5件事叠叠乐可以教给我们关于结构工程

结构工程最重要的原则之一加载。你听说过承载墙吗?通常是一个内部墙(就像一个将你的厨房和客厅),也可以作为一个列,第二个地板或屋顶。如果您删除了一个承载墙,结构可能无法支持自己的体重,这麻烦。

在叠叠乐,没有两个木积木是一模一样的尺寸,这意味着块停留在彼此不均匀(来源:史密斯]。叠叠乐的主要技巧之一是定位“松散”,这更容易去除没有令人不安的塔的完整性。如果一块松了,那么你知道它不能承载。

这教我们结构工程呢?在设计建筑物时,工程师需要考虑加载路径从高层建筑的基础。每一层的结构需要支持的力量应用从上面的水平下降。有三种负荷,发生在一个建筑:

工程师需要做的仔细计算,以确保墙壁,天花板,屋顶可以支持死了,生活甚至动态载荷,尤其是建筑在地震活跃区。

下一个重要原则,叠叠乐教关于结构工程基础的重要性。

每个家庭都有他们最喜欢的玩积木的表面。脆弱的牌表是不可能的,因为轻微的撞肘将发送你偏离轨道的塔暴跌。坚固的餐桌是一个可靠的选择,因为它没有轰鸣一样容易卡表,但没有什么比一个好硬木地板。你不能敲它,它是相当平坦,唯一的威胁稳定是偶尔的爬行婴儿或宠物。

结构工程师还必须考虑他们的建筑结构的表面上。如果你扑通层高的大楼上松散的土壤,可能解决结构不均匀,导致墙面出现裂纹甚至崩溃。即使建筑是建立在坚固的岩石,一个地震可以横向推挤它,使其滑动街上几英尺,粉碎任何它的路径。这就是为什么所有的现代建筑,小型和高一样,是建立在基础。

有两个关键目的基础。首先,它结构的负载转移到地面。(我们讨论了负载在最后一页)。更高、更重的建筑,更多的负载是向下驱动的。如果建筑位于平坦的表面上,那么最低的元素综合载荷的结构将会承担一切之上。但适当改造基础上,整个结构的荷载通过最低的元素和分散到下面的地球。

基础物理的目的也锚定结构在地上。这是一个重要的角色在非常高的建筑。想象试图平衡一端的码尺。你可以把它在一个非常平坦的表面,但即使是呼气会推翻它。但如果你后退院子里伸出和果酱一端向地面几英寸?现在你可以利用它,甚至踢它,它不会翻倒。基础建设的一部分埋在地面上,给它增加了稳定性与动态负载的变化。

高楼大厦建立在松散的土壤或沙子,工程师驱动钢桩深入地球,直到他们达到基石。然后他们建立一个钢筋混凝土基础钢桩来创建一个公司建立锚。

接下来,我们将看看木积木,积木可以教我们关于建筑材料。

在结构工程中,有两种基本力量在任何结构元素:压缩和紧张。压缩是当两个物体一起推动施加的力的大小。想到一堆沉重的石头。力压碎石头底部压缩。张力当一个对象被施加的力的大小或拉伸。一个很好的例子是蹦床的表面。当有人在蹦床上跳下来,材料延伸。

工程师讨论抗拉强度的材料。这是最大的力量,可以应用于一个材料没有把它分开。钢束电缆抗拉强度都高得令人难以置信,这就是为什么他们用在世界上最长的和最重的暂停桥梁。甚至一个钢丝绳直径只有1厘米可以容纳两个成年大象的重量(来源:是的杂志)。

现在让我们考虑一个典型的结构叠叠乐。如果删除该中心连续,然后创建两个简单的beam-and-column结构两侧的塔。梁铺设在两列经验同时压缩和紧张。负重的顶部梁压缩它内在的光束的中心。即使你用肉眼看不见,梁的底部向外延伸。

想象一下,如果梁是由时间组成的橡胶。重量会拉伸成一个“U”形。这就是为什么橡胶使这样一个糟糕的建筑材料。结构工程师(有时设计)材料选择最好的压缩和紧张的工作特点。石头下的压缩,但非常容易撕开。这就是为什么石头比石头梁拱持续更长时间。钢筋混凝土是一种理想的建筑材料,因为混凝土抗压强度和嵌入钢筋抗拉强度。

积木塔不足够足够高或重型应用木碎片严重压缩或紧张,所以有很少的关注将光束。但在现实工程中,工程师需要仔细考虑每个元素的优点和缺点。

现在我们将解释为什么最好离开两个支持底部的叠叠乐。

有经验的积木,球员知道塔下降最快的方法是将两项外的最后一行,使整个结构平衡在一个狭窄的木块。只有一个底部的支持,每一个碰撞和推动的塔危险地放大,使其影响从一边到另一边。但究竟什么是行动的部队结构,这种狭窄的支持吗?是什么让他们如此危险?

结构工程师不谈论保持建筑“平衡”。They talk about maintaining旋转平衡。想象一个高楼与大多数长杠杆臂臂地面和较小的部分(基础)在地下。的建筑与地面是杠杆的支点。现在图片大楼引爆略向左或向右。而不只是跌倒,你可以把它绕着支点。工程师和物理学家的旋转力两个名字:时刻或转矩。

结构工程的基本原则是,时间越长,你的杠杆臂(或进一步远离支点),越大的时刻。减少一个高楼的时刻,您需要构建广泛的支持。更广泛的支持,越低的时刻。要理解这一点,试着站在你的脚传播广泛,有一个朋友试图推动你在侧面。它需要很多的力量。把脚跟放在一起,同样的事情。你的朋友几乎没有碰你,你就在。与一个不错的宽基础结构本质上是更稳定,建设一条狭窄的基础。

最后一叠叠乐,结构工程教训告诉我们我们会讨论地震。

历史上最高的叠叠乐40的水平,达到使用原始的叠叠乐组由莱斯利·斯科特自己设计[来源:博物馆的童年]。大多数球员很幸运,如果他们可以得到30多个水平在整个到来之前崩溃。塔变得越来越不稳定的原因是增长是由于重量分布不均匀。当太多体重位于顶部的结构,它开始像一个反向摆,来回摇摆在其狭窄的连接到地球[来源:联邦应急管理局]。在叠叠乐,结果是一个两分钟的清理。在现实生活中,你会有一个灾难。

当结构工程师选择建在地震活跃地区,他们需要考虑横向振动的影响在他们的建筑。地震波波及地球时,他们争夺建筑上下来回。上下颠簸不一样危险的横向运动,更有可能导致崩溃[来源:协会的海湾地区政府]。

这些左右振动在不同距离地面有经验的不同。你旅游建筑越高,振动越明显。当你把重量扔到方程,所产生的影响可能是灾难性的。根据重要文本,“为什么建筑物倒塌,”地震力增长比例结构的重量和身高的平方(来源:莱维]。

头重脚轻的结构振动与更长期——通过一个完整的时间周期振动,下身重楼。更长一段也意味着更大的物理位移。比如说一个两层高的大楼。当地震来袭时,建筑物摇晃2英寸(51毫米)中心。当你增加重量相同的建筑(即使是一些简单的像一个沉重瓦屋顶),左右增加到3英寸(76毫米)中心[来源:海湾地区政府协会]。

我们希望你学到一些关于为什么建筑坍塌,你能做什么最终打败你妹妹叠叠乐。为更多的信息关于家庭游戏和日18luck手机登录常科学,跳转到下一个页面上的链接。