Không có một con số tải trọng chung
Cầu giàn bằng que kem chịu được bao nhiêu tải phụ thuộc vào chiều dài nhịp, số lượng và chất lượng que, kiểu giàn, mối dán, thời gian keo khô và cách đặt tải. Vì vậy, một con số chỉ có ý nghĩa khi đi kèm bản thiết kế và điều kiện thử.
Trước khi làm cầu, hãy thống nhất cách đánh giá: nhịp cầu dài bao nhiêu, tải được đặt ở đâu, mỗi mức tải được giữ trong bao lâu và thế nào là «chịu được». Chẳng hạn, nhóm có thể quy định cầu phải giữ tải trong 10 giây mà không gãy, tuột mối nối hoặc võng vượt quá giới hạn đã chọn.
Vì sao giàn tam giác giúp cầu chịu lực?
Giàn gồm các thanh nối tại các nút để tạo thành những tam giác. Khi đặt tải lên cầu, các thanh chủ yếu chịu kéo hoặc nén; thanh chịu nén dài, mảnh có thể oằn, còn thanh chịu kéo hoặc mối nối có thể bị tách. Tam giác cũng giúp khung khó biến dạng hơn một khung chữ nhật không có thanh chéo.
Hai giàn bên cần được nối với nhau bằng các thanh ngang và giằng để cầu không nghiêng hoặc xoắn. Mặt cầu phải truyền tải đến các nút giàn; nếu chỉ ép mạnh vào giữa một que dài, que đó có thể uốn gãy trước khi toàn bộ giàn phát huy tác dụng.
Phác thảo và lắp cầu theo một bản vẽ thống nhất
Vẽ nhịp giữa hai điểm tựa, chiều cao giàn và vị trí các nút trên giấy. Chọn một mẫu tam giác lặp lại cho hai bên cầu. Đánh dấu rõ vị trí đặt tải dự kiến để bố trí thanh ngang đỡ tại khu vực đó.
Xếp que cho hai giàn bên theo cùng một bản vẽ, rồi mới dán các nút. Ở chỗ cần nối dài thanh, cho các que chồng lên nhau đủ rộng thay vì chỉ chạm đầu; tránh để nhiều mối nối của các thanh quan trọng nằm cùng một tiết diện. Giữ các giàn phẳng và cố định trong lúc keo khô theo hướng dẫn của loại keo sử dụng.
Sau đó nối hai giàn bên, kiểm tra chúng song song, các điểm tựa cùng cao và cầu không bị vặn. Ghi lại số que, khối lượng cầu, kích thước và loại keo để có cơ sở so sánh với phiên bản cải tiến.
Thử tải từng bước và ghi kết quả
Đặt cầu lên hai điểm tựa chắc chắn, cách nhau đúng nhịp đã quy định. Dùng một khay hoặc móc treo ổn định để đặt tải tại vị trí đã chọn; bảo đảm tải không trượt và không tạo lực giật. Không đứng phía dưới cầu khi thử, và giữ tay, chân tránh khỏi vật nặng có thể rơi.
Thêm các vật có khối lượng đã biết theo từng mức nhỏ. Ở mỗi mức, chờ đủ thời gian quy định rồi ghi khối lượng tải, độ võng nếu đo được, và dấu hiệu như que cong, mối dán hé hoặc cầu nghiêng. Dừng khi cầu có dấu hiệu mất ổn định; không cần cố làm cầu gãy để có kết quả hữu ích.
Báo cáo mức tải lớn nhất cầu giữ được theo tiêu chí đã đặt ra, kèm vị trí đặt tải và nhịp cầu. Nếu muốn biểu diễn dưới dạng lực, có thể ước tính tải trọng bằng khối lượng tải tính theo kilôgam nhân với 9,8 N/kg. Cần phân biệt khối lượng vật đặt thêm với khối lượng của chính cây cầu.
Đọc điểm yếu từ cách cầu biến dạng
Nếu một thanh phía trên cong lệch rõ rệt, hãy xem thanh đó có đang chịu nén và quá dài so với độ cứng của nó không. Nếu mối dán tách ra, hãy kiểm tra diện tích chồng que, độ phẳng của bề mặt tiếp xúc và việc keo đã khô đủ chưa. Nếu cả cầu nghiêng hoặc xoắn, các giằng nối hai bên có thể chưa đủ vững.
Chụp ảnh hoặc vẽ lại vị trí biến dạng đầu tiên, không chỉ vị trí gãy cuối cùng. Điểm xuất hiện vấn đề trước thường hữu ích hơn để quyết định cần sửa bộ phận nào.
Cải tiến có kiểm soát để biết điều gì hiệu quả
Mỗi lần chỉ thay đổi một yếu tố chính: thêm giằng ngang, rút ngắn một thanh chịu nén bằng cách thêm nút, hoặc cải thiện cách chồng que ở mối nối. Giữ nguyên nhịp, điểm tựa, vị trí đặt tải và quy trình thử để kết quả giữa các phiên bản có thể so sánh.
Nếu mục tiêu là dùng vật liệu hiệu quả, hãy so sánh cả mức tải giữ được lẫn khối lượng cầu, số que đã dùng và vị trí hỏng. Một phiên bản chịu tải cao hơn nhưng dùng nhiều que hơn chưa chắc là lựa chọn tốt nhất cho yêu cầu thiết kế.
