پل سازی ( مرجع)

[yasaman]

تعریف پل
پل یک سازه است که برای عبور از موانع فیزیکی از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده می شود. پلهای متحرک نیز جهت عبور کشتیها و قایقهای بلند از زیر آنها ساخته شده است.
تاریخچه پل
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 رومی ها 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 درانگلستان ساخته شد.

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 سالهایاخیر 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
[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] همکلاسی - hamkelasy.com

[yasaman]

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.



پلهای 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.

پلهای بتن پیش تنیده:
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.


پلهای فلزی:
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 کششیوفشاری 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 وخوردگی، خطر بروز ناپایداری های الاستیک نیز همواره موجود می باشد، از طرف دیگر نظر به این که 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 ساختن پلها از آنها استفاده میشود.




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 رویبال 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)میباشد. 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 سیستم استفاده نمود.



پل با تیر های حمال تحتانی:
در این حالت تیرهای حمال عموما از 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 .
[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] همکلاسی - hamkelasy.com

[yasaman]

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 وترک های پیش بینی نشده در آن ایجاد نشده باشد، همچنین بعد از آزمون بارگذاری که تحت شدیدترین 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 عملآید.

از عبور سربارهای غیر مجاز که در طرح و محاسبه قطعات پل در نظر گرفته نشده اند، اکیدا جلوگیری شود.
[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] همکلاسی - hamkelasy.com

[yasaman]

پل هاى دهانه طویل مستحكم شده با كابل
در آغاز هزاره سوم میلادى 17 پل در جهان وجود داشته است كه دهانه آنها بیش از هزار متر میشود. این پل ها یا در حال بهره بردارى هستند و یا ساختمان آنها به ما پایان نرسیده است .این پلها همه از نوع پل های معلق هستند و تعداد آنها در كشورهای مختلف به ترتیب زیر است.
در آمریكا و ژاپن چهار پل، در انگلستان، تركیه و چین هر یك دو پل و در پرتغال، دانمارك و سوئد هر یك، یك پل وجود دارد.

از بین پلهاى معلق، پل هاى زیر حائز اهمیت هستند :

اول , پل عظیم آكاشى كایكیو در ژاپن كه دهانه اصلى آن 1991 متر است و در ماه آوریل ساله 1996 آماده بهره بردارى شده است . این پل در نزدیكى كوبه در راه كوبه - ناروتو بین جزایر هونشو و شیكوكو قرار دارد.

دوم , پل بزرگ كمرى شرقى در دانمارک كه دهانه اصلی آن 1624 متر و در ماه ژوئن 1998 آماده استفاده شده است.

در بین پل هاى معلقى كه در مسیر شاهراه ها و راه آهن قرار دارند، پل هاى زیر حایز اهمیت هستند :

اول، پل تسینكما در هنگ كنگ كه دهانه اصلی آن 1377 متر و در سال 1997 بهره بردارى از آن آغاز شده است.

دوم، پل مینامى - بیزانستو در ژاپن كه در راه كوجى ما – ساكاید، بین جزایر هونشو و شیكوكو قرار دارد. این پل در حدود صد كیلومترى غرب كوبه واقع شده است و دهانه اصلى آن 1100 متر است و در سال 1998 بهره برداری از آن شروع شده است.



پل هاى كابلى


دهانه پلهای كابلى امروزه به هزار متر هم رسیده است. در حال حاضر در جهان 13 پل كابلی وجود دارد كه ساختمان آنها به پایان رسیده و یا در شرف اتمام است. دهانه این پلها بین 1000-500 متر است .

در بین پل هاى كابلی، پل هاى زیر حایز اهمیت است :

اول تاتارا كه دهانه اصلى آن 890 متر است و در سال 1999 مورد بهره بردارى قرار گرفت. این پل در ژاپن و در 200 كیلومیرى غرب كوبه در راه انوموچی-ایمابارى بین جزایر هونشو و شیكوكو قرار دارد.

