سازه های ماکارونی

[ALI_CIVIL_ENG]

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

در واقع این سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمی شوند و سازه ای كه بار بیشتری را تحمل می كند ، موفق تر خواهد بود. پل ( تحت بارگذاری یكنواخت ، متمركز و متحرك)، جرثقیل برجی"Towercrain"، انواع قاب های ساختمانی و ستون های فشاری از جمله رایج ترین سازه های ماكارونی 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 كرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش های آنها در عمل استفاده كنند .

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 ماكارونی ( معادل یك بسته ماكارونی)كه می تواند وزن زیادی را تحمل نماید . طول دهانه پل یك متر و حداكثر ارتفاع پل نیم متر می باشد . پل روی دو تكیه گاه كه از یكدیگر یك متر فاصله دارند قرار می گیرد و تكیه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودی می باشند و هیچ عكس العمل افقی در تكیه گاهها بر پل وارد نمی شود . ركورد كسب شده در این رشته ( پل خرپایی ) معادل 176 كیلو گرم می باشد ، كه این ركورد تقریبا 230 برابر وزن خود سازه می باشد .

همچنین طراحی و ساخت سازه های فشاری كه قادر به تحمل بار هایی بیش از نیم تن می باشند ، از دیگر نمونه های این سازه ها هستند . اینجا یك سئوال ممكن است مطرح می گردد ، آیا جنس ماكارونی در دست یافتن به ركورد های بالا موثر است ؟

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

البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه یك طرح موفق ، بسیار مهم تر از جنس ماكارونی در رسیدن به ركورد های بالا می باشد.

هدف از استفاده از ماكارونی به عنوان عنصر سازه ای
- در واقع ماكارونی بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه ای ناشناخته ای می باشد. این بدان معنی است كه خصوصیات ماكارونی شامل حداكثر تنش كششی ، حداكثر تنش فشاری ، مدول الاستیسیته ، نحوه كمانش ماكارونی و دیگر خصوصیات ماكارونی كه 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.

- ماكارونی بر خلاف بتن و فولاد دارای ضعف های زیادی می باشد و این ضعف ها كار را برای طراح مشكل تر می كند و اینجاست كه ابداعات و خلاقیت هنر نمایی می كنند و برای رسیدن به ركورد های بالا بهینه سازی سازه ها مطرح می گردد.

- ارزان بودن ماكارونی نسبت به مصالحی چون فولاد وبتن.

سازه های فشاری
نوعی پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضای آن در فشار می باشند . از مزیت های این رشته از مسابقات طراحی اعضای فشاری و بررسی پدیده كمانش در آنها می باشد.

تاور کرین
دراین نوع از سازه های ماكارونی ، هدف طراحی جرثقیلهایی است كه بر روی برجهای بلند به كار گرفته می شوند. این سازه ها باید قادر باشند با داشتن ارتفاع معین شعاع خاصی را تحت پوشش قرار دهند.

پل با بار گسترده
پل به شكل ظاهری خرپا می باشد ، كه بارگذاری به صورت گسترده و یكنواخت در تمام طول دهانه صورت می گیرد . در عمل می توان چنین فرض كرد كه تمام وسایل نقلیه به دلیل ترافیك به صورت ثابت بر روی پل قرار گرفته اند.

پل با بار متحرك
این نوع از سازه ماكارونی در واقع پیشرفته ترین و كامل ترین حالت از سازه ها می باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحی یك پل واقعی می كنند .

بار قرار گرفته بر روی پل به صورت متحرك می باشد ، كه این امر با عبور دادن یك وسیله نقلیه كوچك با سرعت معین ، كه بر روی آن وزنه قرار داده می شود ، صورت می گیرد









منبع: تهیه و تنظیم : معماری نیوز

 

[strauss]

