سازه فضاکار، خرپا، سازه ماکارونی

[مهندس عمران]

آيين نامه مسابقات خرپاي ماكاروني

هدف : هدف از اين مسابقه بدست آوردن طرح بهينه خرپا و همچنين ارتقاي سطح علمي دانشجويان مي باشد.
مصالح : مصالح مجاز ماكاروني تك رشته اي معمولي با قطر دلخواه بدون تقويت و تسليح با هر گونه مواد ديگر و همچنين چسب مايع مناسب مي باشد.
اتصالات : قطر ظاهري اتصالات كه با چسب به وجود آمده نبايد بيشتر ازcm 2.5 باشد.

دریافت فایل PDF

دانلود نرم افزار تحليل خرپا

بيشتر...

[Niima]

سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .


در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟

در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .

البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .
هدف از استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي :

1- در واقع ماكاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است كه خصوصيات ماكاروني شامل حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه كمانش ماكاروني و ديگر خصوصيات ماكاروني كه مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد وابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .
2- ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .
3- ارزان بودن ماكاروني نسبت به مصالحي چون فولاد وبتن .

اهداف كلي طرح :

1- اين طرح در وهله اول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .
2- دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريك فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .
3- دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.

طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .

بخش دوم
سازه هاي فشاري :

نوعي پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده كمانش در آنها مي باشد .

Tower Crain :

دراين نوع از سازه هاي ماكاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته مي شوند .
اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .

پل با بار متمركز :

اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد .
اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد .

پل با بار گسترده :

پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند .


پل با بار متحرك :

اين نوع از سازه ماكاروني در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند .
بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيله نقليه كوچك با سرعت معين ، كه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .

چگونه شروع كنيم ؟

براي وارد شدن به اين رشته شما بايد داراي خصوصيات اخلاقي چون كنجكاوي ، خلاقيت ، صبر ، همت و تلاش فراواني باشيد .

اين خصوصيان به اين علت مطرح گرديد كه در ساخت و طراحي يك سازه موفق علاوه بر آگاهي از علوم مهندسي به اين ويژگي ها نيازمند هستيد . چرا كه ممكن در طراحي و ساخت يك سازه شما روز ها و هفته ها تلاش نماييد ، ولي در نهايت به دليل يك اشتباه كوچك در طراحي يا ساخت ، سازه شما به حداقل ركورد مورد نظر نرسد .

هيجان انگيزترين بخش كار شما مربوط به زمان بارگذاري سازه مي باشد ، كه سازه اي كه مدت زيادي براي طراحي و ساخت آن صرف كرده ايد در نهايت در جلوي چشمان شما منهدم مي گردد ، ولي آيا ركورد مورد نظر بدست مي آيد يا خير ؟

بطور خلاصه براي ساخت يك سازه شما بايد مراح زير را در پيش گيريد :

1-كشف خصوصيات عنصر سازه اي جديد با انجام آزمايش هاي ساده ولي دقيق . اين مرحله شامل آزمايشهايي براي رسيدن به خصوصياتي چون حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته، حداكثر بار بحراني در كمانش و غيره مي باشد .

2-كار بر روي خصوصيات عنصر سازه اي جديد (ماكاروني) و دست يافتن به نقاط ضعف و يا قدرت آن .

3- آشنايي با يك نرم افزار رايانه اي براي تحليل و طراحي سازه . (بطور مثال :SAP 2000 )

4- تحليل سازه هاي ساخته شده در گذشته و رسيدن به نقاط ضعف و يا قدرت آنها .

5- طراحي سازه با توجه به اطلاعات بدست آمده.

6- تلاش براي رسيدن به بهينه ترين طرح (بهينه سازي).

7 – ساخت سازه توسط ماكاروني و چسب .



تكنيك هاي ساخت سازه ماكاروني :
اكاروني :

اين عنصر سازه اي در برابر كشش و فشار ( اگر طول آن كوتاه باشد و دچار كمانش نگردد ) مقاومتي خوبي از خود نشان مي دهد ، ولي مقاومت آن در برابر خمش بسيار كم است . به همين علت بايد تا حد امكان سعي نمود ، تا سازه ها به گونه اي طرح شوند كه اعضاي آن كمترين خمش ممكن را تحمل نمايند .

در واقع تابع هدف در بهينه سازي سازه خمش و وزن سازه مي باشد . يعني سازه ها بايد به گونه اي طرح شوند ، كه كمترين خمش در آنها به وجود آيد و در عين حال با كمترين وزن بيشترين مقاومت را از خود نشان دهند .

