تولید کننده نرده بامبو مقاوم

نحوه طراحی ساختار پشتیبانی داخلی (مانند دنده های تقویتی و طرح شبکه) از پانل های حصار بامبو سنگین برای بهبود استحکام کلی؟

خواص مواد و اساس طراحی پانل های حصار بامبو سنگین

1. خواص طبیعی و مزایای پردازش بامبو
بامبو به عنوان یک ماده پلیمری طبیعی دارای خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی است. با در نظر گرفتن پانل های حصار سنگین بامبو در فضای باز تولید شده توسط Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.، از بامبو با کیفیت بالا با سن درخت بیش از شش سال استفاده می کند که به یک بسته فیبر شبکه پیوسته متقابل تجزیه می شود و آرایش اصلی الیاف بامبو را حفظ می کند. این فناوری پردازش به بامبو اجازه می دهد تا ساختار طبیعی خود را حفظ کند و در عین حال سختی و دوام آن را از طریق عملیات دمای بالا و فشار بالا به طور قابل توجهی بهبود بخشد. یکنواختی تراکم آن بهتر از چوب سنتی است و مقاومت خوبی در برابر حشرات و کپک دارد. میزان رطوبت در سطح مناسبی کنترل می شود تا از تغییر شکل و ترک ناشی از تغییرات رطوبت جلوگیری شود. علاوه بر این، با کنترل دقیق دوز برای اطمینان از اتصال محکم الیاف بامبو، فرآیند گرمایش و پخت تحت فشار، قالب گیری خالی را تحت هزاران تن فشار تکمیل می کند و پایداری کلی مواد را بیشتر می کند. این ویژگی ها یک پایه مواد محکم برای طراحی ساختاری پانل های حصار بامبو سنگین را فراهم می کند.

2. الزامات عملکردی پانل های حصار بامبو سنگین
نرده‌های بامبوی سنگین عمدتاً در صحنه‌های فضای باز پربار استفاده می‌شوند و باید عملکردهای اصلی زیر را داشته باشند: اول، آنها می‌توانند در برابر ضربه‌های خارجی بزرگ مانند برخورد بین افراد و وسایل نقلیه یا بارهای باد طبیعی مقاومت کنند. دوم، آنها می توانند با محیط های مرطوب سازگار شوند تا از شکست ساختاری به دلیل تغییر در رطوبت جلوگیری کنند. سوم، دوام طولانی مدت دارند و هزینه های نگهداری را کاهش می دهند. چهارم، آنها با مفاهیم حفاظت از محیط زیست مطابقت دارند و ارزش توسعه پایدار را منعکس می کنند. از خصوصیات بامبو و مصنوعات چوبی، سطح مصالح سنگین بامبو پس از تصفیه خاص برای محیط های مرطوب مناسب است و برای ضد خوردگی نیازی به رنگ آمیزی مکرر نیست. تمیز کردن روزانه می تواند عملکرد را حفظ کند، که تضمینی برای عملکرد پایدار پانل های حصار در محیط های پیچیده است. بافت و رنگ طبیعی بامبو می تواند زیبایی فضاهای بیرونی را افزایش دهد و تعادل بین عملکرد و زیبایی شناسی باید در طراحی سازه در نظر گرفته شود.

نظریه های اصلی طراحی ساختار پشتیبان داخلی

1. کاربرد اصول مکانیکی در سازه های نگهدارنده
استحکام توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر آسیب است و سفتی توانایی مقاومت در برابر تغییر شکل است. برای حصارهای بامبو سنگین، سختی ناکافی باعث تغییر شکل بیش از حد سازه تحت بار می شود که بر ایمنی و ظاهر تأثیر می گذارد. بر اساس تئوری مکانیک مواد، سختی سازه ارتباط نزدیکی با مدول الاستیک ماده، ممان اینرسی مقطع و طرح ساختار نگهدارنده دارد. مدول الاستیک مواد بامبو سنگین بامبو با عملیات دمای بالا و فشار بالا بهبود می‌یابد و طراحی معقول ساختار پشتیبانی داخلی می‌تواند ممان اینرسی بخش را بیشتر کند و در نتیجه سفتی کلی را بهبود بخشد.
بارهایی که پانل های حصار بامبو سنگین ممکن است متحمل شوند عبارتند از: بارهای عمودی (مانند وزن خود)، بارهای افقی (مانند نیروی باد، نیروی ضربه) و بارهای دینامیکی (مانند ارتعاشات ناشی از عبور وسیله نقلیه). طراحی سازه نگهدارنده باید مسیر انتقال بار را روشن کند تا اطمینان حاصل شود که بار می تواند به طور موثر از طریق اجزایی مانند دنده های تقویت کننده و شبکه ها به فونداسیون منتقل شود. به عنوان مثال، تنظیم دنده های تقویت کننده در جهت افقی می تواند نیروی باد را به ستون ها منتقل کند، و طرح شبکه عمودی می تواند وزن خود و بار بالایی را برای جلوگیری از تمرکز تنش موضعی پراکنده کند.

