به دنیای حرفه و فن خوش آمدید............. کار و فناوری، تحقیق اقدام پژوهی، نمونه سوالات آموزش حرفه و فن سوم راهنمایی، مقالات آموزشی و تربیتی، کاردستی، ضرب المثل، طرح مشبک، معرق و منبت کاری، پاورپوینت، خاطره، طرح درس حرفه و فن، کامپیوتر، شعر، آشنایی با مشاغل و رشته های تحصیلی، مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، جدول، روش تدریس، داستان كوتاه، اطلاعات علمي، طنز، کاریکاتور، عکس، فوت و فن معلمی، مشاهیر ایران و جهان، دانستني ها، جمله های زیبا، ابتکار و خلاقیت، یزدشناسی، فیلم، موسیقی و.... در دنیای حرفه و فن، بهترین و بزرگترین وب سایت کار و فناوری ایران دنیای حرفه و فن :سالاری: - پل و انواع آن

پل و انواع آن

بدون شك تا به حال پلي را ديده ايد و يا به احتمال زياد از روي يكي از آنها عبور كرده ايد. حتي اگر شما تخته يا كنده درخت را براي جلوگيري از خيس شدن خود بر روي آب قرار دهيد در واقع شما يك پل ساخته ايد. حقيقتاً پل ها در همه جا وجود دارند و در واقع يك بخش طبيعي و بديهي از زندگي روزمره ي ما را تشكيل مي دهند. يك پل مسيري را بر روي مانع ايجاد مي كند كه اين موانع مي تواند رودخانه, دره, جاده, خطوط راه آهن و ... باشد.

در اين مقاله ما سه نوع اصلي از پل ها را مورد مطالعه و بررسي قرار خواهيم داد كه شما مي توانيد بفهميد كه هركدام چگونه كار مي كنند. نوع پل بكار رفته در يك مكان به نوع مانع موجود در آنجا بستگي دارد. معيار اصلي در تعيين نوع پل وسعت و گستردگي آن مانع مي باشد. چه مسافتي ميان طرفين مانع وجود دارد؟ اين مسئله, فاكتور اصلي در تعيين نوع پلي است كه قرار است در آن محل احداث شود. با سپري شدن زمان و  مطالعه اي مقاله علت آن را متوجه خواهيد شد.

 اصول

سه نوع اصلی از پل ها موجودند:

  • پل تيري
  • پل قوسي
  • پل معلق

تفاوت عمده ي اين سه پل در فاصله دهانه ي پل است. دهانه, فاصله اي است بين پايه هاي ابتدايي و انتهايي پل, اعم از اينكه آن ستون, ديوارهاي دره يا پل باشد. طول پل تيري مدرن امروزه از 200 پا (60 متر) تجاوز نمي كند. در حالي كه يك پل قوسي مدرن به 800 تا 1000 پا (240 تا 300 متر) هم مي رسد. پل معلق نيز تا 7000 پا طول دارد.

چه عاملي سبب مي شود كه يك پل قوسي بتواند درازاي بيشتري نسبت به پل تيري داشته باشد؟ و يا يك معلق بتواند تقريباً تا 7 برابر طول پل قوسي را داشته باشد. جواب اين سوال زماني بدست مي آيد كه بدانيم چگونه انواع پلها از دو نيروي مهم فشاري و كششي تاثير مي پذيرند.

نيروي فشاري نيرويي است كه موجب فشرده شدن و يا كوتاه شدن چيزي كه بر روي آن عمل مي كند مي شود و نيروي كششي نيرويي است كه سبب افزايش طول و گسترش چيزي كه بر روي آن عمل مي كند, مي گردد.

در اين زمينه مي توان از فنر به عنوان يك مثال ساده نام برد. زماني كه آن را روي زمين فشار مي دهيم و يا دو انتهاي آن را به هم نزديك مي كنيم, در واقع ما آن را را متراكم مي سازيم. اين نيروي تراكم يا فشاري موجب كوتاه شدن طول فنر مي شود. و نيز اگر دو سر فنر را از يكديگر دور سازيم, نيروي كششي در فنر ايجادشده, طول فنر را افزايش مي دهد.

نيروي فشاري و كششي در همه پل ها وجود دارند و وظيفه طراح پل اين است كه اجازه ندهد اين نيروها موجب خمش و يا گسيختگي گردد. خمش زماني اتفاق مي افتد كه نيروي فشاري بر توانايي شئ در مقابله با فشردگي غلبه كند. بهترين روش در موقع رويارويي با اين نيروها خنثي سازي,پخش و يا انتقال آنهاست.

پخش كردن نيرو يعني گسترش دادن نيرو به منطقه وسيع تري است چنانكه هيچ تك نقطه مجبور به متحمل شدن بخش عمده ي نيروي متمركز نباشد. انتقال نيرو به معني حركت نيرو از يك منطقه غير مستحكم به منطقه مستحكم است, ناحيه اي كه براي مقابله با نيرو طراحي شده و منظور گرديده است. يك پل قوسي مثال خوبي براي پراكندگي است حال آنكه پل معلق نمونه اي بارز از انتقال نيروست.

 پل هاي تيري

يك پل تيري, اساساً يك سازه افقي مستحكم است كه بر روي دو پايه نصب شده است و اين پايه ها, هر يك در انتهاي طرفين پل قرار دارند. وزن پل و هرگونه وزن اضافي ديگر كه بر روي پل اعمال مي شود, مستقيماً توسط پايه ها تحمل مي شوند.