دوم، پل پونت د.نرماندى در فرانسه با دهانه اصلى 856 متر قرار دارد و در سال 1995 ساختمان آن به پایان رسیده است.



پل سنگ تراش ها

پل سنگ تراش ها در هنگ كنگ به احتمال قوى یك پل كابلی است كه طول دهانه آن بیش از هزار متر میشود .

در بین پلهاى كابلى كه در مسیر شاهراه ها و یا راه آهن قرار دارند، پلهاى زیر حایز اهمیت است :

اول پل ارسوند بین دانمارك و سوئد واقع است و دهانه آن 430 متر میشود كه در سال 2000 آماده بهره بردارى شده است .

دوم، پل كاپ شوى مون در هنگ كنگ واقع است كه دهانه آن 430 متر میشود و در سال 1997 به بهره برداری از آن آغاز شده است. این پل در نزدیكى پل سینگما قرار دارد.

در بین پل هاى كابلى یك ستونى، مقام اول به پل سوگورت در روسیه تعلق میگیرد كه دهانه آن 408 متر است و بهره بردارى از آن سال 2000 آغاز شده است. مقام دوم را نیز پل كارنالى در نپال با دهانه اى به طول 325 متر به خود اختصاص میدهدكه از سال 1992 مورد استفاده قرار گرفته است.
[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] وبلاگ معین بهرامپور - moein-omran.blogfa.com

[yasaman]

مقاومت چوب، وزن کم آن و قابلیت جذب انرژی آن، دقیقاً خصوصیاتی است که در ساخت پل به دنبال آن هستیم. چوب دارای قابلیت تحمل اضافه*بارهای کوتاه مدت بدون دیدن کوچکترین آسیب است. بر خلاف تصور عموم، قطعات بزرگ چوبی مقاومت بسیار خوبی در برابر آتش نشان می*دهند تا حدی که همپا و حتی مقاوم*تر از سایر مصالح است.
از نقطه نظر اقتصادی چه با در نظر گرفتن هزینه*های اولیه و ساخت و چه با در نظر گرفتن هزینه*های نگهداری، چوب بسیار باصرفه*تر است. اجرای پل چوبی در هر شرایط جوی بدون آسیب به مصالح در هر شرایط جوی امکانپذیر است. چوب بر اثر یخ*زدن و آب شدن*های پیاپی آسیب نمی*بیند و در برابر زیان*ها و عوارض جانبی استفاده از ضدیخ*ها که بر سایر انواع پل تاثیرمی*گذارد مقاوم است. پل*های چوبی نیاز به تجهیزات خاصی برای نصب ندارند و همچنین می*توانند بدون نیاز به افراد متخصص و ماهر اجرا شوند. علاوه بر این ظاهر زیبا و دلپسند مخصوصاً در محیط*های طبیعی دارند.

این باور اشتباه که سازه های چوبی عمر کمی دارند، کاربرد چوب را به عنوان مصالح ساختمانی کاهش داده. اگرچه چوب در شرایط خاص در برابر حمله حشرات موذی استعداد تخریب بالایی دارد، ولی اگر در برابر رطوبت محافظت گردد عمر بسیار طولانی پیدا می*کند. بسیاری از پل*های پوشیده شده ساخته شده در قرن نوزدهم بیش از صد سال عمر مفید داشتند چون از قرار گرفتن آنها در معرض عوامل مخرب جلوگیری شده بود. اما در کاربردهای امروزی، پوشیده کردن پل چندان عملی و اقتصادی نیست. اما استفاده از نگهدارنده*ها، دوام چوب را در پل*های نمایان (exposed) افزایش می*دهد. استفاده از تکنیک*های مدرن و مواد نگهدارنده شیمیایی می*توانند دوام چوب را به 50 سال یا حتی بیشتر برسانند. علاوه بر این چوب*های پرداخت شده با مواد نگهدارنده نیاز به رنگ ندارند.

