فرهنگ اصطلاحات مهندسی پل

فصل دوم کتاب شگفتی های مهندسی به تلاش شگفت انگیز مهندسین ژاپنی برای احداث طولانی ترین پل معلق دنیا پل آکاشی کایکیو پرداخته است. جنبه های مختلفی از مراحل مختلف احداث پل شامل روش های اجرایی، طراحی و نصب کابل های معلق، اجرای پایه ها و برج های پل و دیگر المان های سازه ای در این فصل به تصویر کشیده شده است. اما علی رغم آشنا بودن و محبوب بودن این سازه مهندسی، جنبه های مختلف آن و انواع آن برای عموم مردم و همچنین خود مهندسین ناشناخته است. بنابراین فصل دوم کتاب شگفتی های مهندسی بهانه ای شد تا کتابی جدا ولی به پیوست کتاب اصلی تالیف گردد. این کتاب به صورت مجانی در اختیار مهندسین و علاقه مندان قرار می گیرد لیکن در تدوین آن همانند دیگر آثار مولف حداکثر دقت و حساسیت به کار گرفته شده است. هرچند این کتاب فرهنگ اصطلاحات مهندسی پل نام گرفته، سعی شده تا علاوه بر انجام وظیفه کتاب اصلی و آشنایی با اصطلاحات کاربردی و فنی مهندسی پل، جنبه ها و مولفه های مختلف پل نیز در آن تشریح شود. شاید بسیاری از مهندسین با توجه به اینکه مبحث مهندسی پل جزو سرفصل اختیاری مهندسی عمران بوده و به ندرت در دانشگاه ها تدریس می شود علاقه ای به خریدن کتابی در رابطه با مهندسی پل نداشته باشند اما باید اعتراف کرد پل یکی از جذاب ترین و باشکوه ترین سازه های مهندسی بوده و داشتن اطلاعات عمومی در مورد این سازه با قدمت و باشکوه خالی از لطف نخواهد بود.

 

تعریف پل

پل سازه ای است که شرایط عبور از روی یک مانع را فراهم می نماید بدون اینکه مسیر عبور از زیر خود را ببندد (که در غیر این صورت سازه مذکور همانند سد عمل خواهد کرد). از پل معمولاً جهت عبور راه، راه آهن، عابر پیاده یا حتی کانال و خط لوله استفاده می شود. موانعی که مهمولاً قصد عبور از آن ها را داریم می تواند رودخانه، یک راه دیگر و یا دره باشد.

 

اهمیت پل

پل ها همواره بخش مهمی از جامعه ما بوده اند. این سازه ها همواره موضوع و کانون توجه فرهنگی و هنری در دوران باستان و عصر کنونی بوده اند. در طی تاریخ، پل ها مرکز مناقشات بسیاری بوده و جنگ های فراوانی به خاطر آن ها رخ داده است و در بسیاری موارد، فتح این سازه استراتژیک تاثیر برجسته ای بر نتیجه نهایی جنگ داشته است. گاهاً پل ها مرکز دهکده یا شهر بوده اند. امروزه مهندس سازه ابزاری بسیار قوی برای تحلیل پل ها در اختیار دارد، ابزاری به نام کامپیوتر دیجیتال. این وسیله قادر است در چند دقیقه حجم عظیمی از محاسبات را که قبلا سالها به طول می انجامید محاسبه نماید.

 

مولفه های پل:

اجزاء اصلی تشکیل دهنده سازه پل عبارتند از:

  • عرشه، شامل دال، شاه تیرها، خرپا و ............
  • یاتاقان های عرشه
  • کوله و پایه های پل
  • فونداسیون کوله و پایه ها
  • حائل ها، گاردریل و جان پناه های طرفین پل

به مولفه های بالاتر از تراز یاتاقان عرشه، روسازه پل و به اجزاء پایین تر از تراز یاتاقان، زیرسازه پل اطلاق می شود.

- طبقه بندی پل ها:

پل ها را می توان بر حسب طرق مختلفی طبقه بندی نمود:

  • برحسب نوع استفاده: پل مجرای آب مثل کانال رودخانه، پل دره ای، پل عابرپیاده راه آهن یا خط لوله
  • برحسب مصالح مورد استفاده برای ساخت پل: چوب، مصالح بنایی، آهن، فولاد، بتن مسلح، بتن پیش تنیده، پل آلومینیومی یا مصالح کامپوزیت
  • بر حسب نوع روسازه: پل دالی، پل تیری، خرپایی، قوسی یا معلق
  • بر حسب نوع دهانه: ساده، پیوسته یا طره ای

 

انواع پل ها:

 پل قوسی:

پل های قوسی جزء قدیمی ترین نوع پل ها بوده و دارای مقاومت طبیعی بالایی هستند. به جای انتقال مستقیم بار به پایین، وزن یک پل قوسی از طریق انحنای قوس به تکیه گاه های طرفین انتقال می یابد. این تکیه گاه ها که کوله پل نام دارند، بارهای را تحمل کرده و از حرکت جانبی پل جلوگیری می نماید. هنگام تحمل وزن پل و وزن ترافیک عبوری، هر جزء قوس تحت فشار است. بدین دلیل پل های قوسی باید از مصالحی ساخته شوند که تحت فشار مقاوم باشند.