2. بیونیک و طراحی بهینه سازی سازه
بامبو خود یک ساختار مکانیکی کارآمد است و گره های بامبو آن معادل حلقه های تقویت کننده طبیعی است. ساختار توخالی دیوار بامبو وزن خود را کاهش می دهد و در عین حال سفتی خمشی بالایی را حفظ می کند. در طراحی پانل‌های حصار سنگین بامبو، می‌توان اثر تقویت‌کننده گره‌های بامبو را شبیه‌سازی کرد و دنده‌های تقویت‌کننده دایره‌ای یا عرضی را می‌توان در ساختار تکیه‌گاه قرار داد تا اثر افزایش سفتی گره‌های بامبو را بر روی ساقه‌های بامبو شبیه‌سازی کند. در همان زمان، با توجه به ویژگی‌های آرایش طولی الیاف بامبو، دنده‌های تقویت‌کننده طولی در داخل پانل‌های حصار قرار می‌گیرند تا سفتی کششی را در امتداد جهت الیاف افزایش دهند.
با استفاده از فناوری بهینه‌سازی توپولوژیکی، نرم‌افزار اجزای محدود برای شبیه‌سازی توزیع تنش در طرح‌بندی‌های مختلف ساختار پشتیبانی، حذف مواد ناکارآمد و حفظ مسیرهای باربر کلیدی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، پارامترهای مکانیکی بامبو و مواد سنگین بامبو (مانند مدول الاستیک و نسبت پواسون) به عنوان ورودی برای ایجاد یک مدل المان محدود سه بعدی پانل حصار، تجزیه و تحلیل تغییر شکل و تنش تحت بارهای معمولی، بهینه‌سازی موقعیت، تعداد و سطح مقطع، بهبود شکل سطح مقطع در خطوط، بهبود شکل سطح مقطع در خط، تقویت کردن خطوط مورد نیاز مواد، و تقویت ساختار لایه‌ای استفاده می‌شوند. سفتی بدون افزایش قابل توجه وزن.

طرح طراحی خاص برای ساختار پشتیبانی داخلی

1. طراحی دنده تقویتی
نوع و طرح دنده های تقویت کننده
دنده های تقویت کننده طولی: در طول پانل حصار تنظیم می شود، تعداد آن با توجه به عرض پانل تعیین می شود و معمولاً هر 200-300 میلی متر یک عدد تنظیم می شود. این یک مقطع مستطیلی با اندازه مقطع 20mm×30mm را اتخاذ می کند. جنس آن همان بامبوی سنگین تخته حصار است و با مورت و بند یا چسب به پانل متصل می شود. دنده های تقویت کننده طولی می توانند سفتی خمشی تخته نرده را در جهت طول افزایش دهند و در برابر تغییر شکل افتادگی ناشی از دهانه بزرگ مقاومت کنند.
دنده های تقویت کننده عرضی: به صورت عمود بر جهت طول، با فاصله 300-500 میلی متر، و اندازه مقطع می تواند کمی کوچکتر از دنده های تقویت کننده طولی (مانند 15 میلی متر × 25 میلی متر) باشد. وظیفه دنده های تقویت کننده عرضی اتصال دنده های تقویت کننده طولی برای تشکیل یک اسکلت شبکه و انتقال بارهای افقی در همان زمان است. در هر دو انتها و موقعیت پشتیبانی وسط تخته نرده، دنده های تقویت کننده عرضی را می توان رمزگذاری کرد تا سفتی موضعی افزایش یابد.
دنده های اریب تقویت کننده: در جهت مورب تخته حصار تنظیم می شود تا یک ساختار پشتیبانی مثلثی شکل بگیرد. مثلث دارای ثبات است و می تواند به طور موثر در برابر تغییر شکل برشی و بارهای پیچشی مقاومت کند. اندازه مقطع دنده های تقویت کننده اریب مشابه دنده های تقویت کننده عرضی است و از طریق گره های گوشه ای به دنده های تقویت کننده طولی و عرضی متصل می شوند. برای افزایش استحکام اتصال می توان از اتصال دهنده های فلزی یا بند بامبو در گره ها استفاده کرد.

