مُصنِّع سياج الخيزران الثقيل

كيفية تصميم هيكل الدعم الداخلي (مثل أضلاع التسليح وتخطيط الشبكة). ألواح سياج الخيزران الثقيلة لتحسين الصلابة الشاملة؟

خصائص المواد وأساس التصميم ألواح سياج الخيزران الثقيلة

1. الخصائص الطبيعية ومزايا المعالجة للخيزران
باعتباره مادة بوليمر طبيعية، يتمتع الخيزران بخصائص فيزيائية وميكانيكية فريدة. أخذ ألواح سياج الخيزران الثقيلة الخارجية التي تنتجها شركة Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. كمثال، فهي تستخدم الخيزران عالي الجودة مع عمر شجرة يزيد عن ست سنوات، والذي يتم تقسيمه وتحلله إلى حزمة ألياف شبكية متواصلة ومترابطة، مع الاحتفاظ بالترتيب الأصلي لألياف الخيزران. تسمح تقنية المعالجة هذه للخيزران بالحفاظ على هيكله الطبيعي مع تحسين صلابته ومتانته بشكل كبير من خلال معالجة درجة الحرارة العالية والضغط العالي. إن تجانس كثافته أفضل من كثافة الخشب التقليدي، ولديه مقاومة جيدة للحشرات والعفن الفطري. يتم التحكم في محتوى الرطوبة عند مستوى مناسب لتجنب التشوه والتشقق الناتج عن تغيرات الرطوبة. بالإضافة إلى ذلك، من خلال التحكم الدقيق في الجرعة لضمان ترابط ألياف الخيزران بقوة، فإن عملية التسخين والمعالجة المضغوطة تكمل القالب الفارغ تحت آلاف الأطنان من الضغط، مما يعزز الاستقرار العام للمادة. توفر هذه الخصائص أساسًا ماديًا متينًا للتصميم الهيكلي لألواح سياج الخيزران شديدة التحمل.

2. المتطلبات الوظيفية لألواح سياج الخيزران الثقيلة
تُستخدم سياج الخيزران شديد التحمل بشكل أساسي في المشاهد الخارجية ذات الأحمال العالية وتحتاج إلى الأداء الأساسي التالي: أولاً، يمكنها تحمل التأثيرات الخارجية الكبيرة، مثل الاصطدامات بين الأشخاص والمركبات أو أحمال الرياح الطبيعية؛ ثانيًا، يمكنها التكيف مع البيئات الرطبة لتجنب الفشل الهيكلي بسبب التغيرات في محتوى الرطوبة؛ ثالثًا، تتمتع بمتانة طويلة الأمد وتقليل تكاليف الصيانة؛ رابعا، أنها تتماشى مع مفاهيم حماية البيئة وتعكس قيمة التنمية المستدامة. من خصائص منتجات الخيزران والخشب، فإن سطح مواد الخيزران الثقيلة مناسب للبيئات الرطبة بعد معالجة خاصة، وليست هناك حاجة للطلاء المتكرر لمقاومة التآكل. يمكن أن يحافظ التنظيف اليومي على الأداء، مما يوفر ضمانًا للتشغيل المستقر لألواح السياج في البيئات المعقدة. يمكن أن يعزز الملمس واللون الطبيعي للخيزران جمال المساحات الخارجية، ويجب مراعاة التوازن بين الوظيفة والجماليات في التصميم الهيكلي.

النظريات الأساسية لتصميم هيكل الدعم الداخلي

1. تطبيق المبادئ الميكانيكية في الهياكل الداعمة
القوة هي قدرة المادة على مقاومة الضرر، والصلابة هي القدرة على مقاومة التشوه. بالنسبة لسياج الخيزران عالي التحمل، فإن الصلابة غير الكافية ستتسبب في تشوه الهيكل كثيرًا تحت الحمل، مما يؤثر على السلامة والمظهر. وفقًا لنظرية ميكانيكا المواد، ترتبط الصلابة الهيكلية ارتباطًا وثيقًا بالمعامل المرن للمادة، ولحظة القصور الذاتي للقسم وتخطيط الهيكل الداعم. تم تحسين المعامل المرن لمادة الخيزران الثقيلة من خلال ارتفاع درجة الحرارة ومعالجة الضغط العالي، ويمكن أن يؤدي التصميم المعقول لهيكل الدعم الداخلي إلى زيادة لحظة القصور الذاتي للقسم، وبالتالي تحسين الصلابة الشاملة.
تشمل الأحمال التي قد تتحملها ألواح سياج الخيزران الثقيلة ما يلي: الأحمال الرأسية (مثل وزنها)، والأحمال الأفقية (مثل قوة الرياح، وقوة التأثير) والأحمال الديناميكية (مثل الاهتزازات الناتجة عن مرور السيارة). يحتاج تصميم الهيكل الداعم إلى توضيح مسار نقل الحمولة لضمان إمكانية نقل الحمولة بشكل فعال إلى الأساس من خلال مكونات مثل أضلاع التسليح والشبكات. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي ضبط أضلاع التسليح في الاتجاه الأفقي إلى نقل قوة الرياح إلى الأعمدة، كما يمكن لتخطيط الشبكة العمودية تشتيت الوزن الذاتي والحمل العلوي لتجنب تركيز الضغط المحلي.