امروزه مصالحی همچون فولاد و بتن پیش تنیده، ساخت پل های قوسی بلندتر و زیباتر را ممکن ساخته است. از جمله پل قوسی new river gorge واقع در west Virginia با دهانه 1700 فوت (پل های قوسی به طور متعارف دهانه ای بین 200 تا 800 فوت دارند).

 

پل قوسی new river gorge

مقایسه ابعاد پل قوسی new river gorge با دیگر سازه های مشهور دنیا

 (اولین سازه از سمت چپ، برج Sears را نشان می دهد که موضوع فصل هشتم کتاب می باشد)

 

پل تیری

پل تیری ساده ترین و ارزان ترین نوع پل محسوب می شود. در ساده ترین حالت یک پل تیری شامل یک تیر افقی است که در طرفین توسط پایه های پل مهار شده است. وزن تیر به طور مستقیم روی این پایه ها وارد می شود. خود تیر باید آنقدر مقاوم باشد که تحت وزن خودش و همچنین وزن افزوده ترافیک دچار خمش نشود. هنگامی که باری روی تیر قرار می گیرد تارهای بالای تیر تحت تنش فشاری قرار می گیرد در حالیکه تارهای تحتانی دچار کشش می شوند. بتن پیش تنیده مصالحی ایده ال برای ساخت پل محسوب می شود. بتن نیروهای فشاری را تحمل می نماید در حالی که میلگردهای فولادی قرار گرفته در داخل بتن نیروهای کششی را تحمل می نمایند. بتن پیش تنیده همچنین یکی از ارزانترین مصالح ساخت پل محسوب می شود اما حتی بهترین مصالح هم نمی توانند بزرگترین ضعف پل های تیری که همان طول دهانه بلند است را پوشش دهند. هرچه دهانه های پل بلندتر باشند، لنگرهای خمشی به شدت افزایش می یابند و به همین دلیل دهانه پل های تیری به ندرت از 250 فوت فراتر می رود. اما این بدین معنی نیست که پل های تیری جهت عبور از فواصل بلند استفاده نمی شود. در چنین مواقعی سیستم پل های تیری با دهانه پیوسته استفاده می شود.

 

پل کابل ایستا

پل های کابل ایستا ممکن است در نگاه اول مشابه پل های معلق به نظر برسند. هر دو این پل ها دارای عرشه هایی هستند که توسط کابل هایی مهار شده اند و هر دو دارای برج های نگهدارنده کابل می باشند. تفاوت بین این دو در نحوه اتصال کابل ها به برج نگهدارنده است. در پل های معلق، کابل ها پس از عبور از روی برج ها، بار را به بلوک های مهاری طرفین منتقل می نمایند در حالیکه در پل های کابل ایستا، کابل ها به برج ها متصل می شوند و این برج ها به تنهایی بار را تحمل می نمایند.

کابل ها می توانند به طرق مختلف به عرشه متصل شوند. در الگوی شعاعی، کابل ها از نقاط مختلف عرشه به یک نقطه در بالای برج متصل می شوند. در یک الگوی موازی، کابل ها به صورت موازی نسبت به یکدیگر به نقاط مختلف در ارتفاع برج متصل می شوند. در دهانه های با طول متوسط (دهانه های بین 500 تا 2800 فوت) پل های کابل ایستا گزینه اصلی انتخاب نوع پل هستند. در مقایسه با پل های معلق، پل های کابل ایستا نیاز به کابل کمتر داشته و می توان از مقاطع پیش ساخته بتنی مشابه به هم در ساخت آنها بهره جست و همچنین ساخت آنها سریع تر است. حاصل پلی با صرفه اقتصادی خواهد بود که بینهایت زیباست.

 

پل معلق

زیبا، سبک و مقاوم توصیفی است که برای پل های معلق می توان بیان نمود. این پل ها می توانند دهانه های بین 2000 تا 7000 فوت را پوشش دهند که طولانی ترین فاصله ای قابل پوشش در بین تمام پل ها می باشد. همچنین هزینه احداث آن ها هم بیشتر از انواع دیگر پل ها می باشد. همانطور که از نام این پل پیداست، در پل معلق، بستر راه از کابل های اصلی آویزان شده و معلق می شود. کابل هایی که از یک سمت تا سمت دیگر پل امتداد یافته اند. این پل ها با عبور از برج ها به لنگرگاه های طرفین مهار می شوند. برج ها کابل های اصلی را قادر می سازند که فواصل طولانی تری را پوشش دهند. قسمت اعظم وزن پل توسط کابل ها تحمل و لنگرگاه های طرفین منتقل می شود. این لنگرگاه ها یا همان سنگ سخت محل و یا بلوک های بتنی عظیم هستند. در داخل لنگرگاه ها، کابل ها در یک سطح بزرگ پراکنده می شوند تا بار را یکنواخت توزیع نموده و از رها شدن آن جلوگیری شود.

