up
Search      menu
عمران :: مقاله سازه هاي ماکاروني PDF
QR code - سازه هاي ماکاروني

سازه هاي ماکاروني

سازه هاي ماکاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، که مصالح استفاده شده در آنها تنها ماکاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس کوچکتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماکاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .
در واقع اين سازه ها به عنوان ماکت ساخته نمي شوند و سازه اي که بار بيشتري را تحمل مي کند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يکنواخت ، متمرکز و متحرک ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماکاروني مي باشند .
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري کرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده کنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از ۷۵۰ گرم ماکاروني ( معادل يک بسته ماکاروني ) که مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يک متر و حداکثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تکيه گاه که از يکديگر يک متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تکيه گاهها فقط قادر به وارد کردن عکس العمل عمودي مي باشند و هيچ عکس العمل افقي در تکيه گاهها بر پل وارد نمي شود . رکورد کسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل ۱۷۶ کيلو گرم مي باشد ، که اين رکورد تقريبا ۲۳۰ برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري که قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يک سئوال ممکن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماکاروني در دست يافتن به رکورد هاي بالا موثر است ؟
در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شرکت هاي ماکاروني دنيا انجام گرفته و ماکاروني شرکت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماکاروني براي اين هدف شناخته شده است .
البته لازم به ذکر است که قدرت و مهارت طراح در ارائه يک طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماکاروني در رسيدن به رکورد هاي بالا مي باشد .
● هدف از استفاده از ماکاروني به عنوان عنصر سازه اي :
۱) در واقع ماکاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است که خصوصيات ماکاروني شامل حداکثر تنش کششي ، حداکثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه کمانش ماکاروني و ديگر خصوصيات ماکاروني که مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد وابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .
۲) ماکاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها کار را براي طراح مشکل تر مي کند و اينجاست که ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي کنند و براي رسيدن به رکورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .
۳) ارزان بودن ماکاروني نسبت به مصالحي چون فولاد وبتن .
● اهداف کلي طرح :
۱) اين طرح در وهله اول به عنوان يک طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امکان را به دانشجويان مي دهد که ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبک و قابل دسترس ( ماکاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين کار کليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .
۲) دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريک فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را کشف نمايند .
۳) دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بکارگيري نرم افزار هاي کامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.
طراحي و ساخت يک سازه بهينه که تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .
سازه هاي فشاري :
نوعي پل با دهانه کوتاه ، که اکثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده کمانش در آنها مي باشد .
● Tower Crain :
دراين نوع از سازه هاي ماکاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است که بر روي برجهاي بلند به کار گرفته مي شوند .
اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .
● پل با بار متمرکز :
اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد .
اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، کششي و خمشي را دارا مي باشد .
● پل با بار گسترده :
پل به شکل ظاهري خرپا مي باشد ، که بارگذاري به صورت گسترده و يکنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض کرد که تمام وسايل نقليه به دليل ترافيک به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند .
● پل با بار متحرک :
اين نوع از سازه ماکاروني در واقع پيشرفته ترين و کامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، که در آن طراحان اقدام به طراحي يک پل واقعي مي کنند .
بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرک مي باشد ، که اين امر با عبور دادن يک وسيله نقليه کوچک با سرعت معين ، که بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .
● چگونه شروع کنيم ؟
براي وارد شدن به اين رشته شما بايد داراي خصوصيات اخلاقي چون کنجکاوي ، خلاقيت ، صبر ، همت و تلاش فراواني باشيد .
