Fabrikant van zware bamboehekken

Hoe u de interne draagconstructie (zoals verstevigingsribben en rasterindeling) ontwerpt zware bamboe schuttingpanelen om de algehele stijfheid te verbeteren?

Materiaaleigenschappen en ontwerpbasis van zware bamboe schuttingpanelen

1. Natuurlijke eigenschappen en verwerkingsvoordelen van bamboe
Als natuurlijk polymeermateriaal heeft bamboe unieke fysieke en mechanische eigenschappen. Als we de zware bamboe hekwerkpanelen voor buiten nemen, geproduceerd door Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. als voorbeeld, wordt er gebruik gemaakt van hoogwaardige bamboe met een boomleeftijd van meer dan zes jaar, die wordt gesplitst en ontleed in een continu verknoopt netwerkvezelbundel, waarbij de oorspronkelijke opstelling van bamboevezels behouden blijft. Deze verwerkingstechnologie zorgt ervoor dat bamboe zijn natuurlijke structuur behoudt, terwijl de hardheid en duurzaamheid aanzienlijk worden verbeterd door middel van hoge temperatuur- en hogedrukbehandeling. De uniformiteit van de dichtheid is beter dan die van traditioneel hout en het heeft een goede weerstand tegen insecten en meeldauw. Het vochtgehalte wordt op een passend niveau gecontroleerd om vervorming en barsten veroorzaakt door veranderingen in de vochtigheid te voorkomen. Door de dosering nauwkeurig te controleren om ervoor te zorgen dat de bamboevezels stevig gebonden zijn, voltooit het onder druk staande verwarmings- en uithardingsproces bovendien het vormgeven van het plano onder duizenden tonnen druk, waardoor de algehele stabiliteit van het materiaal verder wordt verbeterd. Deze eigenschappen vormen een solide materiële basis voor het structurele ontwerp van zware bamboe hekpanelen.

2. Functionele eisen van zware bamboe schuttingpanelen
Zware bamboe hekwerken worden voornamelijk gebruikt in buitenomgevingen met hoge belasting en moeten de volgende kernprestaties hebben: ten eerste zijn ze bestand tegen grote externe impacts, zoals botsingen tussen mensen en voertuigen of natuurlijke windbelastingen; ten tweede kunnen ze zich aanpassen aan vochtige omgevingen om structureel falen als gevolg van veranderingen in het vochtgehalte te voorkomen; ten derde zijn ze duurzaam en verlagen ze de onderhoudskosten; ten vierde zijn ze in overeenstemming met de concepten van milieubescherming en weerspiegelen ze de waarde van duurzame ontwikkeling. Vanwege de kenmerken van bamboe en houtproducten is het oppervlak van zware bamboematerialen na een speciale behandeling geschikt voor vochtige omgevingen en is het niet nodig om regelmatig te schilderen vanwege corrosie. Dagelijks schoonmaken kan de prestaties op peil houden, wat een garantie biedt voor de stabiele werking van hekpanelen in complexe omgevingen. De natuurlijke textuur en kleur van bamboe kunnen de schoonheid van buitenruimtes versterken, en bij het structurele ontwerp moet rekening worden gehouden met de balans tussen functie en esthetiek.

Kerntheorieën van het ontwerp van interne ondersteuningsstructuren

1. Toepassing van mechanische principes in draagconstructies
Sterkte is het vermogen van een materiaal om schade te weerstaan, en stijfheid is het vermogen om vervorming te weerstaan. Bij zware bamboeafrastering zal onvoldoende stijfheid ervoor zorgen dat de constructie te veel vervormt onder belasting, wat de veiligheid en het uiterlijk aantast. Volgens de theorie van de materiaalmechanica hangt structurele stijfheid nauw samen met de elasticiteitsmodulus van het materiaal, het traagheidsmoment van het profiel en de indeling van de ondersteunende structuur. De elastische modulus van het bamboe-zware bamboemateriaal wordt verbeterd door behandeling bij hoge temperatuur en hoge druk, en het redelijke ontwerp van de interne steunstructuur kan het traagheidsmoment van de sectie verder vergroten, waardoor de algehele stijfheid wordt verbeterd.
De belastingen die zware bamboe schuttingpanelen kunnen dragen zijn: verticale belastingen (zoals hun eigen gewicht), horizontale belastingen (zoals windkracht, slagkracht) en dynamische belastingen (zoals trillingen veroorzaakt door passerende voertuigen). Het ontwerp van de draagconstructie moet het belastingoverdrachtspad verduidelijken om ervoor te zorgen dat de belasting effectief kan worden overgedragen naar de fundering via componenten zoals verstevigingsribben en roosters. Het plaatsen van verstevigingsribben in horizontale richting kan bijvoorbeeld windkracht overbrengen naar de kolommen, en de verticale rasterindeling kan het eigengewicht en de bovenbelasting verspreiden om lokale spanningsconcentratie te voorkomen.

