Súťaže tohto typu existujú na viacerých svetových univerzitách a ich úlohou je zapojiť študentov formou zábavy do riešenia praktických, aj keď teda často absurdne znejúcich problémov. V rámci stavebných univerzít sa súťaží napr. v pretekoch betónových kanoe, stavbe mostov zo špagiet, alebo napr. v "egg protection device", čo je v podstate práve konštrukcia na ochranu vajíčka.
Cieľom študentov v tejto súťaži je vyrobiť vzorku podľa presne daných obmedzení tak, aby vydržala náraz závažia z čo možno najväčšej výšky. V súťaži sa limituje napr. rozmer prvku, množstvo a priemer výstuže, typ betónu a pod. Študenti potom na základe svojich skúseností a výpočtov navrhnú tvar svojej konštrukcie a jej vystuženie. Tu končí teoretická rovina problému a nastupuje praktická časť - vyhotovenie konštrukcie. Často práve táto časť je najťažšou, keďže je potrebné zhotoviť debnenie, armatúru a namiešať betón podľa vopred spočítaného zloženia. Armatúru tvoria oceľové prúty (drôty) do priemeru približne 2 mm, pričom zloženie betónu môže byť bez väčších obmedzení. Proste kto v rámci daných kritérií vymyslí najlepšiu konštrukciu, vyhráva.
A prečo vajíčko? Vajíčko je výborným indikátorom zlyhania. Keď vajíčko praskne, konštrukcia nesplnila svoj cieľ a zapíše sa max. hodnota výšky pádu. Inak by boli stále polemiky o tom kedy možno vlastne konštrukciu považovať už za zlyhanú a kedy ešte nie - takto je to jednoznačné. Vajíčko je proste najlacnejší a najspoľahlivejší indikátor (sami uznajte že ani saláma a ani pomaranč by vhodné neboli :-)).
Pre nás ako organizátorov bolo najťažšie vyrobiť skúšobné zariadenie, ktoré je schopné závažia zdvíhať a spúšťať. Jeho konštruovanie trvalo zhruba 2 mesiace pozostávajúce zo zháňania komponentov, zvárania, montovania, zapájania a testovania. Celé zariadenie muselo byť aj rozoberateľné a ľahko prenosné. Nakoniec vznikla u mňa doma v rozostavanom dome konštrukcia vysoká 4,5 metra s elektromagnetom a elektromotorom zo starého stierača nákladného automobilu. Cena za túto srandu presiahla 600 eur len za materiál .... no ale čo človek nespraví pre svoju Alma Mater :).
Následne bolo potrebné vyrobiť aspoň zo 12 rámikov, na ktorých sme chceli ukázať, ako môže kvalita betónu a výstuže ovplyvniť únosnosť železobetónovej konštrukcie. Prvé vzorky sme odskúšali doma a následne sme vyrobili druhú várku, ktorá už išla priamo na náš mini experiment prevedený priamo v Avione.
Samotný úspech tejto aktivity na Noci výskumníkov určite za všetku túto námahu stál. Desiatky detí v nemom úžase sledovali dopady závažia na konštrukciu pod ktorou bezmocne ležalo nimi pomaľované vajíčko. Odpočítavali pád závažia, tešili sa ak konštrukcia prežila a vajíčko ochránila, tipovali únosnosť a držali vajíčku palce. "Ešte žije, ujo" ozývalo sa. Neraz bolo potrebné deti poslať trochu viac dozadu, lebo niektorí mali hlavy len pár desiatok centimetrov od ničenej konštrukcie. Nakoniec tí čo tipovali najlepšie získali aj drobné ceny. Nikdy by som nebol myslel, že táto aktivita vzbudí v deťoch taký záujem. Pristavovali sa aj mnohí dospelí, z ktorých mnohí ešte nikdy nemali možnosť vidieť ako taký nosník vyzerá pri zlyhaní.
Zhrnutie výsledkov mini experimentu je možné vzhliadnuť v nasledovnej tabuľke
Z výsledkov je evidentné, že nech už je samotný betón akokoľvek kvalitný v tomto prípade bez pridanej armatúry neuniesol ani desatinu z toho čo vystužený betón. Bolo tiež viditeľné, že ak je armatúra na nesprávnom mieste, veľmi tomu betónu nepomôže ani ak je jej tam dostatočné množstvo. Taktiež sa prejavili tzv. konštrukčné zásady, ktoré ak neboli splnené, výstuž nemohla byť plne využitá. V takomto prípade nepomohlo ani jej množstvo a ani to, že bola na správnom mieste.
Takto sa dalo veľmi jednoducho poukázať na to, že aj betónové konštrukcie môžu byť zaujímavým objektom štúdia či výskumu. Verím, že sa mnohí zabavili a popri tom aj niečo nové naučili. Na záver blogu by som sa chcel ešte poďakovať všetkým, ktorí nám pomohli pri konštruovaní zariadenia, najmä pánovi Pavelovi Sokolovi a doktorandovi Petrovi Pažmovi. Poďakovanie patrí aj všetkým, ktorí nás v tom podporovali ako napr. prof. Benko, ktorý sa nakoniec dokonca vzdal víťaznej ceny a odovzdal ju mladšiemu tipujúcemu, ktorý tipol najbližšie k nameranej únosnosti :-). Verím, že naša účasť na takejto skvelej akcii ako je Noc výskumníkov nebola posledná.
Pozrite si aj video jedného mini experimentu:
