پلهايي که خوردني نيستند!

[Dr.Akhavan]

  که خوردني نيستند! 


آيا تاکنون چيزي از پلهاي ماکاروني شنيده ايد! اشتباه نکنيد، اين پلها نه خوردني هستند، نه از آن دسته پلهاي واقعي که افراد يا ماشين‌ها از آن عبور مي‌کنند.


پلهاي ماکاروني مدل اوليه پلهاي واقعي هستند. در واقع در مسابقه سازه سبک پلهاي ماکاروني، شرکت‌كنندگان ملزم به ساخت پلي هستند که بتواند وزنه 2 کيلويي را در مدت 5 دقيقه تحمل کند.
در مسابقه سازه سنگين لازم است وزن پل کمتر از 65 گرم باشد و به‌گونه‌اي ساخته شود که بتواند بار بيشتري را تحمل کند. به‌هر حال نکته جالب آن‌که پلهايي که تنها از ماکاروني و چسب حرارتي ساخته مي‌شوند مي‌توانند حدود 150 تا 200 برابر وزن خود، بار تحمل کنند.
حال ما نيز به بهانه برگزاري دومين دوره مسابقه‌هاي دانشجويي پلهاي ماکاروني در دانشگاه صنعتي اميرکبير به تهيه گزارشي از اين مسابقه‌ها اقدام کرده ايم.
اصولا در رشته‌هاي مهندسي دانشجويان دروس تئوري را مي‌گيرند تا در نهايت در اجرا آنها را به کار ببرند. هرچه استفاده از اين يادگرفته‌ها زودتر اتفاق بيفتد، بهتر است و اين امکان وجود دارد که اشتباهات موجود را بر طرف کند، بخصوص اگر اين فرصت در دوران تحصيل فراهم شود.
از جمله فعاليت‌هايي که به اين هدف کمک مي‌کند مسابقه‌هاي دانشجويي است و يکي از اين مسابقه‌ها، مسابقات پل ماکاروني است که در رشته مهندسي عمران برگزار مي‌شود. البته اين رقابت در مقايسه با مسابقه‌هايي همچون رباتيک رايانه، بتن در عمران وChemicar (کاربرد سوختهاي پاک) در رشته شيمي روند آسانتري داشته و البته در ايران مسابقه جواني است.

پلهاي ماکاروني در دنيا
مسابقه پلهاي ماکاروني و درکل سازه‌هاي ماکاروني در دنيا و دانشگاه‌هاي کشورهاي صاحب نام در امر پل‌سازي يک مسابقه شناخته شده است. براي مثال دانشگاه OUC (کلوناKelowna) در ايالت بريتيش کلمبيا(Britich Clombia) کانادا تا کنون بيش از 22 سال اين مسابقه را برگزار کرده است.
با نگاهي به شرايط کشور کانادا دليل برگزاري اين مسابقه روشن‌تر خواهد شد. براي مثال شهر ونکوور (vancover) که مرکز اين ايالت است، متشکل از جزيره‌هاي کوچک و بزرگ است که لازم است براي ايجاد مسير بين آنها پل زده شود. نکته جالب، عمر مفيد اين‌گونه پلها و نيز اصرار براي کاهش هزينه آنهاست.
لذا بهينه‌ترين طرح براي اين پلها لازم است. با اين‌که کانادا کشور ثروتمندي است، اما با نگاه دقيق به بودجه‌هاي اختصاص يافته براي اين امور مي‌توان به اين جمع‌بندي رسيد که اصرار بيش از حد براي کاهش هزينه ها دارند.
پل معلق معروف شهر ونکوور که سمبل اين شهر است يکي از راههاي ارتباطي مهم بين منطقه مسکوني و تجاري اين شهر است و مسدود شدن آن به علل مختلف باعث فلج شدن شهر خواهد شد.
با توجه به ميزباني شهر ونکوور براي المپيک زمستاني 2010 مقام‌هاي عالي‌رتبه اين شهر تصميم به ساخت پلي به موازات قبلي گرفته‌اند و از هم اکنون با وضع ماليات و گرفتن عوارض از مهاجران به اين ايالت اقدام به جمع‌آوري بودجه لازم کرده و قصد دارند مهندس طراح اين پل يک کانادايي باشد. اين شرح به منظور بيان اهميت زياد بحث پل و طراحي آن در کانادا است.
شرايط مشابهي براي سازه‌هاي حجيم ماکاروني در کشور ژاپن نيز وجود دارد که به کمک آنها مي‌توان جزيره‌هاي مصنوعي ساخت. اما دليل استفاده از ماکاروني در ساخت اين نمونه‌ها در درجه اول سهولت ساخت پلها با اين مصالح است.
ماکاروني براحتي بريده مي‌شود و تهيه آن بسيار راحت است و در هر فروشگاه يافت مي‌شود، براحتي چسب‌کاري شده و از همه مهمتر اين‌که تغيير شکلهاي آن تشابه بسيار زيادي با مصالح به‌کار رفته در پل از جمله فولاد دارد. اصول مهندسي در ساخت پلهاي ماکاروني بسيار بازر است.