فشار

نيروي فشاري خود را در بالاي عرشه پل يا جاده نمايان مي سازد. اين نيرو موجب مي شود كه بخش بالايي عرشه كوتاه- تر گردد.

كشش

برآيند نيرو فشاري در بخش بالايي عرشه به ايجاد نيروي كششي در بخش پاييني عرشه پل منجر مي شود. اين كشش موجب افزايش طول در بخش پاييني پل مي شود.

مثال

يك تخته در ابعاد 2 در 4 پا را بر روي جعبه خالي مثلاً جعبه شير قرار دهيد. هم اكنون شما يك پل تيري ساده ساخته ايد. حال يك وزنه ۵٠ پوندي را در وسط آن قرار دهيد. توجه كنيد كه چگونه تخته خم مي شود. وجه بالايي تحت فشار و وجه پاييني تحت كشش است. اگر شما اين افزايش وزن را ادامه دهيد, سرانجام تخته خواهد شكست. يعني قسمت بالايي خم شده و بخش پاييني آن ترك خورده و مي شكند.


 پراكندگي

بسياري از پل هاي تيري كه شما مي توانيد آنها را در بزرگ راهها بيابيد, براي تحمل بار از تيرهاي بتوني يا فولادي بهره مي گيرند. اندازه تير و بويژه ارتفاع تير بر حسب مسافتي كه تير دارد محاسبه مي شود. با افزايش ارتفاع تير, به مقدار مصالح بيشتري براي پراكنده كردن كشش مورد نياز است. طراحان پل براي ايجاد تير هاي بلند از شبكه هاي فلزي يا خرپا بهره مي گيرند. اين خرپا به تير استحكام داده و توانايي آن را در پخش كردن نيروي فشاري يا كششي افزايش مي دهد.

زماني كه تير شروع به متراكم شدن مي كند, اين نيرو در ميان خرپا پخش مي شود. به غير از خلاقيت موجود در خرپا, پل تيري در ميزان طول خود محدود است. با افزايش طول آن اندازه خرپا نيز مي بايست افزايش يابد تا زماني كه خرپا به نقطه مي رسد كه ديگر نمي تواند وزن خود را تحمل كند.

انواع پل هاي تيري

پل هاي تيري به سبك هاي بسيار زيادي ساخته  مي شود. نوع طراحي, مكان و چگونگي ساخت يك خرپا, تعيين كننده نوع يك خرپاست. در بدو انقلاب صنعتي, احداث پلهاي تيري در ايالات متحده با سرعت توسعه يافت. طراحان با طرحهاي نوين و سازه هاي مختلف و متعدد اين حرفه را رونق بخشيدند. پل هاي چوبي جاي خود را به پلهاي فلزي يا نيمه فلزي دادند.

اين نمونه هاي متنوع از خرپا ها گامهاي موثري را در جهت پيشرفت در اين زمينه برداشت. يكي از ابتدايي ترين و مشهور ترين آنها خرپاي «هاو» بود كه در سال ١٨۴٠ توسط «ويليام هاو» طراحي و ابداع شد.

شهرت ابداع جديد وي در طرح خرپايش نبود, چرا كه مشابه طرح kingpost بود. چگونگي استفاده از تيرهاي آهني عمودي با مجموعه اي از تير هاي چوبي مورب  طرح او بود كه مورد توجه قرار گرفت. بسياري از پلهاي تيري امروزه هنوز از طرح هاو در خرپايشان استفاده مي كنند.

مقاومت خرپا

يك تير به تنهايي هرگونه فشردگي يا كشش را در بر خواهد گرفت. بيشترين فشردگي در بالاترين نقطه تير و بيشترين كشش در در پايين ترين نقطه تير است. در وسط تير فشردگي و كشش كمتري وجود دارد. اگر تير طوري طراحي شود كه بيشترين مقدار مصالح در بالا و پايين تير و در وسط تير مصالح كمتري مصرف شود, بهتر خواهد توانست نيروهاي كششي يا فشاري را تحمل كند. ( در توضيح مي توانيم بگوييم كه تير هاي I شكل مستحكم تر از تير هاي مستطيلي ساده است)

مركز تير از عضو هاي مورب خرپا تشكيل شده طوري كه بالا و پايين خرپا نشان دهنده بالا و پايين تير است. با نگرش به خرپا به اين شيوه ما قادريم ببينيم كه بالا و پايين تير مصالح بيشتري نسبت به مركز آن مصرف مي كند(به اين دليل كه مقواي چين دار خيلي مستحكم است)

در اضافه به مطالب فوق در مورد تاثيرات خرپا, علت ديگري نيز وجود دارد دالّ بر اينكه چرا خرپا مستحكم تر از تير است: يك خرپا توانايي پخش كردن نيرو را دارد. خرپا طوري طراحي شده است كه به دليل داشتن تعداد زيادي از مثلث ها - كه به طور معمول در آن مورد استفاده قرار مي گيرد - هم مي تواند يك سازه بسيار مستحكم ايجاد كند و هم كار انتقال نيرو را از يك نقطه به منطقه وسيعي انجام دهد.

پل قوسي

يك پل قوسي سازه اي است به شكل نيم دايره كه در هر طرف آن نيم پايه (پايه هاي جناحي) قرار دارد. طراحي قوس طوري است كه به طور طبيعي وزن عرشه پل را به نيم پايه ها منتقل و منعطف مي كند.

فشار

پلهاي قوسي همواره تحت فشار قرار گرفته اند. نيروي فشاري همواره در امتداد قوس و به سمت نيم پايه ها وارد مي شود.

