Spaghettibruggen

Door Mojo op dinsdag 26 mei 2009 12:44 - Reacties (11)
Categorie: -, Views: 9.231

Je leest het goed, niet spaghetti om te eten, maar om te bouwen ;)

Ik heb een verhaaltje geschreven voor m'n opleiding, maar wellicht is het ook wel interessant om het hier te delen :) Alle plaatjes zijn klikbaar voor het grote formaat.

TU Delft organiseert jaarlijks een wedstrijd bruggen bouwen van Spaghetti. Je kan je hierop als team van ~3 personen inschrijven. Zo ook door een vriend van me; Pieter Schoutens en zijn team.

Je kan als student zijnde ook inschrijven op de teambouw wedstrijd. Je krijgt dan bij aankomst een opdracht, waarvoor je 3 uur de tijd hebt die te realiseren.

Dit alles wordt mogelijk gemaakt door sponsoring van bedrijven. Die bedrijven hebben ook de mogelijkheid mee te doen aan de studentenwedstrijd. Dezelfde regels gelden voor bedrijven als studenten.

Zoals reeds is aangegeven heeft een vriend van me meegedaan aan de bruggen wedstrijd. Zelf heb ik in zijn team ook meegebouwd aan de teambouw wedstrijd.

Teambouw
Bij aankomst om 9 uur op de faculteit Civiele Techniek in Delft en na aanmelding van het team hebben we een plek uitgezocht en kregen we kort daarna de opdracht.

De opdracht was om een gewicht van 4kg op 500mm hoogte neer te zetten. Op de eerste 300mm hoogte mocht in een vlak van 300x300mm alleen in de hoeken gebouwd worden. Het gewicht van 4kg staat in het midden van de toren, dus tussen de poten in.

Aangezien een plaatje meer zegt dan 1000 woorden:
ontwerp
Op het grijze gedeelte mag dus niet gebouwd worden. Op de hoogte van 500mm staat in het midden de belasting.

Gekozen is om een toren te maken met 4 poten die beneden elk in een punt uitkomen, precies in de hoeken van het binnenste vierkant. Zo kan de belasting van het gewicht rechtstreeks naar beneden afdragen. Vervolgens loopt het vakwerk vanaf de punten naar buiten toe tot een maximale afmeting van 300x300mm op 300mm hoogte. Vanaf daar gaat alles weer naar binnen toe, zodat op 500mm hoogte een vierkant vlak van 70x70mm is, waarop de belasting staat.

Tussenin zijn overal stabiliteitsverbanden aangebracht om de kniklengte van de drukstaven te verkorten, alsmede de stabiliteit te verhogen, voornamelijk de torsiestijfheid.

Na 3 uur bouwen is het bouwwerk eindelijk af. De toren wordt afgewogen op 149 gram. …ťn van de lichtste constructies. De lichtste serieuze deelnemer weegt 139 gram.

Basis
Hierboven is goed te zien hoe de onderbouw is opgebouwd. Alle stabiliteitsverbandjes zijn goed zichtbaar. De hand in beeld houdt het vierkantje van 70x70mm vast, waar de belasting op geplaatst wordt.

Complete toren
Het houten plankje bovenaan is de plek waar de belasting van 2 en 4kg aangrijpt. De belasting wordt gespreid over de volledige breedte. Vervolgens gaat het via de poten naar de tafel toe.

De volledige stabiliteit is te danken aan de bovenbouw. De onderbouw ontleent haar stabiliteit aan de verbindingen die daarboven zitten. Zonder de bovenbouw is alles een slap geheel.


Bij het testen is besloten eerst 2kg en dan 4kg te plaatsen. Zodoende (mocht alles op 4kg bezwijken) kan er alsnog een winnaar worden aangewezen. Er wordt begonnen met het testen van de zwaarste toren. (400 gram) Deze begeeft het meteen al. Vervolgens gaat de volgende wel goed met zowel 2 als 4kg. Hierna volgt een hele reeks met torens tussen de 200 en 400 gram. Ze bezwijken allemaal stuk voor stuk.

We krijgen het inmiddels zelf aardig benauwd of onze toren het ook wel houdt. Gelukkig voor ons hebben we goed nagedacht over het ontwerp. De toren tordeerde niet weg zoals de meeste anderen, maar blijft keurig staan. Bij het gewicht van 4kg vervormt de toren een beetje, maar trekt daarna weer netjes terug door het goede gebruik van stabiliteitsverbanden. Dit betekent concreet dat de toren niet lichter uitgevoerd had kunnen worden en we zijn dan ook tevreden met het resultaat.

Uiteindelijk waren er 3 torens lichter dan die van ons die ook niet bezweken. De lichtste was uiteindelijk 139gram. De nummer 3 was maar 2 gram lichter dan de onze. Helaas 4e en dus net buiten de prijzen, maar desalniettemin een goed resultaat.

Bruggenbouw

Bij deze wedstrijd hebben zich 8 studententeams ingeschreven. Alle bruggen zijn van tevoren te bezichtigen tijdens de teambouw wedstrijd.

boog1
De brug van Pieters team is hier te zien. Te zien is een enkel uitgevoerde boog met een dubbele wand spaghetti. In deze boog zijn trekstaven bevestigd, met aan de uiteindes een verdikking om te zorgen dat de staven niet door de boog heen ponsen. De versteviging aan de opleggingen is puur voor de stabiliteit.