اين خصوصيان به اين علت مطرح گرديد که در ساخت و طراحي يک سازه موفق علاوه بر آگاهي از علوم مهندسي به اين ويژگي ها نيازمند هستيد . چرا که ممکن در طراحي و ساخت يک سازه شما روز ها و هفته ها تلاش نماييد ، ولي در نهايت به دليل يک اشتباه کوچک در طراحي يا ساخت ، سازه شما به حداقل رکورد مورد نظر نرسد .
هيجان انگيزترين بخش کار شما مربوط به زمان بارگذاري سازه مي باشد ، که سازه اي که مدت زيادي براي طراحي و ساخت آن صرف کرده ايد در نهايت در جلوي چشمان شما منهدم مي گردد ، ولي آيا رکورد مورد نظر بدست مي آيد يا خير ؟
▪ بطور خلاصه براي ساخت يک سازه شما بايد مراح زير را در پيش گيريد :
۱) کشف خصوصيات عنصر سازه اي جديد با انجام آزمايش هاي ساده ولي دقيق . اين مرحله شامل آزمايشهايي براي رسيدن به خصوصياتي چون حداکثر تنش کششي ، حداکثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته، حداکثر بار بحراني در کمانش و غيره مي باشد .
۲) کار بر روي خصوصيات عنصر سازه اي جديد (ماکاروني) و دست يافتن به نقاط ضعف و يا قدرت آن .
۳) آشنايي با يک نرم افزار رايانه اي براي تحليل و طراحي سازه . (بطور مثال :SAP ۲۰۰۰ )
۴) تحليل سازه هاي ساخته شده در گذشته و رسيدن به نقاط ضعف و يا قدرت آنها .
۵) طراحي سازه با توجه به اطلاعات بدست آمده.
۶) تلاش براي رسيدن به بهينه ترين طرح (بهينه سازي).
۷) ساخت سازه توسط ماکاروني و چسب .
● تکنيک هاي ساخت سازه ماکاروني :
ماکاروني :
اين عنصر سازه اي در برابر کشش و فشار ( اگر طول آن کوتاه باشد و دچار کمانش نگردد ) مقاومتي خوبي از خود نشان مي دهد ، ولي مقاومت آن در برابر خمش بسيار کم است . به همين علت بايد تا حد امکان سعي نمود ، تا سازه ها به گونه اي طرح شوند که اعضاي آن کمترين خمش ممکن 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 ، که کمترين خمش در آنها به وجود آيد و در عين حال با کمترين وزن بيشترين مقاومت را از خود نشان دهند .
يک نکته مهم در مورد سازه هاي ساخته شده توسط ماکاروني اين است ، که در هنگام ساخت و يا بعد از آن نبايد در مکاني که در آن رطوبت و گرماي هوا بالا است قرار گيرد ، زيرا در اين صورت ماکاروني ترک مي خورد .
▪ چسب :
براي ايجاد اتصالات در اعضاء ، آنها را به صورت سر به سر قرار داده و سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييم .
۱) اتصال مفصلي :
براي به وجود آوردن چنين اتصالي بايد از چسب حرارتي ( چسب تفنگي ) استفاده نمود . زيرا اين چسب علاوه بر چسباندن اعضاء به يکديگر ، آنقدر انعطاف پذير است ، که به اعضاء اين اجازه را مي دهد تا در محل گره ها تا اندازه اي دوران نمايند .
۲) اتصال صلب :
براي ايجاد اتصالات صلب مي توان از دو چسب :
دوقلو (EPOXY )
قطره اي (SUPPER GLUE )
اگر از چسب دوقلو استفاده مي کنيد ، اين چسب اين قابليت را دارد ، که فضاي خالي بين اعضاء در محل گره ها را پر نموده و نيازي نيست که شما ماکاروني ها را تراش داده و در کنار هم قرار دهيد . اما عيب اين چسب اين است ، که وزن تمام شده سازه بالا مي رود.
ولي چنانچه از چسب قطره اي استفاده مي کنيد ، اعضاء در محل گره ها بايد تراش مناسب داده شوند ، تا سطح تماس افزايش يابد ، چراکه اصولا اين چسب فضاپرکن نمي باشد و فقط در سطوحي که اعضاء تماس مستقيم با هم دارند اتصال ايجاد مي نمايد . ولي در مقابل ، اگر از اين چسب استفاده نماييد ، وزن تمام شده سازه کمتر خواهد شد .
● چگونگي ساخت :
بعد از آنکه طراحي نهايي را انجام داديد ، مي توانيد براي ساخت ، طرح نهايي را در ابعاد واقعي بر روي يک کاغذ پوستي بکشيد و سپس کاغذ را توسط چسب شيشه اي به يک سطح شيشه اي صاف بچسبانيد . سپس اعضاء را طبق نقشه از ماکاروني توليد کرده و در روي نقشه روي خط مربوط به خود بگذاريد و براي جلوگيري از لغزيدن ماکاروني مي توانيد از خمير بازي براي محکم کردن عضو بر روي کاغذ پوستي استفاده نماييد . سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييد . بدين ترتيب مي توانيد ، آن قسمتهايي از سازه را که به صورت صفحه اي هستند ، را با دقت بالايي توليد نماييد.
بعد از آنکه قسمت هاي صفحه اي را بدين روش توليد کرديد ، اين قسمت ها را با دقت زياد به هم متصل نماييد ، تا سازه نهايي آماده گردد.
● چگونه رکورد را پيش بيني نماييم ؟
ابتدا بايد با آزمايش هاي ساده و ابتکاري حداکثر مقاومت کششي ، مقاومت فشاري ( براي طول مشخص ) ، مقاومت خمشي ، مقاومت برشي را براي ماکاروني مورد استفاده بدست آوريم ، سپس سازه مورد نظر خود را تحت حداکثر بار پيش بيني شده تحليل کنيم ، اگر نيروهاي کششي ، فشاري ، خمشي و برشي ناشي از تحليل از مقاومت هاي بدست آمده در آزمايش بيشتر باشد ، آن سازه فرو خواهد ريخت .
تحليل را براي بارهاي مختلف انجام مي دهيم ، آن باري که نيروهاي بدست آمده از آن در اعضاء ناشي از تحليل ، بيشترين نزديکي را به حداکثر مقاومت هاي بدست آمده از آزمايش داشته باشد ، رکورد تئوريک خواهد بود .
به علت وجود خطا در ساخت و يا ديگر خطاهاي ممکن بايد رکورد تئوريک بدست آمده را در يک ضريب اطمينان ( مثلا .۷۵ - با توجه به نظر طراح ) ضرب کرد ، تا رکورد عملي بدست آيد با اين کار شما مي توانيد قبل از اينکه سازه مورد نظر را بارگذاري کنيد ، حداکثر رکورد آن را حدس بزنيد .