کشش

كشش در يك قوس ناچيز و قابل اغماض است. خاصيت طبيعي خميدگي قوس و توانايي ان در پخش نيرو به بيرون, به طور قابل ملاحظه اي  تاثيرات كشش را در قسمت زيرين قوس كاهش مي دهد. هرچند با زياد شدن زاويه ي خميدگي ( بزرگتر شدن نيم دايره قوس) تاثيرات نيروي كششي نيز در آن افزايش مي يابد.

همان طور كه اشاره شد, شكل قوس به تنهايي موجب مي شود كه وزن مركز عرشه پل به پايه هاي جناحي منتقل شود. مشابه پلهاي تيري محدوده ي اندازه پل در مقاومت پل تاثير گذاشته و در نهايت بر ان چيره خواهد گشت.

انواع پل هاي قوسي

پراكندگي

انواع قوس ها محدود هستند. امروزه قوس هايي مانند «رمان», «باروك»و «رنسانس» وجود دارند كه همه آنها از نظر معماري و ظاهري متمايز هستند ولي از نظر ساختار يكسانند. ميزان مقاومت اين پلها به شكل هندسي آنه بستگي دارد. يك پل قوسي احتياج به هيچگونه تكيه گاه يا كابل ندارد. و قوس هايي كه از سنگ ساخته شده است حتي نيازي به ساروج يا ملاط نيز ندارد. در گذشته نيز روميان باستان پلهاي قوسي (پل آب بر) ساخته اند كه هنوز هم پابرجا هستند و سازه هاي آنها امروزه نيز با اهميت به شمار مي آيد.

 پل معلق

پل معلق پلي است كه توسط كابل ها (يا ريسمان ها يا زنجيرها) در عرض رودخانه (يا در هر جايي كه مانع وجود داشته باشد) كشيده شده اند و عرشه توسط اين كابل ها معلق مانده است. پل هاي معلق مدرن دو برج در ميان پل دارند كه كابل ها آن را مي كشند. بنابراين برج ها بيشترين وزن جاده را تحمل مي كنند.

نيروي فشاري

نيروي فشاري عرشه پل معلق را به سمت پايين متراكم مي سازد در نتيجه اين نيروي فشاري به برج ها وارد مي آيند. اما از آنجا كه اين يك پل معلق است, كابل ها اين نيروي فشاري را از برج ها گرفته و آن را در بين خود پراكنده مي كنند. و آن را به زمين منتقل مي كنند, جايي كه آنها محكم بسته شدند.

كشش

كابل هايي كه ميان دو لنگرگاه خود يعني تكيه گاه ها قرار گرفته اند, دريافت كننده نيروي كششي هستند. وزن پل و حمل و نقل روي آن سبب مي شود كه اين كابل ها به شدت كشيده شوند. تكيه گاه ها نيز تحت كشش هستند ولي از آنجا كه همانند برج ها, محكم به زمين بسته شده اند, كشش موجود در آنها پراكنده مي شود.

تقريباً همه پلهاي معلق به غير از كابل ها از يك سامانه خرپا نيز بر خوردارند كه در زير عرشه پل قرار گرفته است (Deck truss). اين سامانه موجب استحكام بيشتر عرشه و كاهش تمايل سطح جاده به نوسان و مواج شدن مي شود.

انواع پلهاي معلق

پلهاي معلق به دو شكل طراحي مي شوند: پل معلقي كه به شكل M است و نوع كم كاربردتري كه به صورت «كابل ايستاده» طراحي شده كه بيشتر شبيه A است. پلهاي كابل ايستاده ديگر مانند پلهاي معلق معمولي  نيازي به دو برج و چهار تكيه گاه ندارند. در عوض كابلها از سمت جاده به بالاي برج محكم بسته شده اند. در هر دو نوع پل, كابلها تحت كشش هستند.

نيروهاي ديگر در پل

ما در مورد دو نيروي بزرگ و مهم فشاري و كششي در طراحي پل بسيار صحبت كرديم. تعداد بسيار زياد ديگري از نيروها در پل وجود دارند كه در طراحي پل بايد مد نظر قرار گرفته شوند. اين نيرها معمولاً به محل مشخصي بستگي داشته و يا به نوع پل مرتبط است.

نيروي گشتاوري

نيروي گشتاوري نيروي چرخشي يا پيچشي و يكي از نيروهايي است كه به طور موثر در پلهاي قوسي و تيري وجود ندارد ولي به ميزان قابل ملاحظه اي در پلهاي معلق وجود دارد. شكل طبيعي قوس و خرپاهاي موجود در پلهاي تيري اثرات مخرب اين نيرو را از بين مي برد. پلهاي معلق به دليل معلق بودن در هموا (توسط كابلها) در برابر اين نيروي گشتاوري بخصوص در هنگام وزش بادهاي تند بسيار اسيب پذير است.

همه ي پلهاي معلق در عرشه ي خود از خرپا ها بهره مي برند كه همانند پلهاي تيري تاثيرات نيروي گشتاوري را كاهش مي دهد ولي در پلهايي با طول زياد, خرپاي موجود در عرشه به تنهايي كافي نيست. آزمون « تونل باد» براي سنجش ميزان مقاومت پل در برابر جنبش هاي چرخشي بر روي مدل آزمايش مي شود. ايجاد خرپاهاي آيروديناميك در سازه هاو كابلهاي آويزان مورب از روش هايي هستند كه براي تقليل تاثيرات نيروهاي گشتاوري به خدمت گرفته مي شود.

