고강도 대나무 울타리 제조업체

내부 지지 구조(예: 보강 리브 및 그리드 레이아웃)를 설계하는 방법 무거운 대나무 울타리 패널 전체적인 강성을 높이려면?

재료특성 및 설계기초 무거운 대나무 울타리 패널

1. 대나무의 자연적 성질과 가공상의 장점
천연 고분자 소재인 대나무는 독특한 물리적, 기계적 특성을 가지고 있습니다. Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.에서 생산한 실외용 무거운 대나무 울타리 패널을 예로 들면, 수령이 6년 이상인 고품질 대나무를 사용하며, 이는 연속적인 가교 네트워크 섬유 다발로 분할 및 분해되어 대나무 섬유의 원래 배열을 유지합니다. 이러한 가공 기술을 통해 대나무는 고온, 고압 처리를 통해 경도와 내구성을 획기적으로 향상시키면서 자연스러운 구조를 유지하게 됩니다. 밀도 균일성은 전통적인 목재보다 우수하며 해충 및 곰팡이 저항성이 좋습니다. 습도 변화로 인한 변형 및 균열이 발생하지 않도록 수분 함량을 적절한 수준으로 제어합니다. 또한 대나무 섬유가 단단히 결합될 수 있도록 투입량을 정밀하게 조절하고 가압 가열 및 경화 공정을 통해 수천 톤의 압력으로 블랭크 성형을 완성하여 소재의 전체적인 안정성을 더욱 높입니다. 이러한 특성은 튼튼한 대나무 울타리 패널의 구조 설계를 위한 견고한 재료 기반을 제공합니다.

2. 무거운 대나무 울타리 패널의 기능적 요구 사항
튼튼한 대나무 울타리는 주로 고부하 야외 장면에 사용되며 다음과 같은 핵심 성능을 갖추어야 합니다. 첫째, 사람과 차량 간의 충돌이나 자연 풍하중과 같은 큰 외부 충격을 견딜 수 있습니다. 둘째, 수분 함량 변화로 인한 구조적 결함을 피하기 위해 습한 환경에 적응할 수 있습니다. 셋째, 장기적인 내구성을 갖고 유지관리 비용이 절감됩니다. 넷째, 환경 보호 개념에 부합하고 지속 가능한 발전의 가치를 반영합니다. 대나무 및 목재 제품의 특성상 두꺼운 대나무 소재의 표면은 특수 처리 후 습한 환경에 적합하며, 부식 방지를 위해 잦은 도장이 필요하지 않습니다. 매일 청소하면 성능을 유지할 수 있어 복잡한 환경에서 울타리 패널의 안정적인 작동을 보장합니다. 대나무의 자연스러운 질감과 색상은 야외 공간의 아름다움을 더욱 돋보이게 하며, 구조적 디자인에서는 기능과 심미성 사이의 균형을 고려해야 합니다.

내부지지구조설계의 핵심이론

1. 지지 구조에 기계적 원리 적용
강도는 손상에 저항하는 재료의 능력이고, 강성은 변형에 저항하는 능력입니다. 튼튼한 대나무 울타리의 경우 강성이 ​​부족하면 하중이 가해지면 구조가 너무 많이 변형되어 안전과 외관에 영향을 미칩니다. 재료 역학 이론에 따르면 구조적 강성은 재료의 탄성 계수, 단면의 관성 모멘트 및 지지 구조의 레이아웃과 밀접한 관련이 있습니다. 대나무 무거운 대나무 소재의 탄성률은 고온 고압 처리로 향상되었으며, 내부 지지 구조의 합리적인 설계는 단면의 관성 모멘트를 더욱 증가시켜 전체적인 강성을 향상시킬 수 있습니다.
무거운 대나무 울타리 패널이 견딜 수 있는 하중에는 수직 하중(예: 자체 중량), 수평 하중(예: 풍력, 충격력) 및 동적 하중(예: 차량 통과로 인해 발생하는 진동)이 포함됩니다. 지지 구조물의 설계에서는 보강 리브, 그리드 등의 구성요소를 통해 하중이 기초에 효과적으로 전달될 수 있도록 하중 전달 경로를 명확히 해야 합니다. 예를 들어, 수평 방향으로 철근 리브를 설정하면 바람의 힘을 기둥에 전달할 수 있고, 수직 그리드 레이아웃은 자중과 상부 하중을 분산시켜 국부적인 응력 집중을 피할 수 있습니다.

