سازه ماکارونی

سازه ماکارونی
سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده درآنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد.

در واقع اين سازهها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق ترخواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain،انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جملهرايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبردنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالهاپيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و ازطرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاريرايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنهابا استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زياديرا تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل رويدو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادربه وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پلوارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم ميباشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساختسازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونههاي اين سازه ها هستند البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيارمهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .
هدفاز استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي :

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

بخش دوم
سازه هاي فشاري :

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

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 .

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 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 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 سازه خمش 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 در هنگام 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 :
براي ايجاد 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 ( چسب تفنگي ) 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 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.
سازه ماکارونی
دروس سازه اي كه در رشتهمهندسي عمران در دانشگاه هاي ايران تدريس مي شود ، معمولا به طور كلي به صورتتئوريك 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 صرفابراي 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 مصالحارزان 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 ميباشد . اين عنصر سازه اي جديد به دليل برخي از خصوصيات ويژه مثل ( سبكي ، دسترسيساده و ارزان بودن ) بيشتر از ديگر مصالح مشابه مورد توجه قرار گرفته است .
سالانه در آمريكا مسابقات بزرگي در اين زمينه بيندانشجويان برگزار مي گردد و سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني به دليل طراحي بهينه
، به ركورد هاي غير قابل باوري دست پيدامي كنند .

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

اهداف كلي طرح
1. [FONT='Tahoma','sans-serif'] اين طرح در وهلهاول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشتهمهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، بااستفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست بهطراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه رابه عمل تجربه نمايند .
2. [FONT='Tahoma','sans-serif'][/FONT]دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريكفرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تاخصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .
3. [FONT='Tahoma','sans-serif'][/FONT]دانشجويان مي بايستبا استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي وآناليز سازه مورد نظر بپردازند.
4. [FONT='Tahoma','sans-serif'][/FONT]طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينهسازي سازه ها مطرح است .
[/FONT]معرفي سازه ماكاروني
سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالحاستفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكترنسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساختمورد بارگذاري قرار مي گيرند .
در واقعاين 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 هايساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي دردانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . ايندانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان رافعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل وستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساختپل خرپايي تنها با استفاده از750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيممتر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد وتكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقيدر تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل176كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا230برابر وزن خود سازهميباشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيمتن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرحمي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟
در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركتهاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركتRoseايتاليا بهعنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .

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

هدف از استفاده از ماکارونی به عنوان عنصر سازه ای

1-در واقع ماکارونی بر خلاف فولاد وبتن عنصر سازه ای ناشناخته ای می باشد . این بدان معنی است که خصوصیات ماکارونی شامل حداکثر تنش کششی ، حداکثر تنش فشاری ، مدول الاستیسیته ، نحوه کمانش ماکارونی و دیگر خصوصیات ماکارونی که مورد نیاز برای طراحی و تحلیل سازه می باشد ناشناخته می باشد ، و تنها راه بدست آوردن این ویژگی ها ایجاد و ابدال آزمایش های ساده و دقیق می باشد.

2-ماکارونی یر خلاف بتن و فولاد دارای ضعف های زیادی می باشدو این ضعف ها کار را برای طراح مشکل تر میکند و اینجاست که ابداعات و خلاقیت هنر نمایی می کنند و برای رسیدن به رکورد های بالا بهینه سازی سازه هامطرح میگردد.

3-ارزان بودن ماکارونی نسبت به مصالحی چون فولاد و بتن.

اهداف کلی طرح مسابقات پل ماکارونی

1-این طرح در وهله اول به عنوانیک طرح آموزشی می تواند بسیار مفید و سودمند برای دانشجویان رشته مهندسی عمرانایفای نقش نمایند،زیرا این امکان را به دانشجویان میدهد که،با اشتفاده از مصالح ارزان،سبک و قابل دسترس(ماکارونی به جای بتن و فولاد)دست به طراحی و ساخت سازه های مختلف زده و با این کار کلیه دروس فرا گرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمایند.