يك نكته مهم در مورد سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني اين است ، كه در هنگام ساخت و يا بعد از آن نبايد در مكاني كه در آن رطوبت و گرماي هوا بالا است قرار گيرد ، زيرا در اين صورت ماكاروني ترك مي خورد .

چسب :
براي ايجاد اتصالات در اعضاء ، آنها را به صورت سر به سر قرار داده و سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييم .

1- اتصال مفصلي :
براي به وجود آوردن چنين اتصالي بايد از چسب حرارتي ( چسب تفنگي ) استفاده نمود . زيرا اين چسب علاوه بر چسباندن اعضاء به يكديگر ، آنقدر انعطاف پذير است ، كه به اعضاء اين اجازه را مي دهد تا در محل گره ها تا اندازه اي دوران نمايند .

2-اتصال صلب :
براي ايجاد اتصالات صلب مي توان از دو چسب :
دوقلو (EPOXY )
قطره اي (SUPPER GLUE )

اگر از چسب دوقلو استفاده مي كنيد ، اين چسب اين قابليت را دارد ، كه فضاي خالي بين اعضاء در محل گره ها را پر نموده و نيازي نيست كه شما ماكاروني ها را تراش داده و در كنار هم قرار دهيد . اما عيب اين چسب اين است ، كه وزن تمام شده سازه بالا مي رود.
ولي چنانچه از چسب قطره اي استفاده مي كنيد ، اعضاء در محل گره ها بايد تراش مناسب داده شوند ، تا سطح تماس افزايش يابد ، چراكه اصولا اين چسب فضاپركن نمي باشد و فقط در سطوحي كه اعضاء تماس مستقيم با هم دارند اتصال ايجاد مي نمايد . ولي در مقابل ، اگر از اين چسب استفاده نماييد ، وزن تمام شده سازه كمتر خواهد شد .

چگونگي ساخت :

بعد از آنكه طراحي نهايي را انجام داديد ، مي توانيد براي ساخت ، طرح نهايي را در ابعاد واقعي بر روي يك كاغذ پوستي بكشيد و سپس كاغذ را توسط چسب شيشه اي به يك سطح شيشه اي صاف بچسبانيد . سپس اعضاء را طبق نقشه از ماكاروني توليد كرده و در روي نقشه روي خط مربوط به خود بگذاريد و براي جلوگيري از لغزيدن ماكاروني مي توانيد از خمير بازي براي محكم كردن عضو بر روي كاغذ پوستي استفاده نماييد . سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييد . بدين ترتيب مي توانيد ، آن قسمتهايي از سازه را كه به صورت صفحه اي هستند ، را با دقت بالايي توليد نماييد.

بعد از آنكه قسمت هاي صفحه اي را بدين روش توليد كرديد ، اين قسمت ها را با دقت زياد به هم متصل نماييد ، تا سازه نهايي آماده گردد.

چگونه ركورد را پيش بيني نماييم ؟
ابتدا بايد با آزمايش هاي ساده و ابتكاري حداكثر مقاومت كششي‌ ، مقاومت فشاري ( براي طول مشخص ) ، مقاومت خمشي ، مقاومت برشي را براي ماكاروني مورد استفاده بدست آوريم ، سپس سازه مورد نظر خود را تحت حداكثر بار پيش بيني شده تحليل كنيم ، اگر نيروهاي كششي ، فشاري ، خمشي و برشي ناشي از تحليل از مقاومت هاي بدست آمده در آزمايش بيشتر باشد ، آن سازه فرو خواهد ريخت .

تحليل را براي بارهاي مختلف انجام مي دهيم ، آن باري كه نيروهاي بدست آمده از آن در اعضاء ناشي از تحليل ، بيشترين نزديكي را به حداكثر مقاومت هاي بدست آمده از آزمايش داشته باشد ، ركورد تئوريك خواهد بود .

به علت وجود خطا در ساخت و يا ديگر خطاهاي ممكن بايد ركورد تئوريك بدست آمده را در يك ضريب اطمينان ( مثلا .75 - با توجه به نظر طراح ) ضرب كرد ، تا ركورد عملي بدست آيد با اين كار شما مي توانيد قبل از اينكه سازه مورد نظر را بارگذاري كنيد ، حداكثر ركورد آن را حدس بزنيد .