ساختن پل*های چوبی، انتخابی عملی و اقتصادی
باور اشتباه دیگر درباره چوب به عنوان مصالح یک پل آن است که کاربرد آن محدود به سازه*های کوچک و کم اهمیت است. این باور شاید ناشی از آن است که چوب*های با مصارف تجاری ابعاد محدودی دارند و مهمولا پیش از اینکه درخت به حداکثر ابعاد خود برسد بریده می*شود. اگرچه قطر چوب محدود به تنه بریده درخت است اما ظهور چوب glued-laminated مشهور به glulam در حدود چهل سال پیش، دست طراحان را از نظر ابعاد باز گذاشت.

گلولام که پرکاربردترین چوب مدرن است با متصل کردن لایه*ها یا تخته*های بریده شده چوب به هم با چسب*های ساختمانی ضد آب تولید می*شود. بنابراین قطعات گلولام از نظر طول، عرض و ضخامت تقریباً نامحدود هستند و از نظر شکل متنوع*اند. گلولام از نقطه نظر طراحی سازه*ها، مقاومت بیشتری نسبت به تنه بریده درخت دارد و امکان استفاده حداکثر از منابع چوب و کمترین پرت را دارد چرا که اجازه می*دهد اعضای عظیم سازه*ای از قطعات کوچکتر چوب ساخته شوند.
پیشرفت تکنولوژی ورقه کردن چوب طی چهار دهه گذشته تناسب و کارایی چوب را در پل*های بزرگراه*های مدرن افزایش داده است.
پرداخت چوب برای ساخت پل چوبی مستحکم

برای بیش از 70 سال نگهدارنده*ای به نام آرسنات مس کُرُم*دار یا cca برای طیف گسترده*ای از محصولات چوبی استفاده شده است و به عنوان عمده*ترین نگهدارند چوب در امریکا و سایر کشورهای جهان برای ساخت صدها سازه از سکوها و پاسیوها گرفته تا ساختمان*های با قاب چوبی و سازه*های دریایی. البته این برتری چندان هم بی*دردسر بدست نیامد. در دهه 70 گروه*های محیط زیستی بر سلامت کارگران مشغول به کار در صنعت نگهدارنده*های چوب تاکید بسیاری داشتند و در دهه 80 اثرات زیست*محیطی چوب*های پرداخت*شده با cca را زیر سوال بردند اما در همان دهه سازمان* حفاظت محیط زیست امریکا پی برد که فواید آن بسیار بیشتر از خطرات احتمالی ای است که به نظر می*آید.
سپس در دهه 90 فشارها بر مصرف خود cca وارد شد و در سال 2002 نام آنرا از cca به epa تغییر دادند و در سال 2004 نسل جدیدی از نگهدارنده*ها را به منظور پرداخت چوب*های غیر صنعتی تولید نمودند.
منبع: وبلاگ سهراب وجیهی

[yasaman]

پروفیل*های كامپوزیتی كه به روش پالتروژن تهیه می*شوند، كاربرد فراوانی در ساخت پل*ها دارند. پل*های كامپوزیتی حاصل، در مقایسه با پل­های مشابه از جنس بتن و فولاد ، از سبكی، طول عمر و سرعت نصب بیشتری برخوردارند و هزینه نصب كمتری دارند. متن زیر كه برگرفته از شماره*های1، 3 و 4 مجله كامپوزیت است به معرفی این كاربرد كامپوزیت*ها می*پردازد.
یکی از وسیع­*ترین کاربردهای محصولات پالتروژنی در ساختمان، تولید سازه*های باربر است. ساخت پل­ها و زیرسازه*ها با پروفیل*های پالتروژنی به ­شدت مورد توجه مهندسین آمریکایی و اروپایی قرار گرفته است. عمر مفید بالا و کاهش هزینه*های نگهداری پل در طول دوره کاری، دلیل استقبال از کامپوزیت*ها در ساخت پل­ها می*باشد. سازه*های بزرگی که توسط تیرهای فولادی ساخته شده*اند در طول عمرشان چندین بار رنگ*آمیزی می*شوند. تعمیر و نگهداری و رنگ*آمیزی این تیرهای فولادی به ­ویژه در پل­های قدیمی بلند که دسترسی به آنها مشکل است، بسیار پرهزینه می*باشد.