تشديد

تشديد ( ارتعاش در چيزي كه توسط نيروي خارجي به وجود آمده و با ارتعاش طبيعي اصل آن چيز, هماهنگ و هم موج است) نوعي نيرويي است, افسار گسيخته كه مي تواند بر روي پل اثرات مخربي بگذارد. امواج تشديد كننده از ميان پل به صورت امواج عبور خواهد كرد.

يك نمونه مشهور از قدرت تخريب اين امواج مرتعش پل «تاكوما ناروز» است كه در سال 1940 توسط بادي با سرعت 40 مايل در ساعت (64 كيلومتر در ساعت) تخريب شد. بررسي هاي دقيق از محل نشان مي دهد كه خرپاي عرشه ناكارآمد بوده ولي با اين حال عامل اصلي فرو ريزي پل نبوده. در آن روز باد با سرعت به پل ضربه زده و با برخورد قائم به پل باعث ايجاد ارتعاش شده است. اين باد هاي متوالي لرزش و ارتعاش را افزايش داده تا آنجا كه اين امواج توانستند پل را فرو ريزند.

زماني كه يك ارتش بر روي پل رژه مي رود, اغلب به سربازان گفته مي شود " قدم رو" . با اين كار, ريتم رژه ي آنها سبب ايجاد تشديد در پل مي شود. اگر ارتش به اندازه كافي بزرگ باشد و آهنگ ارتعاشي لازم را داشته باشد در نهايت مي تواند پل را فرو پاشد.

به منظور مقابله با تاثيرات تشديد در يك پل, خيلي مهم است كه در پل كاهندهاي امواجي طراحي شود تا در اين امواج تداخل ايجاد كرده و از شدت آن بكاهد. ايجاد تداخل يك روش موثر در برابر امواج مخرب مي باشد. تكنيك هاي كاهش امواج معمولاً شامل اينرسي نيز هستند. اگر پلي, به عنوان مثال يك جاده با سطح پيوسته و يك تكه داشته باشد, يك موج قوي مي تواند در امتداد پل حركت كرده و منتقل شود.

اگر جاده از تكه هاي مختلفي تشكيل شده باشد و صفحات آن همديگر را همپوشاني كرده باشند آن گاه جنبش از يك بخش توسط صفحات به بخش ديگر منتقل مي شود. از آنجا كه آن صفحات بر روي يكديگر قرار گرفته اند, اصطكاك نيز ايجاد مي شود. اين ترفند, اصطكاك كافي را براي تغيير فركانس امواج مرتعش را توليد مي كند. با تغيير فركانس مي توانيم از ورود امواج مخرب به سازه جلوگيري كنيم. تغيير بسامد به طرزي موثر دو نوع مختلف از موج را به وجود مي آورد كه موجب خنثي شدن يكديگر مي شوند.

آب و هوا

نيروي طبيعت به ويژه آب و هوا به گونه ايست كه مبارزه با آن مشكل و حتي در برخي موارد امكان پذير نيست. باران, يخبندان, طوفان و نمك هر كدام به تنهايي مي توانند در فرو پاشي پل نقش بسزايي داشته و تحت يك مجموعه به احتمال بسيار قوي خواهند توانست پل را تخريب كنند. طراحان پل با مطالعه و بررسي شكست هاي گذشته حرفه ي خود را بدرستي آموخته اند. آنان آهن را به چوب عوض كردند و سپس فولاد را جايگزين آهن كردند. بعد ها از بتون بطور گسترده در پلها بهره گرفتند.

هر كدام از مواد و مصالح جديد و يا تكنيك هاي طراحي, ثمره درسهايي است كه در گذشته آموخته اند. با دانستن نيروي گشتاوري, تشديد و آيروديناميك ( بعد از چند شكست بزرگ ) طراحي هاي بهتر نيز شكل گرفت.تا آنجاكه توانستند بر مسئله آب و هوا غلبه كنند. تعداد شكست هاي مرتبط با آب و هوا و شرايط جوي بسيار فراتر از تعداد شكست ها در زمينه طراحي بوده است. اين شكست ها به ما آموخته است كه همواره به دنبال راه حل بهتري باشيم.

 

مقاله ۲ - پل و انواع آن

ایجاد گذرگاهها و پلها برای عبور از دره ها و رودخانه ها از قدیمی ترین فعالیتهای بشر است. پلهای قدیمی معمولا از مصالح موجود در طبیعت مثل چوب و سنگ والیاف گیاهی به صورت معلق یا با تیرهای حمال ساخته شده اند.پلهای معلق از کابلهایی از جنس الیاف گیاهی که از دو طرف به تخته سنگها و درختها بسته شده و پلهای با تیر حمال از تیرهای چوبی که روی آنها با مصالح سنگی پوشیده می شد، ساخته شده اند.

ساخت پلهای سنگی به دوران قبل از رومیها بر می گردد که در خاور میانه و چین پلهای زیادی بدین شکل برپا شده است. در اروپا نیز اولین پلهای طاقی را 800 سال قبل از میلاد مسیح، برای عبور از رودخانه ها از جنس مصالح سنگی ساخته اند.

اغلب پلهای ساخته شده توسط رومیها از طاقهای سنگی دایره شکل با پایه های ضخیم تشکیل یافته است.در ایران نیز ساختن پلهای کوچک وبزرگ از زمانهای بسیار قدیم رواج داشته و پلهایی نظیر سی و سه پل، پل خواجو و پل کرخه بیش از 400 سال عمر دارند.

