Produsen pagar bambu tugas berat

Bagaimana merancang struktur pendukung internal (seperti tulangan tulangan dan tata letak kisi-kisi). panel pagar bambu yang berat untuk meningkatkan kekakuan secara keseluruhan?

Sifat material dan dasar desain panel pagar bambu yang berat

1. Sifat alami dan keunggulan pengolahan bambu
Sebagai bahan polimer alami, bambu memiliki sifat fisik dan mekanik yang unik. Mengambil contoh panel pagar bambu berat luar ruangan yang diproduksi oleh Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd., ia menggunakan bambu berkualitas tinggi dengan umur pohon lebih dari enam tahun, yang dibelah dan didekomposisi menjadi ikatan silang yang berkesinambungan bundel serat jaringan, mempertahankan susunan asli serat bambu. Teknologi pemrosesan ini memungkinkan bambu mempertahankan struktur alaminya sekaligus meningkatkan kekerasan dan daya tahannya secara signifikan melalui perlakuan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Keseragaman kepadatannya lebih baik dibandingkan kayu tradisional, dan memiliki ketahanan yang baik terhadap serangga dan jamur. Kadar air dikontrol pada tingkat yang sesuai untuk menghindari deformasi dan retak yang disebabkan oleh perubahan kelembaban. Selain itu, dengan mengontrol dosis secara tepat untuk memastikan bahwa serat bambu terikat dengan kuat, proses pemanasan dan pengawetan bertekanan menyelesaikan pencetakan blanko di bawah tekanan ribuan ton, sehingga semakin meningkatkan stabilitas material secara keseluruhan. Karakteristik ini memberikan landasan material yang kokoh untuk desain struktural panel pagar bambu tugas berat.

2. Persyaratan fungsional panel pagar bambu berat
Pagar bambu tugas berat  terutama digunakan dalam pemandangan luar ruangan dengan beban tinggi dan harus memiliki kinerja inti berikut: Pertama, pagar tersebut dapat menahan dampak eksternal yang besar, seperti tabrakan antara manusia dan kendaraan atau beban angin alami; kedua, mereka dapat beradaptasi dengan lingkungan lembab untuk menghindari kegagalan struktural akibat perubahan kadar air; ketiga, memiliki daya tahan jangka panjang dan mengurangi biaya pemeliharaan; keempat, sejalan dengan konsep perlindungan lingkungan dan mencerminkan nilai pembangunan berkelanjutan. Dilihat dari karakteristik bambu dan produk kayu, permukaan bahan bambu berat cocok untuk lingkungan lembab setelah perlakuan khusus, dan tidak perlu sering dicat untuk anti korosi. Pembersihan harian dapat menjaga kinerja, yang menjamin pengoperasian panel pagar yang stabil di lingkungan yang kompleks. Tekstur dan warna alami bambu dapat menambah keindahan ruang luar, dan keseimbangan antara fungsi dan estetika harus diperhatikan dalam desain struktur.

Teori inti desain struktur pendukung internal

1. Penerapan prinsip mekanik pada struktur pendukung
Kekuatan adalah kemampuan suatu material untuk menahan kerusakan, dan kekakuan adalah kemampuan untuk menahan deformasi. Untuk pagar bambu tugas berat, kekakuan yang tidak mencukupi akan menyebabkan struktur berubah bentuk terlalu banyak karena beban, sehingga mempengaruhi keselamatan dan penampilan. Menurut teori mekanika material, kekakuan struktur erat kaitannya dengan modulus elastisitas material, momen inersia penampang, dan tata letak struktur pendukung. Modulus elastisitas bahan bambu berat bambu ditingkatkan dengan perlakuan suhu tinggi dan tekanan tinggi, dan desain struktur pendukung internal yang masuk akal dapat semakin meningkatkan momen inersia bagian tersebut, sehingga meningkatkan kekakuan keseluruhan.
Beban yang mungkin ditanggung oleh panel pagar bambu yang berat antara lain: beban vertikal (seperti beratnya sendiri), beban horizontal (seperti gaya angin, gaya tumbukan) dan beban dinamis (seperti getaran yang ditimbulkan oleh kendaraan yang lewat). Desain struktur pendukung perlu memperjelas jalur perpindahan beban untuk memastikan bahwa beban dapat ditransfer secara efektif ke pondasi melalui komponen seperti tulangan rusuk dan kisi-kisi. Misalnya, pengaturan rusuk tulangan pada arah horizontal dapat mentransfer gaya angin ke kolom, dan tata letak kisi vertikal dapat menyebarkan beban sendiri dan beban atas untuk menghindari konsentrasi tegangan lokal.