روش اتصال آرماتور و پانل
اتصال چسب: از چسب سازگار با محیط زیست که به طور مستقل توسط Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. ساخته شده است، استفاده کنید تا چسب را روی سطح تماس بین آرماتور و پانل اعمال کنید و با فشار دادن و پخت، یک اتصال یکپارچه ایجاد کنید. فرآیند چسباندن چسب نیاز به کنترل مقدار چسب دارد تا اطمینان حاصل شود که چسب محکم است و سرریز نمی شود تا از تأثیرگذاری بر ظاهر و عملکرد محیطی جلوگیری شود.
اتصال خرطومی و تنون: کانکس ها را پردازش کرده و چشم ها را بر روی پانل و آرماتور قرار دهید و آن ها را از طریق مورتیس و تنون به هم وصل کنید. ساختار مورتیس و تنون می تواند درجه خاصی از مقاومت در برابر کشش و برشی را فراهم کند، در حالی که بافت طبیعی بامبو را حفظ می کند، که با مفهوم حفاظت از محیط زیست مطابقت دارد. برای قطعات با بار سنگین، چسب و مورتز و اتصال تنون را می توان برای بهبود قابلیت اطمینان اتصال ترکیب کرد.

2. طراحی طرح بندی شبکه ای
انتخاب فرم شبکه
شبکه مستطیلی: از تقاطع عمودی آرماتورهای طولی و عرضی تشکیل می شود که رایج ترین شکل طرح شبکه است. شبکه مستطیلی به راحتی ساخته می شود و برای تولید استاندارد مناسب است و برای صحنه هایی با توزیع بار نسبتاً یکنواخت مناسب است. اندازه مش را می توان با توجه به مشخصات تخته حصار و اندازه بار، معمولاً 200 میلی متر × 200 میلی متر تا 300 میلی متر × 300 میلی متر تنظیم کرد.
مش الماس: دنده های تقویت کننده مورب با دنده های تقویت کننده طولی و عرضی ترکیب می شوند و یک مش الماس را تشکیل می دهند. جهت مورب مش الماس قوی است که بهتر می تواند در برابر بار مورب و گشتاور مقاومت کند. برای پانل های حصاری که ممکن است تحت بارهای پیچیده قرار گیرند، مانند مناطق نزدیک به جاده ها یا مناطقی که اغلب ضربه می خورند، مناسب است.
مش لانه زنبوری: ساختار شش ضلعی که از لانه زنبوری تقلید می کند از چندین واحد شش ضلعی تشکیل شده است. مش لانه زنبوری دارای مقاومت فشرده سازی و خمشی عالی است و مواد به طور مساوی توزیع شده است که می تواند سفتی بالاتری را در همان وزن ایجاد کند. با این حال، پردازش مش لانه زنبوری دشوارتر است و تجهیزات خاصی برای برش و مونتاژ مورد نیاز است. این برای پانل های حصار بامبو سنگین با نیازهای سفتی بسیار بالا مناسب است.
بهینه سازی چگالی مش
چگالی مش به طور مستقیم بر سفتی و وزن تخته حصار تأثیر می گذارد. در طراحی، چگالی مش بهینه باید از طریق محاسبات و آزمایشات مکانیکی تعیین شود. برای مواد سنگین بامبو، به دلیل چگالی یکنواخت و استحکام بالا، می توان فاصله شبکه را به طور مناسب افزایش داد تا وزن کاهش یابد، در حالی که سفتی را از طریق بهینه سازی مقطعی تقویت کننده حفظ کرد. به عنوان مثال، در مناطق با بارهای کوچک، فاصله شبکه را می توان روی 300mm×300mm تنظیم کرد، در حالی که در مناطق با بار متمرکز (مانند وسط تخته نرده یا نزدیک ستون)، فاصله شبکه به 200mm×200mm کاهش می یابد و اندازه مقطع آرماتور افزایش می یابد.

