Producent wytrzymałych ogrodzeń bambusowych

Jak zaprojektować wewnętrzną konstrukcję nośną (taką jak żebra wzmacniające i układ siatki). ciężkie bambusowe panele ogrodzeniowe poprawić ogólną sztywność?

Właściwości materiału i podstawy projektowania ciężkie bambusowe panele ogrodzeniowe

1. Naturalne właściwości i zalety przetwórstwa bambusa
Jako naturalny materiał polimerowy bambus ma wyjątkowe właściwości fizyczne i mechaniczne. Biorąc za przykład ciężkie bambusowe panele ogrodzeniowe produkowane na zewnątrz przez firmę Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd., wykorzystuje ona wysokiej jakości bambus o wieku drzewa przekraczającym sześć lat, który jest dzielony i rozkładany na ciągłą, usieciowaną wiązkę włókien sieciowych, zachowując oryginalny układ włókien bambusa. Ta technologia przetwarzania pozwala bambusowi zachować jego naturalną strukturę, jednocześnie znacznie poprawiając jego twardość i trwałość dzięki obróbce w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Jego jednorodność gęstości jest lepsza niż w przypadku tradycyjnego drewna i ma dobrą odporność na owady i pleśń. Zawartość wilgoci jest kontrolowana na odpowiednim poziomie, aby uniknąć deformacji i pęknięć spowodowanych zmianami wilgotności. Ponadto, precyzyjnie kontrolując dozowanie, aby zapewnić mocne połączenie włókien bambusa, proces ogrzewania i utwardzania pod ciśnieniem kończy formowanie półwyrobu pod ciśnieniem tysięcy ton, jeszcze bardziej zwiększając ogólną stabilność materiału. Te cechy zapewniają solidną podstawę materiałową do projektowania konstrukcyjnego wytrzymałych bambusowych paneli ogrodzeniowych.

2. Wymagania funkcjonalne ciężkich bambusowych paneli ogrodzeniowych
Wytrzymałe ogrodzenia bambusowe są stosowane głównie w scenach zewnętrznych o dużym obciążeniu i muszą mieć następujące podstawowe właściwości: po pierwsze, są w stanie wytrzymać duże uderzenia zewnętrzne, takie jak zderzenia ludzi z pojazdami lub naturalne obciążenia wiatrem; po drugie, mogą przystosować się do wilgotnego środowiska, aby uniknąć uszkodzeń konstrukcyjnych spowodowanych zmianami zawartości wilgoci; po trzecie, mają długoterminową trwałość i zmniejszają koszty konserwacji; po czwarte, są zgodne z koncepcjami ochrony środowiska i odzwierciedlają wartość zrównoważonego rozwoju. Z właściwości produktów bambusowych i drewnianych wynika, że ​​powierzchnia ciężkich materiałów bambusowych po specjalnej obróbce nadaje się do wilgotnych środowisk i nie ma potrzeby częstego malowania w celu zabezpieczenia przed korozją. Codzienne czyszczenie może utrzymać wydajność, co stanowi gwarancję stabilnej pracy paneli ogrodzeniowych w złożonych środowiskach. Naturalna faktura i kolor bambusa mogą uwydatnić piękno przestrzeni zewnętrznych, a przy projektowaniu konstrukcji należy wziąć pod uwagę równowagę między funkcją a estetyką.

Podstawowe teorie projektowania wewnętrznych konstrukcji wsporczych

1. Zastosowanie zasad mechanicznych w konstrukcjach wsporczych
Wytrzymałość to zdolność materiału do przeciwstawienia się uszkodzeniom, a sztywność to odporność na odkształcenia. W przypadku wytrzymałych ogrodzeń bambusowych niewystarczająca sztywność spowoduje nadmierne odkształcenie konstrukcji pod obciążeniem, co wpłynie na bezpieczeństwo i wygląd. Zgodnie z teorią mechaniki materiałów sztywność konstrukcji jest ściśle powiązana z modułem sprężystości materiału, momentem bezwładności przekroju oraz układem konstrukcji nośnej. Moduł sprężystości ciężkiego bambusa bambusowego poprawia się poprzez obróbkę w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, a rozsądna konstrukcja wewnętrznej konstrukcji nośnej może dodatkowo zwiększyć moment bezwładności sekcji, poprawiając w ten sposób ogólną sztywność.
Obciążenia, jakie mogą wytrzymać ciężkie bambusowe panele ogrodzeniowe, obejmują: obciążenia pionowe (takie jak ciężar własny), obciążenia poziome (takie jak siła wiatru, siła uderzenia) oraz obciążenia dynamiczne (takie jak wibracje generowane przez przejeżdżający pojazd). Projekt konstrukcji nośnej musi jasno określać ścieżkę przenoszenia obciążenia, aby zapewnić skuteczne przeniesienie obciążenia na fundament za pośrednictwem takich elementów, jak żebra i kraty wzmacniające. Na przykład ustawienie żeber wzmacniających w kierunku poziomym może przenieść siłę wiatru na słupy, a pionowy układ siatki może rozproszyć ciężar własny i obciążenie górne, aby uniknąć lokalnej koncentracji naprężeń.