[babak_searcher]

دروس سازه اي كه در رشته مهندسي عمران در دانشگاه هاي ايران تدريس مي شود ، معمولا به طور كلي به صورت تئوريك تدريس مي گردد و دانشجويان كمتر اين دروس را به صورت عملي تجربه مي كنند ، بنابراين شايد فهم اين دروس به صورت عميق در حين دوران تحصيل ممكن نباشد .
ساخت سازه هايي توسط فولاد و يا بتن صرفا براي آموزش هم مقدور نمي باشد ، چرا كه هزينه تمام شده اين كار بسيار بالا است . بنابرلين در سرتاسر دانشگاههاي معتبر دنيا ، سعي شده است ، تا بااستفاده از مصالح ارزان قيمت ( به جاي بتن وفولاد ) و مدل كردن سازه هاي واقعي توسط اين مصالح ، آموزش دروس سازه اي به صورت عملي ممكن شود . ماكاروني يكي از اين مصالح جايگزين مي باشد . اين عنصر سازه اي جديد به دليل برخي از خصوصيات ويژه مثل ( سبكي ، دسترسي ساده و ارزان بودن ) بيشتر از ديگر مصالح مشابه مورد توجه قرار گرفته است .
سالانه در آمريكا مسابقات بزرگي در اين زمينه بين دانشجويان برگزار مي گردد و سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني به دليل طراحي بهينه
، به ركورد هاي غير قابل باوري دست پيدا مي كنند .

هدف از استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي
1. در واقع ماكاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است كه خصوصيات ماكاروني شامل حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه كمانش ماكاروني و ديگر خصوصيات ماكاروني كه مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد وابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .
2. ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .
3. ارزان بودن ماكاروني نسبت به مصالحي چون فولاد وبتن .

اهداف كلي طرح
1. [FONT='Tahoma','sans-serif'] اين طرح در وهله اول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .[/FONT]
2. [FONT='Tahoma','sans-serif']دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريك فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .[/FONT]
3. [FONT='Tahoma','sans-serif']دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.[/FONT]
4. [FONT='Tahoma','sans-serif']طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .[/FONT]
معرفي سازه ماكاروني
سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .
در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟
در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .

البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .



معرفي انواع مختلف سازه هاي ماكاروني

[FONT='Tahoma','sans-serif']سازه هاي فشاري :[/FONT]
نوعي پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده كمانش در آنها مي باشد .

Tower Crain[FONT='Tahoma','sans-serif'] :[/FONT]
[FONT='Tahoma','sans-serif']دراين نوع از سازه هاي ماكاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته مي شوند .اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .[/FONT]

[FONT='Tahoma','sans-serif']پل با بار متمركز :[/FONT]
[FONT='Tahoma','sans-serif']اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد .اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد . [/FONT]

[FONT='Tahoma','sans-serif']پل با بار گسترده :[/FONT]
[FONT='Tahoma','sans-serif']پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند . [/FONT]

[FONT='Tahoma','sans-serif']پل با بار متحرك :[/FONT]
[FONT='Tahoma','sans-serif']اين نوع از سازه ماكاروني در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند .بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيله نقليه كوچك با سرعت معين ، كه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .[/FONT]

[ebrahim110]

سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .
در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟
در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .

البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .

[ahoura0917]

Tower Crain :

دراين نوع از سازههاي ماكاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته ميشوند .
اين سازه ها بايدقادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .
پل با بار متمركز :

اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذارياز وسط دهانه صورت مي گيرد .
اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد .
پل با بار گسترده :

پل به شكلظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورتمي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورتثابت بر روي پل قرار گرفته اند .


پل با بار متحرك :

اين نوع از سازه ماكاروني در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه هامي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند .
بارقرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيلهنقليه كوچك با سرعت معين ، كه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .

[ahoura0917]

چگونه شروع كنيم ؟براي وارد شدن به اين رشته شما بايدداراي خصوصيات اخلاقي چون كنجكاوي ، خلاقيت ، صبر ، همت و تلاش فراواني باشيد .

اين خصوصيان به اين علت مطرح گرديد كه در ساخت و طراحي يك سازه موفق علاوهبر آگاهي از علوم مهندسي به اين ويژگي ها نيازمند هستيد . چرا كه ممكن در طراحي وساخت يك سازه شما روز ها و هفته ها تلاش نماييد ، ولي در نهايت به دليل يك اشتباهكوچك در طراحي يا ساخت ، سازه شما به حداقل ركورد مورد نظر نرسد .