سطوح پل­های کامپوزیتی نیز از پانل*های كامپوزیتی ساخته می*شوند. استفاده از پانل­های کامپوزیتی روشی مناسب برای کاهش هزینه*های تعمیر و نگهداری این سازه*هاست. این پانل­ها از روش­هایی همچون لایه­چینی دستی و پالتروژن ساخته می*شوند و با طول عمر بالا و استحکام بیشتر، جایگزین ایده*آلی برای مشابه فولادی خود هستند. سطوح پل*های کامپوزیتی بصورت طول*های پیوسته توسط فرآیند پالتروژن طراحی و تولید می*گردند.

این قطعات متناسب با احتیاج مصرف­ کننده می*تواند در سایزهای مختلفی بریده شود تا با ابعاد پل موردنظر سازگار باشند. پل*های کامپوزیتی اکنون به­ عنوان پل*های دایمی برای راه­های اصلی بسیاری از کشورهای پیشرفته بکار گرفته می*شوند. این پل­ها به­ میزان قابل قبولی اهداف موردنظر طراحان را برآورده ساخته ­اند.

نخستین نمونه این پل*ها در ایالات متحده آمریکا طراحی و تست شدند و اولین نمونه آن در روستایی در ویرجینیای غربی نصب شد. با نصب پل­ها در ویرجینیای غربی ثابت شد که کامپوزیت*ها بطور عملی برای ساخت پل­های هوایی بسیار مفید هستند. این یک مرحله مهم در توسعه پل*هایی بود که با كامپوزیت*ها ساخته شده*اند.

نمونه دیگری از پل*های كامپوزیتی، یک پل در دانمارک است كه در آن از پروفیل­های پالتروژنی* استفاده شد. این پل با 40 متر طول و 3 متر عرض جهت عبور عابرین پیاده، دوچرخه*ها و موتور سیکلت­ها طراحی شده و بر روی خط راه*آهن احداث گردیده است. پل مذکور می*تواند بارهای معادل kg/m2_500 را تحمل کند و این استحکام بوسیله یک سطح کامپوزیتی که تنها 12 تن وزن دارد مهیا می*شود. در حالی که سطوح پل­های بتنی و فولادی که بتوانند همین میزان استحکام را داشته باشند به ­ترتیب دارای وزن­های 90 و 28 تن خواهند بود. ارتفاع این پل 18.5 متر است. تیرها و پانل*هایی که در ساخت این پل بکارگرفته شده*اند از پروفیل*های پالتروژنی ساخته می*شوند. برج­ها و بخش*های دیگر بصورت پیش*ساخته نهایی در محل پل نصب می*شوند. به ­دلیل سبکی وزن کامپوزیت­ها، نصب پل تنها 18 ساعت طول ­کشید و مزاحمت و آشفتگی در ترافیک ریل­ها به كمترین حد ممكن رسید.

در فیلادلفیای آمریکا با استفاده از کامپوزیت*ها، نوعی پل* کابلی طراحی شده­ است که توانایی جمع شدن دارد.

اجزای کامپوزیتی پل*ها نسبت به مشابه فولادی خود، علاوه بر سبك*تر بودن، از مشخصات مکانیکی بهتری نیز برخوردار است و به آسانی و بدون نیاز به تجهیزات سنگین یا کارکنان زیاد نصب می*شوند. این پل*ها در مكان*هایی مانند پارک ملی ایسلند و یا گلدن­ گیت مورد استفاده قرار گرفته*اند. اکنون ساخت پل*های عبور وسایل نقلیه به ­شکل یک کار مرسوم تجاری در آمریکای شمالی و اروپا رونق گرفته است.

