Proizvođač teških bambusovih ograda

Kako dizajnirati unutarnju potpornu strukturu (kao što su rebra za pojačanje i raspored rešetki). teške bambusove ograde poboljšati ukupnu krutost?

Svojstva materijala i osnove dizajna teške bambusove ograde

1. Prirodna svojstva i prednosti obrade bambusa
Kao prirodni polimerni materijal, bambus ima jedinstvena fizikalna i mehanička svojstva. Uzimajući za primjer vanjske teške bambusove ograde koje proizvodi Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd., koristi se visokokvalitetni bambus sa stablom starijim od šest godina, koji se cijepa i razgrađuje u kontinuirani umreženi mrežni snop vlakana, zadržavajući izvorni raspored bambusovih vlakana. Ova tehnologija obrade omogućuje bambusu da zadrži svoju prirodnu strukturu dok značajno poboljšava njegovu tvrdoću i izdržljivost obradom na visokoj temperaturi i pod visokim pritiskom. Njegova ujednačenost gustoće bolja je nego kod tradicionalnog drva i ima dobru otpornost na insekte i plijesan. Sadržaj vlage kontrolira se na odgovarajućoj razini kako bi se izbjegle deformacije i pucanje uzrokovano promjenama vlažnosti. Osim toga, preciznim kontroliranjem doziranja kako bi se osiguralo da su bambusova vlakna čvrsto spojena, proces zagrijavanja i stvrdnjavanja pod tlakom dovršava kalupljenje pod tisućama tona pritiska, dodatno povećavajući ukupnu stabilnost materijala. Ove karakteristike daju čvrstu materijalnu osnovu za konstrukcijski dizajn ogradnih panela od bambusa za teške uvjete rada.

2. Funkcionalni zahtjevi teških ploča za ogradu od bambusa
Ograde od bambusa za teške uvjete rada  uglavnom se koriste u vanjskim scenama s velikim opterećenjem i moraju imati sljedeće osnovne karakteristike: prvo, mogu izdržati velike vanjske udare, poput sudara između ljudi i vozila ili prirodnog opterećenja vjetrom; drugo, mogu se prilagoditi vlažnim okruženjima kako bi se izbjeglo oštećenje strukture zbog promjena u sadržaju vlage; treće, imaju dugotrajnu trajnost i smanjuju troškove održavanja; četvrto, u skladu su s konceptima zaštite okoliša i odražavaju vrijednost održivog razvoja. Od karakteristika proizvoda od bambusa i drva, površina teških materijala od bambusa prikladna je za vlažna okruženja nakon posebnog tretmana i nema potrebe za čestim bojanjem za zaštitu od korozije. Svakodnevno čišćenje može održati performanse, što daje jamstvo za stabilan rad ogradnih ploča u složenim okruženjima. Prirodna tekstura i boja bambusa mogu poboljšati ljepotu vanjskih prostora, a ravnoteža između funkcije i estetike mora se uzeti u obzir pri strukturnom dizajnu.

Osnovne teorije dizajna unutarnjih potpornih konstrukcija

1. Primjena mehaničkih principa u nosivim konstrukcijama
Čvrstoća je sposobnost materijala da se odupre oštećenjima, a krutost je sposobnost da se odupre deformaciji. Za teške bambusove ograde, nedovoljna krutost će uzrokovati preveliku deformaciju strukture pod opterećenjem, što utječe na sigurnost i izgled. Prema teoriji mehanike materijala, krutost konstrukcije usko je povezana s modulom elastičnosti materijala, momentom tromosti presjeka i rasporedom nosive konstrukcije. Modul elastičnosti bambusovog teškog bambusovog materijala poboljšan je obradom na visokoj temperaturi i visokom tlaku, a razuman dizajn unutarnje potporne strukture može dodatno povećati moment inercije sekcije, čime se poboljšava ukupna krutost.
Opterećenja koja teški bambusovi ogradni paneli mogu podnijeti uključuju: vertikalna opterećenja (kao što je vlastita težina), horizontalna opterećenja (kao što su sila vjetra, sila udarca) i dinamička opterećenja (kao što su vibracije generirane prolaskom vozila). Dizajn potporne konstrukcije mora razjasniti put prijenosa opterećenja kako bi se osiguralo da se opterećenje može učinkovito prenijeti na temelj kroz komponente kao što su rebra za pojačanje i rešetke. Na primjer, postavljanje rebara za pojačanje u vodoravnom smjeru može prenijeti silu vjetra na stupove, a vertikalni raspored mreže može raspršiti vlastitu težinu i gornje opterećenje kako bi se izbjegla lokalna koncentracija naprezanja.