2. Bionica en structureel optimalisatieontwerp
Bamboe zelf is een efficiënte mechanische structuur en de bamboeknopen zijn gelijkwaardig aan natuurlijke verstevigingsringen. De holle structuur van de bamboewand reduceert het eigen gewicht met behoud van een hoge buigstijfheid. Bij het ontwerp van zware bamboeschermpanelen kan het versterkende effect van bamboeknopen worden gesimuleerd, en kunnen cirkelvormige of dwarse versterkingsribben in de steunstructuur worden geplaatst om het stijfheidsverhogende effect van bamboeknopen op bamboestelen te simuleren. Tegelijkertijd worden, voortbouwend op de kenmerken van de longitudinale opstelling van bamboevezels, longitudinale versterkingsribben in de hekpanelen geplaatst om de trekstijfheid langs de vezelrichting te verbeteren.
Met behulp van topologische optimalisatietechnologie wordt eindige-elementensoftware gebruikt om de spanningsverdeling onder verschillende lay-outs van de ondersteuningsstructuur te simuleren, inefficiënte materialen te verwijderen en belangrijke dragende paden te behouden. De mechanische parameters van bamboe en zware bamboematerialen (zoals de elasticiteitsmodulus en de Poisson-verhouding) worden bijvoorbeeld gebruikt als input om een ​​driedimensionaal eindige-elementenmodel van het hekpaneel op te stellen, de vervorming en spanning onder typische belastingen te analyseren, de positie, het aantal en de dwarsdoorsnedevorm van de wapeningsribben te optimaliseren, de materiaalverdeling beter in overeenstemming te brengen met de mechanische vereisten en de stijfheid te verbeteren zonder het gewicht aanzienlijk te verhogen.

Specifiek ontwerpplan voor interne draagstructuur

1. Ontwerp met verstevigingsrib
Type en lay-out van wapeningsribben
Versterkingsribben in de lengterichting: geplaatst langs de lengte van het hekpaneel, het aantal wordt bepaald op basis van de breedte van het paneel, en meestal wordt er elke 200-300 mm een geplaatst. Het heeft een rechthoekige doorsnede met een doorsnede van 20 mm x 30 mm. Het materiaal is hetzelfde zware bamboe als de schuttingplank en is met pen-gat of lijm met het paneel verbonden. De langsversterkingsribben kunnen de buigstijfheid van de hekplaat in de lengterichting verbeteren en weerstand bieden aan de doorbuigingsvervorming veroorzaakt door de grote overspanning.
Dwarsversterkingsribben: loodrecht op de lengterichting geplaatst, met een tussenruimte van 300-500 mm, en de dwarsdoorsnede kan iets kleiner zijn dan de longitudinale verstevigingsribben (zoals 15 mm x 25 mm). De functie van de dwarsversterkingsribben is het verbinden van de langsversterkingsribben om een ​​roosterskelet te vormen en tegelijkertijd horizontale belastingen over te brengen. Aan beide uiteinden en de middelste steunpositie van de schuttingplank kunnen de dwarsverstevigingsribben worden versleuteld om de lokale stijfheid te vergroten.
Schuine verstevigingsribben: in de diagonale richting van de schuttingplank geplaatst om een ​​driehoekige draagconstructie te vormen. De driehoek heeft stabiliteit en is effectief bestand tegen schuifvervorming en torsiebelastingen. De dwarsdoorsnedegrootte van de schuine versterkingsribben is vergelijkbaar met die van de dwarse versterkingsribben, en ze zijn via hoekknopen verbonden met de longitudinale en transversale versterkingsribben. Op de knooppunten kunnen metalen connectoren of bamboepennen worden gebruikt om de verbindingssterkte te vergroten.