2. الإلكترونيات الإلكترونية وتصميم التحسين الهيكلي
الخيزران نفسه عبارة عن هيكل ميكانيكي فعال، وعقد الخيزران الخاصة به تعادل حلقات التعزيز الطبيعية. يقلل الهيكل المجوف لجدار الخيزران من وزنه مع الحفاظ على صلابة عالية في الانحناء. في تصميم ألواح سياج الخيزران الثقيلة، يمكن محاكاة تأثير التعزيز لعقد الخيزران، ويمكن تعيين أضلاع تقوية دائرية أو عرضية في هيكل الدعم لمحاكاة تأثير تعزيز الصلابة لعقد الخيزران على سيقان الخيزران. في الوقت نفسه، وبالاعتماد على خصائص الترتيب الطولي لألياف الخيزران، يتم وضع أضلاع التعزيز الطولية داخل ألواح السياج لتعزيز صلابة الشد على طول اتجاه الألياف.
باستخدام تقنية التحسين الطوبولوجي، يتم استخدام برمجيات العناصر المحدودة لمحاكاة توزيع الضغط تحت تخطيطات هيكل الدعم المختلفة، وإزالة المواد غير الفعالة، والاحتفاظ بالمسارات الحاملة الرئيسية. على سبيل المثال، يتم استخدام المعلمات الميكانيكية للخيزران ومواد الخيزران الثقيلة (مثل معامل المرونة ونسبة بواسون) كمدخلات لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للعناصر المحدودة للوحة السياج، وتحليل التشوه والضغط تحت الأحمال النموذجية، وتحسين الموضع والعدد والشكل المقطعي لأضلاع التسليح، وجعل توزيع المواد أكثر انسجامًا مع المتطلبات الميكانيكية، وتحسين الصلابة دون زيادة الوزن بشكل كبير.

خطة تصميم محددة لهيكل الدعم الداخلي

1. تصميم ضلع التعزيز
نوع وتخطيط أضلاع التسليح
أضلاع التسليح الطولية: يتم ضبطها على طول لوحة السياج، ويتم تحديد العدد وفقًا لعرض اللوحة، وعادةً ما يتم تعيين واحدة كل 200-300 مم. إنها تعتمد مقطع عرضي مستطيل بحجم مقطع عرضي 20mm×30mm. المادة هي نفس الخيزران الثقيل مثل لوح السياج، وهي متصلة باللوحة بواسطة نقر ولسان أو غراء. يمكن لأضلاع التعزيز الطولية أن تعزز صلابة الانحناء للوحة السياج على طول اتجاه الطول ومقاومة التشوه المترهل الناجم عن الامتداد الكبير.
أضلاع التسليح المستعرضة: يتم ترتيبها بشكل عمودي على اتجاه الطول، مع تباعد 300-500 مم، ويمكن أن يكون حجم المقطع العرضي أصغر قليلاً من أضلاع التسليح الطولية (مثل 15 مم × 25 مم). وظيفة أضلاع التسليح المستعرضة هي ربط أضلاع التسليح الطولية لتكوين هيكل شبكي ونقل الأحمال الأفقية في نفس الوقت. عند كلا الطرفين وموضع الدعم الأوسط للوحة السياج، يمكن تشفير أضلاع التعزيز العرضية لزيادة الصلابة المحلية.
أضلاع التسليح المائلة: يتم وضعها في الاتجاه القطري للوحة السياج لتشكيل هيكل دعم ثلاثي. يتمتع المثلث بالثبات ويمكنه مقاومة تشوه القص وأحمال الالتواء بشكل فعال. حجم المقطع العرضي لأضلاع التسليح المائلة يشبه حجم أضلاع التسليح المستعرضة، وهي متصلة بأضلاع التسليح الطولية والعرضية من خلال العقد الزاوية. يمكن استخدام الموصلات المعدنية أو لسان الخيزران في العقد لتعزيز قوة الاتصال.