2. Bionika i konstrukcijski optimizacijski dizajn
Bambus je sam po sebi učinkovita mehanička struktura, a njegovi bambusovi čvorovi ekvivalentni su prirodnim prstenovima za ojačanje. Šuplja struktura bambusovog zida smanjuje vlastitu težinu dok zadržava visoku krutost na savijanje. U dizajnu teških bambusovih ogradnih panela može se simulirati učinak ojačanja bambusovih čvorova, a kružna ili poprečna rebra za pojačanje mogu se postaviti u potpornu strukturu kako bi se simulirao učinak povećanja krutosti bambusovih čvorova na bambusovim stabljikama. U isto vrijeme, oslanjajući se na karakteristike uzdužnog rasporeda bambusovih vlakana, uzdužna rebra za pojačanje postavljena su unutar panela ograde kako bi se povećala vlačna krutost duž smjera vlakana.
Koristeći tehnologiju topološke optimizacije, softver konačnih elemenata koristi se za simulaciju raspodjele naprezanja pod različitim rasporedima potpornih konstrukcija, uklanjanje neučinkovitih materijala i zadržavanje ključnih nosivih puteva. Na primjer, mehanički parametri bambusa i teških materijala od bambusa (kao što su modul elastičnosti i Poissonov omjer) koriste se kao ulazni podaci za uspostavljanje trodimenzionalnog modela konačnih elemenata ploče ograde, analizu deformacije i naprezanja pod tipičnim opterećenjima, optimiziranje položaja, broja i oblika poprečnog presjeka rebara za pojačanje, usklađivanje raspodjele materijala s mehaničkim zahtjevima i poboljšanje krutosti bez značajnog povećanja težine.

Specifični projektni plan za unutarnju potpornu strukturu

1. Dizajn rebra za ojačanje
Vrsta i raspored armaturnih rebara
Uzdužna rebra za ojačanje: postavljaju se po dužini panela ograde, broj se određuje prema širini panela, a obično se postavlja po jedno na svakih 200-300mm. Ima pravokutni poprečni presjek s veličinom poprečnog presjeka od 20 mm × 30 mm. Materijal je isti teški bambus kao i daska za ogradu, a na ploču je spojen utorom i klinom ili ljepilom. Uzdužna rebra za pojačanje mogu povećati krutost na savijanje ploče ograde duž smjera duljine i oduprijeti se deformaciji ugiba uzrokovanoj velikim rasponom.
Poprečna rebra za pojačanje: raspoređena okomito na smjer duljine, s razmakom od 300-500 mm, a veličina poprečnog presjeka može biti nešto manja od uzdužnih rebara za pojačanje (kao što je 15 mm × 25 mm). Funkcija poprečnih armaturnih rebara je povezivanje uzdužnih armaturnih rebara u kostur rešetke i istovremeno prenošenje horizontalnih opterećenja. Na oba kraja i na srednjem položaju potpore ploče ograde, poprečna rebra za pojačanje mogu se šifrirati kako bi se povećala lokalna krutost.
Kosa rebra za ojačanje: postavljena u dijagonalnom smjeru ograde da se formira trokutasta potporna konstrukcija. Trokut ima stabilnost i može se učinkovito oduprijeti smičnoj deformaciji i torzijskim opterećenjima. Veličina presjeka kosih rebara armature slična je presjeku rebara poprečne armature, a s uzdužnim i poprečnim rebrima armature povezana su preko kutnih čvorova. Metalni konektori ili bambusovi klinovi mogu se koristiti na čvorovima kako bi se povećala čvrstoća veze.

Način spajanja armature i ploče
Spajanje ljepilom: Upotrijebite ekološki prihvatljivo ljepilo koje su neovisno razvili Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. za nanošenje ljepila na kontaktnu površinu između armature i ploče i formiranje integralnog spoja pritiskom i stvrdnjavanjem. Proces lijepljenja ljepila treba kontrolirati količinu ljepila kako bi se osiguralo da je lijepljenje čvrsto i da se ne prelijeva, kako bi se izbjegao utjecaj na izgled i ekološku učinkovitost.
Spoj utora i klina: Obradite klinove i ušice za utore na ploči i armaturi i spojite ih kroz utor i klin. Struktura utora i klinova može pružiti određeni stupanj otpornosti na izvlačenje i smicanje, zadržavajući prirodnu teksturu bambusa, što je u skladu s konceptom zaštite okoliša. Za dijelove koji su teško opterećeni, ljepilo i spojevi s utorima i klinovima mogu se kombinirati kako bi se poboljšala pouzdanost spoja.

2. Dizajn rasporeda mreže
Odabir oblika mreže
Pravokutni raster: Formira se vertikalnim presjekom uzdužne i poprečne armature, što je najčešći oblik rasporeda rastera. Pravokutnu mrežu lako je konstruirati i pogodna je za standardiziranu produkciju te je prikladna za scene s relativno ravnomjernom raspodjelom opterećenja. Veličina oka može se prilagoditi prema specifikacijama daske za ogradu i veličini opterećenja, obično 200 mm × 200 mm do 300 mm × 300 mm.
Dijamantna mreža: Dijagonalna rebra za armaturu kombiniraju se s uzdužnim i poprečnim rebrima za armaturu u obliku dijamantne mreže. Dijagonalni smjer dijamantne mreže je jak, što može bolje izdržati dijagonalno opterećenje i moment. Pogodan je za ograde koje mogu biti izložene složenim opterećenjima, kao što su područja u blizini prometnica ili područja koja se često udaraju.
Saćasta mreža: Heksagonalna struktura koja oponaša saće sastavljena je od više šesterokutnih jedinica. Saćasta mreža ima izvrsnu otpornost na kompresiju i savijanje, a materijal je ravnomjerno raspoređen, što može pružiti veću krutost pri istoj težini. Međutim, obrada saćaste mreže je teža, te je potrebna posebna oprema za rezanje i montažu. Pogodan je za vrhunske teške bambusove ograde s izuzetno visokim zahtjevima za krutost.
Optimizacija gustoće mreže
Gustoća mreže izravno utječe na krutost i težinu daske ograde. U dizajnu, optimalnu gustoću mreže treba odrediti mehaničkim proračunima i eksperimentima. Za teške bambusove materijale, zbog njegove ujednačene gustoće i visoke čvrstoće, razmak rešetke može se odgovarajuće povećati kako bi se smanjila težina, uz zadržavanje krutosti kroz optimizaciju poprečnog presjeka armature. Na primjer, u područjima s malim opterećenjem, razmak mreže može se postaviti na 300 mm × 300 mm, dok se u područjima s koncentriranim opterećenjem (kao što je sredina daske ograde ili u blizini stupa) razmak mreže smanjuje na 200 mm × 200 mm, a veličina poprečnog presjeka armature se povećava.

3. Dizajn čvora i pojačanje
Vrsta čvora i analiza sila
Čvorovi unutarnje potporne konstrukcije ograde uključuju sjecište uzdužnih i poprečnih armatura, sjecište kosih armatura te uzdužnih i poprečnih armatura itd. Čvorovi su ključni dijelovi za prijenos opterećenja i moraju imati dovoljnu čvrstoću i krutost. Uobičajeni oblici sloma čvora uključuju slom smicanja i slom kidanjem, tako da se dizajn čvora mora usredotočiti na otpor na smicanje i vlačnu otpornost.
Mjere pojačanja čvora
Metalni spojnici: Koristite kutove od nehrđajućeg čelika, vijke i druge metalne dijelove za spajanje pojačanja na čvorovima. Metalni konektori mogu pružiti pouzdane mehaničke veze, posebno za scenarije velikog opterećenja. Na primjer, na sjecištu uzdužne i poprečne armature koriste se kutni kodovi od nehrđajućeg čelika za pričvršćivanje spojeva vijcima. Debljina kutnih kodova nije manja od 3 mm, a promjer vijaka nije manji od 6 mm.
Ojačanja od bambusa: prirodni materijali kao što su bambusovi klinovi i bambusovi čavli koriste se za jačanje čvorova. Na osnovu utorne i klinove veze umetnuti su bambusovi čavli za daljnju fiksaciju. Promjer bambusovih čavala je 5-8 mm, a duljina se određuje prema debljini armature kako bi se osiguralo probijanje dvaju slojeva armature. Ojačanja od bambusa kompatibilna su s teškim materijalima od bambusa i ispunjavaju zahtjeve zaštite okoliša.
Ojačanje ljepilom: Povećajte količinu ljepila na čvoru kako biste formirali zadebljali sloj ljepila kako biste poboljšali snagu lijepljenja čvora. Debljina sloja ljepila je kontrolirana na 1-2 mm kako bi se izbjeglo nepotpuno stvrdnjavanje ili koncentracija naprezanja zbog prevelike debljine sloja ljepila.

Strukturna prilagodba dizajna temeljena na procesu Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.

1. Utjecaj svojstava materijala na projektiranje konstrukcija
Sljedeće karakteristike teških materijala od bambusa potrebno je uzeti u obzir pri projektiranju potpornih konstrukcija:
Smjer rasporeda vlakana: bambusova vlakna raspoređena su duž smjera dužine, a uzdužna vlačna čvrstoća znatno je veća od poprečnog smjera. Stoga, uzdužna armatura treba biti raspoređena duž smjera vlakana što je više moguće kako bi se u potpunosti iskoristile karakteristike visoke čvrstoće materijala, dok poprečna armatura treba nadoknaditi problem nedovoljne poprečne čvrstoće razumnim dizajnom poprečnog presjeka.
Ujednačenost gustoće: Proces zagrijavanja i stvrdnjavanja pod pritiskom čini gustoću teškog bambusovog materijala ujednačenom i nije lako imati nedostatke kao što su srušeni rubovi i preskočene žice, što daje jamstvo za stabilnu vezu potporne strukture. U dizajnu, redundantni dizajn armature uzrokovan greškama materijala može se na odgovarajući način smanjiti kako bi se optimizirao strukturni raspored.
Ekološki prihvatljiva izvedba ljepila: Ljepilo koje smo sami razvili ima visoku čvrstoću lijepljenja i kontrolirano doziranje, što može osigurati pouzdanost veze između armature i ploče. U dizajnu zalijepljenog čvora, potrebno područje lijepljenja može se izračunati prema parametrima smične i vlačne čvrstoće ljepila kako bi se izbjegla prekomjerna upotreba ljepila koja bi utjecala na ekološku učinkovitost.

2. Sinergija procesa i optimizacija proizvodnje
U kombinaciji s postupkom zagrijavanja i stvrdnjavanja pod tlakom, armatura i ploča mogu se istovremeno prešati u fazi oblikovanja slijepe ploče kako bi formirali integralnu strukturu. Ovaj integrirani proces može smanjiti kasniji proces sastavljanja i izbjeći materijalnu štetu uzrokovanu sekundarnom obradom. Istodobno, osigurava tijesnu vezu između armature i panela i poboljšava ukupnu krutost. Na primjer, kod prešanja praznih ploča za ograde, rebra za ojačanje koja se križaju postavljaju se unaprijed, a tisuće tona pritiska koriste se za ispreplitanje rebara za ojačanje s vlaknima panela kako bi se formirala bešavna ukupna struktura.