Verbindingsmethode tussen wapening en paneel
Lijmverbinding: Gebruik de milieuvriendelijke lijm die onafhankelijk is ontwikkeld door Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. om lijm aan te brengen op het contactoppervlak tussen wapening en paneel, en een integrale verbinding te vormen door druk uit te oefenen en uit te harden. Bij het lijmverbindingsproces moet de hoeveelheid lijm worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de verbinding stevig is en niet overloopt, om te voorkomen dat het uiterlijk en de milieuprestaties worden aangetast.
Pen-gatverbinding: Verwerk pennen en pen-ogen op het paneel en de wapening, en verbind ze via pen-gat. De pen-gatstructuur kan een zekere mate van uittrek- en schuifweerstand bieden, terwijl de natuurlijke textuur van bamboe behouden blijft, wat in lijn is met het concept van milieubescherming. Voor zwaar belaste delen kunnen lijm- en pen-gatverbindingen worden gecombineerd om de betrouwbaarheid van de verbinding te verbeteren.

2. Ontwerp van rasterlay-out
Selectie van rastervorm
Rechthoekig raster: Het wordt gevormd door de verticale kruising van longitudinale en transversale wapeningen, wat de meest gebruikelijke rasterindelingsvorm is. Rechthoekig raster is eenvoudig te construeren en handig voor gestandaardiseerde productie, en is geschikt voor scènes met een relatief uniforme belastingsverdeling. De maaswijdte kan worden aangepast aan de specificaties van de hekplank en de laadgrootte, meestal 200 mm x 200 mm tot 300 mm x 300 mm.
Diamantgaas: De diagonale verstevigingsribben worden gecombineerd met de longitudinale en transversale verstevigingsribben om een ​​ruitvormig gaas te vormen. De diagonale richting van het diamantgaas is sterk, wat beter bestand is tegen de diagonale belasting en het koppel. Het is geschikt voor hekpanelen die aan complexe belastingen kunnen worden blootgesteld, zoals gebieden dichtbij wegen of gebieden die vaak worden getroffen.
Honingraatgaas: De zeshoekige structuur die de honingraat imiteert, bestaat uit meerdere zeshoekige eenheden. Het honingraatgaas heeft een uitstekende compressie- en buigweerstand en het materiaal is gelijkmatig verdeeld, wat voor een hogere stijfheid bij hetzelfde gewicht kan zorgen. De verwerking van het honingraatgaas is echter moeilijker en er is speciale apparatuur vereist voor het snijden en monteren. Het is geschikt voor hoogwaardige, zware bamboeschermen met extreem hoge stijfheidseisen.
Optimalisatie van de maasdichtheid
De maasdichtheid heeft rechtstreeks invloed op de stijfheid en het gewicht van de schuttingplank. Bij het ontwerp moet de optimale maasdichtheid worden bepaald door middel van mechanische berekeningen en experimenten. Voor zware bamboematerialen kan, vanwege de uniforme dichtheid en hoge sterkte, de roosterafstand op passende wijze worden vergroot om het gewicht te verminderen, terwijl de stijfheid behouden blijft door optimalisatie van de dwarsdoorsnede van de wapening. In gebieden met kleine belastingen kan de roosterafstand bijvoorbeeld worden ingesteld op 300 mm x 300 mm, terwijl in gebieden met geconcentreerde belastingen (zoals het midden van de hekplank of nabij de kolom) de roosterafstand wordt verkleind tot 200 mm x 200 mm, en de dwarsdoorsnede van de wapening wordt vergroot.

