مسابقات سازه - طراحی و ساخت پل کامپوزیتی در چهاردهمین جشنواره پروژه های دانش آموزی تبیان

مسابقه طراحی و ساخت پل کامپوزیتی در روز های 28 و 29 فروردین ماه 99 در چهاردهمین جشنواره پروژه های دانش آموزی تبیان برگزار خواهد شد...

عکس نویسنده

نویسنده : یگانه داودی

بازدید :

تاریخ : شنبه 1398/10/14 ساعت 09:05

امروزه استفاده از مواد جدید، به جای موادی که در گذشته تاکنون استفاده می شده است، از مباحث مهم در صنعت می باشد. از پل سازی این موضوع مطرح هست تا بحث دستگاه ها و پهپادها و وسایل نقلیه. یکی از موادی که گستره ی کاربری زیادی دارد، به کامپوزیت معروف است. در این مسابقه شرکت کنندگان در یکی از صنعتی ترین مسابقه ها شرکت می کنند و می بایست با کامپوزیت پلیمر-شیشه یک پل کامپوزیتی بسازند.

این مسابقه برای مقطع دوره اول و دوم متوسطه طراحی شده است

بخش1: نکات عمومی و کلی مسابقه:

تیم ها حداقل از 3 نفر و حداکثر از 5 نفر تشکیل شده باشند.
رده ی سنی مجاز جهت شرکت در مسابقه، از پایه هفتم الی دوازدهم می باشد.
عرشه ی سازه باید از جنس کامپوزیت شیشه/ اپوکسی باشد.
تقویت کننده ها و خرپاهای سازه باید از جنس چوب یا MDF و یا نئوپان باشد.
سازه با زمین تماسی نداشته باشد.
دو نمونه از پل را از قبل ساخته و به همراه خود در روز مسابقه بیاورند.
از روند اجرا و ساخت پل، عکس تهیه کرده و در پوستر به نمایش بگذارند.

- مصالح
برای ساخت یک پل کامپوزیتی به روش ساندویچ پنل*، تیم های شرکت کننده مجاز به استفاده از مواد و مصالح زیر می باشند:
- رزین اپوکسی+ هاردنر مدل EPL 1012
- الیاف 100 گرم ریز بافت، الیاف حصیری، الیاف مت سوزنی
- فوم XPS
- فوم ساختمانی
- فوم پلی اورتان یخچالی با ضریب انبساط یک به ده
- چوب بالسا نهایت به ضخامت ماکزیمم 20 میلی متر
- چوب MDF به ضخامت ماکزیمم 16 میلی متر
- تخته سه لا نهایت به ضخامت ماکزیمم 10 میلی متر
- چسب های مورد استفاده
چسب فوری (123)
ترکیب رزین + کلسیم کربنات
چسب حرارتی
چسب چوب
- ژل کوت مورد تأیید

نکته: جهت راحتی تهیه مواد مورد نیاز، هر تیم می تواند یک پک کامل مواد و تجهیزات ساخت کامپوزیت مورد نیاز را از از مجموعه تهیه کند.

بخش 2: قوانین تخصصی مسابقه:

ابعاد پل و استانداردهای مختلف
- طراحی و ساخت سازه پل به طول: 120-80 سانتی متر، با عرشه کامپوزیتی و سطح روی پل باید مسطح و بدون اجزای اضافه باشد. همچنین باید عرشه پل به صورتی طراحی گردد که اجازه انواع بارگذاری بر روی عرشه فراهم گردد.
- عرض پل : 50-20 سانتی متر
- ضخامت پل : ضخامت کلی پل ( فوم یا چوب + ورقه های کامپوزیتی که در مجوع برابر است با ضخامت کلی ساندویچ پنل) باید بین 30 الی 100 میلی متر باشد.
- ضخامت ورقه های کامپوزیتی در کل مجموع ساندویچ پنل نباید از 10 میلی متر بیشتر باشد.
- ضخامت چوب مورد استفاده در هسته ی ساندویچ پنل نباید بیشتر از 20 میلی متر بیشتر شود.
- در صورت استفاده از فوم پلی اورتان در هسته ی ساندویچ پنل، ضخامت آن نباید بیشتر از 30 میلی متر بشود.
- سایر فوم ها جهت استفاده در هسته ی ساندویچ پنل از نظر ضخامت محدودیتی ندارند.
- حداکثر ارتفاع پل از کف زمین با احتساب تکیه گاه (منظور ارتفاع از کف زمین تا لبه پایینی فوم)، 30 الی 60 سانتی متر
- طرح نهایی پل می تواند یکی از اشکال زیر باشد تا بتواند به خوبی در برابر نیروهای وارد شده مقاومت کند. لازم به ذکر است که طراحی و ساخت پل باید تماماً باید ترکیبی از مواد کامپوزیتی و چوبی باشد (سازه کامپوزیتی به روش ساندویچ پنل + چوب بالسا و یا چوب MDF) و اگر غیر از مواد ذکرشده، پل طراحی شده از جنس دیگری باشد، سازه مورد نظر مجوز ورود به مسابقه را نخواهد داشت.