بتن خود تراکم ، شامل بازه گسترده اي از طرح هاي اختلاط مي باشد که خواص بتن تازه و سخت شده لازم براي کاربري هاي خاص دارا مي باشند . اگرچه مقاومت هم چنان ...

سازه هاي ماکاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، که مصالح استفاده شده در آنها تنها ماکاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس کوچکتر نسبت به سازه هاي ...

سازه‌هاي مهندسي بايد داراي ويژگي‌ها و خواصي براي ارضاء نيازهاي متداول و مطرح در زمينه‌هاي سازه و نيرو باشند و در واقع، موفقيت يك طرح مهندسي به ميزان م ...

صرف در اختيار داشتن نرم‎افزار قدرتمند، توجيه‎کننده استفاده از آن نبوده بلکه اين مغز متفکر مهندس محاسب است که مي‏‎بايد از اين نرم‎افزارها، بجا و به‎موق ...

از اولين کامپوزيت ها يا همان چندسازه هاي ساخت بشر مي توان به کاه گل اشاره کرد. قايق هايي که سرخ پوست ها با قير و بامبو مي ساختند و تنورهايي که از گل، ...

خوردگي يکي از مؤثرترين فاکتورها در تعيين عمر اقتصادي براي ساختمانها مي باشد. خوردگي نتيجه يک سري فعل و انفعالات شيميايي در بتن و آرماتور ها مي باشد. د ...

علل مختلفي که باعث فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني مي شوند - علائم هشدار دهنده که کار مرمت را الزامي مي دارند. ۱) علل فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني (CAU ...

● دالها بيشترين کاربردهاي بتن مسلح به الياف بويژه الياف فولادي تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازي فرودگاهها , پارکينگها و محيطهاي در معرفي کاويتاسي ...

دانلود نسخه PDF - سازه هاي ماکاروني