هم*اكنون در ساخت بسیاری از پل­ها تماماً از كامپوزیت*ها استفاده می*شود. یكی از موارد كاربرد كامپوزیت*های سبك، در ساخت پل*های رودخانه*ها و مسیرهای آبی است كه در انگلستان و سایر كشورهای اروپایی مورد استقبال فراوان واقع شده است. این پل­ها برای عبور قایق*ها هستند و حمل­ و ­­نقل و نصب آنها در نقاط دورافتاده و پست، بدون نیاز به تجهیزات بالابر سنگین ممكن می*باشد.

سطح کامپوزیتی، 6 تا 7 برابر سطح بتن آرمه ظرفیت تحمل بار را دارد و این در حالی است که تنها 20 درصد وزن آنرا داراست. طول عمر آنها نسبت به مشابه فولادی و بتنی چندین برابر است. کامپوزیت­ها در طول دوره سرما منقبض نمی*شوند و مانند آهن در محیط مرطوب زنگ نمی*زنند و در محیط دریا دچار خوردگی نمی*شوند. سطوح کامپوزیتی برای جایگزین کردن با سطوح قدیمی و سنتی در پل*ها بسیار مورد استقبال قرار گرفته*اند، چرا که دارای ساختار بهتر و بی­عیب*تری می*باشند. این جایگزینی می*تواند در زمان کوتاهی انجام شود و کمترین مزاحمت را برای ترافیک و حمل­و­نقل ایجاد نماید.

توانایی استفاده از کامپوزیت*ها در ساخت سازه*های پیش*ساخته و سبک*وزن باعث می*شود که هزینه بنای سازه بشدت کاهش یابد. سازه*های کامپوزیتی سبک­وزن می*توانند در چند ساعت نصب شوند. در عوض روزها و هفته*ها وقت لازم است تا پل*های متداول آهنی و بتنی به شکل سنتی مرسوم نصب گردند. وزن سبک سطوح کامپوزیتی، همچنین قابلیت تحمل بار بالاتر را برای پل فراهم می*آورد. کامپوزیت*ها می*توانند با مقاومت بالایی كه در برابر خوردگی و خستگی از خود نشان می*دهند، هزینه*های مربوط به تعمیر و نگهداری خود را به حداقل برسانند.
[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] ایران کامپوزیت - irancomposite.net

[yasaman]

مقدمه
علل اصلی خرابی بسیاری از پلها قبل از پایان عمرشان، عدم توجه به معیارهای هیدرولیکی در طراحی، و اجرا و نگهداری از آنهاست. ظرفیت گذر سیلاب از پل پایداری بازه رودخانه در محل احداث پل هدایت جریان نیروهای هیدرو دینامیک جریان آبشستگی و فرسایش در اثر تنگ شدگی و یا ایجاد مانع عواملی هستند که در تعیین جانمایی طول ارتفاع و آرایش پایه و تکیه گاهها و مشخصات هندسی پایه ها و تکیه گاههای پل حائزاهمیت هستند که متأسفانه در کشورمان به مسائل فوق الذکر توجه کمتری می گردد این مقاله نگاهی اجمالی به نقش مهندسی رودخانه و اهمیت بکارگیری آن در طراحی پلها دارد.
علیرغم استفاده از مصالح و تکنولوژی پیشرفته و صرف هزینه های هنگفت در طراحی و ساخت پل ها هرساله شاهد شکست و یا تخریب پلهای زیادی در دنیاو در کشورمان در اثر وقوع سیلاب هستیم. شکست و تخریب پلها علاوه بر خسارات مالی و گاهی هم جانی راه ارتباطی به نقاط سیل گیر و محتاج کمک رسانی را قطع می کند و خسارتها را دو چندان می نماید.
طبق بررسیهای انجام شده در اکثر موارد علت شکست پلها عبارتند از:
عدم برآورد صحیح سیلاب طراحی (Flood Design)