2. Bionika i projektowanie optymalizacji strukturalnej
Bambus sam w sobie jest wydajną konstrukcją mechaniczną, a jego bambusowe węzły są odpowiednikiem naturalnych pierścieni wzmacniających. Pusta w środku struktura bambusowej ściany zmniejsza jej ciężar własny, zachowując przy tym wysoką sztywność na zginanie. Projektując ciężkie bambusowe panele ogrodzeniowe, można symulować działanie wzmacniające węzłów bambusa, a w konstrukcji wsporczej można ustawić okrągłe lub poprzeczne żebra wzmacniające, aby symulować efekt zwiększenia sztywności węzłów bambusa na łodygach bambusa. Jednocześnie, wykorzystując właściwości wzdłużnego ułożenia włókien bambusa, wewnątrz paneli ogrodzeniowych osadzono podłużne żebra wzmacniające, aby zwiększyć sztywność na rozciąganie wzdłuż kierunku włókien.
Wykorzystując technologię optymalizacji topologicznej, oprogramowanie elementów skończonych służy do symulacji rozkładu naprężeń w różnych układach konstrukcji wsporczych, usuwania nieefektywnych materiałów i zachowania kluczowych ścieżek nośnych. Na przykład parametry mechaniczne bambusa i ciężkich materiałów bambusowych (takie jak moduł sprężystości i współczynnik Poissona) są wykorzystywane jako dane wejściowe do ustalenia trójwymiarowego modelu panelu ogrodzeniowego metodą elementów skończonych, analizy odkształcenia i naprężeń pod typowymi obciążeniami, optymalizacji położenia, liczby i kształtu przekroju poprzecznego żeber wzmacniających, dostosowania rozkładu materiału do wymagań mechanicznych i poprawy sztywności bez znaczącego zwiększania ciężaru.

Szczegółowy plan projektu wewnętrznej konstrukcji wsporczej

1. Konstrukcja żeber wzmacniających
Rodzaj i układ żeber wzmacniających
Wzdłużne żebra wzmacniające: ustawiane na długości przęsła, liczba ustalana jest w zależności od szerokości przęsła i zazwyczaj jedno jest ustawiane co 200-300mm. Przyjmuje prostokątny przekrój poprzeczny o wymiarach przekroju 20 mm × 30 mm. Materiał to ten sam ciężki bambus, co deska ogrodzeniowa, połączony z panelem za pomocą wpustu i czopa lub kleju. Wzdłużne żebra wzmacniające mogą zwiększyć sztywność zginania deski ogrodzeniowej w kierunku długości i przeciwdziałać odkształceniom ugięcia spowodowanym dużą rozpiętością.
Poprzeczne żebra wzmacniające: ułożone prostopadle do kierunku długości, w rozstawie 300-500mm, a wielkość przekroju poprzecznego może być nieco mniejsza niż podłużnych żeber wzmacniających (np. 15mm×25mm). Zadaniem poprzecznych żeber wzmacniających jest połączenie podłużnych żeber wzmacniających w celu utworzenia szkieletu kraty i jednoczesnego przenoszenia obciążeń poziomych. Na obu końcach i w środkowym miejscu podparcia deski ogrodzeniowej można zastosować poprzeczne żebra wzmacniające, aby zwiększyć lokalną sztywność.
Ukośne żebra wzmacniające: ustawione w kierunku ukośnym deski ogrodzeniowej, tworzą trójkątną konstrukcję nośną. Trójkąt jest stabilny i może skutecznie przeciwstawić się odkształceniom ścinającym i obciążeniom skrętnym. Wielkość przekroju skośnych żeber wzmacniających jest podobna do wielkości poprzecznych żeber wzmacniających i są one połączone z podłużnymi i poprzecznymi żebrami zbrojenia poprzez węzły narożne. Aby zwiększyć siłę połączenia, w węzłach można zastosować łączniki metalowe lub czopy bambusowe.