هيجان انگيزترين بخش كار شما مربوط به زمان بارگذاري سازه مي باشد ، كه سازهاي كه مدت زيادي براي طراحي و ساخت آن صرف كرده ايد در نهايت در جلوي چشمان شمامنهدم مي گردد ، ولي آيا ركورد مورد نظر بدست مي آيد يا خير ؟بطور خلاصه براي ساخت يك سازه شما بايد مراح زير را در پيش گيريد :

1-كشف خصوصيات عنصر سازه اي جديد با انجام آزمايش هاي ساده ولي دقيق . اينمرحله شامل آزمايشهايي براي رسيدن به خصوصياتي چون حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنشفشاري ، مدول الاستيسيته، حداكثر بار بحراني در كمانش و غيره مي باشد .

2-كار بر روي خصوصيات عنصر سازه اي جديد (ماكاروني) و دست يافتن به نقاط ضعفو يا قدرت آن .

3-آشنايي با يك نرم افزار رايانه اي براي تحليل وطراحي سازه . (بطور مثالSAP 2000)4-تحليل سازه هاي ساخته شده در گذشته و رسيدن به نقاطضعف و يا قدرت آنها .

5-طراحي سازه با توجه به اطلاعات بدستآمده.

6-تلاش براي رسيدن به بهينه ترين طرح (بهينهسازي).

7-ساخت سازه توسطماكاروني و چسب .

[ahoura0917]

تكنيك هاي ساخت سازه ماكاروني :
ماكاروني :

اين عنصر سازه اي در برابر كشش و فشار ( اگر طول آن كوتاه باشد و دچاركمانش نگردد ) مقاومتي خوبي از خود نشان مي دهد ، ولي مقاومت آن در برابر خمش بسياركم است . به همين علت بايد تا حد امكان سعي نمود ، تا سازه ها به گونه اي طرح شوندكه اعضاي آن كمترين خمش ممكن را تحمل نمايند .

در واقع تابع هدف در بهينه سازي سازهخمش و وزن سازه مي باشد . يعني سازه ها بايد به گونه اي طرح شوند ، كه كمترين خمشدر آنها به وجود آيد و در عين حال با كمترين وزن بيشترين مقاومت را از خود نشاندهند .

يك نكته مهم در مورد سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني اين است ، كه درهنگام ساخت و يا بعد از آن نبايد در مكاني كه در آن رطوبت و گرماي هوا بالا استقرار گيرد ، زيرا در اين صورت ماكاروني ترك مي خورد .

چسب :
برايايجاد اتصالات در اعضاء ، آنها را به صورت سر به سر قرار داده و سپس در محل گره هااز چسب استفاده نماييم .

1-اتصال مفصلي :
براي به وجود آوردن چنين اتصالي بايد از چسب حرارتي ( چسبتفنگي ) استفاده نمود . زيرا اين چسب علاوه بر چسباندن اعضاء به يكديگر ، آنقدرانعطاف پذير است ، كه به اعضاء اين اجازه را مي دهد تا در محل گره ها تا اندازه ايدوران نمايند .

2-اتصال صلب :
براي ايجاد اتصالات صلب مي توان ازدو چسب :
دوقلو (EPOXY )قطره اي(SUPPER GLUE )

اگر از چسب دوقلو استفاده مي كنيد ، اين چسب اين قابليترا دارد ، كه فضاي خالي بين اعضاء در محل گره ها را پر نموده و نيازي نيست كه شماماكاروني ها را تراش داده و در كنار هم قرار دهيد . اما عيب اين چسب اين است ، كهوزن تمام شده سازه بالا مي رود.
ولي چنانچه از چسب قطره اي استفاده مي كنيد ، اعضاء درمحل گره ها بايد تراش مناسب داده شوند ، تا سطح تماس افزايش يابد ، چراكه اصولا اينچسب فضاپركن نمي باشد و فقط در سطوحي كه اعضاء تماس مستقيم با هم دارند اتصال ايجادمي نمايد . ولي در مقابل ، اگر از اين چسب استفاده نماييد ، وزن تمام شده سازه كمترخواهد شد .

چگونگي ساخت :

بعد از آنكه طراحي نهايي را انجام داديد ، ميتوانيد براي ساخت ، طرح نهايي را در ابعاد واقعي بر روي يك كاغذ پوستي بكشيد و سپسكاغذ را توسط چسب شيشه اي به يك سطح شيشه اي صاف بچسبانيد . سپس اعضاء را طبق نقشهاز ماكاروني توليد كرده و در روي نقشه روي خط مربوط به خود بگذاريد و براي جلوگيرياز لغزيدن ماكاروني مي توانيد از خمير بازي براي محكم كردن عضو بر روي كاغذ پوستياستفاده نماييد . سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييد . بدين ترتيب مي توانيد، آن قسمتهايي از سازه را كه به صورت صفحه اي هستند ، را با دقت بالايي توليدنماييد.

