Сдерживаемая земля - Contained earth
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. Строительные директивы для CE в настоящее время находятся в стадии разработки на основе норм Новой Зеландии, основанных на характеристиках, для сырца и утрамбованной земли.
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.
CG, заполненный пемзой или обычным гравием и / или мелкими камнями, часто используется в качестве водостойких базовых стен согласно 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 способствовать изоляции основания и / или гашению вибрации, хотя прочность вне плоскости требует исследования.
Для ясности, мешки с землей, построенные с наполнителем с низкой когезией или заполненные сухой почвой, которая не затвердевает, относятся не к CE, а к CS. Неотвержденный CE также структурно работает как CS.
Вариации мешков с землей
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.
Необходимость или использование металлических компонентов оспаривается, включая арматуру, вбитую в стены, и колючую проволоку между рядами, хотя статическое трение гладких поверхностей мешков тяжелых модульных стен CE составляет 0,4 при отсутствии адгезии.
Инженерные знания о мешке с землей постоянно растут. 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. Тем не менее, испытания на сдвиг ясно показывают, что более прочное отверждение связного наполнителя существенно снижает прочность грунтовых стен.
Мешок с заземлением для сред с высоким риском
Мешок земли постепенно развивался без структурного анализа, сначала для небольших куполов, а затем для вертикальных стен самых разных форм. Хотя купола прошли структурные испытания в Калифорнии, никакой структурной информации не было извлечено из испытаний изначально устойчивых форм. Строители позаимствовали руководящие принципы для Adobe, чтобы рекомендовать детали плана, но код, разработанный в штате Нью-Мексико с низким сейсмическим риском, не решает проблемы для зон с более высоким риском. Уровни сейсмического риска в Калифорнии почти в три раза выше, чем в Нью-Мексико, а риск во всем мире возрастает намного выше.
Earthbag часто испытывают после стихийных бедствий в развивающихся странах, включая цунами в Шри-Ланке в 2004 году, землетрясение на Гаити в 2010 году и землетрясение в Непале в 2015 году .
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 году , строительные нормы и правила Непала признают мешки с землей, 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, но практические методы с использованием мешков с заземлением следует отличать от методов замкнутой земли, которые следуют более полным рекомендациям.
CE по сравнению с прочностью стен Новой Зеландии
Результаты землетрясения подтверждают применимость подробных стандартов Новой Зеландии для непроектированного глинобитного грунта и утрамбованного грунта, которые допускают использование неармированных зданий до уровня силы 0,6 г.
Хотя земляной мешок без особых указаний часто может быть таким прочным, обычный саман может иметь серьезные повреждения при уровнях силы ниже 0,2 g. Нетрадиционный грунтовый мешок, построенный из колючей проволоки, едва связного грунта и без арматуры, может иметь половину прочности на сдвиг неармированного самана Новой Зеландии. Где-то между силами 0,3 и 0,6 г, стандарты CE становятся важными.
Основано на испытании на статический сдвиг (Стаутер, стр. Май 2017 г.): Следующие приблизительные рекомендации предполагают один этаж со стенами шириной 380 мм (15 дюймов) с двумя нитями четырехточечной 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 4299 новозеландских долларов в отношении размеров зданий, 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 Интернет-справочнику по унифицированным сооружениям для получения этих значений для некоторых городов мира. Эти уровни риска основаны на предельной прочности, но пределы деформации могут потребовать более жесткой детализации или более низких уровней риска.
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.