2023 iBridge盃橋梁載重暨創新設計競賽

2023 iBridge盃橋梁載重暨創新設計競賽 競賽規則

一、總 則

（一） 活動名稱

『2023 iBridge橋梁載重暨創新設計競賽』（以下簡稱為本競賽）。

（二） 競賽規則適用說明

適用於本活動進行期間，若有未盡事宜或規定，將於競賽說明會宣佈。

（三） 參賽資格

全國各公私立國小、國中、高中(職)在校學生，符合參加資格者均可報名

組隊參加。

國中小組：國小四年級至國中三年級學生 (GRADE 4-9) ，每組 3 人。

高中職組：高中一年級至高中三年級學生 (GRADE 10-12) ，每組 3 人。

可跨校組隊參加，不得混組別，例如：小六生和國三生屬於國中小組，可組隊參加；但國三生和高一生分別為國中小組和高中職組，故不得一起報名。指導老師至多 2 名。

二、 創意設計競賽規則

作品成品必須可自行站立，並於現場由參賽者口頭報告並說明他們設計的橋梁結構設計理念和想法。在此部分，學生可以通過創新和想像力來展現他們的創造力和技術水平，並且詳細地解釋其設計的過程和思路，以評審參賽者對於橋梁的載重和結構設計能力，以及對於新穎的設計理念和想法的掌握程度。

三、 科學競賽規則

（一）使用器材說明

1. 限使用本競賽指定之材料包(於報名後領隊會議時發放或以郵包寄送)。

2. 除規則另有說明外，參賽隊伍若未使用上述指定之材料包，主辦單位將有權取消該隊參加競賽之資格。

3. 參賽隊伍需自備以下比賽用文具器材以利製作修整: 例如美工刀、切割墊、剪刀、AB 膠或 3 秒膠(以快乾黏著劑為必要選項)、鉛筆、直尺、圓規、量角器、砂紙等以利裁切、黏合。

4. 參賽隊伍於進場時應自行斟酌所需的備用文具器材(如黏著劑)。

5. 現場不提供電源，如有需求，請自備筆記型電腦(含電源)、手機網路或隨身電源。

6. 除指定要項外其他材料不拘，設計作品必須可放上材料結構測試儀(如圖 3) 測試方可參加競賽。

7. 創意設計海報可事先製作，並帶至現場張貼於審核區(海報大小不得大於 A1 尺寸)。

8. 參賽隊伍需自備護目鏡，並在製作橋梁時，每位成員需全程使用，如被裁判提醒，屢勸不聽者，將取消參賽資格。

（二）橋梁材料說明

1. 每個參賽隊伍必須擁有自己的材料包。您將不被允許修改另一個參賽隊伍的橋梁後並將其用於測試。各參賽隊伍間也不能共享一個材料，並只更換部份部件的方式來參加測試。

2. 橋梁必須僅由材料包中官方提供的巴爾沙木(飛機木)和任何常用黏合劑所構成。

3. 官方巴爾莎木(飛機木)可以以任何方式開槽、切割、打磨或層壓，但仍必須可識別為原始官方巴爾沙木。

4. 不得使用其他材料，橋梁除美勞顏色使用外，不得以額外方式沾染、塗漆或塗上任何異物。

5. 您不允許使用預先製造出的任何橋梁部件。

6. 您的橋梁必須能獨立自行站立，主辦單位不會提供任何支架。

7. 金屬(鐵絲除外)、有機玻璃和類似的刀片材料將被嚴格放上測試儀測試，同時也嚴禁使用訂書針、圖釘、釘子等尖銳物於組件中。

（三）結構規格說明

1. 本競賽載重測試將使用 Vernier Go Direct 結構測試儀測試(如圖 1)，本測試儀規格如下：

測試儀尺寸： 45 cm × 50 cm × 20 cm 測試儀重量：9.979 Kg 載重感應器：範圍 0 至 1,000 N / 解析度 0.1 N 位移感應器：範圍 0 至 7 cm / 解析度 1.0 μm

圖1 Go Direct 結構測試儀示意圖

2. 橋梁（見圖 2）必須具有 35 cm 的跨度 (S)，長度 (L) 不超過 40 cm，高度(H) 不超過支撐表面上方 15 cm，且寬度 (W) 不得大於 10 cm 在儀器裝載面上。其結構亦不得突出到支撐面下方（見圖 2），並且必須在跨度正中心提供 2 cm (C1)寬度與另一側 10 cm 的長度 (C2)之空間。

圖2 橋梁結構規範示意圖(未照比例繪製)

3. 橋梁的建造必須在正中心可能的載重位置中為負載提供水平支撐。載重平面上方結構的任何部分都必須為載重板和延伸到板下方的螺栓提供空隙。

4. 橋梁的構造必須允許直徑 4.8 cm、長 30.48 cm 的管道垂直穿過橋梁，從載重平面到支撐面之高度 (P) 需在 8 至 12 cm 之間。

（四）橋梁載重說明

1. 比賽加載將在 1,000 N 時停止，如未達到加載將繼續直到橋梁損壞或沉陷位移達 25mm 止。

2. 將通過厚度 (t)為 6 mm 但 50 mm x 50 mm 的鋁製方形板（見圖 3）作為載重板來施加載荷。 一個 6 mm 直徑的螺紋桿從下方連接到板的中心。該板將是水平的，安裝時的兩邊需平行於橋的縱軸。