Sposób połączenia zbrojenia z panelem
Połączenie klejowe: Użyj przyjaznego dla środowiska kleju opracowanego niezależnie przez Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd., aby nałożyć klej na powierzchnię styku pomiędzy zbrojeniem a panelem i utworzyć integralne połączenie poprzez zwiększenie ciśnienia i utwardzanie. W procesie łączenia klejem należy kontrolować ilość kleju, aby mieć pewność, że połączenie jest mocne i nie rozpływa się, co pozwala uniknąć wpływu na wygląd i ekologiczność.
Połączenie wpuszczane i czopowe: Obróbka czopów i oczek wpuszczanych na panelu i zbrojeniu, a następnie połącz je poprzez wpust i czop. Struktura wpuszczana i czopowa może zapewnić pewien stopień wytrzymałości na wyciąganie i ścinanie, zachowując jednocześnie naturalną teksturę bambusa, co jest zgodne z koncepcją ochrony środowiska. W przypadku części o dużym obciążeniu można połączyć klej i połączenie wpuszczane i czopowe, aby poprawić niezawodność połączenia.

2. Projekt układu siatki
Wybór formy siatki
Siatka prostokątna: powstaje w wyniku pionowego przecięcia wzmocnień podłużnych i poprzecznych, co jest najczęstszą formą układu siatki. Siatka prostokątna jest łatwa w konstrukcji i wygodna w standaryzowanej produkcji i nadaje się do scen o stosunkowo równomiernym rozkładzie obciążenia. Rozmiar siatki można dostosować do specyfikacji deski ogrodzeniowej i wielkości ładunku, zwykle od 200 mm × 200 mm do 300 mm × 300 mm.
Siatka diamentowa: Ukośne żebra wzmacniające są połączone z podłużnymi i poprzecznymi żebrami wzmacniającymi, tworząc siatkę rombową. Kierunek przekątnej siatki diamentowej jest mocny, co lepiej wytrzymuje obciążenie ukośne i moment obrotowy. Nadaje się do paneli ogrodzeniowych, które mogą być poddawane dużym obciążeniom, np. obszary w pobliżu dróg lub obszary często narażone na uderzenia.
Siatka o strukturze plastra miodu: Sześciokątna struktura imitująca plaster miodu składa się z wielu sześciokątnych jednostek. Siatka o strukturze plastra miodu ma doskonałą odporność na ściskanie i zginanie, a materiał jest równomiernie rozłożony, co może zapewnić większą sztywność przy tej samej wadze. Jednak obróbka siatki o strukturze plastra miodu jest trudniejsza, a do cięcia i montażu wymagany jest specjalny sprzęt. Nadaje się do wysokiej klasy ciężkich bambusowych paneli ogrodzeniowych o wyjątkowo wysokich wymaganiach dotyczących sztywności.
Optymalizacja gęstości siatki
Gęstość siatki wpływa bezpośrednio na sztywność i wagę deski ogrodzeniowej. Podczas projektowania należy określić optymalną gęstość siatki na podstawie obliczeń mechanicznych i eksperymentów. W przypadku ciężkich materiałów bambusowych, ze względu na ich jednolitą gęstość i dużą wytrzymałość, rozstaw siatek można odpowiednio zwiększyć, aby zmniejszyć wagę, zachowując jednocześnie sztywność poprzez optymalizację przekroju poprzecznego zbrojenia. Przykładowo w obszarach o małych obciążeniach rozstaw siatki można ustawić na 300mm×300mm, natomiast w obszarach o obciążeniach skupionych (takich jak środek deski ogrodzeniowej lub w pobliżu słupa) rozstaw siatki zmniejsza się do 200mm×200mm i zwiększa się wielkość przekroju zbrojenia.