پل تخت

پل قوسی

- جرم
هدف، طراحی و ساخت پل با عرشه کامپوزیتی و تقویت کننده های چوبی جهت تحمل بیشترین بار ممکن (حداقل 50 کیلوگرم) و ساخت سازه با کمترین وزن ممکن (حداکثر جرم 5/2 کیلوگرم) است.
- نیرو های اعمالی به پل و تحمل آن
- نیروی وارد شده به پل کامپوزیتی به دو صورت وارد می شود:
- نیروی متمرکز: عبارت است از نیرویی که به صورت نقطه ای به یک قسمت از سازه وارد می شود.

- نیروی گسترده: عبارت است از نیرویی که به صورت گسترده به تمام و یا قسمتی از نقاط پل وارد می شود.

- نحوه ی امتیاز دهی:
1- بخشی از امتیاز هر گروه به صورت حاصل ضرب مقدار بار (Kg) تقسیم بر جرم سازه (Kg) محاسبه می‌شود.

" امتیازدهی مؤثر سازه =" "بیشترین جرم میانگین تحمل شده در پل کامپوزیتی بر حسب کیلو گرم" /"جرم کل سازه کامپوزیتی بر حسب کیلوگرم" " "
جرم میانگین:‌ (جرم تحمل شده از طریق بار اعمالی گسترده + جرم تحمل شده از طریق بار اعمالی متمرکز) تقسیم بر دو‌"
" نکته ی مهم: قابل ذکر است از آنجایی که دونوع بار به پل وارد می شود، برای اعمال بار اول (بار گسترده) تیم ها پیشنهادهای خود را بدهند، اگر پس از بار اعمالی اول، پل شکست ، بار اعمالی بعدی (متمرکز) صفر در نظر گرفته می شود.
ضریب امتیازدهی مؤثر سازه برای هر تیم، 65 درصد از کل امتیاز را شامل خواهد شد.

2- 25 درصد از کل امتیاز دهی به معیارهای زیر برمی گردد
علت ساخت پل کامپوزیتی به شکلی که هر گروه ساخته است.
روش طراحی پل از ابتدا تا انتها
چرایی انتخاب نوع الیاف و نحوه ی چیدمانِ آن
اقدامات در نظر گرفته شده برای زیبایی ظاهری
قیمت تمام شده ی پل
خرپا و مکانیزم مورد استفاده و دلیل استفاده از آن
زیبایی ظاهری و ساخت (که از جمله ی ویژگی های مدنظر می توان به کیفیت سطح پل، کیفیت رنگ آمیزی و ... اشاره کرد)

3- 10 درصد باقی مانده هم نمره ی ارائه و پوستر می باشد.

بخش 3: همراه تبیانی
شرکت کنندگان مستندات خود را (که محتوای مورد نیاز در ادامه توضیح داده خواهدشد) در پروفایل اخصاصی ثبت نام بارگذاری نمایند تا مورد بررسی قرار گیرد و قبل از زمان برگزاری جشنواره تایید یا عدم تایید تیم ها نهایتا تا 25 اسفندماه توسط دبیرخانه تبیان به آن ها اعلام گردد.

پوستر اولیه ی طراحی شده که شامل عکس مراحل ساخت، نوع پل انتخابی و چرایی انتخاب، مواد استفاده شده و نحوه ی ساخت می باشد.
در قالب یک فایل ورد، نکاتی را که با ساختن پل کامپوزیتی به آن دست پیدا کرده اند را بنویسند.
مطالعه بیشتر: مجموعه آموزشی پژوهشی سای بوم

مطالب مرتبط:
ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه اول
ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه دوم
ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه سوم
ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه چهارم