پلهایی که خوردنی نیستند!

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.

کد خبر: ۹۸۱۵۵

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.

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 بهینهترین 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 جمعبندی 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 سبکتر
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. آنچه 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 55 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.