از قرن یازدهم به بعد روشهای ساختن پلها پیشرفت قابل توجهی نمود و به تدریج استفاده از دستگاههای فشاری از مصالح سنگی و آجر با ملاتهای مختلف و دستگاههای خمشی از چوب متداول گردیده و تا اوایل قرن بیستم ادامه یافت. شروع قرن بیستم همراه با استفاده وسیع از پلهای فلزی و سپس پلهای بتن مسلح می باشد.

 از اوایل قرن نوزدهم ساخت پلهای معلق، قوسی یا با تیر حمال از آهن آغاز شد. اولین پل معلق از آهن در سال 1796 به دهانه 21 متر در آمریکا ساخته شد، همچنین در سال 1850 یکی از مهمترین پلهای با تیر حمال از جنس آهن متشکل از دو دهانه 140 متر و دو دهانه 70 متری در انگلستان ساخته شد.

طویل ترین پل معلق

طویل ترین پل معلق به طول تقریبی 7 کیلومتر در سانفرانسیسکو ساخته و بزرگترین دهانه معلق به طول تقریبی 1400 متر در انگلیس (روی رودخانه هامبر) طراحی شده اند. در سالهای اخیر طرح پلهای ترکه ای فلزی (با کابل مستقیم) نیز برای دهانه های بزرگ مورد توجه قرار گرفته و بعد از نخستین پل که در سال 1955 به دهانه 183 متر در سوئد ساخته شده، پلهای زیادی اجرا شده است.

 پلها را از نقطه نظر مصالح تشکیل دهنده به شکل زیر طبقه بندی می کنند :

پلهای چوبی:

این پلها معمولا" به شکل قوسی، با تیرهای مشبک و یا تیرهای حمال ساخته شده و در حال حاضر استفاده از آنهابه صورت موقتی می باشد.

پلهای سنگی:

با توجه به مقاومت مناسب فشاری مصالح سنگی، بسیاری از پلهای طاقی از این مصالح ساخته شده اند.نظر به کمبود افراد سنگ کار و زمان نسبتا طولانی لازم برای تهیه مصالح و اجرای سازه، امروزه استفاده از این پلها محدود می باشد.

پلهای بتنی:

در بسیاری از پلهای طاقی شکل، در حال حاضر از بتن، با توجه به مقاومت فشاری مطلوب آن به جای سنگ استفاده می شود.

پلهاي بتن مسلح:

با توجه به روش اجرا و نحوه بتن ریزی، پلهای بتن مصلح را می توان از مقاطع مختلف و با اشکال دلخواه ساخت. با وجود این استفاده از مقاطع ساده در جهت کاهش بهای قالب بندی همواره مورد نظر است.در بعضی از حالات استفاده از سیستم پیش ساختگی باعث حذف اجزاء نگهدارنده قالبها و در نتیجه صرفه جوئی قابل ملاحظه می شود. 

پلهاي بتن پيش تنيده:

با پیشرفت این تکنیک، به تدریج در دامنه وسیعی از ابنیه فنی،پلهای بتن پیش تنیده جایگزین پلهای فلزی و پلهای بتن مسلح شده اند. بدین ترتیب با صرف هزینه کمتر، پلهای با دهانه بزرگ ساخته می شوند. از طرف دیگر استفاده از این مصالح امکان به کارگیری تکنیک های جدید پل سازی را می دهد.

پلهاي فلزي:

این پلها به اشکال مختلف، با تیرهای حمال معمولی یا تیرهای مشبک فولادی، با قوس یا قالبهای فلزی، نورد شده از ورق و المانهای اتصالی ساخته شده اند. در ساخت این پلها گاهی نیز از آلیاژهای سبک یا مقطع مرکب استفاده می گردد.

استفاده از فولاد در ساخت پلهای فلزی از قرن گذشته شروع و با عنایت به مقاومت کششی و فشاری مطلوب این مصالح در سطح وسیع متداول گردید.باتوجه به فزونی بهای تولید، معمولاً نیمرخهای فولادی دارای ضخامت ناچیز بوده و در نتیجه علاوه بر مسئله زنگ زدن و خوردگی، خطر بروز ناپایداری های الاستیک نیز همواره موجود می باشد، از طرف دیگر نظر به اینکه با افزایش طول دهانه وزن مرده پلها به سرعت افزایش می یابد، با توجه به ناچیزبودن ابعاد و در نتیجه سبک بودن مقاطع فلزی، هنوز نیز برای

پوشش پلهای فلزی :

پوشش پلهای فلزی را می توان از چوب مصالح سنگی بتن مسلح و یا از ورقهای فلزی انتخاب نمود. استفاده از چوب برای پوشش پلها در زمانهای بسیار قدیم رایج بوده اما امروزه به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در طرحهای جدید از پوشش مصالح سنگی نیز به علت وزن زیاد آن، کمتر استفاده می شود در این راه حل تیرهای حمال طولی پل بوسیله قوسهائی از آجر و مصالح سنگی به هم متصل می شوند.

پوشش بتن مسلح:

این پوشش از یک دال بتن مسلح که روی تیرچه های طولی و تیرهای عرضی پل تکیه نموده تشکیل یافته است.پوشش بتن مسلح مقاومت و صلبیت لازم را به سازه داده و از نظر اجرائی نیز آسان و بسیار متداول می باشد.

پوشش فلزی:

یک نوع از این پوششها از یک سری صفحات فلزی که بوسیله بتن مسلح پوشیده شده و روی بال فوقانی تیرچه طولی جوش شده اند تشکیل شده است ضخامت کل حاصله معمولاً ضعیف (بین 10تا 20 سانتی متر ) است. یکی دیگر از انواع پوششهای فلزی متداول دال ارتوتروپ است این پوشش از یک صفحه فلزی که در جهت عمودی بوسیله ورقهای ساده یا جعبه ای تقویت شده تشکیل یافته است، صفحه فلزی نقش بال فوقانی تیرها رابه عهده داشته و ضمن شرکت در مقاومت خمشی بارهای موضعی حاصل از چرخ وسائل نقلیه رانیز تحمل می کند.

