¿El desarrollo de estructuras modernas de bambú y su aplicación en el reasentamiento posterior al terremoto de Wenchuan?
El 12 de mayo de 2008, se produjo un terremoto de 8,0 en la escala de Richter en Wenchuan, Sichuan. Una gran cantidad de muros de ladrillo y hormigón se derrumbaron, lo que provocó el colapso de losas prefabricadas del piso, lo que provocó un gran número de víctimas y personas sin hogar. A todos los que nos dedicamos a la ingeniería civil, este terremoto nos dejó un gran pesar. Gran parte del daño estructural fue el resultado de las lecciones aprendidas de terremotos anteriores y debería haberse evitado en gran medida con los niveles existentes de diseño de ingeniería y construcción. La Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de Hunan y el Laboratorio Clave de Seguridad de la Construcción y Conservación de Energía de la Universidad de Hunan enviaron investigadores casi inmediatamente después del terremoto para investigar el desastre y recopilar datos.
También hemos investigado un poco la respuesta de emergencia tras el terremoto en la zona del desastre, prestando especial atención a las dificultades extremas en la vida de las víctimas tras el terremoto. Como se muestra en la Figura 1, muchas víctimas tuvieron que vivir en tiendas de campaña caseras muy sencillas y algunas incluso durmieron en las calles, lo que les hizo la vida extremadamente incómoda.
Después de la investigación, sentimos urgentemente la necesidad de desarrollar una nueva casa resistente a los terremotos, de bajo costo y de rápida construcción para el reasentamiento de las víctimas del desastre.
2 Desarrollo de casas de reasentamiento modernas con estructura de bambú resistentes a terremotos
2.1 Antecedentes
Basado en la comprensión de las propiedades del bambú, los recursos del bambú y la tendencia de desarrollo del En la industria de la construcción, el moderno Instituto de Investigación de Estructuras Compuestas y Bambú de la Universidad de Hunan ha llevado a cabo una investigación sistemática sobre la tecnología de estructuras de bambú y ha tomado la iniciativa al proponer un nuevo sistema estructural para residencias modernas con estructuras de bambú [1][2]. Basándonos en las teorías de la mecánica moderna, la ciencia de los materiales, el diseño estructural y la experimentación, desarrollamos nuevas estructuras y materiales de bambú, establecimos tecnologías integrales para métodos de producción industrializados, diseño estructural, construcción y mantenimiento, y construimos modernas villas de bambú, puentes de bambú y casas de bambú. edificios, que ha tenido un impacto importante en el país y en el extranjero. Después de inspeccionar el área del desastre, el equipo de investigación desarrolló urgentemente una casa de reasentamiento moderna y resistente a los terremotos con estructura de bambú, de rápido ensamblaje, basada en la tecnología patentada existente y construyó un proyecto modelo. Este tipo de casa está diseñada y fabricada de forma modular. Sus principales características son el procesamiento rápido, el montaje rápido, buena resistencia a los terremotos, materiales de construcción principales desmontables y reutilizables, respetuosos con el medio ambiente, buen efecto de aislamiento térmico y bajo costo.
2.2 Tipo de casa y diseño funcional
Las modernas casas de reasentamiento resistentes a terremotos con estructura de bambú de rápido ensamblaje son casas prefabricadas, y sus métodos de construcción y funciones son básicamente los mismos que los de uso común. Casas prefabricadas de estructura de acero ligera. La moderna casa de reasentamiento resistente a terremotos con estructura de bambú, de rápido ensamblaje, utiliza tablas de bambú encoladas comunes como material básico. Las especificaciones utilizadas son tablas convencionales que actualmente se producen y venden en masa. Los materiales de construcción se obtienen ampliamente y el precio es razonable. Dado que el ancho de las tablas de bambú pegadas es de 1220 mm, para mejorar la utilización del material, el módulo de construcción básico de la casa de reasentamiento es de 1,22 my el plano estándar de la casa de reasentamiento es de 5 × 2, que pueden utilizar diez hogares. , siendo el área de cada hogar aproximadamente de 17,8m2 a 22,3m2. El área por hogar o el número de hogares se puede aumentar según las condiciones reales. Cada casa tiene una puerta y dos ventanas en su fachada. El área de iluminación natural de cada ventana es de 1,5 m2 y el área de iluminación natural de cada vivienda es de 3 m2. El área plana del aula temporal de bambú es de aproximadamente 48 m2, como se muestra en la Figura 2. Otros diseños son más o menos los mismos que los de las casas de reasentamiento. La Figura 3 muestra la instalación y el uso de casas de reasentamiento en la ciudad de Guangyuan, provincia de Sichuan. El primer lote de casas de reasentamiento se utiliza como oficinas hospitalarias y clínicas para la escuela primaria Guangyuan North Street en Sichuan. El segundo lote de 17 aulas de reasentamiento se instaló a finales de junio y se utilizan como salas de examen de ingreso a la universidad local.