3. Projektowanie i wzmacnianie węzłów
Typ węzła i analiza sił
Węzły wewnętrznej konstrukcji nośnej deski ogrodzeniowej obejmują przecięcie wzmocnień podłużnych i poprzecznych, przecięcie wzmocnień ukośnych ze wzmocnieniami podłużnymi i poprzecznymi itp. Węzły są kluczowymi elementami do przenoszenia obciążeń i muszą mieć odpowiednią wytrzymałość i sztywność. Typowe formy uszkodzeń węzłów obejmują uszkodzenia przy ścinaniu i rozdzieraniu, dlatego projekt węzła musi skupiać się na wytrzymałości na ścinanie i rozciąganie.
Środki wzmacniające węzły
Łączniki metalowe: Do łączenia wzmocnień w węzłach należy używać kątowników, śrub i innych części metalowych ze stali nierdzewnej. Złącza metalowe mogą zapewnić niezawodne połączenia mechaniczne, szczególnie w przypadku dużych obciążeń. Na przykład na przecięciu wzmocnień podłużnych i poprzecznych stosuje się kody kątowe ze stali nierdzewnej do mocowania połączeń za pomocą śrub. Grubość kodów kątowych jest nie mniejsza niż 3 mm, a średnica śrub jest nie mniejsza niż 6 mm.
Wzmocnienia bambusowe: do wzmocnienia węzłów stosuje się naturalne materiały, takie jak czopy bambusowe i gwoździe bambusowe. Na podstawie połączenia wpuszczanego i czopowego wbijane są gwoździe bambusowe w celu dalszego mocowania. Średnica gwoździ bambusowych wynosi 5-8 mm, a długość określa się na podstawie grubości zbrojenia, aby zapewnić penetrację obu warstw zbrojenia. Wzmocnienia bambusowe są kompatybilne z ciężkimi materiałami bambusowymi i spełniają wymogi ochrony środowiska.
Wzmocnienie kleju: Zwiększ ilość kleju w węźle, aby utworzyć pogrubioną warstwę kleju, co poprawi siłę wiązania węzła. Grubość warstwy kleju jest kontrolowana na poziomie 1-2 mm, aby uniknąć niepełnego utwardzenia lub koncentracji naprężeń z powodu nadmiernej grubości warstwy kleju.

Adaptacja projektu konstrukcyjnego w oparciu o proces Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.

1. Wpływ właściwości materiałów na projektowanie konstrukcji
Przy projektowaniu konstrukcji wsporczych należy wziąć pod uwagę następujące cechy ciężkich materiałów bambusowych:
Kierunek ułożenia włókien: włókna bambusa są ułożone wzdłuż kierunku długości, a wytrzymałość na rozciąganie wzdłużne jest znacznie wyższa niż w kierunku poprzecznym. Dlatego też zbrojenie podłużne powinno być rozmieszczone możliwie wzdłuż kierunku włókien, aby w pełni wykorzystać wysoką wytrzymałość materiału, natomiast zbrojenie poprzeczne musi kompensować problem niewystarczającej wytrzymałości poprzecznej poprzez rozsądne projektowanie przekroju.
Jednorodność gęstości: Proces ogrzewania i utwardzania pod ciśnieniem sprawia, że ​​gęstość ciężkiego materiału bambusowego jest jednolita i nie jest łatwo mieć defekty, takie jak zapadnięte krawędzie i pominięte przewody, co zapewnia gwarancję stabilnego połączenia konstrukcji nośnej. W projekcie można odpowiednio zredukować zbędne projektowanie zbrojenia spowodowane wadami materiałowymi, aby zoptymalizować układ konstrukcyjny.
Przyjazne dla środowiska działanie kleju: Opracowany przez nas klej ma wysoką siłę wiązania i kontrolowane dozowanie, co może zapewnić niezawodność połączenia zbrojenia z panelem. Podczas projektowania węzła klejonego wymaganą powierzchnię klejenia można obliczyć na podstawie parametrów wytrzymałości kleju na ścinanie i rozciąganie, aby uniknąć nadmiernego użycia kleju wpływającego na ekologiczność.

2. Synergia procesów i optymalizacja produkcji
W połączeniu z procesem nagrzewania i utwardzania pod ciśnieniem, zbrojenie i panel można prasować jednocześnie na etapie formowania półwyrobu, tworząc integralną strukturę. Ten zintegrowany proces może skrócić późniejszy proces montażu i uniknąć szkód materialnych spowodowanych wtórną obróbką. Jednocześnie zapewnia ścisłe połączenie zbrojenia z panelem i poprawia ogólną sztywność. Na przykład podczas prasowania półfabrykatów paneli ogrodzeniowych z wyprzedzeniem umieszczane są krzyżujące się żebra wzmacniające, a tysiące ton nacisku jest wykorzystywane do przeplatania żeber wzmacniających z włóknami panelu, tworząc jednolitą ogólną strukturę.