بعد از آنكه قسمت هاي صفحه اي را بدين روش توليد كرديد ، اين قسمت ها را بادقت زياد به هم متصل نماييد ، تا سازه نهايي آماده گردد.

چگونهركورد را پيش بيني نماييم ؟ابتدا بايد با آزمايش هاي ساده و ابتكاري حداكثر مقاومت كششي‌ ، مقاومتفشاري ( براي طول مشخص ) ، مقاومت خمشي ، مقاومت برشي را براي ماكاروني مورداستفاده بدست آوريم ، سپس سازه مورد نظر خود را تحت حداكثر بار پيش بيني شده تحليلكنيم ، اگر نيروهاي كششي ، فشاري ، خمشي و برشي ناشي از تحليل از مقاومت هاي بدستآمده در آزمايش بيشتر باشد ، آن سازه فرو خواهد ريخت .

تحليل را براي بارهاي مختلف انجام مي دهيم ، آن باري كه نيروهاي بدست آمدهاز آن در اعضاء ناشي از تحليل ، بيشترين نزديكي را به حداكثر مقاومت هاي بدست آمدهاز آزمايش داشته باشد ، ركورد تئوريك خواهد بود .

به علت وجود خطا در ساخت و يا ديگر خطاهاي ممكن بايد ركورد تئوريك بدستآمده را در يك ضريب اطمينان ( مثلا75/با توجه بهنظر طراح ) ضرب كرد ، تا ركورد عملي بدست آيد با اين كار شما مي توانيد قبل ازاينكه سازه مورد نظر را بارگذاري كنيد ، حداكثر ركورد آن را حدس بزنيد .

[ahoura0917]

پلهايي که خوردني نيستند!

آيا تاکنون چيزي از پلهاي ماکاروني شنيده ايد! اشتباه نکنيد، اين پلها نه خوردني هستند، نه از آن دسته پلهاي واقعي که افراد يا ماشين‌ها از آن عبور مي‌کنند.
پلهاي ماکاروني مدل اوليه پلهاي واقعي هستند. در واقع در مسابقه سازه سبک پلهاي ماکاروني، شرکت‌كنندگان ملزم به ساخت پلي هستند که بتواند وزنه 2 کيلويي را در مدت 5 دقيقه تحمل کند.
در مسابقه سازه سنگين لازم است وزن پل کمتر از 65 گرم باشد و به‌گونه‌اي ساخته شود که بتواند بار بيشتري را تحمل کند. به‌هر حال نکته جالب آن‌که پلهايي که تنها از ماکاروني و چسب حرارتي ساخته مي‌شوند مي‌توانند حدود 150 تا 200 برابر وزن خود، بار تحمل کنند.
حال ما نيز به بهانه برگزاري دومين دوره مسابقه‌هاي دانشجويي پلهاي ماکاروني در دانشگاه صنعتي اميرکبير به تهيه گزارشي از اين مسابقه‌ها اقدام کرده ايم.
اصولا در رشته‌هاي مهندسي دانشجويان دروس تئوري را مي‌گيرند تا در نهايت در اجرا آنها را به کار ببرند. هرچه استفاده از اين يادگرفته‌ها زودتر اتفاق بيفتد، بهتر است و اين امکان وجود دارد که اشتباهات موجود را بر طرف کند، بخصوص اگر اين فرصت در دوران تحصيل فراهم شود.
از جمله فعاليت‌هايي که به اين هدف کمک مي‌کند مسابقه‌هاي دانشجويي است و يکي از اين مسابقه‌ها، مسابقات پل ماکاروني است که در رشته مهندسي عمران برگزار مي‌شود. البته اين رقابت در مقايسه با مسابقه‌هايي همچون رباتيک رايانه، بتن در عمران وChemicar (کاربرد سوختهاي پاک) در رشته شيمي روند آسانتري داشته و البته در ايران مسابقه جواني است.