پلي از جنس ماکاروني
در پل ماکاروني، جنس تمام المان‌ها و اعضاي آن از ماکاروني است و با توجه به فشاري يا کششي بودن اعضا، قطرلازم براي آن انتخاب مي‌شود.
براي تشکيل گره‌ها نيز از چسب استفاده مي‌شود. در مهندسي عمران درسي به نام تحليل سازه‌ها وجود دارد که در بخشي از آن که مربوط به خرپاها (سازه‌هاي به کار رفته در پلها) است، روند محاسبه نيروهاي اين‌گونه پلها تدريس مي‌شود و غالبا دانشجويان درسال دوم تحصيل آن را فرا مي‌گيرند.
با توجه به تنوع موجود در پلهاي واقعي، مسابقه‌هاي پل ماکاروني نيز داري تنوع بسياري است. پلهاي صفحه‌اي، خرپايي، قوسي، معلق و... انواعي از پلهاي رايج در صنعت عمران هستند که مسابقه‌هاي پل ماکاروني نيز نسبت به شرايط مسابقه استفاده از اين پلها را مورد توجه قرار داده است.

هدف از مسابقه‌ها
در مسابقه‌هاي پل ماکاروني سعي در اين است که دانشجو بتواند از بين ايده‌هاي مختلف براي مسابقه، بهترين را انتخاب کند. مثلا درمسابقه‌هايي که به سازه سنگين معروف است، هدف ساخت پلي است که از وزن مشخصي کمتر بوده و بتواند بيشترين نيرو را داشته باشد.
تصور کنيد لازم است در دهانه‌اي خاص پلي ساخته شود که هزينه اختصاص يافته براي آن محدود است. اگر هزينه را متناسب با وزن مصالح مصرفي در نظر بگيريم پس نياز به ساخت پلي است که ميزان مصالح موجود محدود است. هرچه اين پل بتواند ترافيک بيشتري را عبور دهد، بهتر است.
به اين منظور مسابقه سازه سنگين طراحي شده است و اصول کار در آن بدين شکل است که وزن پل را به عددي محدود مي‌کند و لازم است طراحي‌ها به نحوي باشد که زير وزن مجاز قرار گيرد. مثلا در مسابقه‌هاي کانادا اين وزن حداکثر يك کيلو‌گرم بوده و در مسابقه‌هاي برگزار شده در دانشگاه امير کبير650 گرم.
جالب است بدانيد در مسابقه‌هاي کانادا پلي با وزن يك کيلوگرم توانسته است درحدود 250 کيلوگرم بار را تحمل کند. بهترين طرح براي استفاده در مسابقه‌هاي سازه سنگين طرح قوسي است که نمونه آن پل اهواز است.

پلهاي سبکتر
مشکل ديگر مسابقه پل ماکاروني، مسابقه سازه سبک است که در آن باربري پل محدود شده و هرچه پل سبکتر باشد، بهتر است. با توجه به اين‌که در صورت بارگذاري ماکاروني تغيير شکل در آن ايجاد شده و با گذشت زمان زياد مي‌شود، لازم است زماني براي تحمل بار نيز لحاظ شود. آنچه تا کنون در مسابقه‌ها رايج بوده، استفاده از بار 2 کيلوگرمي به مدت 5 دقيقه است و در نهايت پل سبکتر برنده خواهد شد.
در واقعيت نيز اين شرايط وجود دارد که حجم ترافيک يا خطوط ترافيک معين است و لازم است پلي احداث شود. لذا بار مورد تحمل معلوم بوده و مشخص است هرچه پل سبکتر باشد، مصالح کمتري در آن استفاده شده و در نهايت ارزان‌تر تمام خواهد شد.
مسابقه سازه سبک و سنگين دوگونه رايج در مسابقه‌هاي پل ماکاروني است که امسال براي اولين بار اين دو مسابقه در دانشگاه صنعتي اميرکبير برگزار شد، اما همواره قوانين نيز بر اين مسابقه‌ها حاکم است که مشخصات طراحي پل را به طراح ديکته مي‌کند. همچنين اين قوانين به واقعي‌تر شدن طراحي نيز کمک مي‌کنند. مثلا از جمله موارد مورد نياز براي طراحي پل، ارتفاع، طول، دهانه، حمل اعمال بار و.
.. است که در قوانين گنجانده شده است.

پلهاي ماکاروني در ايران
در مسابقه‌هاي کانادا که هر ساله در اوايل ماه مارس برگزار مي‌شود، حداقل طول دهانه يك متر و حداکثر ارتفاع پل 50 سانتي‌متر انتخاب شده است.
در مسابقه‌هاي ايران از آنجا که شروعي بر اين مسابقه بود، تصميم به تغيير اين اعداد گرفته شد تا تمام دانشجويان به طراحي مشغول شوند.
در مسابقه‌هاي دانشگاه اميرکبير طول پل حداقل 80 سانتي‌متر و ارتفاع آن حداکثر 90 سانتي‌متر است. از آنجا که لازم است از روي عرشه و پل ترافيک عبور کند، هم در مسابقه‌هاي کانادا و هم در مسابقه‌هاي ايران لازم است يک مکعب به سطح مقطع 5×5 سانتي‌متر بتواند از داخل پل عبور کند.
امسال ميزبان اين مسابقه، دانشگاه اميرکبير بود و در آن بالغ بر90 تيم از دانشگاه‌هاي صنعتي شريف، اميرکبير، علم و صنعت، مازندران، آذربايجان، آمل، کرج، قزوين و ساير دانشگاه‌هاي شهر تهران شرکت کردند.
تا حد امکان نيز سعي شده تا شرايط مسابقه به استانداردهاي بين‌المللي نزديک شود که از آن جمله مکانيزه کردن دستگاه بارگذاري بود که از يک دستگاه کشش براي اين منظور بوده است.
مسلما تداوم اين مسابقه‌ها مي‌تواند به شکوفاتر شدن خلاقيت دانشجويان کمک كن