Proprietà meccaniche del bambù
Quali sono le proprietà meccaniche del bambù? Questa è probabilmente una delle domande più frequenti poste da architetti, ingegneri e costruttori interessati a utilizzare il bambù come materiale da costruzione. Le proprietà del legno, dell'acciaio, del calcestruzzo e persino dei prodotti semilavorati in bambù, come pavimenti e pannelli di bambù, sono note da tempo, ma non quelle delle canne di bambù. Ma non quelle delle canne di bambù.
"Le proprietà di resistenza del bambù sono spesso da due a tre volte superiori a quelle del legno convenzionale. Tuttavia, le incertezze legali relative alle norme e agli standard edilizi rendono difficile l'utilizzo delle canne di bambù come materiale da costruzione in Europa".
Bambù è un nome collettivo per oltre 1.575 specie vegetali diverse appartenenti alla famiglia delle graminacee (Gramineae). Ciascuna di queste specie di bambù ha proprietà strutturali e meccaniche diverse, proprio come le specie di legno convenzionali come il teak, la quercia, ecc. Inoltre, le proprietà meccaniche della stessa specie di bambù possono variare notevolmente. Queste differenze sono dovute all'età del tronco di bambù, al contenuto di umidità, alle condizioni di crescita (clima, altitudine, condizioni del suolo) e alla parte del tronco di bambù su cui vengono eseguiti i test.
Poiché le specie di bambù più adatte alla costruzione provengono da Paesi tropicali, è spesso difficile determinare le esatte condizioni di crescita e ottenere un buon materiale di prova. Di conseguenza, studi diversi portano spesso a conclusioni diverse, il che significa che il comportamento del materiale in determinate situazioni non è ancora del tutto certo.
Perché
le proprietà meccaniche sono così importanti?
In Europa non esiste ancora una standardizzazione (Eurocodice) per le canne di bambù come materiale da costruzione. La mancanza di tali norme per il bambù rende difficile la vita di chi vuole costruire con questo materiale, per cui c'è un urgente bisogno di regole e standard chiari.
I test già effettuati sulla resistenza alla compressione, alla trazione e alla flessione del bambù sono promettenti e in genere mostrano risultati molto migliori rispetto ai materiali da costruzione convenzionali. Tuttavia, prima di poter stabilire un codice edilizio legale per i pali di bambù come materiale da costruzione, è necessario studiare altri fattori.
Altre
Proprietà meccaniche
Queste altre proprietà sono
- durabilità
- sicurezza antincendio
- sostenibilità ambientale
- facilità d'uso
- efficienza energetica.
Sono necessarie ulteriori ricerche, in particolare nelle aree della resistenza al fuoco e della durata. Tuttavia, negli ultimi anni sono stati compiuti progressi significativi con l'introduzione della norma internazionale ISO 22157.
Bambù
Resistenza alla trazione
Strisce di bambù
La resistenza massima alla trazione del bambù viene determinata testando le fibre (strisce di bambù) piuttosto che l'intero stelo di bambù. Come per la resistenza alla compressione, la norma ISO 22157 fornisce linee guida per la resistenza alla trazione parallela alla direzione delle venature, ma non per la resistenza alla trazione perpendicolare alla direzione delle venature.
Campioni
Per misurare la resistenza alla trazione del bambù, vengono testati tre campioni per ogni tronco di bambù, prelevati dalla parte inferiore, media e superiore del tronco. Ogni striscia di bambù è lunga 100 mm, larga da 10 a 20 mm e di spessore pari al fusto del bambù.
il nodo
Ogni campione deve contenere un nodo perché la direzione della grana del nodo è opposta a quella del gambo. Pertanto, il nodo è considerato il punto più debole sotto carico di trazione (per le prove di resistenza alla compressione è il contrario). Il contenuto di umidità di ciascuno di questi campioni deve essere determinato in conformità alla norma ISO 22157.
Conclusione
La resistenza media a trazione delle diverse specie di bambù è, per la maggior parte, di 160 N/mm2. Si tratta di un valore da tre a quattro volte superiore alla resistenza alla trazione della maggior parte delle specie legnose commerciali.
Bambù
Resistenza alla flessione
La flessione di una canna di bambù influisce direttamente sul comportamento della struttura costruita. È quindi necessario essere in grado di prevedere la flessione di ogni elemento di una struttura prima di utilizzarla. Il metodo più comune per determinare la deflessione di una trave o di una colonna è la prova di deflessione su quattro punti. Per questo motivo, la norma ISO 22157 propone questa prova per determinare la resistenza alla flessione di un tronco di bambù.
Bambù
Resistenza alla flessione del bambù Guadua
La prova di flessione su quattro punti prevista dalla norma ISO 22157 è stata eseguita presso l'Università di Los Andes in Colombia. La prova di flessione è stata eseguita sugli stessi tronchi di bambù delle prove di resistenza alla compressione e al taglio.
La prova di flessione a quattro punti è stata utilizzata per determinare il modulo di elasticità e, naturalmente, la resistenza alla flessione. I risultati di questa prova sono riportati nella tabella seguente.
Il modulo di elasticità della Guadua angustifolia è più alto nella parte inferiore e centrale del tronco, quando il tronco ha 4-5 anni. Non è così per la parte superiore del tronco, dove il modulo di elasticità più alto si ottiene quando il tronco ha 3 o 4 anni, proprio come quando il modulo di elasticità viene determinato nella prova di compressione.
Inoltre, la resistenza alla flessione del tronco di bambù non è la stessa per le tre parti, con la parte superiore del tronco di bambù che ha una resistenza alla flessione maggiore rispetto alla parte inferiore. La resistenza alla flessione aumenta con l'altezza del tronco. La resistenza alla flessione della Guadua angustifolia è di circa 100 N/mm2.
Bambù
Confronto della resistenza alla flessione di diverse specie di bambù
La resistenza alla flessione della Guadua angustifolia è dello stesso ordine di grandezza della resistenza alla flessione di altre specie di bambù comunemente utilizzate. La tabella seguente fornisce una panoramica della resistenza alla flessione di alcune altre specie di bambù. Non tutti i risultati sono stati ottenuti utilizzando la prova di flessione a quattro punti prevista dalla norma ISO 22157. Questi valori possono quindi variare leggermente, ma danno un'idea dell'entità della resistenza alla flessione di diverse specie di bambù.
Conclusioni
La resistenza alla flessione della maggior parte delle specie di bambù varia tra 50 e 150 N/mm2 , che è circa il doppio di quella della maggior parte delle specie di legno convenzionali. Le variazioni nei risultati dei test sono probabilmente dovute al contenuto di umidità dei tronchi di bambù testati e ai diversi metodi di prova utilizzati. Ad esempio, un tronco di bambù con un basso contenuto di umidità è probabile che abbia una resistenza alla flessione inferiore rispetto a un tronco di bambù con un contenuto di umidità più elevato.