3. 載重將在橋的縱軸上正中並通過板來施加。

圖 3 載重板規格示意圖

（五）測試儀測試說明

1. 隊伍到達後，先進行橋梁總重量與尺寸大小量測並由裁判紀錄，接著您隊伍將有一分鐘時間在結構測試儀上放置您的橋梁。

2. 載重板將在選定的加載位置從橋的上方降低，載重板的兩個邊緣需平行於橋的縱軸，載重將從下方施加。

3. 一旦您的橋梁架設於結構測試儀上並連接到數據收集系統，測試裁判將詢問您的團隊是否要對此破壞測試進行測試。如果您的隊長說是，裁判將要

求您的隊員開始轉動，並收集您的橋梁三分鐘或三分鐘內破壞時的位移

(cm)與載重重量(N)數據。

4. 如果您的橋梁在開始測試後斷裂或翻倒，裁判會詢問是否完成此次測試，如您隊長回答是，將仍會完成三分鐘之測試數據收集，如回答否，將會以測得的測試數據為成績。

5. 測試開始後，需於三分鐘內，自行穩定轉動下面轉動輪直到橋梁失效(破壞) 為止。

6. 如果載重達到 1,000 N，橋梁仍未失效(破壞)，比賽載重將停止在 1,000 N。

7. 橋梁失效的定義為橋梁無法承受額外的載重而損壞，或載重位置下的載重撓度超過 25 mm，也將判定橋梁失效，兩者以先發生者為準。

8. 您的數據輸出將使用 Vernier 數據記錄系統計算，該系統可同時收集位移和承重重量之讀數。

9. 完成測試後，將會由裁判及時印出兩張輸出成績表， 請隊長簽名後繳回一份，並帶回一份做為參考。

（六）其他注意事項

1. 在測試之前，裁判將檢查所有結構和材料要求。不符合這些要求的橋梁將被取消資格。

2. 如果在測試過程中出現明顯的情況（即發現使用不合格的材料、無法支撐載重板等），這違反了規則該橋梁將被取消資格。

3. 此項競賽需用到自行準備的刀片、剪刀等裁切工具、黏著劑及測試中散落飛射等零件都具有危險性，請替欲參賽學生報名的導師、家長及學生自行衡量是否有能力參加並注意自身安全。

4. 每位參賽選手必須自備護目鏡，並於全程競賽中掛戴，眼鏡不能視為護目鏡，違者等同放棄競賽。

5. 現場須遵守大會人員指示及安排指定位置、操作方式否則取消該隊參賽資格。

6. 表定選手報到時間截止後 30 分內仍未完成報到該隊將視同棄權。

7. 當日每隊報到參與競賽人數未滿三人時該隊以棄權論。

8. 比賽期間，除選手外其他人等不得進入比賽場地。

9. 裁判對裁決和爭議有最終決定權。

四、競賽總成績計算方式

本次成績將分兩部分評分：科學競賽(60 )與創新設計(40 )。（一）科學競賽評分說明

將使用數據記錄軟體收集您的橋梁在三分鐘測試內的最大載重量並計算結構有效值(E)，其公式如下：

最大載重量最大為1000 𝑁𝑁,單位𝑁𝑁 1 結構有效值(𝐸𝐸) = ×

橋梁重量單位𝑔𝑔 最大載重撓度(單位𝑚𝑚𝑚𝑚)

備註：如量測超過 1000 N，以 1000 N 計

各參賽隊伍的結構有效值(E)輸出將相對於其他競爭者的排名，排名數據將利用 T 學生分布轉化百分比，另每個參賽隊伍將獲得與其排名相對應的積分。

（二）創新設計評分說明

評分委員會將在競賽施作與測試過程中對您隊伍的橋梁設計進行檢查。參

賽隊伍由評審進行 5-10 分鐘的訪談是為了更好地了解您隊伍在設計和測試橋梁時所經歷的過程。您應該準備好討論並說明您在設計中加入的選擇。

裁判可能詢問參賽隊伍之問題如下：（不限此內）

1. 在製造橋梁時，您遇到了哪些障礙或挑戰？

2. 您是如何平衡系統的？

3. 您如何確定要使用的材料數量？您做過任何實驗嗎？

4. 您使用了哪些技術來增加橋梁的載重？

5. 結構上面臨最大的挑戰是什麼？

6. 討論您的設計想法與理念，包括創意，經濟或環境決策。

7. 如何減輕結構物的重量？

8. 你的設計最大的特色和別人最不一樣的地方是什麼？

五、橋梁載重測試範例圖

圖 4 橋梁載重測試範例圖