طريقة الاتصال بين التسليح واللوحة
وصلة الغراء: استخدم الغراء الصديق للبيئة الذي تم تطويره بشكل مستقل بواسطة شركة Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. لتطبيق الغراء على سطح التلامس بين التعزيز واللوحة، وتشكيل اتصال متكامل عن طريق الضغط والمعالجة. تحتاج عملية ربط الغراء إلى التحكم في كمية الغراء للتأكد من أن الرابطة ثابتة ولا تفيض، وذلك لتجنب التأثير على المظهر والأداء البيئي.
وصلة النقر واللسان: معالجة النغمات وعيون النقر على اللوحة والتعزيز، وتوصيلها من خلال النقر واللسان. يمكن أن يوفر هيكل النقر واللسان درجة معينة من مقاومة السحب والقص، مع الحفاظ على الملمس الطبيعي للخيزران، والذي يتماشى مع مفهوم حماية البيئة. بالنسبة للأجزاء ذات التحميل الثقيل، يمكن الجمع بين الغراء والنقر واللسان لتحسين موثوقية الاتصال.

2. تصميم تخطيط الشبكة
اختيار شكل الشبكة
الشبكة المستطيلة: وتتكون من التقاطع الرأسي للتعزيزات الطولية والعرضية، وهو الشكل التخطيطي الأكثر شيوعاً للشبكة. الشبكة المستطيلة سهلة الإنشاء ومريحة للإنتاج الموحد، ومناسبة للمشاهد ذات توزيع الحمل الموحد نسبيًا. يمكن تعديل حجم الشبكة وفقًا لمواصفات لوحة السياج وحجم الحمولة، عادةً من 200 مم × 200 مم إلى 300 مم × 300 مم.
الشبكة الماسية: يتم دمج أضلاع التسليح القطرية مع أضلاع التسليح الطولية والعرضية لتشكيل شبكة ماسية. الاتجاه القطري للشبكة الماسية قوي، مما يمكنه مقاومة الحمل القطري وعزم الدوران بشكل أفضل. إنها مناسبة لألواح السياج التي قد تتعرض لأحمال معقدة، مثل المناطق القريبة من الطرق أو المناطق التي تتعرض للضرب بشكل متكرر.
شبكة قرص العسل: يتكون الهيكل السداسي الذي يحاكي قرص العسل من وحدات سداسية متعددة. تتميز شبكة قرص العسل بمقاومة ممتازة للضغط والانحناء، ويتم توزيع المادة بالتساوي، مما يوفر صلابة أعلى عند نفس الوزن. ومع ذلك، فإن معالجة شبكة قرص العسل أكثر صعوبة، وتتطلب معدات خاصة للقطع والتجميع. إنها مناسبة لألواح سياج الخيزران الثقيلة المتطورة ذات متطلبات صلابة عالية للغاية.
تحسين كثافة الشبكة
تؤثر كثافة الشبكة بشكل مباشر على صلابة ووزن لوحة السياج. في التصميم، يجب تحديد كثافة الشبكة المثلى من خلال الحسابات والتجارب الميكانيكية. بالنسبة لمواد الخيزران الثقيلة، نظرًا لكثافتها الموحدة وقوتها العالية، يمكن زيادة تباعد الشبكة بشكل مناسب لتقليل الوزن، مع الحفاظ على الصلابة من خلال تحسين المقطع العرضي للتعزيز. على سبيل المثال، في المناطق ذات الأحمال الصغيرة، يمكن ضبط تباعد الشبكة إلى 300 مم × 300 مم، بينما في المناطق ذات الأحمال المركزة (مثل منتصف لوحة السياج أو بالقرب من العمود)، يتم تقليل تباعد الشبكة إلى 200 مم × 200 مم، ويتم زيادة حجم المقطع العرضي للتسليح.