2. Desain bionik dan optimasi struktural
Bambu sendiri merupakan struktur mekanis yang efisien, dan simpul bambunya setara dengan cincin penguat alami. Struktur berongga pada dinding bambu mengurangi bobotnya sendiri dengan tetap mempertahankan kekakuan lentur yang tinggi. Dalam desain panel pagar bambu yang berat, efek penguatan simpul bambu dapat disimulasikan, dan tulang rusuk melingkar atau melintang dapat dipasang pada struktur pendukung untuk mensimulasikan efek peningkatan kekakuan simpul bambu pada batang bambu. Pada saat yang sama, berdasarkan karakteristik susunan memanjang serat bambu, tulang rusuk memanjang dipasang di dalam panel pagar untuk meningkatkan kekakuan tarik sepanjang arah serat.
Dengan menggunakan teknologi optimasi topologi, perangkat lunak elemen hingga digunakan untuk mensimulasikan distribusi tegangan di bawah tata letak struktur pendukung yang berbeda, menghilangkan material yang tidak efisien, dan mempertahankan jalur penahan beban utama. Misalnya, parameter mekanis bambu dan material bambu berat (seperti modulus elastisitas dan rasio Poisson) digunakan sebagai masukan untuk membuat model elemen hingga tiga dimensi panel pagar, menganalisis deformasi dan tegangan pada beban tipikal, mengoptimalkan posisi, jumlah dan bentuk penampang rusuk penguat, membuat distribusi material lebih sesuai dengan persyaratan mekanis, dan meningkatkan kekakuan tanpa meningkatkan bobot secara signifikan.

Rencana desain khusus untuk struktur pendukung internal

1. Desain tulang rusuk penguat
Jenis dan tata letak tulangan rusuk
Tulang rusuk memanjang: dipasang sepanjang panel pagar, jumlahnya ditentukan sesuai dengan lebar panel, dan biasanya dipasang setiap 200-300mm. Ini mengadopsi penampang persegi panjang dengan ukuran penampang 20mm×30mm. Bahannya adalah bambu yang beratnya sama dengan papan pagar, dan dihubungkan ke panel dengan tanggam dan duri atau lem. Tulang rusuk memanjang dapat meningkatkan kekakuan lentur papan pagar sepanjang arah panjang dan menahan deformasi kendur yang disebabkan oleh bentang yang besar.
Tulangan melintang: disusun tegak lurus terhadap arah panjang, dengan jarak 300-500mm, dan ukuran penampang bisa sedikit lebih kecil dari tulangan memanjang (misalnya 15mm×25mm). Fungsi rusuk tulangan melintang adalah menyambung tulang rusuk memanjang sehingga membentuk kerangka kisi-kisi dan sekaligus menyalurkan beban mendatar. Di kedua ujung dan posisi penyangga tengah papan pagar, rusuk tulangan melintang dapat dienkripsi untuk meningkatkan kekakuan lokal.
Tulang rusuk miring: dipasang pada arah diagonal papan pagar untuk membentuk struktur penyangga segitiga. Segitiga ini memiliki stabilitas dan secara efektif dapat menahan deformasi geser dan beban torsi. Ukuran penampang rusuk tulangan miring serupa dengan rusuk tulangan melintang, dan dihubungkan ke rusuk tulangan memanjang dan melintang melalui simpul sudut. Konektor logam atau duri bambu dapat digunakan pada simpulnya untuk meningkatkan kekuatan sambungan.