Oorspronkelijk was het idee om een dubbele boog te maken. De bogen zijn gemaakt uit een dubbelwandig spaghetti. Zodoende werd een dubbele boog te zwaar en is er gekozen voor een enkele.

De trekstaven zijn gedimensioneerd op 200N trek per staaf. Per enkele spaghettistaaf kan je 45N opnemen aan pure trekbelasting.

Het dek (de lasagnebladen) doet constructief helemaal niks. Het ligt er maar bij dood gewicht te zijn. Het zit tussen de oplegpunten vastgelijmd en ligt bovenop de onderste trekstaven.

In het midden wordt het variabele gewicht bevestigd. Alle kracht zal daar naar beneden wijzen. De dunnere trekstaven zullen deze kracht naar de drukboog geleiden. Vanaf daar wordt de kracht naar de opleggingen geleid.

Ter plekke van de opleggingen ontstaat een spatkracht vanwege de boog die in feite naar buiten wilt gaan. Dit wordt opgevangen door de onderste trekstaven.

http://tweakers.net/ext/f/lTcVDYoiuBCmOPR1xG33aJc2/thumb.jpg
Hier is goed de versteviging van de boog te zien. Zoals al eerder vermeld zijn de steunen aan de zijkant van de brug puur voor de stabiliteit. Ze voorkomen dat de boog kan omvallen en ze voorkomen dat de boog uit gaat knikken.

Ook te zien is de vorm van de boog. Dit is een parabool, de meest ideale vorm voor een drukstaaf. Dit is namelijk de natuurlijke vorm van de druklijn en zo belast je de boog het gunstigst.

Het hele idee achter de druk en trekstaven is dat je geen buiging in de spaghetti wilt hebben. Je wilt de staven alleen met normaalkracht belasten, dan is het op zijn sterkst. Probeer een spaghettistaaf maar uit elkaar te trekken met je handen. Dat lukt niet, of je trekt hem kapot in de buurt van je vingers, omdat je hem daar vast hebt en er een klein momentje ontstaat (=buiging) en de spaghetti bezwijkt.


Het testen gebeurt met een speciale opstelling. Deze is het beste uit te leggen met onderstaand filmpje.

http://www.youtube.com/watch?v=jc68r--rphY

Als laatste hebben er ook een aantal bedrijven meegedaan aan deze competitie. Deze bedrijven sponsoren deze wedstrijd en maken zo de prijzen voor de studenten mogelijk. De bruggen van deze bedrijven bezweken helaas vaak op stabiliteit en zat er dus veel meer in dan te zien was.

…ťn brug echter; die van IOB Hellevoetsluis was echter wel erg goed ontworpen. Met een eigen gewicht van 724gram en een belasting van 142 kg bezweek het haakje waar de belasting aan hing. Het filmpje gemaakt door de organisatie liet zien dat de brug ontspande (met een zakking van nog geen 10mm!) en door die schok bezweek. Al met al een erg indrukwekkende prestatie; bijna 200 keer (!) het eigen gewicht.

Volgende: Harde Schijven en "Feature"software 09-'10 Harde Schijven en "Feature"software
Volgende: Dixons en garantie 03-'09 Dixons en garantie

Reacties


Door Tweakers user Sebazzz, dinsdag 26 mei 2009 13:06

Het beste is om je design even te checken in West Point Bridge Designer. Dan kan je nog hoge ogen gooien :)

Door Tweakers user -Niels-, dinsdag 26 mei 2009 13:54

ik ben weer helemaal geÔnspireerd om brigebuilder te spelen :Y)

Door Tweakers user evleerdam, dinsdag 26 mei 2009 15:18

Toen ik je titel las wist ik het al: dit gaat over de TU. Heb het ook eens geprobeerd, wij kwamen echter niet zo ver (net als inderdaad de meeste teams).

Daarnaast ben ik meteen weer geinspireerd om World of Goo te gaan spelen.

Door Tweakers user Swelson, dinsdag 26 mei 2009 15:21

Cool. In 4 havo heb ik dat ook eens gedaan. Was best leuk.

Door Tweakers user Thijs_O, dinsdag 26 mei 2009 15:59

Haha, grappig, dit deden we in de eerste bij 'Techniek'. :D

Toen kwamen we niet verder dan 'n kilo of twee though. :+

Door Tweakers user Praetextatus, dinsdag 26 mei 2009 16:23

jaja heb bridgebuilder helemaal grijs gespeeld bij de niet zo leuke lessen :p
leuk filmpje ook op youtube :)

Door Tweakers user filenox, dinsdag 26 mei 2009 17:11

Is er ook een afbeelding van die laatste brug? :)

Door Tweakers user Mojo, dinsdag 26 mei 2009 18:59

Hier staan ook nog een aantal filmpjes... Staat de brug van IOB Hellevoetsluis ook bij. :)

http://www.spaghetti.tudelft.nl/

Door Tweakers user Vleeseter, dinsdag 26 mei 2009 19:51

Als je iets grotere bruggen wil bouwen dan moet je je opgeven voor de Bouwwedstrijd.
Met betonnen heipaaltjes van 6 meter kan je ook leuke bruggen bouwen :)

Door Tweakers user Mad-Monkey, woensdag 27 mei 2009 10:01

erg leuke, blog, balen van die 2 gram bij je torentje :)

Door Tweakers user Mojo, zaterdag 30 mei 2009 15:05

Het brugontwerp is trouwens volledig nagerekend in Scia Engineer. ;) (Eindige elementen rekenprogramma).

Reageren is niet meer mogelijk