ таков: «все, что могут придумать архитекторы» — я уверен, что в первые годы они захотят показать материал и создать органичные здания, но как только высокие деревянные здания станут обычным явлением, любой дизайн будет ограничен. фантазией проектировщиков (и базовыми принципами строительства, которые для дерева будут не столь драматичны).
Хорошим примером органически выглядящих конструкций из дерева является зонтик Metropol , который будет использоваться для создания более приятного городского климата в Севилье, Испания.

Клееный брус — вещь инженерной красоты. Сварка дерева тоже выглядит интересно!
Кстати: Архитекторы придумают любую форму. Но построить их не получится, потому что люди, которые платят за здания, гораздо более ограничены в своем воображении. О, и еще одно: некоторые архитекторы могут делать самые невероятные вещи практически с любым материалом.
@Burki Похоже, что испанские архитекторы любят сумасшедшие конструкции, лично мне очень нравятся части Барселоны , созданные Гауди .
Этот вопрос касается БАМБУКА, а не дерева.
@JohnWDailey Если вы не знали об этом: бамбук классифицируется как древесина, когда дело доходит до строительства. Чтобы полностью использовать бамбук, нужно превратить его в клееный брус . Вы используете ламинированный бамбук так же, как и любой другой тип дерева.
@Mrkvička Тогда почему ты не упомянул об этом?
Бамбуковый скелет
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v