سازه های ماکارونی

سازه های ماکارونی




سازه های ماکارونی
دروس مربوط به استاتیک ، مقاومت مصالح ، و دینامیک که در رشته مهندسیمکانیک و عمران در دانشگاه های ایران تَدریس می شود ، معمولا به صورت تئوری و خشک تدریسمی گردد و دانشجویان کمتر این دروس را به صورت عملی تجربه می کنند ، بنابراین شایددرک این دروس به صورت عمیق در حین دوران تحصیل ممکن نباشد که با توجه به پایه بودناین دروس بسیار نگران کننده می باشد .
بنابرلین در سرتاسر دانشگاههای معتبر جهان، سعی شده است ، تا بااستفاده از مصالح ارزان قیمت و مدل سازی سازه های واقعی توسطاین مصالح ، آموزش این دروس به صورت عملی ممکن شود ،کاربرد نرم افزار های جدید مهندسیهمچون Solid Work – Catia – Matlab و امثال این نرم افزار ها خوب است ولی هنگامی ارزش پیدا می کند که دانشجویانیک دید کلی نسبت به این دروس پیدا کرده باشند و قدرت درک و خلاقیت آنها توسعه پیداکرده باشد
ماکارونی های خوراکی می توانند به خاطرخصوصیات منحصر به فردشان یک از مصالح کمک آموزشی خوب جهت بالا بردن خلاقیت و آموزشدانشجویان با برگزاری مسابقات پل ماکارونی(خرپا ماکارونی)باشد.
سالانه در آمریکا مسابقات بزرگی در اینزمینه بین دانشجویان برگزار می گردد و سازه های ساخته شده توسط ماکارونی به دلیل طراحیبهینه ، به رکورد های غیر قابل باوری دست پیدا می کنند . (البته مسابقات خوبی از ایندست در ایران هر چند وقت یک بار برگزار می گردد که در نوبه خود بسیار عالی و دارایسطح بالایی می باشد. )
کار درد زمینه طراحی و ساخت این سازه هاکمک به یادگیری کار گروهی ، بالا بردن بنیه علمی و اوقات مفرح و زیبایی برای دانشجویانمی باشد
سازه های ماکارونی به سازه هایی اطلاق میشود ، که مصالح استفاده شده در آنها تنها ماکارونی و چسب می باشد . این سازه ها درمقیاس کوچکتر نسبت به سازه های واقعی طراحی و توسط ماکارونی و چسب ساخته می شوند وپس از ساخت مورد بارگذاری قرار می گیرند
در واقع این سازه ها به عنوان ماکت ساختهمی شوند و سازه ای که بار بیشتری را تحمل می کند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذارییکنواخت ، متمرکز و متحرک ) ،
Towercrain ، انواع قاب های ساختمانی و ستون های فشاری از جمله رایج ترین سازههای ماکارونی می باشند.
هر ساله در این راستا مسابقات بزرگی دردانشگاه های معتبر دنیا بین دانشجویان رشته مهندسی عمران برگزار می گردد . این دانشگاهها از سالها پیش در این زمینه سرمایه گذاری کرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازندو از طرحها و پژوهش های آنها در عمل استفاده کنند . طراحی و ساخت پل و ستون های فشاریرایج ترین رشته های این مسابقات می باشند . بطور مثال طراحی و ساخت پل خرپایی تنهابا استفاده از 750 گرم ماکارونی ( معادل یک بسته ماکارونی ) که می تواند وزن زیادیرا تحمل نماید . طول دهانه پل یک متر و حداکثر ارتفاع پل نیم متر می باشد . پل رویدو تکیه گاه که از یکدیگر یک متر فاصله دارند قرار می گیرد و تکیه گاهها فقط قادر بهوارد کردن عکس العمل عمودی می باشند و هیچ عکس العمل افقی در تکیه گاهها بر پل واردنمی شود . رکورد کسب شده در این رشته ( پل خرپایی ) معادل 500 کیلو گرم می باشد ، کهاین رکورد تقریبا 230 برابر وزن خود سازه می باشد . همچنین طراحی و ساخت سازه های فشاریکه قادر به تحمل بار هایی بیش از نیم تن می باشند ، از دیگر نمونه های این سازه هاهستند .
لازم به ذکر است که قدرت و مهارت طراح درارائه یک طرح موفق ، بسیار مهم تر از جنس ماکارونی در رسیدن به رکورد های بالا می باشد.

معرفی انواع مختلف سازه های ماکارونی

سازه های فشاری :

نوعی پل با دهانه کوتاه ، که اکثر اعضایآن در فشار می باشند . از مزیت های این رشته از مسابقات طراحی اعضای فشاری و بررسیپدیده کمانش در آنها می باشد .
پل با بار متمرکز :

این سازه از به هم پیوستن دو خرپای دوبعدیبه 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 بارگذاریبه صورت گسترده و یکنواخت در تمام طول دهانه صورت می گیرد . در عمل می توان چنین فرضکرد که تمام وسایل نقلیه به دلیل ترافیک به صورت ثابت بر روی پل قرار گرفته اند.

