طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه ششم
اهداف: تعریف مفهوم سازه ماکارونی و تاریخچه ای از سازه های ماکارونی (مخصوصا پل ماکارونی)
سازه های ماکارونی به سازه های اطلاق می شود که مصالح استفاده شده در آن ها 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.
تاریخچه سازه های ماکارونی و رکوردهای جهانی سازه های ماکارونی
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 متحرک )، 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 و سازه برگزار می گردد. این دانشگاه ها از سال ها پیش در این زمینه سرمایه گذاری كرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرح ها و پژوهش های آن ها در عمل استفاده كنند (در واقع همان مسائل تحلیل سازه ها و تحقیقاتی راجع به مقاومت مصالح که در این قسمت همان ماکارونی و چسب و... است که در جلسات بعدی به توضیح آن می پردازیم).
طراحی و ساخت پل و ستون های فشاری رایج ترین رشته های این مسابقات می باشند. به طور مثال طراحی و ساخت پل خرپایی تنها با استفاده از 750 گرم ماكارونی ( معادل یک بسته ماكارونی ) كه می تواند وزن زیادی را تحمل نماید. طول دهانه پل یک متر و حداكثر ارتفاع پل نیم متر می باشد. پل روی دو تكیه گاه كه از یكدیگر یک متر فاصله دارند قرار می گیرد و تكیه گاه ها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودی می باشند و هیچ عكس العمل افقی در تكیه گاه ها 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 یک 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 ماکارونی شرکت Rose ایتالیا به عنوان بهترین ماکارونی برای این هدف شناخته شده است.
در ایران هم بهترین ماکارونی ها برای استفاده در سازه های ماکارونی، تک ماکارون و ماکارونی باریلا است.
البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه یک 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
1- 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 ویژگی ها ایجاد و ابداع آزمایش های ساده و دقیق می باشد.
2- 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.
3- ارزان بودن ماكارونی نسبت به مصالحی چون فولاد وبتن
1- 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 امكان را به دانشجویان می دهد كه با استفاده از مصالح ارزان، سبک و قابل دسترس ( ماكارونی به جای بتن و فولاد ) دست به طراحی و ساخت سازه های مختلف زده و با این كار كلیه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمایند.
2- 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 كشف نمایند.
3- دانشجویان می بایست با استفاده از تحلیل سازه ها و با به كارگیری نرم افزار های كامپیوتری به طراحی و آنالیز سازه مورد نظر بپردازند.
طراحی و ساخت یک سازه بهینه كه تحت عنوان بهینه سازی سازه ها مطرح است.
تکلیف: تحقیق و پژوهش راجع به نرم افزارهای مربوط به تحلیل سازه و همچنین مصالح نمونه برای استفاده در سازه های ماکارونی
محل بازدید/ اردو/ خرید: مسابقات سازه های ماکارونی اعم از مسابقات کشوری و استانی و مشاوره با مربیان سازه و همچنین بازدید از کارگاه های سازه ماکارونی
مطالب مرتبط:
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه اول
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه دوم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه سوم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه چهارم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه پنجم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه هفتم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه هشتم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه نهم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه دهم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه یازدهم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه دوازدهم