ضخامت آن معمولاً حدود 12 میلی متر (برای جان جعبه ای )تا 14 میلی متر(برای جان ساده)می باشد. دال ارتوتروپ در مجموع روی اجزاء اصلی پل (تیرهای طولی و عرضی )تکیه نموده است.

 طبقه بندی پلهای فلزی:

پلهای فلزی را می توان با توجه به نوع سیستم باربر به شرح زیرطبقه بندی نمود:

  • پل باتیرهای حمال
  • پل قوسی
  • پل با کابلهای باربر

پل با تیرهای حمال

این پلها از متداول ترین انواع مورد استفاده برای دهانه های متوسط (تا250 متر)می باشند . تیرهای حمال معمولا به صورت شبکه های فلزی مقاطع جعبه ای یا تیرهای مرکب تو پر ساخته شده و تغییر شکل بسیار محدودی خواهند داشت. شبکه های فلزی معمولآ سبک بوده اما با توجه به خصوصیات ظاهری آنها ،کمتر در مناطق شهری مورد استفاده قرار می گیرند.در حالت کلی این پلها را نیز می توان به شرح زیر تفکیک نمود:

  • پل با تیرهای حمال جانبی :

در این حالت تیرهای حمال جانبی معمولآ از شبکه های فلزی تشکیل شده و اجزاء اصلی باربر تابلیه می باشند. در شرایطی که عرض پل محدود باشد ( کمتر از14 متر ) می توان از این سیتستم استفاده نمود.

  • پل با تیر های حمال تحتانی:


در این حالت تیرهای حمال عمومآاز نوع تیرهای مرکب با جان تو پر ( که از چند ورق فلز با اتصال پیج پرچ یا جوش تشکیل شده اند ) می باشند. تیرهای حمال با ارتفاع ثابت یا متغیر ساخته شده و در نتیجه ضمن حصول منظره مناسب صرفه جوئی مهمی نیز در مصرف مصالح خواهد شد. همچنین در بعضی شرایط می توان سبستم متشکل از تیرها یا حمال تحتانی را با یک مقطع جعبه ای جایگزین نمود.


پل قوسی

پل قوسی، پلی است با تکیه گاه های انتهائی در هر طرف، که شکلی نیم دایره مانند دارد. پلی که از رشته ای از قوسها تشکیل شده باشد، پل دره ای نامیده می شود. پل قوسی ابتدا توسط یونانی ها و از سنگ ساخته شد. بعدها، رومیان باستان از ملات در پل های قوسی خود استفاده کردند.

با توجه به اصول مقاومت مصالح، شعاع قوس وابعاد این پلها را طوری انتخاب می کنند که بارهای قائم وارده تبدیل به یک نیروی فشاری در امتداد قوس شود. بنا براین در مناطقی با کیفیت خاک مناسب،می توان دهانه های بزرگ ( تا حدود500متر) را با پلهای قوسی طی نمود.

پل ترکه ای:

در این پلها،تابلیه به صورت یک صفحه صلب از یک طرف روی پایه های کناری (کوله ها) و دو پایه بلند میانی و از طرف دیگر به طور الاستیک روی کابلهای مورب تکیه نموده است. این کابلها در تمام طول پل گسترش می بابند بار وارده را به پایه های بلند میانی منتقل می نمایند. کابلهای ذکر شده را می توان در دو صفحه قائم و به طور موازی در دو طرف تابلیه قرار داده و یا در جهت عرضی نیز به طور مورب و در امتداد محورطولی پل به پایه میانی متصل نمود. همچنین در بعضی شرایط می توان از یک مجموعه کابل که در امتداد محور طولی پل قرار می گیرند استفاده نمود. پایه های میانی پل به شکل I ، A یا H طرح شده و معمولآ از فولاد یا بتن مسلح می باشد،پلهای ترکه ای به تعداد زیاد و تا دهانه 500 متر ساخته شده اند.

 پل معلق:

در این پلها نیز تابلیه به صورت یک صفحه صلب روی پایه های کناری و میانی تکیه نموده است .

 نگهداری پل

با توجه به مخارج سنگین انجام شده برای اجرای ابنیه بتنی،مسئله نگهداری دقیق این سازه ها در برابر آب و باد دو یخبندان از اهمیت خاصی بر خوردار است.

در مناطقی که بستر رودخانه سست بوده و در اثر طغیان آب امکان شسته شدن داشته باشد باید وضعیت آن را در اطراف پل بعد از طغیانهای مختلف مورد برسی قرار داد تا با تدابیر مختلف از خالی شدن خاک اطراف پی ها و در نتیجه تخریب پایه ها جلوگیری شود. لایه عایق کاری و آسفالت کف جاده باید طوری انجام شود که از نفوذ و باقی ماندن آب در جسم پل جلوگیری شود.

بعد از پایان ساختمان پل و قبل از تحت سرویس قرار گرفتن،المانهای مختلف آنرا باید به دقت مورد بازدید قرار داد تا مشخص شود تحت بارهای دائمی و دستگاههای ساخت،تغییر شکل ها و ترک های پیش بینی نشده در آن ایجاد نشده باشد، همچنین بعد از آزمون بار گذاری که تحت شدید ترین بارگذاری ممکنه در طول دوره سرویس قرار می گیرد، باید کلیه تغییر شکلهای ایجاد شده و فلش مقاطع بحرانی، ترک های احتمالی، نشست پایه ها، تغییر فرم دستگاههای تکیه گاهی و اتصالات مختلف به دقت مورد برسی قرار گیرند.