3. تصميم العقدة وتعزيزها
نوع العقدة وتحليل القوة
تشمل عقد هيكل الدعم الداخلي للوحة السياج تقاطع التعزيزات الطولية والعرضية، وتقاطع التعزيزات المائلة والتعزيزات الطولية والعرضية، وما إلى ذلك. العقد هي الأجزاء الرئيسية لنقل الأحمال ويجب أن تتمتع بقوة وصلابة كافية. تتضمن أشكال فشل العقد الشائعة فشل القص وفشل التمزق، لذلك يحتاج تصميم العقد إلى التركيز على مقاومة القص والشد.
تدابير تعزيز العقدة
الوصلات المعدنية: استخدم زوايا ومسامير وأجزاء معدنية أخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ لربط التعزيزات في العقد. يمكن أن توفر الموصلات المعدنية وصلات ميكانيكية موثوقة، خاصة في سيناريوهات الحمل الثقيل. على سبيل المثال، عند تقاطع التعزيزات الطولية والعرضية، يتم استخدام رموز زاوية الفولاذ المقاوم للصدأ لتثبيت الوصلات بالمسامير. سمك رموز الزوايا لا يقل عن 3 مم، وقطر البراغي لا يقل عن 6 مم.
تعزيزات الخيزران: يتم استخدام مواد طبيعية مثل لسان الخيزران وأظافر الخيزران لتقوية العقد. على أساس اتصال نقر ولسان، يتم إدراج مسامير الخيزران لمزيد من التثبيت. يبلغ قطر مسامير الخيزران 5-8 مم، ويتم تحديد الطول وفقًا لسمك التسليح لضمان اختراق طبقتين من التسليح. تتوافق تعزيزات الخيزران مع مواد الخيزران الثقيلة وتلبي متطلبات حماية البيئة.
تعزيز الغراء: زيادة كمية الغراء في العقدة لتشكيل طبقة غراء سميكة لتحسين قوة الترابط للعقدة. يتم التحكم في سمك طبقة الغراء عند 1-2 مم لتجنب المعالجة غير الكاملة أو تركيز الضغط بسبب السُمك الزائد لطبقة الغراء.

تكييف التصميم الهيكلي على أساس عملية Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.

1. تأثير خصائص المواد على التصميم الإنشائي
يجب مراعاة الخصائص التالية لمواد الخيزران الثقيلة عند تصميم الهياكل الداعمة:
اتجاه ترتيب الألياف: يتم ترتيب ألياف الخيزران على طول اتجاه الطول، وتكون قوة الشد الطولية أعلى بكثير من الاتجاه العرضي. ولذلك، ينبغي ترتيب التعزيز الطولي على طول اتجاه الألياف قدر الإمكان للاستفادة الكاملة من خصائص القوة العالية للمادة، في حين يحتاج التعزيز العرضي إلى تعويض مشكلة القوة العرضية غير الكافية من خلال تصميم المقطع العرضي المعقول.
توحيد الكثافة: عملية التسخين والمعالجة المضغوطة تجعل كثافة مادة الخيزران الثقيلة موحدة، وليس من السهل وجود عيوب مثل الحواف المنهارة والأسلاك المتخطية، مما يوفر ضمانًا للاتصال المستقر للهيكل الداعم. في التصميم، يمكن تقليل التصميم الزائد للتعزيز الناتج عن عيوب المواد بشكل مناسب لتحسين التصميم الهيكلي.
أداء الغراء الصديق للبيئة: يتميز الغراء المطور ذاتيًا بقوة ربط عالية وجرعة يمكن التحكم فيها، مما يضمن موثوقية الاتصال بين التعزيز واللوحة. في تصميم العقدة الملصقة، يمكن حساب مساحة الترابط المطلوبة وفقًا لمعلمات قوة القص والشد للغراء لتجنب الاستخدام المفرط للغراء للتأثير على الأداء البيئي.

2. عملية التآزر وتحسين الإنتاج
مع عملية التسخين والمعالجة المضغوطة، يمكن ضغط التعزيز واللوحة في وقت واحد في مرحلة التشكيل الفارغة لتشكيل هيكل متكامل. هذه العملية المتكاملة يمكن أن تقلل من عملية التجميع اللاحقة وتتجنب الأضرار المادية الناجمة عن المعالجة الثانوية. وفي الوقت نفسه، فإنه يضمن الاتصال الوثيق بين التعزيز واللوحة ويحسن الصلابة الشاملة. على سبيل المثال، عند الضغط على فراغات لوحة السياج، يتم وضع أضلاع التسليح المتقاطعة مسبقًا، ويتم استخدام آلاف الأطنان من الضغط لتشابك أضلاع التسليح مع ألياف اللوحة لتشكيل هيكل عام سلس.