Metode sambungan antara tulangan dan panel
Sambungan lem: Gunakan lem ramah lingkungan yang dikembangkan secara independen oleh Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. untuk mengoleskan lem pada permukaan kontak antara tulangan dan panel, dan membentuk sambungan integral dengan memberi tekanan dan pengawetan. Proses pengikatan lem perlu mengontrol jumlah lem untuk memastikan ikatannya kuat dan tidak meluap, sehingga tidak mempengaruhi penampilan dan kinerja lingkungan.
Sambungan tanggam dan duri: Proses duri dan mata tanggam pada panel dan tulangan, lalu sambungkan melalui tanggam dan duri. Struktur tanggam dan duri dapat memberikan ketahanan tarik dan geser pada tingkat tertentu, dengan tetap mempertahankan tekstur alami bambu, yang sejalan dengan konsep perlindungan lingkungan. Untuk bagian dengan beban berat, sambungan lem dan tanggam serta duri dapat digabungkan untuk meningkatkan keandalan sambungan.

2. Desain tata letak kotak
Pemilihan bentuk grid
Grid persegi panjang: Dibentuk oleh perpotongan vertikal tulangan memanjang dan melintang, yang merupakan bentuk tata letak grid yang paling umum. Grid persegi panjang mudah dibuat dan nyaman untuk produksi standar, serta cocok untuk pemandangan dengan distribusi beban yang relatif seragam. Ukuran mata jaring dapat disesuaikan dengan spesifikasi papan pagar dan ukuran beban, biasanya 200mm×200mm hingga 300mm×300mm.
Jaring berlian: Tulang rusuk diagonal digabungkan dengan tulang rusuk memanjang dan melintang untuk membentuk jaring berlian. Arah diagonal jaring berlian kuat, yang dapat menahan beban dan torsi diagonal dengan lebih baik. Cocok untuk panel pagar yang mungkin terkena beban kompleks, seperti area yang dekat dengan jalan raya atau area yang sering terkena benturan.
Jaring sarang lebah: Struktur heksagonal yang meniru sarang lebah terdiri dari beberapa unit heksagonal. Jaring sarang lebah memiliki ketahanan kompresi dan tekukan yang sangat baik, dan materialnya terdistribusi secara merata, yang dapat memberikan kekakuan yang lebih tinggi dengan bobot yang sama. Namun, pemrosesan jaring sarang lebah lebih sulit, dan diperlukan peralatan khusus untuk pemotongan dan perakitan. Sangat cocok untuk panel pagar bambu berat kelas atas dengan persyaratan kekakuan yang sangat tinggi.
Optimalisasi kepadatan mesh
Kepadatan jaring secara langsung mempengaruhi kekakuan dan berat papan pagar. Dalam desain, kepadatan mesh yang optimal perlu ditentukan melalui perhitungan mekanis dan eksperimen. Untuk material bambu yang berat, karena kepadatannya yang seragam dan kekuatannya yang tinggi, jarak kisi-kisi dapat ditingkatkan secara tepat untuk mengurangi bobot, sekaligus menjaga kekakuan melalui optimalisasi penampang tulangan. Misalnya, pada area dengan beban kecil, jarak kisi-kisi dapat diatur menjadi 300mm×300mm, sedangkan pada area dengan beban terkonsentrasi (seperti bagian tengah papan pagar atau dekat kolom), jarak kisi-kisi dikurangi menjadi 200mm×200mm, dan ukuran penampang tulangan ditingkatkan.