2-دانشجویان می بایست با اسنفاده از مساﺌل تـﺋوریک فرا گرفته در دورس مقاومت مصالح و آزمایشگاه مربوط به آن تلاش نمایند تا خصوصیات عنصر سازه ای جدید را کشف نمایند.

3-دانشجویان می بایست با استفتاده از تحلیل سازه ها و به کار گیری نرم افزار های کامپیوتری به طراحی و آنالیز سازه های مورد نظر بپردازند.

معرفی سازه ماکارونی

سازه های ماکارونی به سازه هایی اطلاق می شوند ، که مصالح استفاده شده در آنها تنها ماکارونی و چسب می باشد. این سازه ها در مقیاس کوچکتر نسبت به سازه های واقعی طراحی و توسط ماکارونی و چسب ساخته میشوند و پس از ساخت مورد بار گذاری قرار میگیرند. در واقع این سازه ها به عنوان ماکت ساخته نمی شوند و سازه ای که بار بیشتری را تحمل کند، موفق تر خواهد بود. پل(تحت بار گذاری یکنواخت،متمرکز و متحرک) ، انواع قاب های ساختمانی و ستون های فشاری از جمله رایج ترین سازه های ماکارونی می باشند. هر ساله در این راستا مسابقات بزرگی در دانشگاه های معتبر دنیا بین دانشجویان رشته مهندسی عمران برگذار می گردد.

این دانشگاه ها از سالها پیش در این زمینه سرمایه گذاری کرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرح ها و پژوهش های آنها در عمل استفاده کنند ، طراحی و ساخت پل و ستون های فشاری از رایج ترین رشته های این مسابقات می باشد. به طور مثال طراحی و ساخت پل خرپایی تنها با استفاده از 750 گرم ماکارونی(معادل یک بسته ماکارونی) که می تواند وزن زیادی را تحمل نماید... طول دهانه پل یک متر و حداکثر ارتفاع پل نیم متر میباشد. پل روی دو تکیه گاه که از یکدیگر یک متر فاصله دارند قرار میگیرد و تکیه گاهها فقط قادر بهوارد کردن عکس العمل عمودی میباشند و هیچ عکس العمل افقی در تکیه گاهها بر پل وارد نمی شود. رکورد کسب شده در این رشته (پل خرپایی)معدل 176 کیلو گرم میباشد ، که این رکورد تقریبا 230 برابر وزن خود سازه میباشد . همچنین طراحی و ساخت سازه های فشاری که قادر به تحمل بار هایی بیش از نیم تن می باشند،این جا یک سوال ممکن است مطرح می گردد.

آیا جنس ماکرونی در دست یافتن به رکورد های بالا موثر است؟ در این زمینه تحقیقاتی روی محصول های مختلف شرکت های ماکارونی دنیا انجام گرفته و

ایتالیا به عنوان بهترین برای این هدف شناخته شده است. Rose ماکارونی شرکت

البته لازم به ذکر است که قدرت و مهارت طراح در اراﺋه 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 اعضای آن در فشار می باشند. از مزیت های این رشته از مسابقات طراحی اعضای فشاری و بررسی پدیده کمانش در آنها می باشد.

Tower Crain

در این نوع از سازه های ماکارونی ،هدف طراحی جرثقیل هایی است که بر روی برج های بلند به کار گرفته می شوند . این سازه ها باید قادر باشند با داشتن ارتفاع معین شعاع خاصی را تحت پوشش قرار دهند.

پل با بار متمرکز:

ین سازه ها از به هم پیوستن دو خرپای دو بعدی به وجود می آید و بار گذاری از وسط دهانه صورت می گیرد. این نوع پل هر سه نوع عضو فشاری ،کششی و خمشی را دارا می باشد.

سازه ماکارونی

مطالب مشابه :

ماکت هواپیما

کاربرد چوب بالسا در ساخت ماکت هواپیما و ساختمان

ماکت

ماکت سازی

ماکت

آموزش ماکت سازی با چوب بالس

مدل و مدلسازی

چگونه ماکت بسازیم؟

سازه ماکارونی

مولاژ ماکت مانکن