پلهاي ماکاروني در دنيا
مسابقه پلهاي ماکاروني و درکل سازه‌هاي ماکاروني در دنيا و دانشگاه‌هاي کشورهاي صاحب نام در امر پل‌سازي يک مسابقه شناخته شده است. براي مثال دانشگاه OUC (کلوناKelowna) در ايالت بريتيش کلمبيا(Britich Clombia) کانادا تا کنون بيش از 22 سال اين مسابقه را برگزار کرده است.
با نگاهي به شرايط کشور کانادا دليل برگزاري اين مسابقه روشن‌تر خواهد شد. براي مثال شهر ونکوور (vancover) که مرکز اين ايالت است، متشکل از جزيره‌هاي کوچک و بزرگ است که لازم است براي ايجاد مسير بين آنها پل زده شود. نکته جالب، عمر مفيداين‌گونه پلها و نيز اصرار براي کاهش هزينه آنهاست.
لذا بهينه‌ترين طرح براي اين پلها لازم است. با اين‌که کانادا کشور ثروتمندي است، اما با نگاه دقيق به بودجه‌هاي اختصاص يافته براي اين امور مي‌توان به اين جمع‌بندي رسيد که اصرار بيش از حد براي کاهش هزينه ها دارند.
پل معلق معروف شهر ونکوور که سمبل اين شهر است يکي از راههاي ارتباطي مهم بين منطقه مسکوني و تجاري اين شهر است و مسدود شدن آن به علل مختلف باعث فلج شدن شهر خواهد شد.
با توجه به ميزباني شهر ونکوور براي المپيک زمستاني 2010 مقام‌هاي عالي‌رتبه اين شهر تصميم به ساخت پلي به موازات قبلي گرفته‌اند و از هم اکنون با وضع ماليات و گرفتن عوارض از مهاجران به اين ايالت اقدام به جمع‌آوري بودجه لازم کرده و قصد دارند مهندس طراح اين پل يک کانادايي باشد. اين شرح به منظور بيان اهميت زياد بحث پل و طراحي آن در کانادا است.
شرايط مشابهي براي سازه‌هاي حجيم ماکاروني در کشور ژاپن نيز وجود دارد که به کمک آنها مي‌توان جزيره‌هاي مصنوعي ساخت. اما دليل استفاده از ماکاروني در ساخت اين نمونه‌ها در درجه اول سهولت ساخت پلها با اين مصالح است.
ماکاروني براحتي بريده مي‌شود و تهيه آن بسيار راحت است و در هر فروشگاه يافت مي‌شود، براحتي چسب‌کاري شده و از همه مهمتر اين‌که تغيير شکلهاي آن تشابه بسيار زيادي با مصالح به‌کار رفته در پل از جمله فولاد دارد. اصول مهندسي در ساخت پلهاي ماکاروني بسيار بازر است.

پلي از جنس ماکاروني
در پل ماکاروني، جنس تمام المان‌ها و اعضاي آن از ماکاروني است و با توجه به فشاري يا کششي بودن اعضا، قطرلازم براي آن انتخاب مي‌شود.
براي تشکيل گره‌ها نيز از چسب استفاده مي‌شود. در مهندسي عمران درسي به نام تحليل سازه‌ها وجود دارد که در بخشي از آن که مربوط به خرپاها (سازه‌هاي به کار رفته در پلها) است، روند محاسبه نيروهاي اين‌گونه پلها تدريس مي‌شود و غالبا دانشجويان درسال دوم تحصيل آن را فرا مي‌گيرند.
با توجه به تنوع موجود در پلهاي واقعي، مسابقه‌هاي پل ماکاروني نيز داري تنوع بسياري است. پلهاي صفحه‌اي، خرپايي، قوسي، معلق و... انواعي از پلهاي رايج در صنعت عمران هستند که مسابقه‌هاي پل ماکاروني نيز نسبت به شرايط مسابقه استفاده از اين پلها را مورد توجه قرار داده است.

هدف از مسابقه‌ها
در مسابقه‌هاي پل ماکاروني سعي در اين است که دانشجو بتواند از بين ايده‌هاي مختلف براي مسابقه، بهترين را انتخاب کند. مثلا درمسابقه‌هايي که به سازه سنگين معروف است، هدف ساخت پلي است که از وزن مشخصي کمتر بوده و بتواند بيشترين نيرو را داشته باشد.
تصور کنيد لازم است در دهانه‌اي خاص پلي ساخته شود که هزينه اختصاص يافته براي آن محدود است. اگر هزينه را متناسب با وزن مصالح مصرفي در نظر بگيريم پس نياز به ساخت پلي است که ميزان مصالح موجود محدود است. هرچه اين پل بتواند ترافيک بيشتري را عبور دهد، بهتر است.
به اين منظور مسابقه سازه سنگين طراحي شده است و اصول کار در آن بدين شکل است که وزن پل را به عددي محدود مي‌کند و لازم است طراحي‌ها به نحوي باشد که زير وزن مجاز قرار گيرد. مثلا در مسابقه‌هاي کانادا اين وزن حداکثر يك کيلو‌گرم بوده و در مسابقه‌هاي برگزار شده در دانشگاه امير کبير650 گرم.
جالب است بدانيد در مسابقه‌هاي کانادا پلي با وزن يك کيلوگرم توانسته است درحدود 250 کيلوگرم بار را تحمل کند. بهترين طرح براي استفاده در مسابقه‌هاي سازه سنگين طرح قوسي است که نمونه آن پل اهواز است.