2. 생체공학 및 구조 최적화 설계
대나무 자체는 효율적인 기계 구조이며, 대나무 마디는 천연 강화 고리와 같습니다. 대나무 벽의 중공 구조는 높은 굽힘 강성을 유지하면서 자체 무게를 줄입니다. 무거운 대나무 울타리 패널의 설계에서는 대나무 노드의 강화 효과를 시뮬레이션할 수 있으며 원형 또는 가로 강화 리브를 지지 구조에 설정하여 대나무 줄기에 대한 대나무 노드의 강성 향상 효과를 시뮬레이션할 수 있습니다. 동시에 대나무 섬유의 세로 배열 특성을 활용하여 펜스 패널 내부에 세로 보강 리브를 설치하여 섬유 방향에 따른 인장 강성을 높였습니다.
토폴로지 최적화 기술을 사용하는 유한 요소 소프트웨어는 다양한 지지 구조 레이아웃에서 응력 분포를 시뮬레이션하고, 비효율적인 재료를 제거하고, 주요 하중 지지 경로를 유지하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 울타리 패널의 3차원 유한 요소 모델을 구축하고, 일반적인 하중 하에서 변형과 응력을 분석하고, 강화 리브의 위치, 수 및 단면 형상을 최적화하고, 기계적 요구 사항에 더 부합하도록 재료 분포를 만들고, 무게를 크게 늘리지 않고 강성을 향상시키기 위해 대나무와 무거운 대나무 재료의 기계적 매개변수(예: 탄성 계수 및 포아송 비)를 입력으로 사용합니다.

내부 지지 구조에 대한 구체적인 설계 계획

1. 보강 리브 설계
보강리브의 종류와 배치
종방향 보강리브 : 펜스 패널의 길이를 따라 설치하며, 패널의 폭에 따라 개수가 결정되며, 일반적으로 200~300mm마다 1개씩 설치됩니다. 단면 크기 20mm×30mm의 직사각형 단면을 채택합니다. 재질은 울타리판과 같은 무거운 대나무이며, 장붓구멍과 장부 또는 접착제로 패널과 연결됩니다. 세로 보강 리브는 길이 방향을 따라 펜스 보드의 굽힘 강성을 향상시키고 큰 스팬으로 인한 처짐 변형에 저항할 수 있습니다.
가로 보강 리브: 길이 방향에 수직으로 배열되고 간격은 300-500mm이며 단면 크기는 세로 보강 리브(예: 15mm×25mm)보다 약간 작을 수 있습니다. 횡철근리브의 기능은 종방향 철근리브를 연결하여 격자골격을 형성함과 동시에 수평하중을 전달하는 역할을 한다. 펜스판의 양쪽 끝과 중앙 지지 위치에서 횡보강 리브를 암호화하여 국부적 강성을 높일 수 있습니다.
경사보강리브 : 울타리판의 대각선 방향으로 설치하여 삼각형의 지지구조를 형성한다. 삼각형은 안정성을 가지며 전단 변형 및 비틀림 하중에 효과적으로 저항할 수 있습니다. 경사철근리브의 단면크기는 횡철근리브와 유사하며 코너절점을 통해 종방향 및 횡방향 철근리브와 연결된다. 연결 강도를 높이기 위해 노드에 금속 커넥터 또는 대나무 장부를 사용할 수 있습니다.

철근과 패널의 접합방법
접착제 연결: Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.에서 독자적으로 개발한 친환경 접착제를 사용하여 보강재와 패널 사이의 접촉면에 접착제를 도포하고 가압 및 경화를 통해 일체형 연결을 형성합니다. 접착제 접착 공정에서는 접착제의 양을 조절하여 접착이 견고하고 넘치지 않도록 하여 외관과 환경 성능에 영향을 주지 않도록 해야 합니다.
장붓구멍과 장부연결 : 판넬과 철근에 장부와 장부눈을 가공하고 장붓구멍과 장부를 통해 연결한다. 장붓구멍과 장부 구조는 환경 보호 개념에 부합하는 대나무의 자연스러운 질감을 유지하면서 어느 정도의 인발력과 전단 저항을 제공할 수 있습니다. 고하중 부품의 경우 접착제와 장붓구멍, 장부 연결을 결합하여 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

2. 그리드 레이아웃 디자인
그리드 형태 선택
직사각형 그리드: 종방향 철근과 횡방향 철근의 수직 교차로 형성되며, 가장 일반적인 그리드 레이아웃 형태입니다. 직사각형 그리드는 구성이 쉽고 표준화된 생산에 편리하며 비교적 균일한 하중 분포가 있는 장면에 적합합니다. 메쉬 크기는 펜스 보드의 사양과 하중 크기에 따라 조정될 수 있으며 일반적으로 200mm×200mm에서 300mm×300mm입니다.
다이아몬드 메쉬: 대각선 보강 리브가 세로 및 가로 보강 리브와 결합되어 다이아몬드 메쉬를 형성합니다. 다이아몬드 메쉬의 대각선 방향은 강하여 대각선 하중과 토크에 더 잘 견딜 수 있습니다. 도로에 가까운 지역이나 자주 부딪히는 지역 등 복잡한 하중을 받을 수 있는 울타리 패널에 적합합니다.
허니콤 메시(Honeycomb mesh): 허니컴을 모방한 육각형 구조는 여러 개의 육각형 단위로 구성됩니다. 허니컴 메쉬는 압축성과 굽힘 저항성이 뛰어나고 소재가 고르게 분포되어 있어 동일한 무게에서도 더 높은 강성을 제공할 수 있습니다. 그러나 허니컴 메시의 가공은 더욱 어렵고 절단 및 조립에는 특수 장비가 필요합니다. 매우 높은 강성을 요구하는 고급 무거운 대나무 울타리 패널에 적합합니다.
메시 밀도 최적화
메쉬 밀도는 펜스 보드의 강성과 무게에 직접적인 영향을 미칩니다. 설계에서는 기계적 계산과 실험을 통해 최적의 메쉬 밀도를 결정해야 합니다. 무거운 대나무 소재의 경우 밀도가 균일하고 강도가 높기 때문에 그리드 간격을 적절하게 늘려 무게를 줄이는 동시에 보강재의 단면 최적화를 통해 강성을 유지할 수 있습니다. 예를 들어, 하중이 작은 지역에서는 그리드 간격을 300mm×300mm로 설정할 수 있고, 하중이 집중되는 지역(펜스판 중앙이나 기둥 근처 등)에서는 그리드 간격을 200mm×200mm로 줄이고 철근 단면 크기를 늘릴 수 있습니다.