در طول دوره بهره برداری نیز در زمانهای مشخص باید قسمتهای مختلف پل مورد بازدید قرار گیرند به عنوان مثال:در پلهای فلزی که احتمال از بین رفتن اتصالات پیچ و جوش، زنگ زدن المانها و خوردگی آنها و بروز نا پایداریهای الاسیتک موجود است. این بازدیدها باید به طور مداوم و حداقل هر پنج سال یکبار انجام شده و برای جلو گیری از تخریب قطعات، آنها را با مواد مناسب پوشانید. همجنین در مورد پلهای بتن پیش تنیده شده وضع دستگاههای مهارتی و کشش کابلها مورد بررسی قرار گرفته و با انجام عمل تزریق به نحو مناسب، از زنگ زدگی کابلها جلوگیری به عمل آید. از عبور سربارهای غیر مجاز که در طرح ومحاسبه قطعات پل در نظر گرفته نشده اند،اکیدآ جلوگیری شود.

 

مقاله ۳ - پل کابلی

با اینکه به نظر می رسد پل های کابلی به آینده چشم دوخته اند، ایده آن ها مسیر طولانی را پیموده است. اولین طرح شناخته شده از یک پل کابلی در کتابی به نام "ماشین های نووا" - منتشر شده در سال 1595 - آورده شده ولی این ایده تا قرن حاضر که مهندسان شروع به استفاده از پل های کابلی نمودند؛ مورد استقبال واقع نشده بود. در جنگ جهانی دوم که فولاد کمیاب بود، این طرح برای بازسازی پل های بمباران شد که هنوز فوندانسیون هایشان پابرجاست، کامل بود. با اینکه از احداث پل های کابلی در آمریکا دیری نمی گذرد، واکنش ها در این مورد بسیار مثبت بوده است.

 پل کابلی و نحوه عملکرد آن

یک پل کابلی نوعی، یک تیر حمال(عرشه پل) پیوسته با یک یا چند برج بنا شده بالای پایه های پل در وسط دهانه است. از این برج ها، کابل ها به صورت اریب به سمت پایین (معمولا هر دو طرف) کشیده شده و تیر حمال(عرشه پل) را نگه می دارد.

کابل های فولادی بی نهایت قوی و در عین حال بسیار انعطاف پذیر هستند. کابل ها بسیار مقرون به صرفه می باشند چون سبب ساخت سازه ای سبکتر و باریکتر شده که در عین حال قادر به پل زدن بین مصافت های بیشتری است.اگرچه تنها تعداد کمی از آن ها برای نگه داشتن کل پل قوی هستند، انعطاف پذیریشان آن ها را در مقابل نیرو هایی که به ندرت در نظر گرفته می شوند مانند باد؛ ضعیف می نماید.

برای پل های کابلی با دهانه های طولانی به خاطر تضمین ثبات و پایداری کابل ها و پل در مقابل باد، می بایست مطالعات دقیقی انجام شود. وزن سبکتر پل یک وضع نامساعد در بادهای سهمگین و یک مزیت در مقابل زلزله محسوب می شود. نشست غیر هم سطح فوندانسیون ها که به مرور زمان یا  طی یک زلزله روی می دهد، می تواند پل کابلی را دچار آسیب کند. پس باید در طراحی فوندانسیون ها دقت به عمل آورد.

ظاهر مدرن و در عین حال ساده پل کابلی آن را به یک شاخص واضح و جذاب تبدیل کرده است. خصوصیات منحصر به فرد کابل ها و به طور کلی سازه، طراحی پل را بسیار پیچیده مینماید. برای دهانه های طولانی تر، جایی که باد و نوسانات باید مورد توجه قرار گیرند؛ محاسبات بی نهایت پیچیده اند و عملا بدون کمک کامپیوتر و آنالیز کامپیوتری غیر ممکن می باشند. علاوه بر این ساخت پل کیده ای مشکل می باشد. اتصالات، برج ها، تیر های حمال و مسیر کابل ها سازه های پیچیده ای هستند که مستلزم ساخت دقیق می باشند.

طبقه بندی پل های کابلی

طبقه بندی واضحی برای پل های کابلی وجود ندارد. به هر حال آن ها می توانند توسط تعداد دهانه ها، برج ها و کابل ها و همچنین نوع تیر های حمال از یکدیگر تمیز داده شوند. تنوع بسیاری در تعداد و نوع برج ها و همچنین تعداد و چینش کابل ها وجود دارد. برج های نوعی به صورت تکی، دوتایی، دروازه ای و یا حتی برج های A شکل استفاده شده اند. علاوه بر این چینش کابل ها به طور عمده ای متفاوت می باشند. بعضی اقسام دارای چینش تکی، چنگی(موازی)، پنکه ای(شعاعی) و ستاره ای هستند. در بعضی موارد تنها کابل های یک طرف برج به عرشه وصل می شوند و طرف دیگر روی یک فندانسیون یا وزنه برابری لنگر می اندازند.  