پلهاي سبکتر
مشکل ديگر مسابقه پل ماکاروني، مسابقه سازه سبک است که در آن باربري پل محدود شده و هرچه پل سبکتر باشد، بهتر است. با توجه به اين‌که در صورت بارگذاري ماکاروني تغيير شکل در آن ايجاد شده و با گذشت زمان زياد مي‌شود، لازم است زماني براي تحمل بار نيز لحاظ شود. آنچه تا کنون در مسابقه‌ها رايج بوده، استفاده از بار 2 کيلوگرمي به مدت 5 دقيقه است و در نهايت پل سبکتر برنده خواهد شد.
در واقعيت نيز اين شرايط وجود دارد که حجم ترافيک يا خطوط ترافيک معين است و لازم است پلي احداث شود. لذا بار مورد تحمل معلوم بوده و مشخص است هرچه پل سبکتر باشد، مصالح کمتري در آن استفاده شده و در نهايت ارزان‌تر تمام خواهد شد.
مسابقه سازه سبک و سنگين دوگونه رايج در مسابقه‌هاي پل ماکاروني است که امسال براي اولين بار اين دو مسابقه در دانشگاه صنعتي اميرکبير برگزار شد، اما همواره قوانين نيز بر اين مسابقه‌ها حاکم است که مشخصات طراحي پل را به طراح ديکته مي‌کند. همچنين اين قوانين به واقعي‌تر شدن طراحي نيز کمک مي‌کنند. مثلا از جمله موارد مورد نياز براي طراحي پل، ارتفاع، طول، دهانه، حمل اعمال بار و.
.. است که در قوانين گنجانده شده است.

پلهاي ماکاروني در ايران
در مسابقه‌هاي کانادا که هر ساله در اوايل ماه مارس برگزار مي‌شود، حداقل طول دهانه يك متر و حداکثر ارتفاع پل 50 سانتي‌متر انتخاب شده است.
در مسابقه‌هاي ايران از آنجا که شروعي بر اين مسابقه بود، تصميم به تغيير اين اعداد گرفته شد تا تمام دانشجويان به طراحي مشغول شوند.
در مسابقه‌هاي دانشگاه اميرکبير طول پل حداقل 80 سانتي‌متر و ارتفاع آن حداکثر 90 سانتي‌متر است. از آنجا که لازم است از روي عرشه و پل ترافيک عبور کند، هم در مسابقه‌هاي کانادا و هم در مسابقه‌هاي ايران لازم است يک مکعب به سطح مقطع 5×5 سانتي‌متر بتواند از داخل پل عبور کند.
امسال ميزبان اين مسابقه، دانشگاه اميرکبير بود و در آن بالغ بر90 تيم از دانشگاه‌هاي صنعتي شريف، اميرکبير، علم و صنعت، مازندران، آذربايجان، آمل، کرج، قزوين و ساير دانشگاه‌هاي شهر تهران شرکت کردند.
تا حد امکان نيز سعي شده تا شرايط مسابقه به استانداردهاي بين‌المللي نزديک شود که از آن جمله مکانيزه کردن دستگاه بارگذاري بود که از يک دستگاه کشش براي اين منظور بوده است.
مسلما تداوم اين مسابقه‌ها مي‌تواند به شکوفاتر شدن خلاقيت دانشجويان کمک كند.

[ahoura0917]

این مطلب برای آشنایی دانشجویان عمران با سازه های ماکارونی ارائه می گردد. امیدواریم که بزودی شاهد شکوفایی علمی دانشجویان این رشته باشیم:

دروس سازه اي كه در رشته مهندسي عمران در دانشگاه هاي ايران تدريس مي شود ، معمولا به طور كلي به صورت تئوريك تدريس مي گردد و دانشجويان كمتر اين دروس را به صورت عملي تجربه مي كنند ، بنابراين شايد فهم اين دروس به صورت عميق در حين دوران تحصيل ممكن نباشد .
ساخت سازه هايي توسط فولاد و يا بتن صرفا براي آموزش هم مقدور نمي باشد ، چرا كه هزينه تمام شده اين كار بسيار بالا است . بنابرلين در سرتاسر دانشگاههاي معتبر دنيا ، سعي شده است ، تا بااستفاده از مصالح ارزان قيمت ( به جاي بتن وفولاد ) و مدل كردن سازه هاي واقعي توسط اين مصالح ، آموزش دروس سازه اي به صورت عملي ممكن شود . ماكاروني يكي از اين مصالح جايگزين مي باشد . اين عنصر سازه اي جديد به دليل برخي از خصوصيات ويژه مثل ( سبكي ، دسترسي ساده و ارزان بودن ) بيشتر از ديگر مصالح مشابه مورد توجه قرار گرفته است .
سالانه در آمريكا مسابقات بزرگي در اين زمينه بين دانشجويان برگزار مي گردد و سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني به دليل طراحي بهينه
، به ركورد هاي غير قابل باوري دست پيدا مي كنند .
هدف از استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي
1. در واقع ماكاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است كه خصوصيات ماكاروني شامل حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه كمانش ماكاروني و ديگر خصوصيات ماكاروني كه مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد وابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .
2. ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .
3. ارزان بودن ماكاروني نسبت به مصالحي چون فولاد وبتن .
اهداف كلي طرح
1. اين طرح در وهله اول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .
2. دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريك فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .
3. دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.
4. طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .
معرفي سازه ماكاروني
سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .
در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟
در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .
البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .
معرفي انواع مختلف سازه هاي ماكاروني
سازه هاي فشاري :
نوعي پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده كمانش در آنها مي باشد .
Tower Crain :
دراين نوع از سازه هاي ماكاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته مي شوند .اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .
پل با بار متمركز :
اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد .اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد .
پل با بار گسترده:
پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند .
پل با بار متحرك :
اين نوع از سازه ماكاروني در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند .بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيله نقليه كوچك با سرعت معين ، كwww.mahdihashemi.blogfa.comه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .

[ebrahim110]

این مطلب برای آشنایی دانشجویان عمران با سازه های ماکارونی ارائه می گردد. امیدواریم که بزودی شاهد شکوفایی علمی دانشجویان این رشته باشیم:
دروس سازه اي كه در رشته مهندسي عمران در دانشگاه هاي ايران تدريس مي شود ، معمولا به طور كلي به صورت تئوريك تدريس مي گردد و دانشجويان كمتر اين دروس را به صورت عملي تجربه مي كنند ، بنابراين شايد فهم اين دروس به صورت عميق در حين دوران تحصيل ممكن نباشد .
ساخت سازه هايي توسط فولاد و يا بتن صرفا براي آموزش هم مقدور نمي باشد ، چرا كه هزينه تمام شده اين كار بسيار بالا است . بنابرلين در سرتاسر دانشگاههاي معتبر دنيا ، سعي شده است ، تا بااستفاده از مصالح ارزان قيمت ( به جاي بتن وفولاد ) و مدل كردن سازه هاي واقعي توسط اين مصالح ، آموزش دروس سازه اي به صورت عملي ممكن شود . ماكاروني يكي از اين مصالح جايگزين مي باشد . اين عنصر سازه اي جديد به دليل برخي از خصوصيات ويژه مثل ( سبكي ، دسترسي ساده و ارزان بودن ) بيشتر از ديگر مصالح مشابه مورد توجه قرار گرفته است .
سالانه در آمريكا مسابقات بزرگي در اين زمينه بين دانشجويان برگزار مي گردد و سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني به دليل طراحي بهينه
، به ركورد هاي غير قابل باوري دست پيدا مي كنند .
هدف از استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي
1. در واقع ماكاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است كه خصوصيات ماكاروني شامل حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه كمانش ماكاروني و ديگر خصوصيات ماكاروني كه مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد وابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .
2. ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .
3. ارزان بودن ماكاروني نسبت به مصالحي چون فولاد وبتن .
اهداف كلي طرح
1. اين طرح در وهله اول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .
2. دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريك فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .
3. دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.
4. طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .
معرفي سازه ماكاروني
سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .
در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟
در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .
البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .
معرفي انواع مختلف سازه هاي ماكاروني
سازه هاي فشاري :
نوعي پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده كمانش در آنها مي باشد .
TowerCrain :
دراين نوع از سازه هاي ماكاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته مي شوند .اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .
پل با بار متمركز :
اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد .اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد .
پل با بار گسترده :
پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند .
پل با بار متحرك :
اين نوع از سازه ماكاروني در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند .بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيله نقليه كوچك با سرعت معين ، كه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .