پل های ماکارونی !
ساعت ۱۱:٠٦ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٧/۱٢/۳٠   کلمات کلیدی:

آیا تاکنون چیزی از پلهای ماکارونی شنیده اید! اشتباه نکنید، این پلها نه خوردنی هستند، نه از آن دسته پلهای واقعی که افراد یا ماشین‌ها از آن عبور می‌کنند. پلهای ماکارونی مدل اولیه پلهای واقعی هستند. در واقع در مسابقه سازه سبک پلهای ماکارونی، شرکت‌کنندگان ملزم به ساخت پلی هستند که بتواند وزنه 2 کیلویی را در مدت 5 دقیقه تحمل کند. در مسابقه سازه سنگین لازم است وزن پل کمتر از 65 گرم باشد و به‌گونه‌ای ساخته شود که بتواند بار بیشتری را تحمل کند. به‌هر حال نکته جالب آن‌که پلهایی که تنها از ماکارونی و چسب حرارتی ساخته می‌شوند می‌توانند حدود 150 تا 200 برابر وزن خود، بار تحمل کنند. حال ما نیز به بهانه برگزاری دومین دوره مسابقه‌های دانشجویی پلهای ماکارونی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر به تهیه گزارشی از این مسابقه‌ها اقدام کرده ایم. اصولا در رشته‌های مهندسی دانشجویان دروس تئوری را می‌گیرند تا در نهایت در اجرا آنها را به کار ببرند. هرچه استفاده از این یادگرفته‌ها زودتر اتفاق بیفتد، بهتر است و این امکان وجود دارد که اشتباهات موجود را بر طرف کند، بخصوص اگر این فرصت در دوران تحصیل فراهم شود. از جمله فعالیت‌هایی که به این هدف کمک می‌کند مسابقه‌های دانشجویی است و یکی از این مسابقه‌ها، مسابقات پل ماکارونی است که در رشته مهندسی عمران برگزار می‌شود. البته این رقابت در مقایسه با مسابقه‌هایی همچون رباتیک رایانه، بتن در عمران وChemicar (کاربرد سوختهای پاک) در رشته شیمی روند آسانتری داشته و البته در ایران مسابقه جوانی است. مسابقه پلهای ماکارونی و درکل سازه‌های ماکارونی در دنیا و دانشگاه‌های کشورهای صاحب نام در امر پل‌سازی یک مسابقه شناخته شده است. برای مثال دانشگاه OUC (کلوناKelowna) در ایالت بریتیش کلمبیا(Britich Clombia) کانادا تا کنون بیش از 22 سال این مسابقه را برگزار کرده است..............


مقاله ۱ - پل های خوراکی !

آیا تاکنون چیزی از پلهای ماکارونی شنیده اید! اشتباه نکنید، این پلها نه خوردنی هستند، نه از آن دسته پلهای واقعی که افراد یا ماشین‌ها از آن عبور می‌کنند. پلهای ماکارونی مدل اولیه پلهای واقعی هستند. در واقع در مسابقه سازه سبک پلهای ماکارونی، شرکت‌کنندگان ملزم به ساخت پلی هستند که بتواند وزنه 2 کیلویی را در مدت 5 دقیقه تحمل کند.

در مسابقه سازه سنگین لازم است وزن پل کمتر از 65 گرم باشد و به‌گونه‌ای ساخته شود که بتواند بار بیشتری را تحمل کند. به‌هر حال نکته جالب آن‌که پلهایی که تنها از ماکارونی و چسب حرارتی ساخته می‌شوند می‌توانند حدود 150 تا 200 برابر وزن خود، بار تحمل کنند.

حال ما نیز به بهانه برگزاری دومین دوره مسابقه‌های دانشجویی پلهای ماکارونی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر به تهیه گزارشی از این مسابقه‌ها اقدام کرده ایم.

اصولا در رشته‌های مهندسی دانشجویان دروس تئوری را می‌گیرند تا در نهایت در اجرا آنها را به کار ببرند. هرچه استفاده از این یادگرفته‌ها زودتر اتفاق بیفتد، بهتر است و این امکان وجود دارد که اشتباهات موجود را بر طرف کند، بخصوص اگر این فرصت در دوران تحصیل فراهم شود.

از جمله فعالیت‌هایی که به این هدف کمک می ‌کند مسابقه‌های دانشجویی است و یکی از این مسابقه‌ها، مسابقات پل ماکارونی است که در رشته مهندسی عمران برگزار می‌شود. البته این رقابت در مقایسه با مسابقه‌هایی همچون رباتیک رایانه، بتن در عمران وChemicar (کاربرد سوختهای پاک) در رشته شیمی روند آسانتری داشته و البته در ایران مسابقه جوانی است.



پلهای ماکارونی در دنیا

مسابقه پلهای ماکارونی و درکل سازه‌های ماکارونی در دنیا و دانشگاه‌های کشورهای صاحب نام در امر پل‌سازی یک مسابقه شناخته شده است. برای مثال دانشگاه OUC (کلوناKelowna) در ایالت بریتیش کلمبیا(Britich Clombia) کانادا تا کنون بیش از 22 سال این مسابقه را برگزار کرده است.

با نگاهی به شرایط کشور کانادا دلیل برگزاری این مسابقه روشن‌تر خواهد شد. برای مثال شهر ونکوور (vancover) که مرکز این ایالت است، متشکل از جزیره‌های کوچک و بزرگ است که لازم است برای ایجاد مسیر بین آنها پل زده شود. نکته جالب، عمر مفید این‌گونه پلها و نیز اصرار برای کاهش هزینه آنهاست.

لذا بهینه ‌ترین طرح برای این پلها لازم است. با این‌که کانادا کشور ثروتمندی است، اما با نگاه دقیق به بودجه‌های اختصاص یافته برای این امور می‌توان به این جمع ‌بندی رسید که اصرار بیش از حد برای کاهش هزینه ها دارند. پل معلق معروف شهر ونکوور که سمبل این شهر است یکی از راههای ارتباطی مهم بین منطقه مسکونی و تجاری این شهر است و مسدود شدن آن به علل مختلف باعث فلج شدن شهر خواهد شد.

با توجه به میزبانی شهر ونکوور برای المپیک زمستانی 2010 مقام‌های عالی‌رتبه این شهر تصمیم به ساخت پلی به موازات قبلی گرفته‌اند و از هم اکنون با وضع مالیات و گرفتن عوارض از مهاجران به این ایالت اقدام به جمع‌آوری بودجه لازم کرده و قصد دارند مهندس طراح این پل یک کانادایی باشد. این شرح به منظور بیان اهمیت زیاد بحث پل و طراحی آن در کانادا است.

شرایط مشابهی برای سازه‌های حجیم ماکارونی در کشور ژاپن نیز وجود دارد که به کمک آنها می‌توان جزیره‌های مصنوعی ساخت. اما دلیل استفاده از ماکارونی در ساخت این نمونه‌ها در درجه اول سهولت ساخت پلها با این مصالح است.

ماکارونی براحتی بریده می‌شود و تهیه آن بسیار راحت است و در هر فروشگاه یافت می‌شود، براحتی چسب‌کاری شده و از همه مهمتر این‌که تغییر شکلهای آن تشابه بسیار زیادی با مصالح به‌کار رفته در پل از جمله فولاد دارد. اصول مهندسی در ساخت پلهای ماکارونی بسیار بازر است.

پلی از جنس ماکارونی

در پل ماکارونی، جنس تمام المان‌ها و اعضای آن از ماکارونی است و با توجه به فشاری یا کششی بودن اعضا، قطرلازم برای آن انتخاب می‌شود. برای تشکیل گره‌ها نیز از چسب استفاده می‌شود. در مهندسی عمران درسی به نام تحلیل سازه‌ها وجود دارد که در بخشی از آن که مربوط به خرپاها (سازه‌های به کار رفته در پلها) است، روند محاسبه نیروهای این‌گونه پلها تدریس می‌شود و غالبا دانشجویان درسال دوم تحصیل آن را فرا می‌گیرند.

با توجه به تنوع موجود در پلهای واقعی، مسابقه‌های پل ماکارونی نیز داری تنوع بسیاری است. پلهای صفحه‌ای، خرپایی، قوسی، معلق و... انواعی از پلهای رایج در صنعت عمران هستند که مسابقه‌های پل ماکارونی نیز نسبت به شرایط مسابقه استفاده از این پلها را مورد توجه قرار داده است.

هدف از مسابقه‌ها

در مسابقه‌های پل ماکارونی سعی در این است که دانشجو بتواند از بین ایده‌های مختلف برای مسابقه، بهترین را انتخاب کند. مثلا درمسابقه‌هایی که به سازه سنگین معروف است، هدف ساخت پلی است که از وزن مشخصی کمتر بوده و بتواند بیشترین نیرو را داشته باشد.

تصور کنید لازم است در دهانه‌ای خاص پلی ساخته شود که هزینه اختصاص یافته برای آن محدود است. اگر هزینه را متناسب با وزن مصالح مصرفی در نظر بگیریم پس نیاز به ساخت پلی است که میزان مصالح موجود محدود است. هرچه این پل بتواند ترافیک بیشتری را عبور دهد، بهتر است.

به این منظور مسابقه سازه سنگین طراحی شده است و اصول کار در آن بدین شکل است که وزن پل را به عددی محدود می‌کند و لازم است طراحی‌ها به نحوی باشد که زیر وزن مجاز قرار گیرد. مثلا در مسابقه‌های کانادا این وزن حداکثر یک کیلو‌گرم بوده و در مسابقه‌های برگزار شده در دانشگاه امیر کبیر650 گرم.

جالب است بدانید در مسابقه‌های کانادا پلی با وزن یک کیلوگرم توانسته است درحدود 250 کیلوگرم بار را تحمل کند. بهترین طرح برای استفاده در مسابقه‌های سازه سنگین طرح قوسی است که نمونه آن پل اهواز است.

پلهای سبک تر

مشکل دیگر مسابقه پل ماکارونی، مسابقه سازه سبک است که در آن باربری پل محدود شده و هرچه پل سبکتر باشد، بهتر است. با توجه به این‌که در صورت بارگذاری ماکارونی تغییر شکل در آن ایجاد شده و با گذشت زمان زیاد می‌شود، لازم است زمانی برای تحمل بار نیز لحاظ شود. آن چه تا کنون در مسابقه‌ها رایج بوده، استفاده از بار 2 کیلوگرمی به مدت 5 دقیقه است و در نهایت پل سبکتر برنده خواهد شد.

در واقعیت نیز این شرایط وجود دارد که حجم ترافیک یا خطوط ترافیک معین است و لازم است پلی احداث شود. لذا بار مورد تحمل معلوم بوده و مشخص است هرچه پل سبکتر باشد، مصالح کمتری در آن استفاده شده و در نهایت ارزان‌تر تمام خواهد شد.

مسابقه سازه سبک و سنگین دوگونه رایج در مسابقه‌های پل ماکارونی است که امسال برای اولین بار این دو مسابقه در دانشگاه صنعتی امیرکبیر برگزار شد، اما همواره قوانین نیز بر این مسابقه‌ها حاکم است که مشخصات طراحی پل را به طراح دیکته می‌کند. همچنین این قوانین به واقعی‌تر شدن طراحی نیز کمک می‌کنند. مثلا از جمله موارد مورد نیاز برای طراحی پل، ارتفاع، طول، دهانه، حمل اعمال بار و... است که در قوانین گنجانده شده است.

پلهای ماکارونی در ایران

در مسابقه‌های کانادا که هر ساله در اوایل ماه مارس برگزار می‌شود، حداقل طول دهانه یک متر و حداکثر ارتفاع پل 50 سانتی‌متر انتخاب شده است. در مسابقه‌های ایران از آنجا که شروعی بر این مسابقه بود، تصمیم به تغییر این اعداد گرفته شد تا تمام دانشجویان به طراحی مشغول شوند.

در مسابقه‌های دانشگاه امیرکبیر طول پل حداقل 80 سانتی‌متر و ارتفاع آن حداکثر 90 سانتی‌متر است. از آنجا که لازم است از روی عرشه و پل ترافیک عبور کند، هم در مسابقه‌های کانادا و هم در مسابقه‌های ایران لازم است یک مکعب به سطح مقطع 5×5 سانتی‌متر بتواند از داخل پل عبور کند.

امسال میزبان این مسابقه، دانشگاه امیرکبیر بود و در آن بالغ بر90 تیم از دانشگاه‌های صنعتی شریف، امیرکبیر، علم و صنعت، مازندران، آذربایجان، آمل، کرج، قزوین و سایر دانشگاه‌های شهر تهران شرکت کردند.

تا حد امکان نیز سعی شده تا شرایط مسابقه به استانداردهای بین‌المللی نزدیک شود که از آن جمله مکانیزه کردن دستگاه بارگذاری بود که از یک دستگاه کشش برای این منظور بوده است. مسلما تداوم این مسابقه‌ها می‌تواند به شکوفاتر شدن خلاقیت دانشجویان کمک کند.

 

 

مقاله ۲ - سازه های ماکارونی

 
این مطلب  برای آشنایی دانشجویان عمران  با سازه های ماکارونی ارائه می گردد. امیدواریم که بزودی شاهد شکوفایی علمی دانشجویان این رشته باشیم:

 دروس سازه ای که در رشته مهندسی عمران در دانشگاه های ایران تدریس می شود ، معمولا به طور کلی به صورت تئوریک تدریس می گردد و دانشجویان کمتر این دروس را به صورت عملی تجربه می کنند ، بنابراین شاید فهم این دروس به صورت عمیق در حین دوران تحصیل ممکن نباشد .

ساخت سازه هایی توسط فولاد و یا بتن صرفا برای آموزش هم مقدور نمی باشد ، چرا که هزینه تمام شده این کار بسیار بالا است . بنابرلین در سرتاسر دانشگاههای معتبر دنیا ، سعی شده است ، تا بااستفاده از مصالح ارزان قیمت ( به جای بتن وفولاد ) و مدل کردن سازه های واقعی توسط این مصالح ، آموزش دروس سازه ای به صورت عملی ممکن شود .

ماکارونی یکی از این مصالح جایگزین می باشد . این عنصر سازه ای جدید به دلیل برخی از خصوصیات ویژه مثل ( سبکی ، دسترسی ساده و ارزان بودن ) بیشتر از دیگر مصالح مشابه مورد توجه قرار گرفته است .

سالانه در آمریکا مسابقات بزرگی در این زمینه بین دانشجویان برگزار می گردد و سازه های ساخته شده توسط ماکارونی به دلیل طراحی بهینه ، به رکورد های غیر قابل باوری دست پیدا می کنند .

هدف از استفاده از ماکارونی به عنوان عنصر سازه ای

1.  در واقع ماکارونی بر خلاف فولاد و بتن 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 باشند ، ناشناخته می باشد و تنها راه بدست آوردن این ویژگیها ایجاد وابداع آزمایش های ساده و دقیق می باشد .

2.  ماکارونی بر خلاف بتن و فولاد دارای  ضعف های زیادی می باشد  و این ضعف ها کار را برای طراح مشکل تر می کند و اینجاست که ابداعات و خلاقیت هنر نمایی می کنند و برای رسیدن به رکورد های بالا بهینه سازی سازه ها مطرح می گردد .

3.  ارزان بودن ماکارونی نسبت به مصالحی چون فولاد وبتن .

اهداف کلی طرح

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 امکان را به دانشجویان می دهد که ، با استفاده 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 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 کشف نمایند .

3.  دانشجویان می بایست با استفاده از تحلیل سازه ها و با بکارگیری نرم افزار های کامپیوتری به طراحی و آنالیز سازه مورد نظر بپردازند.

4.  طراحی و ساخت یک سازه بهینه که تحت عنوان بهینه سازی سازه ها مطرح است .

معرفی سازه ماکارونی

 سازه های ماکارونی به سازه هایی اطلاق می شود ، 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 می شوند و پس از ساخت مورد بارگذاری قرار می گیرند .

در واقع این سازه ها به عنوان ماکت ساخته نمی شوند و سازه ای که بار بیشتری را تحمل می کند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاری یکنواخت ، متمرکز و متحرک ) ،  Towercrain ، 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 برگزار می گردد . این دانشگاه ها از سالها پیش در این زمینه سرمایه گذاری کرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش های آنها در عمل استفاده کنند . طراحی و ساخت پل و ستون های فشاری رایج ترین رشته های این مسابقات  می باشند .

بطور 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 می باشد . پل روی دو تکیه گاه  که از یکدیگر یک متر فاصله دارند قرار می گیرد و تکیه گاهها فقط قادر به وارد کردن عکس العمل عمودی می باشند و هیچ عکس العمل افقی در تکیه گاهها بر پل وارد نمی شود . رکورد کسب شده در این رشته ( پل خرپایی ) معادل 176 کیلو گرم می باشد ، که این رکورد تقریبا 230 برابر وزن خود سازه می باشد .

همچنین طراحی و ساخت سازه های فشاری که قادر به تحمل بار هایی بیش از نیم تن می باشند ، از دیگر نمونه های این سازه ها هستند . اینجا یک سئوال ممکن است مطرح می گردد ، آیا جنس ماکارونی در دست یافتن به رکورد های بالا موثر است ؟

در این زمینه تحقیقاتی روی محصول های مختلف شرکت های ماکارونی دنیا انجام گرفته و ماکارونی  شرکت Rose   ایتالیا به عنوان بهترین ماکارونی برای این هدف شناخته شده است .  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 :

دراین  نوع از سازه های ماکارونی ، هدف طراحی جرثقیلهایی است که بر روی برجهای 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 :

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

پل با بار گسترده :

پل به شکل ظاهری خرپا می باشد ، که بارگذاری به صورت گسترده و یکنواخت در تمام طول دهانه صورت می گیرد . در عمل می توان چنین فرض کرد که تمام وسایل نقلیه به دلیل ترافیک به صورت ثابت بر روی پل قرار گرفته اند .

پل با بار متحرک :

این نوع از سازه ماکارونی در واقع پیشرفته ترین و کامل ترین حالت از سازه ها می باشد ، که در آن طراحان اقدام به طراحی یک پل واقعی می کنند .بار قرار گرفته بر روی پل به صورت متحرک می باشد ، که این امر با عبور دادن یک وسیله نقلیه کوچک با سرعت معین ، که بر روی آن وزنه قرار داده می شود ، صورت می گیرد . 

 

         

 

 

                                      مقاله ۳- آشنایی با سازه های ماکارونی

 مقدمه :

دروس سازه ای که در رشته مهندسی عمران در دانشگاه های ایران تدریس می شود ، معمولا به طور کلی به صورت تئوریک تدریس می گردد و دانشجویان کمتر این دروس را به صورت عملی تجربه می کنند ، بنابراین شاید فهم این دروس به صورت عمیق در حین دوران تحصیل ممکن نباشد .

ساخت سازه هایی توسط فولاد و یا بتن صرفا برای آموزش هم مقدور نمی باشد ، چرا که هزینه تمام شده این کار بسیار بالا است . بنابرلین در سرتاسر دانشگاههای معتبر دنیا ، سعی شده است ، تا بااستفاده از مصالح ارزان قیمت ( به جای بتن وفولاد ) و مدل کردن سازه های واقعی توسط این مصالح ، آموزش دروس سازه ای به صورت عملی ممکن شود .

ماکارونی یکی از این مصالح جایگزین می باشد . این عنصر سازه ای جدید به دلیل برخی از خصوصیات ویژه مثل ( سبکی ، دسترسی ساده و ارزان بودن ) بیشتر از دیگر مصالح مشابه مورد توجه قرار گرفته است .

چگونه شروع کنیم ؟

برای وارد شدن به این رشته شما باید دارای خصوصیات اخلاقی چون کنجکاوی ، خلاقیت ، صبر ، همت و تلاش فراوانی باشید .

این خصوصیان به این علت مطرح گردید که در ساخت و طراحی یک سازه موفق علاوه بر آگاهی از علوم مهندسی به این ویژگی ها نیازمند هستید . چرا که ممکن در طراحی و ساخت یک سازه شما روز ها و هفته ها تلاش نمایید ، ولی در نهایت به دلیل یک اشتباه کوچک در طراحی یا ساخت ، سازه شما به حداقل رکورد مورد نظر نرسد .

هیجان انگیزترین بخش کار شما مربوط به زمان بارگذاری سازه می باشد ، که سازه ای که مدت زیادی برای طراحی و ساخت آن صرف کرده اید در نهایت در جلوی چشمان شما منهدم می گردد ، ولی آیا رکورد مورد نظر بدست می آید یا خیر ؟ 

 مراحل ساخت سازه: 

1- کشف خصوصیات عنصر سازه ای جدید با انجام آزمایش های ساده ولی دقیق . این مرحله شامل آزمایشهایی برای رسیدن به خصوصیاتی چون حداکثر تنش کششی ، حداکثر تنش فشاری ، مدول الاستیسیته، حداکثر بار بحرانی در کمانش و غیره می باشد .

2- کار بر روی خصوصیات عنصر سازه ای جدید   ( ماکارونی ) و دست یافتن به نقاط ضعف و یا قدرت آن .

3- آشنایی با یک نرم افزار رایانه ای برای تحلیل و طراحی سازه . ( بطور مثال : SAP 2000  )

4- تحلیل سازه های ساخته شده در گذشته و رسیدن به نقاط ضعف و یا قدرت آنها .

5- طراحی سازه با توجه به اطلاعات بدست آمده.

6- تلاش برای رسیدن به بهینه ترین طرح ( بهینه سازی ) .

7 – ساخت سازه توسط ماکارونی و چسب .

 

تکنیک های ساخت سازه ماکارونی :

ماکارونی :

این عنصر سازه ای در برابر کشش و فشار ( اگر طول آن کوتاه باشد و دچار کمانش نگردد ) مقاومتی خوبی از خود نشان می دهد ، ولی مقاومت آن در برابر خمش بسیار کم است . به همین علت باید تا حد امکان سعی نمود ، تا سازه ها به گونه ای طرح شوند که اعضای آن کمترین خمش ممکن را تحمل نمایند .

در واقع  تابع هدف در بهینه سازی سازه خمش و وزن سازه می باشد . یعنی سازه ها باید به گونه ای طرح شوند ، که کمترین خمش در آنها به وجود آید  و در عین حال با کمترین وزن بیشترین مقاومت را از خود نشان دهند .

یک نکته مهم در مورد سازه های ساخته شده توسط ماکارونی این است ، که در هنگام ساخت و یا بعد از آن نباید در مکانی که در آن رطوبت و گرمای هوا بالا است قرار گیرد ، زیرا در این صورت ماکارونی ترک می خورد . 

چسب :

برای ایجاد اتصالات در اعضاء ، آنها را به صورت سر به سر قرار داده و سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماییم .

1- اتصال مفصلی :

برای به وجود آوردن چنین اتصالی باید از چسب حرارتی ( چسب تفنگی ) استفاده نمود . زیرا این چسب علاوه بر چسباندن اعضاء به یکدیگر ، آنقدر انعطاف پذیر است ، که به اعضاء این اجازه را می دهد تا در محل گره ها تا اندازه ای دوران نمایند .

2- اتصال صلب :

برای ایجاد اتصالات صلب می توان از دو چسب : دوقلو (EPOXY ) و قطره ای (SUPPER GLUE ) استفاده کرد.

اگر از چسب دوقلو استفاده می کنید ، این چسب این قابلیت را دارد ، که فضای خالی بین اعضاء در محل گره ها را پر نموده و نیازی نیست که شما ماکارونی ها را تراش داده و در کنار هم قرار دهید . اما عیب این چسب این است ، که وزن تمام شده سازه  بالا می رود.

ولی چنان چه از چسب قطره ای استفاده می کنید ، اعضاء در محل گره ها باید تراش مناسب داده شوند ، تا سطح تماس افزایش یابد ، چراکه اصولا این چسب فضا پرکن نمی باشد و فقط در سطوحی که اعضاء تماس مستقیم با هم دارند اتصال ایجاد می نماید . ولی در مقابل ، اگر از این چسب استفاده نمایید ، وزن تمام شده سازه کمتر خواهد شد .