• کم بودن ظرفیت عبور سیلاب از دهانه پلها
  جانمایی (Layout ) نامناسب پلها بدون توجه به مسائل ریخت شناسی (Morphology) رودخانه.
  بر آورد نادرست از عمق شالوده (براساس معیارهای سازه ای و ژئوتکنیکی) بدون توجه به مسأله فرسایش
  
  آبشستگی
• فراهم نکردن تمهیدات لازم برای عبور مناسب جریان از سازه پلها
• 
  نقصان در حفاظت و نگهداری از پلها

بر اساس آمار و اطلاعات جمع آوری شده از خسارات سیلاب در دوره زمانی سالهای 1331 تا 1375 افزایش تخریب پلها در اثر سیلاب چشمگیر بوده است.

آنچه که مسلم است یکی از عوامل اصلی این تخریبها عدم رعایت مسائل هیدرولیکی و مهندسی رودخانه در طراحی پلها در طی دهه گذشته ( که دوره توسعه سازندگی و پیشرفت بوده است) می باشد و شواهد نشان می دهد که در سالهای اخیر به این مساله توجه کافی نمی گردد. مسلماً عواقب ناشی از عدم رعایت مسائل مهندسی رودخانه در پل سازی جزصرف هزینه های زیاد و بی حاصل ثمری نخواهد داشت و لازم است در برنامه های مربوط به پلسازی معیارهای هیدرولیکی در مطالعات طراحی و اجرای پلها مورد توجه قرارگیرند.
تحقیقات انجام شده روی پلها نشان می دهد که علاوه بر عوامل سازه ای و ژئوتکنیکی که در محاسبه ابعاد پلها به کار می روند عوامل هیدرولیکی و اندرکنش سازه پل و رودخانه در تعیین جانمایی طول ارتفاع پایه و تکیه گاهها و حفاظت از پلها نقش اساسی دارند.

جانمایی و راستای قرارگیری پلها
عبور جاده و یا خط راه آهن از روی رودخانه ها محدود به بازه های خاصی از رودخانه هاست که توسط مسیر کلی راه مشخص می گردد علاوه بر آن مسیر کلی راه راستای قرارگیری پل روی رودخانه را نیز تعیین می نماید در حد امکان از احداث پل در بازه های ناپایدار باید اجتناب نمود بازه های ناپایدار بازه هایی از رودخانه هستند که رودخانه در آنها فرسایشی و یا رسوبگذار است.
انتخاب راستای پل عمود بر راستای جریان از وارد آمدن نیروی بیشتر و مورب به تکیه گاهها و پایه های پل جلوگیری می کند همچنین طول پل کاهش می یابد که در کاهش هزینه های کلی طرح بسیار موثر است استفاده از عکسهای هوایی و توپوگرافی بامقیاس مناسب ( 1.50000 تا 1.20000) یکی از راههای مفید برای مطالعه جانمایی و تعیین بهترین مسیر عبور پل از روی رودخانه است.

تعیین طول پلها
به دلیل ملاحظات اقتصادی وسازه ای تاحد ممکن طول پلها را کوتاه در نظر می گیرند اما باید دانست که شکل هندسی شرایط جریان در رودخانه پیوسته در حال تغییر است و کوتاه شده طول پل باعث تمرکز تنش جریان در محدوده احداث پل گردیده وموجب آبشستگی کف و کناره ها می گردد این موضوع در هنگام وقوع سیلاب به حالت بحرانی می رسد و ممکن است باعث تخریب پل گردد بنابر این طول پل باید طوری انتخاب شود که پایداری رودخانه در محدوده احداث پل حفظ گردد بر اساس تحقیقات انجام شده بازه های پایدار رودخانه، بازه هایی هستند که تغییرات چندانی در طول یک یا چند سال نداشته باشند از مفهوم بازه پایدار برای تعیین عرض تعادل رودخانه ها استفاده می گردد عرض تعادل با استفاده از مفاهیم روابط تجربی رژیم روش نیروی برکنش و مفهوم توان جریان استخراج می گردد. روابط رژیم بر اساس معادلات تجربی بین دبی جریان آب و رسوب عمق عرض و شیب رودخانه ها با بستر شنی نشان می دهد.