 

پل شاه تیری

پل شاه تیری شاید رایج ترین و ساده ترین نوع پل باشد. چنانچه چند تخته الوار را در عرض یک دره یا رودخانه قراردهیم پل تیری در ساده ترین شکل آن ساخته ایم. در پل های تیری امروزی رایج ترین تیرهای مورد استفاده تیرهای I شکل و مقاطع جعبه ای هستند.

طراحی و اجرای مقاطع I بسیار ساده بوده و در اکثر مواقع عملکرد خوبی دارد. اما ایراد این مقاطع این است که در مقابل پیچش ضعیف هستند. در این مواقع از مقاطع جعبه ای استفاده می شود. این مقاطع پایداری بیشتری داشته و در مقابل پیچش مقاوم ترند بدین جهت شاه تیرهای جعبه ای انتخابی ایده آل برای پل هایی هستند که دارای انحنا می باشند.

مقاطع جعبه ای همچنین مقاومت خمشی بهتری داشته و در دهانه های بلند تر مناسب ترند. اما طراحی و ساخت مقاطع جعبه ای دشوارتر است.

 

 پل های خرپایی

خرپا سازه اسکلتی ساده است که از نظر تئوری هر یک از عضوها تنها نیروهای محوری تحمل می نمایند. خرپاها از تیرهای کوچک متعددی تشکیل شده اند که به همراه هم قادر به تحمل وزن های زیاد و پوشش دهانه های بلند هستند. در اکثر شرایط طراحی، ساخت و اجرای خرپاها نسبتاً راحت است. اما پس از ساخت خرپاها فضای بیشتری اشغال نموده و در سازه های پیچیده می تواند موجب حواس پرتی رانندگان شود.

همانند پل های شاه تیری، خرپاها هم دارای انواع ساده و پیوسته هستند. کم حجم بودن عضوهای خرپا باعث می شود در جاهایی که حمل و نقل مقاطع بزرگ و حجیم دشوار یا جاهایی که هنگام برپاسازی پل امکان استفاده از جرثقیل و ماشین آلات سنگین وجود ندارد خرپاها گزینه مطلوبی باشند. از آنجاییکه خرپاها دارای ساختار اسکلتی توخالی هستند، بستر راه می تواند از روی آن یاحتی میان آن عبور نماید. در جاهاییکه به دلیل عمق کم دره یا رودخانه یا هر نوع عوارض سطحی دیگر فضای کمی در زیر پل وجود داشته و امکان استفاده از انواع دیگر پل ها وجود ندارد، این قابلیت مزیت خوبی محسوب می شود.

خرپاها همچنین بر حسب نوع طراحی هم طبقه بندی می شوند. رایج ترین نوع خرپاها عبارتند از: خرپای وارن، خرپای پرات، خرپای هاو. خرپای وارن احتمالا رایج ترین نوع خرپا می باشد که هم به صورت ساده و هم به صورت پیوسته مورد استفاده قرار می گیرد. در دهانه های کوتاه از عضوهای قائم استفاده نمی شود و بدین ترتیب ظاهر ساده ای در خرپا ایجاد می شود اما در دهانه های بلندتر بین اعضای مورب از اعضای قائم استفاده می شود تا بدین ترتیب مقاومت خرپا افزایش یابد. خرپاهای وارن معمولاً در دهانه های بین 50 تا 100 متر به کار گرفته می شوند.

خرپای پرات با اعضای قطری آن شناخته می شود. در این خرپا تمام اعضای قطری به جز دو عضو انتهایی به سمت داخل و مرکز خرپا کج شده اند. به جز اعضای قطری نزدیک مرکز، تمام اعضای قطری در معرض نیروهای کششی هستند در حالیکه اعضای قائم کوتاه تر نیروهای فشاری را تحمل می نمایند. این مسئله منجر به اعضای قطری نازک تر و در نتیجه طرح اقتصادی تر می شود.

ادامه دارد ...

 

میتوانید مطالب کامل فصل را از لینک ذیل دانلود نمایید

پیوست ها:
لینک حجم فایلدانلود ها
دسترسی به این لینک (فرهنگ اصطلاحات مهندسی پل)فرهنگ اصطلاحات مهندسی پل6260 kB16790

شرکت مقاوم سازان مینو با بیش از 10 سال سابقه اجرای ژئوسنتتیک ها در زمینه های مختلف از جمله کشاورزی، صنعت و معدن، گودهای ساختمانی و... در تمامی نقاط کشور ... بیشتر بدانید

ساعت کاری

شنبه تا

پنج شنبه

08:00 صبح  الی

15:00 بعد از ظهر

جمعه   تعطیل

 

Please publish modules in offcanvas position.