پل با بار متحرک :
این نوع از سازه ماکارونی در واقع پیشرفته ترین و کاملترین 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 وسیلهنقلیه کوچک با سرعت معین ، که بر روی آن وزنه قرار داده می شود ، صورت می گیرد

 

[claccik39]

سازه های ماکارونی:
1-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 .
2-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 .
3-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 .
4-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 .
5-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 .
آئین نامه سازه های فشاری:
سازه های فشاری :
این نوع از سازه ها در واقع نوعی پل با دهانه کوتاه هستند ، با این تفاوت که اکثر اعضای سازه نیروی فشاری را تحمل می کنند . هدف از طراحی این سازه ها رسیدن به بالاترین بار تحمل شده در قبال کمترین وزن سازه می باشد.
هر گروه تنها قادر به ساخت یک سازه می باشد. هر گونه کوتاهی و قصور در مورد نحوه چسباندن اعضا به یکدیگر بر عهده خود شرکت کنندگان می باشد .
نوع مصالح :
تمام گروه های شرکت کننده ملزم به استفاده از یک نوع ماکارونی، با مقطع دایره ای، به قطر خارجی حداکثر 4 میلی متر می باشند ، که نوع ومارک شرکت تولید کننده متعاقبا اعلام خواهد شد. همچنین چسب به کار رفته در سازه می تواند از سه نوع چسب :
1.حرارتی
2. Epoxy ( دوقلو )
3. Supper glow ( قطره ای ) باشد.
ابعاد :
1.حداقل دهانه پل برابر 15 سانتی متر می باشد.
2.
.عرض عرشه پل حداقل برابر 10 سانتی متر می باشد و سطح زیرین عرشه پل باید حداقل 5/7 سانتی متر بالاتر از سطح زمین باشد.
3.طول پل بین 15 تا 45 سانتی متر و عرض آن بین 10 تا 20 سانتی متر باشد.
4.حداقل ارتفاع تراز بالای عرشه پل تا سطح زمین 75/8 سانتی متر می باشد.
قوانین :
1.حداکثر تعداد اعضای گروه 3 نفر می باشد.
2.هرگونه تغییردر جنس ماکارونی از قبیل ( پرکردن ماکارونی با چسب یا مواد دیگر ، حرارت دادن ماکارونی و غیره ) پذیرفته نخواهد شد.همچنین شرکت کنندگان فقط از چسب در محل اتصالات می توانند استفاده نمایند.
1.بریدن ، قطع کردن و شکستن ماکارونی قانونی می باشد.
2.حداکثر وزن پل 450 گرم می باشد.
5. شرکت کنندگان حداکثر مجاز به چسباندن 2 رشته ماکارونی به یکدیگر و تشکیل پروفیل جدید هستند.
6. به کار بردن هر ماده دیگری به غیر از ماکارونی و چسب مجاز نمی باشد.
7. شرکت کنندگان قادر هستند از دیگر منابع برای کمک در طراحی سازه بهینه کمک بگیرند.
8 . قبل از بارگذاری تمام سازه ها چه از نظر نوع مصالح وچه از نظر ابعاد مورد بازبینی قرار می گیرند و هرگونه تخلف از قوانین به معنای عدم پذیرفته شدن سازه در مسابقات می باشد.
نحوه بارگذاری سازه ها :
1.پل ها روی سطوح صافی قرار می گیرند.
2.یک صفحه فلزی یا چوبی به ابعاد 10 در 15 سانتی متر روی عرشه پل قرار می گیرد.
1.بار به صورت مداوم روی صفحه فلزی یا چوبی که روی عرشه پل قرار دارد، اضافه می گردد، تا آنجا که پل بدون هرگونه شکستگی در کل یا قسمتی از آن قادر به تحمل بار باشد . همچنین در هنگام بارگذاری حداکثر خیز قابل قبول برای پل 2 سانتی متر می باشد.
عوامل موثر در گزینش بهترین سازه:
1.کارآمدی سازه:
حداکثر نسبت بار تحمل شده به وزن سازه.
2. ارائه مقاله:
ارائه مقاله در مورد چگونگی طراحی ، بهینه سازی و ساخت سازه فشاری توسط نرم افزار power point) ( .
3. زیبایی طرح ارائه شده.
[h=1]آئین نامه پل خرپای
( با بارگذاری متمرکز
پل خرپایی :[/h]نوعی پل به شکل ظاهری خرپا می باشد ، که بارگذاری از وسط دهانه پل صورت می گیرد. دراین نوع پل هر سه نوع عضو کششی ، خمشی و فشاری را دارا هستیم.هر گروه تنها مجاز به ساختن یک پل می باشد ، که مصالح بکاررفته در سازه تنها ماکارونی و چسب می باشد . هدف از ساختن این نوع پل حداکثر بار تحمل شده در قبال کمترین وزن سازه است.
نوع مصالح :
تمام گروه های شرکت کننده ملزم به استفاده از یک نوع ماکارونی، با مقطع دایره ای، به قطر خارجی حداکثر 4 میلی متر می باشند ، که نوع ومارک شرکت تولید کننده متعاقبا اعلام خواهد شد. همچنین چسب به کار رفته در سازه می تواند از سه نوع چسب :
1.حرارتی
2. Epoxy ( دوقلو )
3. Supper glow ( قطره ای ) باشد.
قوانین :