تعیین ارتفاع پلها
محدودیت های سازه ای و اقتصادی خاکریزها و جاده های طرفین مسائل کشتیرانی و قایقهای تفریحی و ظرفیت آبگذری مهمترین عوامل تعیین کننده ارتفاع پل می باشند ظرفیت آبگذری پل به حداکثر دبی جریان گفته می شود که پل با اطمینان از خود عبور می دهد این مقدار جریان به هندسه مقطع پل و تکیه گاه ها شکل پایه های پل عرض تنگ شده رودخانه و ارتفاع پل بستگی دارد. با تعیین عرض تعادل رودخانه (یا همان طول پل ) دبی سیلاب طراحی برای محل و شکل مقطع پل و پایه های آن و ارتفاع پل محاسبه می گردد دبی سیلاب طراحی بر اساس اهمیت سازه از نظر ارتباطات تجارت و همچنین ریسک شکست و وارد آمدن خسارت انتخاب می گردد. اغلب دبی طراحی عبور سیلاب برای پلها را با دوره برگشت 50ساله بطور خلاصه می توان گفت برای شرایطی که سطح شالوده بالای بستر باشد، سرعت و اندازه گردابها بستگی به ابعاد و ارتفاع و عرض نسبی پایه نسبت به شالوده دارد یعنی اینکه در این حالت شالوده به عنوان یک عامل بازدارنده، خود باعث تشکیل گردابهای قویتری می گردد که با گرداب حاصل از پایه ترکیب شده و آبشستگی را تشدید می نماید.
در حالت دوم (سطح قانونی شالوده داخل حفره آبشستگی است)سیستم گردابهای ایجاد شده ضعیفتر از حالت اول می باشد و حتی در زماینکه سطح فوقانی شالوده به اندازه کافی به سمت بالا دست گسترش می یابد، گرداب ایجاد شده توسط پایه بر روی سطح شالوده هیچگونه تاثیری در سیستم ایجاد شده توسط پایه ندارد.
باتوجه به موارد فوق الذکر معادلات ارایه شده توسط ریچاردسون نیاز به بازبینی دارد.
انتخاب عمق شالوده پایه ها و به همین ترتیب برای تکیه گاهها با در نظر گرفتن حداکثر آبشستگی و موارد فوق الذکر در مورد پایه های مستطیلی صورت می گیرد.

هدایت جریان
شکل نامنظم رودخانه ها در مقاطع عرضی و در طول ممکن است باعث تغییرات مکانی جریان در رودخانه گردد این موضوع برای احداث پلها و عبور جریان ازمقطع آنها نامطلوب است و باید به نحوی جریان در بالادست پل یکنواخت توزیع شده و به طرف سازه هدایت گردد. این عمل توسط سازه طولی به نام دیوارهای هدایت جریان صورت می گیرد.
در بیشتر موارد مصالح مورد استفاده از رودخانه ای بوده و در قسمت سطحی و پیش بند از حفاظت های سنگچین استفاده می گردد گاهی شکل قرارگیری پل در مسیر رودخانه طوری است که به سادگی نمی توان جانمایی دیوارهای هدایت جریان و طول و مشخصات آنرا محاسبه نمود در این حالت با توجه به اهمیت پروژه پلسازی می توان از مدلهای فیزیکی جهت تعیین مشخصات آن استفاده نمود.

• در طراحی پلها عوامل هیدرولیکی بسیار زیاد و پیچیده ای در رابطه با اندرکنش سازه پل و رودخانه نظیر ظرفیت آبگذری ،آبشستگی و فرسایش پایداری بازه رودخانه و نیروهای موثر جریان بر پایه ها و تکیه گاهها وجوددارند.

