سازه ماکارونی
- شناسه : 22012
- دسته بندی ها :
- برچسب ها :
نوعی پل، با دهانه کوتاه که اکثر اعضای آن در فشار هستند. از مزیتهای این رشته از مسابقات، طراحی اعضای فشاری و بررسی پدیده کمانش در آنها است. این نوع پل هر سه نوع عضو فشاری، کششی و خمشی را دارا است. هدف از طراحی این سازهها رسیدن با بالاترین بار تحمل شده در قبال کمترین وزن سازه است.
در این نوع سازههای ماکارونی هدف طراحی جرثقیلهایی است که بر روی برجهای بلند به کار گرفته میشوند. این سازهها باید قادر باشند با داشتن ارتفاع معین، شعاع خاصی را تحت پوشش قرار دهند.
این سازه از به هم پیوستن دو خرپای دو بعدی به وجود میآید و بارگذاری از وسط دهانه صورت میگیرد.
در این نوع سازهها بار به صورت نقطهای به گره وسط وارد میشود. از لحاظ رکوردگیری در این رشته دو نوع سازه معرفی میشود.
سازه سنگین رکورد محاسبه شده بر اساس وزن تحمل شده تقسیم بر وزن سازه (ضریب کارایی) است.
رکوردگیری فقط بر اساس وزن تحمل شده است.
پل به شکل ظاهری خرپا است. بارگذاری به صورت گسترده یکنواخت در تمام طول دهانه صورت میگیرد. در عمل میتوان چنین فرض کرد که تمام وسایل نقلیه به دلیل ترافیک به صورت ثابت بر روی پل قرار گرفتهاند.
این نوع از سازه ماکارونی در واقع پیشرفتهترین و کاملترین حالت از سازهها است که در آن طراحان اقدام به طراحی یک پل واقعی میکنند. بار قرار گرفته بر روی پل به صورت متحرک است، که این امر با با عبور دادن یک وسیله نقلیه کوچک با سرعت معین که به بر روی آن وزنه قرار داده میشود، صورت میگیرد.
این نوع سازه باید وزن مشخصی را در مدت زمان معینی تحمل نماید. به عنوان مثال بسته به نوع آیین نامه وزنه ۲ یا ۳ کیلوگرمی را به مدت ۳ یا ۵ دقیقه تحمل نماید.
این نوع سازه باید وزنه ۲۵ کیلوگرمی را به مدت ۱ دقیقه تحمل نماید.
این نوع سازه باید به صورت پوستهای طراحی شده و از شکستن تخم مرغ که از ارتفاع مشخص پرتاب میشود جلوگیری کند. به عبارت دیگر این سازه باید در مقابل ضربه مقاوم باشد.
برای ایجاد اتصالات در اعضا، آنها را به صورت سر به سر قرار داده و سپس در محل گرهها از جسب استفاده مینمایید.
برای به وجود آوردن چنین اتصالی باید از چسب حرارتی، چسب تفنگی استفاده نمود. زیرا این چسب علاوه بر جسباندن اعضا به یکدیگر آن قدر انعطاف پذیر است که به اعضا این اجازه را میدهد تا در محل گرهها تا اندازهای دوران نمایند.
برای ایجاد اتصالات صلب میتوان از دو چسب زیر استفاده نمود.
دو قلو
قطرهایاگر از چسب دو قلو استفاده میکنید این چسب این قابلیت را دارد که فضای خالی بین اعضا در محل گرهها را پر نموده و نیازی نیست که شما ماکارورنی را تراش داده و در کنار هم قرار دهید. اما عیب این چسب این است که وزن تمام شده سازه بالا میرود.
ولی چنانچه از چسب قطرهای استفاده میکنید، اعضا در محل گرهها باید تراش مناسب داده شوند. تا سطح تماس افزایش یابد چرا که اصولاً این چسب فضا پر کن نیست و فقط در سطوحی که اعضا تماس مستقیم با هم دارند اتصال ایجاد مینماید. ولی در مقابل اگر از این چسب استفاده نمایید، وزن تمام شده سازه کمتر خواهد شد.
برای بهینه کردن سازه باید یک تابع هدف تعریف کرد. تابع هدف در مورد سازههای ماکارونی دو چیز است.
سازه مورد نظر را باید طوری طراحی کرد که در قبال کمترین وزن بیشترین رکورد را به دست آورد.
همچنین سازه باید به گونهای طراحی شود که خمش موجود در اعضای آن به حداقل ممکن برسد. چرا که ماکارونی در برابر خمش بسیار ضعیف است.
برای اینکه خمش موجود در اعضا را به حداقل رساند باید از روش تخم مرغ استفاده کنید. در تخم مرغ وقتی آن را از بالا و پایین فشار میدهید، نمیشکند.
علت این امر این است که قسمت اعظم نیروی فشاری وارد به خاطر انحنای موجود در تخم مرغ به صورت فشار انتقال پیدا میکند و قسمت کمی از آن تبدیل به خمش میشود. که همین اصل در واقعیت باعث به وجود آمدن پلهای قوسی شده است.
از آن جا که تخم مرغ نیز مانند ماکارونی یک جسم ترد است بنابراین میتوان با به وجود آوردن همین حالت در ماکارونی از به وجود آمدن خمش تا حد امکان در آن جلوگیری کرد.
از طرف دیگر سازه باید به گونهای طراحی شود که تقریباً تمام اعضای اصلی با تمام ظرفیت خود کار کنند. یعنی این که در هنگام شکست سازه تمام اعضای اصلی به حداکثر مقاومت خود رسیده باشند و تقریباً خراب شدن سازه در اثر شکست همزمان تمام اعضای اصلی صورت گیرد. در این صورت میتوان گفت که از ظرفیت تمام اعضا به نحو احسن استفاده شده است.
انواع پلها از دو نیروی مهم فشاری و کششی تاثیر میپذیرند.
نیرویی است که موجب فشرده شدن یا کوتاه شدن چیزی که بر روی آن عمل میکند، میشود.
نیرویی است که سبب افزایش طول و گسترش چیزی که بر روی آن عمل میکند، میشود.
نیروهای فشاری و کششی در همه پلها وجود دارند و وظیفه طراح پل این است که اجازه ندهد این نیروها موجب خمش و یا گسیختگی شود. خمش زمانی اتفاق میافتد که نیروی فشاری بر توانایی شی در مقابله با فشردگی غلبه کند. بهترین روش در موقع رویارویی با این نیروها خنثی سازی، پخش یا انتقال آنها است. پخش کردن نیرو یعنی گسترش دادن نیرو به منطقه وسیع تر چنانکه هیچ تک نقطه مجبور به متحمل شدن بخش عمده نیروی متمرکز نباشد. انتقال نیرو به معنی حرکت نیرو از یک منطقه غیر مستحکم به منطقه مستحکم است. ناحیهای که باری مقابله با نیرو طراحی شده و منظور شده است. یک پل قوسی مثال خوبی برای پراکندگی است. حال ان که پل معلق نمونهای بارز از انتقال نیرو است.