چگونگی ساخت:

بعد از آن که طراحی نهایی را انجام دادید ، می توانید برای ساخت ، طرح نهایی را در ابعاد واقعی بر روی یک کاغذ پوستی بکشید و سپس کاغذ را توسط چسب شیشه ای به یک سطح شیشه ای صاف بچسبانید . سپس اعضاء را طبق نقشه از ماکارونی تولید کرده و در روی نقشه روی خط مربوط به خود بگذارید و برای جلوگیری از لغزیدن ماکارونی می توانید از خمیر بازی برای محکم کردن عضو بر روی کاغذ پوستی استفاده نمایید .

سپس در محل گره ها از چسب استفاده نمایید . بدین ترتیب می توانید ، آن قسمتهایی از سازه را که به صورت صفحه ای هستند ، را با دقت بالایی تولید نمایید. بعد از آنکه قسمت های صفحه ای را بدین روش تولید کردید ، این قسمت ها را با دقت زیاد به هم متصل نمایید ، تا سازه نهایی آماده گردد.

  

چگونه رکورد را پیش بینی نماییم ؟

ابتدا باید با آزمایش های ساده و ابتکاری حداکثر مقاومت کششی‌ ، مقاومت فشاری ( برای طول مشخص ) ، مقاومت خمشی ، مقاومت برشی را برای ماکارونی مورد استفاده بدست آوریم ، سپس سازه مورد نظر خود را تحت حداکثر بار پیش بینی شده تحلیل کنیم ، اگر نیروهای کششی ، فشاری ، خمشی و برشی ناشی از تحلیل از مقاومت های بدست آمده در آزمایش بیشتر باشد ، آن سازه فرو خواهد ریخت . 

تحلیل را برای بارهای مختلف انجام می دهیم  ، آن باری که نیروهای بدست آمده از آن در اعضاء ناشی از تحلیل ، بیشترین نزدیکی را به حداکثر مقاومت های بدست آمده از آزمایش داشته باشد ، رکورد تئوریک خواهد بود .

به علت وجود خطا در ساخت و یا دیگر خطاهای ممکن باید رکورد تئوریک بدست آمده را در یک ضریب اطمینان ( مثلا .75 - با توجه به نظر طراح ) ضرب کرد ، تا رکورد عملی بدست آید با این کار شما می توانید قبل از اینکه سازه مورد نظر را بارگذاری کنید ، حداکثر رکورد آن را حدس بزنید .  

چگونه سازه ماکارونی را بهینه کنیم ؟

برای بهینه کردن سازه باید یک تابع هدف تعریف کنیم . تابع هدف در مورد سازه های ماکارونی دو چیز است : وزن سازه و خمش موجود در اعضاء.

سازه مورد نظر را باید طوری طراحی نماییم ، که در قبال کمترین وزن بیشترین رکورد را بدست آوریم . همچنین سازه باید به گونه ای طراحی گردد ، که خمش موجود در اعضای آن به حداقل ممکن برسد . چراکه همانطور که گفته شد ، ماکارونی در برابر خمش بسیار ضعیف می باشد .

برای اینکه خمش موجود در اعضاء را به حداقل برسانیم باید از روش تخم مرغ استفاده نماییم . در تخم مرغ وقتی آن را از بالا و پایین فشار می دهیم نمی شکند . علت این امر این است ، که نیروی فشاری وارد به خاطر انحنای موجود در تخم مرغ ، قسمت اعظم آن به صورت فشار انتقال پیدا می کند و قسمت کمی از آن تبدیل به خمش می شود . که همین اصل در واقعیت باعث بوجود آمدن پل های قوسی  شده است .

از طرف دیگر سازه باید به گونه ای طراحی گردد ، که تقریبا تمام اعضای اصلی با تمام ظرفیت خود کار کنند . یعنی اینکه در هنگام شکست سازه تمام اعضای اصلی به حداکثر مقاومت خود رسیده باشند و تقریبا  خراب شدن سازه در اثر شکست همزمان تمام اعضای اصلی صورت گیرد . در این صورت می توان گفت که، از تمام اعضاء به نحو احسن استفاده شده است .

  منبع:http://www.allengineering.ir