材料のイノベーション: 構造工学竹 (SEB) とは何ですか?

May 13, 2023

大げさに聞こえるかもしれませんが、竹は建設業界の将来にとって最も有望な材料の 1 つであると確信して言えます。 アトリエ 1 の主任エンジニアであるニール・トーマス氏は、理想的な建築材料を設計するとしたら、それは竹によく似ているだろうと言います。 これは、成長が非常に早く、世界中の多くの国に存在し、非常に効率的な断面を持ち、優れた耐荷重強度を備えているためです。 しかし、竹はそのままの構造での用途を超えて、高度な加工が可能な素材でもあり、床材や備品、そしてこの記事で見るように構造工学竹 (SEB) 構造用に積層することもできます。エンジニアリングウッドと非常によく似ています。 この構造材料技術に取り組んでいるミズーリ州セントルイスの会社 ReNüTeq Solutions, LLC の創設者兼 CEO である Luke D. Schuette に話を聞きました。

人工竹は、生の竹稈から作られ、圧力と熱によって積層複合材料を形成し、その後接着して構造部品を形成します。 Renüteq の場合、スラットの準備プロセスと最終製品は、放射状積層竹と呼ばれる構造建築用途に特化して特許を取得しています。 RadLam® は、積層前に稈スラットの内側から強度の低い繊維を除去することで稈の最高性能の繊維を最適化し、同時に廃棄物を削減して生産時の効率を高めます。 SEB の主な用途は、構造システム (柱と梁)、建物の構造ガラス システム (入り口、屋根、ファサード システム)、カーテン ウォールや床から天井までのフレームです。

Luke 氏によると、用途は似ていますが、「構造的な観点から見ると、SEB は市場に出ているマス ティンバーよりもはるかに強いです。ReNüTeq の SEB の弾性係数は 400 万 PSI 以上で、これは SEB の 2 倍以上の強度です」加工木材または集成材製品. 引張状態では、竹全体に連続的なシリカ繊維が含まれているため、10 倍以上の強度があります. SEB の高密度は、木材繊維がボルト接続内で押しつぶされるため、接続設計に理想的ですが、これにより、その強度が維持されますより高い圧縮下で形成されます。」 人工木材よりも密度が 40% 高いため、炭化速度がはるかに遅いため、竹構造物の耐火性能が木材よりも大幅に優れていることも意味します。 「竹は細胞レベルで木材繊維よりも閉じているため、湿気や温度変化に対してより安定しています。SEBは揮発性条件下でマスティンバーよりも28%以上安定しており、構造システムとガラスシステムの両方に最適です」 。」

竹には構造上の用途に加えて、環境への影響という点でも利点があります。 ルークは、竹林は従来の森林よりも 37% 多くの酸素を生成すると指摘します。 「グアドゥア竹は炭素を隔離するだけでなく、成長するにつれて酸素も生成し、樹木よりも最大 37% 多くの酸素を生成します。産業革命中、そして現在でも世界中で大量の天然樹木が伐採されています。木造建築は考慮されています」コンクリートや鉄と比較すると持続可能ですが、特にすでに枯渇した天然林を考慮すると、竹の持続可能性には程遠いです。」 竹には幾何学的な成長曲線があり、樹木による CO2 除去よりも 10 倍速くなります。 集中的に収穫すると、最適に管理された農場では、グループあたり年間最大 1.76 トンの CO2、または年間あたり最大 362 トン/ヘクタールの CO2 を隔離できます。 Renüteq の製品は、ラテンアメリカで栽培され、ASTM (米国試験材料協会) によって認定されたグアドゥア種を使用して生産されています。

さらに、考慮すべきもう 1 つの要素は土壌の品質です。これは常に言及されているわけではありません。 ルークによれば、「グアドゥア竹の根系は、成長から収穫まで無傷のままです。木材が収穫されると、根系が死んで土壌が急激に不安定になり、その結果、表土の浸食が起こります。この極端な例は、次のような場所で世界中で発生しています。」 」 これを説明するために、彼はインドのコンシャス プラネットの創設者であるサハドグルの言葉を思い出します。「環境を救うために土壌を守れ。土壌劣化は現代の最も差し迫った生態学的課題です。農業は豊かな土壌でのみ繁栄できます。単に土壌が存在するだけです。」それ以外に方法はありません。土壌の再生は生命の活性化です。」

シュエット氏によると、唯一の障害は依然として、この材料を使用してすでに完成した建物や製品設計のソリューションや例に関する知識にアクセスできることだという。 他の構造建築材料に比べて竹の主な性能と持続可能性の利点についての認識を広めることは、将来の竹の使用を確保するために重要な部分となります。

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編集者注:この記事はもともと 2022 年 11 月 8 日に公開されました。