3. 노드 설계 및 강화
노드 유형 및 힘 분석
펜스 보드의 내부 지지 구조의 노드에는 종방향 및 횡방향 철근의 교차점, 경사 철근과 종방향 및 횡방향 철근의 교차점 등이 포함됩니다. 노드는 하중 전달을 위한 핵심 부품이며 충분한 강도와 강성을 가져야 합니다. 일반적인 노드 실패 형태에는 전단 실패와 인열 실패가 포함되므로 노드 설계는 전단 및 인장 저항에 중점을 두어야 합니다.
노드 강화 대책
금속 커넥터: 스테인레스 스틸 앵글, 볼트 및 기타 금속 부품을 사용하여 노드의 보강재를 연결합니다. 금속 커넥터는 특히 과부하 시나리오에서 안정적인 기계적 연결을 제공할 수 있습니다. 예를 들어 세로 보강재와 가로 보강재의 교차점에서 스테인리스 스틸 앵글 코드를 사용하여 볼트로 조인트를 고정합니다. 앵글코드의 두께는 3mm 이상, 볼트의 직경은 6mm 이상입니다.
대나무 보강재: 대나무 장부, 대나무 못과 같은 천연 재료를 사용하여 마디를 강화합니다. 장붓구멍과 장부 연결을 기반으로 추가 고정을 위해 대나무 못을 삽입합니다. 대나무못의 지름은 5~8mm이고, 철근의 두께에 따라 길이를 결정하여 두 겹의 철근이 관통되도록 한다. 대나무 보강재는 무거운 대나무 재료와 호환되며 환경 보호 요구 사항을 충족합니다.
접착제 강화: 노드의 접착제 양을 늘려 두꺼운 접착제 층을 형성하여 노드의 접착 강도를 향상시킵니다. 접착제 층의 두께는 접착제 층의 과도한 두께로 인한 불완전한 경화 또는 응력 집중을 방지하기 위해 1-2mm로 제어됩니다.

Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.의 프로세스를 기반으로 한 구조 설계 적용

1. 구조 설계에 대한 재료 특성의 영향
지지 구조물을 설계할 때 무거운 대나무 재료의 다음 특성을 고려해야 합니다.
섬유 배열 방향: 대나무 섬유는 길이 방향을 따라 배열되며 세로 방향의 인장 강도는 가로 방향보다 훨씬 높습니다. 따라서 재료의 고강도 특성을 최대한 활용하기 위해서는 종방향 철근을 섬유방향을 따라 최대한 배열해야 하며, 횡방향 철근은 합리적인 단면설계를 통해 횡강도가 부족한 문제를 보완해야 한다.
밀도 균일성: 가압 가열 및 경화 공정은 무거운 대나무 재료의 밀도를 균일하게 만들고 가장자리 붕괴 및 와이어 건너뛰기와 같은 결함이 발생하기 쉽지 않아 지지 구조의 안정적인 연결을 보장합니다. 설계 시 재료 결함으로 인한 중복된 철근 설계를 적절하게 줄여 구조 레이아웃을 최적화할 수 있습니다.
환경 친화적인 접착제 성능: 자체 개발한 접착제는 접착 강도가 높고 복용량을 제어할 수 있어 보강재와 패널 사이의 연결 신뢰성을 보장할 수 있습니다. 접착 노드 설계 시 접착제의 전단 강도 및 인장 강도 매개변수에 따라 필요한 접착 면적을 계산하여 과도한 접착제 사용을 방지하여 환경 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

2. 프로세스 시너지 및 생산 최적화
가압 가열 및 경화 공정과 결합되어 블랭크 형성 단계에서 보강재와 패널을 한 번에 압축하여 일체형 구조를 형성할 수 있습니다. 이러한 통합 프로세스는 후속 조립 프로세스를 줄이고 2차 가공으로 인한 재료 손상을 방지할 수 있습니다. 동시에 철근과 패널의 긴밀한 연결을 보장하고 전체적인 강성을 향상시킵니다. 예를 들어 울타리 패널 블랭크를 프레스할 때 십자형 보강 리브를 미리 배치하고 수천 톤의 압력을 사용하여 보강 리브와 패널 섬유를 엮어 이음매 없는 전체 구조를 형성합니다.