1. دهانه پل به طول یک متر می باشد . البته طول پل برابر 1/1 متر می باشد ، که از هر طرف 5 سانتی متر بر روی تکیه گاه ها قرار می گیرد.
2.پل بر روی تکیه گاه های ساده قرار می گیرد و تکیه گاه ها تنها قادر به وارد کردن عکس العمل عمودی می باشند.
3. حداکثر ارتفاع پل برابر 50 سانتی متر می باشد، که این ارتفاع از پایین ترین نقطه پل تا بالاترین نقطه آن اندازه گیری می شود.
4.حداکثر وزن پل برابر 750 گرم می باشد.
5. پل باید دارای یک عرشه از جنس ماکارونی به عرض حداقل 5 سانتی متر باشد که
دو سر تکیه گاه ها را به هم متصل کرده و نقش نمادین جاده را ایفا می کند. در این مورد باید به سه حالت زیر توجه کرد .
الف. فضای خالی بین رشته های ماکارونی نباید از 2 میلیمتر تجاوز کند.
ب‌. عرشه پل باید به گونه ای باشد که قابلیت عبور یک مکعب چوبی شکل به ابعاد (5*5*10 ) که نقش نمادین یک وسیله نقلیه را بازی می کند ، داشته باشد.
ت‌. عرشه پل نباید بالاتر یا پایین تر از 5 سانتی متر، نسبت به خطی باشد که دو سر تکیه گاهها را به هم متصل می کند.
6. پل باید دارای یک صفحه بارگذاری از جنس چوب به ابعاد (10 * 5 * 2 ) سانتی متر مکعب باشد.صفحه بارگذاری به وسط پل متصل می گردد و می تواند تا 2 سانتی متر بالاتر یا پایین تر از عرشه نمادین پل قرار گیرد. این صفحه بارگذاری دارای یک قلاب U شکل می باشد ، که به مرکز صفحه بارگذاری متصل می شود . در هنگام بار
گذاری بار توسط یک قلاب S شکل ، به قلاب U شکل متصل می گردد. البته لازم به ذکر است که عرض صفحه بارگذاری که در بالا 5 سانتی متر ذکر شده، مقدار حداقل می باشد و می تواند با توجه به عرض عرشه افزایش یابد .
نحوه بارگذاری پل :
برای بارگذاری پل از یک میله بارگذاری خاص که توسط یک قلاب به صفحه بارگذاری متصل می گردد، استفاده می شود. این میله بارگذاری دارای دو میله افقی است که وزنه ها در طرفین این دو میله قرار می گیرند. وزنه ها با فاصله زمانی روی میله بارگذاری وصل می شودو انتخاب مقدار وزنه بر عهده خود شرکت کنندگان می باشد.
دستگاه بارگذاری
نحوه گزینش بهترین پل:
گزینش بهترین پل بر اساس عوامل زیر می باشد:
1. کار آمدی پل:
نسبت بار تحمل شده به وزن پل.
2. ارائه مقاله :
ارائه مقاله در رابطه با چگونگی بدست آوردن خصوصیات ماکارونی ، طراحی ، بهینه سازی و ساخت پل خرپایی توسط نرم افزار (power point)
3. زیبایی طرح ارائه شده