پل ماکارونی

پل ماکارونی

معرفی سازه ماکارونی
ساعت ٧:٠٥ ‎ب.ظ روز ۱۳۸۸/٥/٢٠  کلمات کلیدی:


 معرفی سازه ماکارونی

سازه های ماکارونی به سازه هایی اطلاق می شود ، که مصالح استفاده شده در آنها تنها ماکارونی و چسب می باشد . این سازه ها در مقیاس کوچکتر نسبت به سازه های واقعی طراحی و توسط ماکارونی و چسب ساخته می شوند و پس از ساخت مورد بارگذاری قرار می گیرند .

در واقع این سازه ها به عنوان ماکت ساخته نمی شوند و سازه ای که بار بیشتری را تحمل می کند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاری یکنواخت ، متمرکز و متحر ، انواع قاب های ساختمانی و ستون های فشاری از جمله رایج ترین سازه های ماکارونی می باشند .

هر ساله در این راستا مسابقات بزرگی در دانشگاه های معتبر دنیا بین دانشجویان رشته مهندسی عمران برگزار می گردد . این دانشگاه ها از سالها پیش در این زمینه سرمایه گذاری کرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش های آنها در عمل استفاده کنند . طراحی و ساخت پل و ستون های فشاری رایج ترین رشته های این مسابقات می باشند . بطور مثال طراحی و ساخت پل خرپایی تنها با استفاده از 750 گرم ماکارونی ( معادل یک بسته ماکارونی ) که می تواند وزن زیادی را تحمل نماید . طول دهانه پل یک متر و حداکثر ارتفاع پل نیم متر می باشد . پل روی دو تکیه گاه که از یکدیگر یک متر فاصله دارند قرار می گیرد و تکیه گاهها فقط قادر به وارد کردن عکس العمل عمودی می باشند و هیچ عکس العمل افقی در تکیه گاهها بر پل وارد نمی شود . رکورد کسب شده در این رشته ( پل خرپایی ) معادل 176 کیلو گرم می باشد ، که این رکورد تقریبا 230 برابر وزن خود سازه می باشد . همچنین طراحی و ساخت سازه های فشاری که قادر به تحمل بار هایی بیش از نیم تن می باشند ، از دیگر نمونه های این سازه ها هستند . اینجا یک سئوال ممکن است مطرح می گردد ، آیا جنس ماکارونی در دست یافتن به رکورد های بالا موثر است ؟

در این زمینه تحقیقاتی روی محصول های مختلف شرکت های ماکارونی دنیا انجام گرفته و ماکارونی شرکت Rose ایتالیا به عنوان بهترین ماکارونی برای این هدف شناخته شده است 

البته لازم به ذکر است که قدرت و مهارت طراح در ارائه یک طرح موفق ، بسیار مهم تر از جنس ماکارونی در رسیدن به رکورد های بالا می باشد.

در واقع ماکارونی بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه ای ناشناخته ای می باشد . این بدان معنی است که خصوصیات ماکارونی شامل حداکثر تنش کششی ، حداکثر تنش فشاری ، مدول الاستیسیته ، نحوه کمانش ماکارونی و دیگر خصوصیات ماکارونی که مورد نیاز برای طراحی و تحلیل سازه می باشند ، ناشناخته می باشد و تنها راه بدست آوردن این ویژگیها ایجاد وابداع آزمایش های ساده و دقیق می باشد .

ماکارونی بر خلاف بتن و فولاد دارای  ضعف های زیادی می باشد  و این ضعف ها کار را برای طراح مشکل تر می کند و اینجاست که ابداعات و خلاقیت هنر نمایی می کنند و برای رسیدن به رکورد های بالا بهینه سازی سازه ها مطرح می گردد .

ارزان بودن ماکارونی نسبت به مصالحی چون فولاد وبتن .

 

اهداف کلی طرح :

 این طرح در وهله اول به عنوان یک طرح آموزشی می تواند بسیار مفید و سودمند برای دانشجویان رشته مهندسی عمران ایفای نقش نماید ، زیرا این امکان را به دانشجویان می دهد که ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبک و قابل دسترس ( ماکارونی به جای بتن و فولاد ) دست به طراحی و ساخت سازه های مختلف زده و با این کار کلیه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمایند .

دانشجویان می بایست با استفاده از مسائل تئوریک فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمایشگاه های مربوط به آن تلاش نمایند تا خصوصیات عنصر سازه ای جدید را کشف نمایند .

دانشجویان می بایست با استفاده از تحلیل سازه ها و با بکارگیری نرم افزار های کامپیوتری به طراحی و آنالیز سازه مورد نظر بپردازند.

طراحی و ساخت یک سازه بهینه که تحت عنوان بهینه سازی سازه ها مطرح است، در دستور کار قرار می گیرد.

معرفی انواع مختلف سازه های ماکارونی :

سازه های فشاری :

نوعی پل با دهانه کوتاه ، که اکثر اعضای آن در فشار می باشند . از مزیت های این رشته از مسابقات طراحی اعضای فشاری و بررسی پدیده کمانش در آنها می باشد .

Tower Crain 

دراین نوع از سازه های ماکارونی ، هدف طراحی جرثقیلهایی است که بر روی برجهای بلند به کار گرفته می شوند .

این سازه ها باید قادر باشند با داشتن ارتفاع معین شعاع خاصی را تحت پوشش قرار دهند .

پل با بار متمرکز :

این سازه از به هم پیوستن دو خرپای دوبعدی به وجود می آید و بارگذاری از وسط دهانه صورت می گیرد .

این نوع پل هر سه نوع عضو فشاری ، کششی و خمشی را دارا می باشد . 

پل با بار گسترده :

پل به شکل ظاهری خرپا می باشد ، که بارگذاری به صورت گسترده و یکنواخت در تمام طول دهانه صورت می گیرد . در عمل می توان چنین فرض کرد که تمام وسایل نقلیه به دلیل ترافیک به صورت ثابت بر روی پل قرار گرفته اند . ( تو ایران نیست اما تو کشور های اروپایی هست ( 

پل با بار متحرک :

این نوع از سازه ماکارونی در واقع پیشرفته ترین و کامل ترین حالت از سازه ها می باشد ، که در آن طراحان اقدام به طراحی یک پل واقعی می کنند .بار قرار گرفته بر روی پل به صورت متحرک می باشد ، که این امر با عبور دادن یک وسیله نقلیه کوچک با سرعت معین ، که بر روی آن وزنه قرار داده می شود ، صورت می گیرد . ( تو ایران نیست اما تو کشور های اروپایی هست(

هدف: در آشنایی با عملکرد پل های خرپایی و تشبیه به پل واقعی.

مهارت هایی که می آموزیم :
مهارت های عملی تجربی در ساخت پل خرپایی با ماکارونی و نیز با مصالح دیگر مثل چوب(در صورت امکان) ،تشخیص اعضای کششی و فشاری در مدل از طریق تمرین در ساخت پل از طریق نحوه شکستن اعضا در بارگذاری و بر اساس میزان بار ، آشنایی با مفهوم تعادل از طریق نحوه شکستن اعضا در بارگذاری که با توجه به تقارن سازه و بار، شکستگی ها باید (تقریبا) متقارن باشد و نیز کارگروهی و همکاری

مفاهیم علمی پیش نیاز:
آشنایی با مفاهیم نیرو،بردار،مثلثات


مهارت های پیش نیاز:
آشنایی با مثلثات


مفاهیم آموزشی که لازم به دانستن انها هستیم :
آشنایی با سازه (خرپا) : عضو، مفصل، انواع تکیه گاه، شرایط خرپا ها...

انواع پل : پل خرپایی، پل قوسی، پل کابلی ( در این پروژه، پل خرپایی مورد بررسی است(
تحلیل مقدماتی سازه: تعیین نیروی اعضای خرپایی در پل از نظر مقدار و جهت


استوری بورد:

- جلسات ابتدایی: آشنایی با سازه(خرپا) : عضو، مفصل، انواع تکیه گاه، شرایط خرپا ها... تحلیل سازه، تعیین نیروی اعضای خرپایی در پل از نظر مقدار و جهت و حل مثال های متعدد


- آشنایی با انواع پل : پل خرپایی، پل قوسی، پل کابلی

- جلسات عملی: ساخت چند نمونه پل

- آشنایی با استاندارد های مسابقات پل ماکارونی

محصول نهایی:

پل ساخته شده از اسپاگتی(ماکارونی) با وزن مشخص و قدرت تحمل بار با وزن معلوم. میزان وزن و قدرت تحمل بار و طول و ارتفاع طبق استانداردهای مسابقات می باشد .هدف :هدف از این مسابقه بدست آوردن طرح بهینه خرپا و همچنین ارتقای سطح علمی دانشجویان می باشد.

مصالح :مصالح مجاز ماکارونی تک رشته ای معمولی با قطر دلخواه بدون تقویت و تسلیح با هر گونه مواد دیگر و همچنین چسب مایع مناسب می باشد.

اتصالات :قطر ظاهری اتصالات که با چسب به وجود آمده نباید بیشتر از cm ٢/۵ باشد

برای این پروژه :

اول مطالب تئوری رو یاد بگیرید.
دوم با طرز رفتار یک ماکارونی آشنا بشید.
سوم یک طرح بزنید.
چهارم اونو اجرا کنید.
پنجم بارگذار کنید.
ششم نتیجه رو تحلیل کنید.
هفتم طرح را بهینه کنید.

www.daneshju.ir/forum