3. Ontwerp en versterking van knooppunten
Knooptype en krachtanalyse
De knooppunten van de interne draagstructuur van de hekplaat omvatten de kruising van langs- en dwarsversterkingen, de kruising van schuine verstevigingen en langs- en dwarsversterkingen, enz. Knooppunten zijn belangrijke onderdelen voor belastingoverdracht en moeten voldoende sterkte en stijfheid hebben. Veel voorkomende vormen van knoopfalen zijn onder meer breuk door afschuiving en scheuren door scheuren, dus het knooppuntontwerp moet zich richten op schuif- en trekweerstand.
Maatregelen voor knooppuntversterking
Metalen connectoren: Gebruik roestvrijstalen hoeken, bouten en andere metalen onderdelen om verstevigingen op de knooppunten met elkaar te verbinden. Metalen connectoren kunnen betrouwbare mechanische verbindingen bieden, vooral voor scenario's met zware belasting. Op de kruising van de langs- en dwarsversterkingen worden bijvoorbeeld roestvrijstalen hoekcodes gebruikt om de verbindingen met bouten te bevestigen. De dikte van de hoekcodes is niet minder dan 3 mm en de diameter van de bouten is niet minder dan 6 mm.
Bamboeversterkingen: ter versteviging van de knopen wordt gebruik gemaakt van natuurlijke materialen zoals bamboepennen en bamboespijkers. Op basis van de pen-gatverbinding worden bamboespijkers geplaatst voor verdere fixatie. De diameter van de bamboespijkers is 5-8 mm en de lengte wordt bepaald op basis van de dikte van de wapening om ervoor te zorgen dat de twee wapeningslagen worden doorboord. Bamboeversterkingen zijn compatibel met zware bamboematerialen en voldoen aan de eisen op het gebied van milieubescherming.
Lijmversterking: Verhoog de hoeveelheid lijm op de knoop om een ​​verdikte lijmlaag te vormen om de hechtsterkte van de knoop te verbeteren. De dikte van de lijmlaag wordt gecontroleerd op 1-2 mm om onvolledige uitharding of spanningsconcentratie als gevolg van overmatige dikte van de lijmlaag te voorkomen.

Structurele ontwerpaanpassing gebaseerd op het proces van Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.

1. De invloed van materiaaleigenschappen op constructief ontwerp
Bij het ontwerp van ondersteunende constructies moet rekening worden gehouden met de volgende kenmerken van zware bamboematerialen:
Vezelopstellingsrichting: bamboevezels zijn in de lengterichting gerangschikt en de treksterkte in de lengterichting is aanzienlijk hoger dan in de dwarsrichting. Daarom moet de langsversterking zoveel mogelijk langs de vezelrichting worden aangebracht om volledig gebruik te maken van de hoge sterkte-eigenschappen van het materiaal, terwijl de dwarsversterking het probleem van onvoldoende dwarssterkte moet compenseren door middel van een redelijk dwarsdoorsnedeontwerp.
Dichtheidsuniformiteit: het onder druk staande verwarmings- en uithardingsproces maakt de dichtheid van het zware bamboemateriaal uniform, en het is niet gemakkelijk om defecten te krijgen zoals ingestorte randen en overgeslagen draden, wat een garantie biedt voor de stabiele verbinding van de ondersteunende structuur. Bij het ontwerp kan het overtollige ontwerp van wapening veroorzaakt door materiaalfouten op passende wijze worden verminderd om de structurele lay-out te optimaliseren.
Milieuvriendelijke lijmprestaties: De zelf ontwikkelde lijm heeft een hoge hechtsterkte en een regelbare dosering, waardoor de betrouwbaarheid van de verbinding tussen de wapening en het paneel kan worden gegarandeerd. Bij het ontwerp van het gelijmde knooppunt kan het vereiste hechtoppervlak worden berekend op basis van de schuif- en treksterkteparameters van de lijm om overmatig gebruik van lijm te voorkomen dat de milieuprestaties beïnvloedt.

2. Processynergie en productieoptimalisatie
Gecombineerd met het onder druk staande verwarmings- en uithardingsproces kunnen de wapening en het paneel in de vormfase van het plano in één keer worden geperst om een integrale structuur te vormen. Dit geïntegreerde proces kan het daaropvolgende montageproces verminderen en materiële schade door secundaire verwerking voorkomen. Tegelijkertijd zorgt het voor een nauwe verbinding tussen de wapening en het paneel en verbetert het de algehele stijfheid. Bij het persen van plano's voor hekpanelen worden bijvoorbeeld vooraf kruisende verstevigingsribben geplaatst, en duizenden tonnen druk worden gebruikt om de verstevigingsribben met de paneelvezels te verweven om een ​​naadloze algehele structuur te vormen.