3. طراحی گره و تقویت
تحلیل نوع گره و نیرو
گره های سازه نگهدارنده داخلی تخته نرده شامل محل تلاقی آرماتورهای طولی و عرضی، محل تلاقی آرماتورهای مورب و آرماتورهای طولی و عرضی و ... گره ها از قطعات کلیدی برای انتقال بار هستند و باید از استحکام و سختی کافی برخوردار باشند. اشکال رایج شکست گره شامل شکست برشی و شکست پارگی است، بنابراین طراحی گره نیاز به تمرکز بر مقاومت برشی و کششی دارد.
اقدامات تقویت گره
اتصالات فلزی: از زوایای فولاد ضد زنگ، پیچ و مهره و سایر قطعات فلزی برای اتصال آرماتورها در گره ها استفاده کنید. اتصالات فلزی می توانند اتصالات مکانیکی قابل اعتمادی را به خصوص برای سناریوهای بار سنگین فراهم کنند. به عنوان مثال، در تقاطع آرماتورهای طولی و عرضی، از کدهای زاویه فولاد ضد زنگ برای تثبیت اتصالات با پیچ و مهره استفاده می شود. ضخامت کدهای زاویه کمتر از 3 میلی متر و قطر پیچ ها کمتر از 6 میلی متر نیست.
تقویت کننده های بامبو: برای تقویت گره ها از مواد طبیعی مانند میخ های بامبو و میخ های بامبو استفاده می شود. بر اساس اتصال مورتیس و تنون، میخ های بامبو برای تثبیت بیشتر وارد می شوند. قطر میخ های بامبو 5-8 میلی متر است و طول آن با توجه به ضخامت آرماتور تعیین می شود تا از نفوذ دو لایه آرماتور اطمینان حاصل شود. تقویت کننده های بامبو با مواد سنگین بامبو سازگار هستند و الزامات حفاظت از محیط زیست را برآورده می کنند.
تقویت چسب: مقدار چسب را در گره افزایش دهید تا یک لایه چسب ضخیم ایجاد شود تا استحکام پیوند گره بهبود یابد. ضخامت لایه چسب در 1-2 میلی متر کنترل می شود تا از پخت ناقص یا تمرکز استرس به دلیل ضخامت بیش از حد لایه چسب جلوگیری شود.

انطباق طراحی سازه بر اساس فرآیند Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.

1. تأثیر خواص مواد بر طراحی سازه
در طراحی سازه های نگهدارنده باید ویژگی های زیر مصالح بامبوی سنگین در نظر گرفته شود:
جهت چیدمان الیاف: الیاف بامبو در جهت طول مرتب شده اند و استحکام کششی طولی به طور قابل توجهی بالاتر از جهت عرضی است. بنابراین، آرماتورهای طولی باید تا حد امکان در امتداد جهت الیاف چیده شوند تا از ویژگی های استحکام بالای ماده استفاده کامل شود، در حالی که آرماتور عرضی باید مشکل عدم استحکام عرضی کافی را از طریق طراحی مقطع معقول جبران کند.
یکنواختی تراکم: فرآیند گرمایش و پخت تحت فشار، چگالی مواد سنگین بامبو را یکنواخت می کند و داشتن عیوب مانند لبه های فروریخته و سیم های پرش آسان نیست که تضمینی برای اتصال پایدار سازه نگهدارنده است. در طراحی، طراحی اضافی آرماتور ناشی از عیوب مواد را می توان به طور مناسب کاهش داد تا طرح ساختاری بهینه شود.
عملکرد چسب سازگار با محیط زیست: چسب خود ساخته دارای استحکام باند بالا و دوز قابل کنترل است که می تواند اطمینان از اتصال بین تقویت کننده و پانل را تضمین کند. در طراحی گره چسب، سطح اتصال مورد نیاز را می توان با توجه به پارامترهای مقاومت برشی و کششی چسب محاسبه کرد تا از استفاده بیش از حد از چسب برای تأثیرگذاری بر عملکرد محیطی جلوگیری شود.

2. هم افزایی فرآیند و بهینه سازی تولید
در ترکیب با فرآیند گرمایش و پخت تحت فشار، آرماتور و پانل را می توان در یک مرحله در مرحله شکل دهی خالی فشار داد تا یک ساختار یکپارچه تشکیل شود. این فرآیند یکپارچه می تواند روند مونتاژ بعدی را کاهش دهد و از آسیب مادی ناشی از پردازش ثانویه جلوگیری کند. در عین حال، اتصال نزدیک بین آرماتور و پانل را تضمین می کند و سفتی کلی را بهبود می بخشد. به عنوان مثال، هنگام فشار دادن صفحات حصاری، دنده های تقویت کننده متقاطع از قبل قرار می گیرند و هزاران تن فشار برای در هم تنیدن دنده های تقویت کننده با الیاف پانل برای تشکیل یک ساختار کلی یکپارچه استفاده می شود.