مزایای و تفاوت های پل کابلی  

برای طول متوسط دهانه ها (150 تا 850 متر) پل کابلی سریعترین انتخاب مناسب برای یک پل می باشد. نتیجه یک پل مقرون به صرفه است که زیبایی آن غیر قابل انکار است. همچنین پل کابلی بهترین پل برای طول دهانه بین پلهای بازویی و معلق می باشد. در این محدوده طول دهانه، یک پل معلق مقدار بسیار بیشتری کابل نیاز خواهد داشت و این در حالی است که یک پل بازویی کامل، به طور قابل ملاحضه ای به مصالح بیشتر نیاز دارد که آن را به مقدار چشمگیری سنگین تر می نماید.

ممکن است به نظر برسد پل کابلی شبیه پل معلق است. با اینکه هر دو دارای عرشه هستند که از کابل ها آویزانند و هر دو دارای برج هستند؛ ولی این دو پل بار عرشه را به طرق بسیار متفاوتی نگه می دارند. این اختلافات در چگونگی اتصال کابل ها به برج می باشد. در پل معلق کابل ها آزادانه از این سر تا آن سر دو برج کشیده شده اند و انتقال بار به تکیه گاه های واقع در هر انتها صورت می گیرد. در پل کابلی، کابل ها در حالی که به برج ها متصلند به تنهایی بار را تحمل می کنند. در مقایسه با پل های معلق، پل کابلی به کابل کمتری نیاز دارد، می توان آن را از قطعات بتن پیش ساخته مشابه ساخت و همچنین احداث آن سریع تر است.

مهار کابلی چگونه کار می کند؟

بایستید و دستان خود را به صورت افقی در هر طرف دراز کنید. فرض کنید آن ها پل هستند و سرتان نیز برجی در وسط آن است. در این موقعیت ماهیچه های شما دستانتان را نگاه می دارد. سعی کنید یک مهار کابلی برای نگه داشتن دستانتان بسازید. یک تکه طناب به طول حدودی 150 سانتیمتر بردارید. از یک دستیار بخواهید هر یک از دو انتهای طناب را به هر یک از آرنج هایتان ببندد. سپس وسط طناب را روی سر خود قرار دهید. اینک طناب مانند یک مهار کابلی عمل می کند و آرنج هایتان را بالا نگه می دارد. از دستیارتان بخواهید تکه طناب دیگری به طول حدودی 180 سانتی متر را این بار به مچهایتان ببندد. طناب دوم را روی سرتا ن قرار دهید. حالا شما صاحب دو مهار کابلی هستید. فشردگی و فشار نیرو را در کجا احساس می کنید؟ ببینید مهار کابلی چگونه بار پل (دست هایتان) را به برج ( سر شما) منتقل می کند!

 

مقاله ۴ - بلند ترین و مرتفع ترین پل جهان

 شاید روزگاری فرانسوی ها گمان نمی کردند که بتوانند بنایی بلند تر از برج ایفل بسازند. اما در آستانه سال 2005 میلادی پلی بر روی دره و رودخانه تارن ( واقع در جنوب فرانسه ) افتتاح شد که ارتفاع یکی از پایه های آن (که بلند ترین پایه پل نیز می باشد )343 متر، یعنی بیشتر از ارتفاع برج ایفل است.

 
این پل که میلائو نام دارد در حال حاضر بلندترین و مرتفع ترین پل جهان است. ارتفاع این پل از کف دره تارن به 270 متر می رسد و حدود 5/2 کیلومتر طول دارد و در ساخت آن از بیش از 36000 تن فولاد استفاده شده و همچنین طول اجزاء نوارنگهدارنده آن (کابلهای حمایت کننده) حدود 1000 کیلومتر است.مسافران با خودروهای خود می توانند از روی این پل مسافت پاریس به بارسلونا را طی کنند و در مسیر دریایی نیز دره تارن را به جنوب فرانسه پیوند می زند و زمان سفر را در یکی از معابر شلوغ اروپا کاهش می دهد. 

 
این پل خوش طرح توسط سر "نورمن فاستر" معمار انگلیسی طراحی شده و با دور زدن میلائو دو طرف جاده ماشین رو را به هم وصل می کند. قبل از ساخت پل، ترافیک در جاده ماشین روی ای – 75 آنقدر سنگین بود که رانندگان از معابر پیچ در پیچ نزدیک شهر "میلائو" استفاده می کردند.
 
برای ساخت این پل 390 میلیون یورو (517 میلیون دلار) هزینه شده است. رانندگان برای عبور از آن 9/4 یورو عوارضی پرداخت می کنند. این پل توسط شرکت ایفاژ (شرکت سازنده برج ایفل) ساخته شده است. برای کشیدن پهنه پل به مکان مورد نظر از پمپ های هیدرولیک استفاده شده است.
 
 

 
پل میلانو که اکنون یکی از مرتفع ترین سازه های جهان است، شمار فراوانی از گردشگران را به خود جلب می کند. روزانه 10 هزار خودرو از روی آن عبور می کنند و این رقم در اوج گرما به 25 هزار دستگاه در روز می رسد. در صورت به صرفه بودن، دولت فرانسه کنترل این پل را به طور تمام و کمال تا سال 2044 برعهده می گیرد.  
 
 
 

 

 

 

دنیای حرفه و فن www.herfe-rszy.blogfa.com

منابع:

 مقاله ۱: mrafiee.5u.com

نويسنده: Michael Morrissey

مترجم: محمد رفيعي ( دانشجوي سال دوم كارشناسي مكانيك)

 مقاله۲- شبکه رشد

 مقاله۳- سایت جامع نرم افزار و مهندسی عمران

 مقاله ۴ - سایت عصر ایران


برچسب‌ها: حرفه و فن, راه سازی, انواع پل, پل کابلی, پل میلانو
@ لینک محسن سالاری پنجشنبه 17 بهمن1387 |