3. Desain dan penguatan simpul
Jenis node dan analisis gaya
Simpul-simpul struktur penyangga internal papan pagar meliputi perpotongan tulangan memanjang dan melintang, perpotongan tulangan miring dan tulangan memanjang dan melintang, dll. Simpul merupakan bagian penting untuk perpindahan beban dan harus memiliki kekuatan dan kekakuan yang cukup. Bentuk kegagalan simpul yang umum mencakup kegagalan geser dan kegagalan sobek, sehingga desain simpul perlu fokus pada ketahanan geser dan tarik.
Langkah-langkah penguatan simpul
Konektor logam: Gunakan sudut baja tahan karat, baut, dan bagian logam lainnya untuk menyambungkan tulangan pada titik-titiknya. Konektor logam dapat memberikan sambungan mekanis yang andal, terutama untuk skenario beban berat. Misalnya, pada perpotongan tulangan memanjang dan melintang, kode sudut baja tahan karat digunakan untuk mengencangkan sambungan dengan baut. Ketebalan kode sudut tidak kurang dari 3mm, dan diameter baut tidak kurang dari 6mm.
Penguat bambu: bahan alami seperti duri bambu dan paku bambu digunakan untuk memperkuat simpulnya. Atas dasar sambungan tanggam dan duri, paku bambu dimasukkan untuk fiksasi lebih lanjut. Diameter paku bambu adalah 5-8 mm, dan panjangnya ditentukan sesuai dengan ketebalan tulangan untuk menjamin tembusnya kedua lapisan tulangan tersebut. Penguat bambu kompatibel dengan material bambu berat dan memenuhi persyaratan perlindungan lingkungan.
Penguatan lem: Tingkatkan jumlah lem pada simpul untuk membentuk lapisan lem yang menebal untuk meningkatkan kekuatan ikatan simpul. Ketebalan lapisan lem dikontrol pada 1-2 mm untuk menghindari proses pengawetan yang tidak sempurna atau konsentrasi tegangan akibat ketebalan lapisan lem yang berlebihan.

Adaptasi desain struktural berdasarkan proses Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.

1. Pengaruh sifat material terhadap desain struktur
Ciri-ciri material bambu berat berikut ini perlu diperhatikan dalam perancangan struktur penyangga:
Arah susunan serat: serat bambu disusun sepanjang arah panjang, dan kekuatan tarik memanjang jauh lebih tinggi daripada arah melintang. Oleh karena itu, tulangan memanjang harus disusun sepanjang arah serat sebanyak mungkin untuk memanfaatkan sepenuhnya karakteristik kekuatan tinggi material, sedangkan tulangan melintang perlu mengatasi masalah kekuatan melintang yang tidak mencukupi melalui desain penampang yang masuk akal.
Keseragaman kepadatan: Proses pemanasan dan pengawetan bertekanan membuat kepadatan material bambu yang berat menjadi seragam, dan tidak mudah terdapat cacat seperti tepi yang roboh dan kabel yang terlewat, yang memberikan jaminan kestabilan sambungan struktur pendukung. Dalam desain, desain tulangan yang berlebihan yang disebabkan oleh cacat material dapat dikurangi dengan tepat untuk mengoptimalkan tata letak struktur.
Kinerja lem ramah lingkungan: Lem yang dikembangkan sendiri memiliki kekuatan ikatan yang tinggi dan dosis yang dapat dikontrol, yang dapat menjamin keandalan sambungan antara tulangan dan panel. Dalam desain simpul yang direkatkan, luas ikatan yang diperlukan dapat dihitung berdasarkan parameter kekuatan geser dan tarik lem untuk menghindari penggunaan lem yang berlebihan sehingga mempengaruhi kinerja lingkungan.

2. Sinergi proses dan optimalisasi produksi
Dikombinasikan dengan proses pemanasan dan pengawetan bertekanan, tulangan dan panel dapat ditekan sekaligus dalam tahap pembentukan kosong untuk membentuk struktur integral. Proses terintegrasi ini dapat mengurangi proses perakitan selanjutnya dan menghindari kerusakan material akibat pemrosesan sekunder. Pada saat yang sama, ini memastikan hubungan erat antara tulangan dan panel dan meningkatkan kekakuan keseluruhan. Misalnya, saat menekan blanko panel pagar, rusuk penguat yang saling bersilangan ditempatkan terlebih dahulu, dan ribuan ton tekanan digunakan untuk menjalin rusuk penguat dengan serat panel untuk membentuk keseluruhan struktur yang mulus.