2.3 Diseño estructural
El diseño sísmico de casas de reasentamiento resistentes a terremotos con estructura de bambú adopta el método de diseño de las casas con estructura de madera de América del Norte. Una casa de reasentamiento de un solo piso se puede simplificar a un sistema de un solo grado de libertad. En las estructuras livianas de bambú, el sistema de resistencia a fuerzas laterales (LFRS) incluye muros de corte, tabiques horizontales (es decir, techos) y sus combinaciones, formando el mecanismo básico de resistencia a fuerzas laterales. El diseño de muros de corte debe incluir:
(1) Resistencia al corte de los paneles de muro
(2) Resistencia al vuelco de los conectores y miembros finales del muro.
(3) El conector transmite la fuerza cortante del muro de corte.
Este artículo adopta el método de diseño de tensión permitida, suponiendo que la casa de reasentamiento está ubicada en la zona de terremotos 3 del estándar estadounidense, lo que equivale a la fortificación de noveno grado de mi país.
El diafragma en el techo es similar a la viga en I. Su panel se puede usar como alma de la viga en I para resistir la fuerza de corte, y las tiras de borde se pueden usar como brida de la viga. Viga en I para resistir el momento de flexión. El diseño del diafragma debe incluir:
(1) Resistencia del panel a fuerzas de corte laterales
(2) Resistencia del marco periférico a fuerzas de delimitadores laterales.
(3) El conector transmite la fuerza lateral del suelo o techo.
Las vigas de bambú para techos son los principales componentes que soportan tensiones en las estructuras livianas de bambú y su capacidad de carga está relacionada con el desempeño de seguridad de toda la estructura.
Para verificar el desempeño de seguridad de la casa de reasentamiento, el equipo de investigación realizó una serie de pruebas estáticas, como se muestra en la Figura 4.
La prueba de carga uniforme que simula la carga de nieve muestra que bajo una carga uniforme de 500 N/m2, la deformación de la armadura del techo y sus paneles del techo es muy pequeña y puede cumplir con los requisitos de especificación bajo la carga doble de nieve; de 1000N/m2 Bajo carga, las armaduras del techo y sus paneles del techo pueden mantener un buen rendimiento de trabajo.
Los resultados de las pruebas estáticas de las vigas del techo muestran que las vigas de bambú livianas tienen un buen rendimiento de trabajo bajo la carga de diseño. La capacidad de carga máxima promedio obtenida en la prueba es aproximadamente 1,7 veces la carga de diseño. Las cerchas del tejado tienen una gran reserva de resistencia. La armadura de techo de bambú liviana y de alta resistencia es un sistema estructural económico, confiable y ecológico.
2.4 Otras pruebas
Para las casas de reasentamiento con estructura de bambú, el equipo de investigación invitó a agencias de pruebas calificadas para probar la calidad del aire interior y los resultados coincidieron completamente con los estándares nacionales pertinentes. El diseño de protección contra incendios de la casa de reasentamiento utiliza paneles de yeso, que cumplen con el límite de resistencia al fuego de 30 minutos según los cálculos. Las pruebas reales se llevarán a cabo en un futuro próximo.
Aulas de clase 3
Como se muestra en la Figura 5, profesores y estudiantes de la Universidad de Hunan y la Universidad Americana donaron 17 conjuntos de aulas temporales de bambú y 3 conjuntos de 16 casas de reasentamiento de 50 m2. Fondo Luna Azul A finales de junio de 2008, se instaló en la escuela primaria Guangyuan North Street en Sichuan y se puso en práctica el examen de ingreso a la universidad y la enseñanza normal.
4 Conclusión
El bambú es un recurso forestal importante. La superficie de plantación y producción de bambú de mi país ocupa el primer lugar en el mundo, y las regiones central y meridional son extremadamente ricas en recursos de bambú. La aplicación del bambú, un recurso natural, como principal material estructural en la ingeniería civil, y el desarrollo de nuevos sistemas estructurales de bambú cumplen con los requisitos de la construcción de una "sociedad biorientada" y el desarrollo sostenible de los edificios, y se espera que se conviertan en un gran avance en el campo. de ingeniería civil. El bambú y las estructuras de bambú tienen las siguientes características: primero, las materias primas son ampliamente obtenidas y renovables; segundo, el bambú tiene buenas propiedades físicas y mecánicas y propiedades de procesamiento; tercero, tiene una apariencia hermosa y buena durabilidad;
Utilizando los abundantes recursos de bambú del centro sur de China y Sichuan, el equipo de investigación desarrolló una moderna casa de reasentamiento con estructura de bambú resistente a terremotos y la instaló en la zona del desastre de Sichuan con buenos resultados. Además, el equipo de investigación también desarrolló una residencia permanente con estructura de bambú, que tiene buena resistencia a los terremotos, cumple con los requisitos de protección ambiental y desarrollo sostenible, y es una buena opción para la reconstrucción posterior a un desastre. El desarrollo de la tecnología moderna de estructuras de bambú puede, por un lado, desarrollar un sistema de "construcción ecológica" y promover la construcción de una "sociedad biorientada"; por otro lado, puede desarrollar la utilización racional de los recursos naturales en Central; y el sur de China y Sichuan, mejorar el nivel de la industria del bambú y aumentar la tasa de utilización del bambú de la suerte, el nivel de utilización y el valor económico, abrir nuevos espacios y mercados para la utilización de recursos de bambú, aumentar los ingresos de los agricultores y promover la construcción. de una sociedad armoniosa y de un nuevo paisaje.
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