• طراحی پلها بادر نظر گرفتن اصول مهندسی رودخانه که یکی از عوامل تعین کننده می باشد ممکن است در بسیاری از موارد طراحی سازه ای پل را تحت الشعاع قرارداده و حتی باعث تغییر سیستم باربری سازه پل گردد.
• در طراحی و ساخت پلها انتخاب جانمایی طول، ارتفاع، شکل تکیه گاهها و پایه ها و عمق شالوده بر اساس مطالعات هیدرولیک جریان و ریخت شناسی در بازه مورد نظر انجام می گردد.

[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] وبلاگ اسماعیل محمدی - mohandesi-sakhteman.blogfa.com

[yasaman]

مقدمه
*در سال*های اخیر شناخت از رفتار سازه*ها و برآورد نیروهای وارد بر آنها به خصوص در هنگام زلزله از پیشرفت قابل ملاحظه ای برخوردار بوده . جامعه مهندسی کشور ما نیز در بخش مشاوره (طراحی سازه ها) از این خوان دانش به مدد حضور آیین نامه*های طراحی به روز و ابزارهای قدرتمند نرم*افزاری وارداتی، بهره*مند شده است.
این موضوع در مراحل اول و دوم مطالعات طراحی به خوبی رخنمون داشته اما در اجرا متاسفانه فاصله قابل توجهی میان دانش نیروهای بخش طراحی با دانش نیروهای فنی دستگاه های نظارتی و پیمانکاران به وجود آمده که خود عامل مهمی در برآورده نشدن کیفیت مناسب در هنگام اجرای سازه*ها شده است. البته این نکته نیز دور از ذهن نماند که گاهی اوقات نیز فاصله مذکور به طور معکوس و به دلیل عدم آگاهی بخش طراحی از روش*ها و ظرفیت*های موجود در صنعت ساخت و ساز به طرح*هایی با قابلیت های اجرایی پایین ختم گردیده است. مقاله حاضر به چند نکته از هر دو حیطه مورد اشاره در ارتباط با طراحی و اجرای پل*های بتن مسلح می پردازد.

قطع پیوستگی آرماتور دورپیچ در ناحیه تشکیل مفصل خمیری در پای ستون*های پل*

برای استهلاک انرژی زلزله آیین نامه ها اجازه می دهند نواحی از پیش تعیین شده*ای در سازه*ها دچار تغییر شکل*های خمیری با حفظ سختی، مقاومت و شکل*پذیری در چرخه های رفت و برگشتی امواج زلزله گردند. در پل*ها این نواحی بطور معمول در زیر سازه (پایه ها) انتخاب می گردند. بطور خاص در ستون*های بتنی پایه*ها این تغییر شکل*ها در پای ستون*ها و در طول ناحیه تشکیل مفصل خمیری اتفاق می افتند. به منظور تامین شکل پذیری لازم در مناطق با خطر لرزه*ای زیاد، آیین نامه*ها همپوشانی overlap آرماتورهای دور پیچ در ناحیه تشکیل مفصل خمیری در پای ستون را ممنوع کرده*اند. اما در شکل ذیل مشاهده می گردد که جدا از مساله همپوشانی، پیمانکار برای سهولت اجرا و به دلیل عدم آگاهی از این نکته اصولی، حتی آرماتورهای دورپیچ را هنگام اجرای فونداسیون درست در پای ستون قطع نموده است. انقطاع ایجاد شده باعث کاهش تنش*های محصور کننده در پای ستون شده و عامل بسیار مهمی در کاهش قابل توجه شکل پذیری و ناپایداری پایه پل در هنگام زلزله خواهد بود.

وصله آرماتور طولی در ناحیه تشکیل مفصل خمیری در پای ستون*های پل*

بر اساس فلسفه مورد اشاره در قسمت قبل و مطابق مقررات آیین نامه ها وصله آرماتور طولی ستون فقط در ناحیه نیمه میانی ارتفاع ستون مجاز می باشد. لازم به توضیح است که حداقل طول وصله 60 برابر قطر آرماتور طولی بوده و باید ضوابط دورپیچی ویژه برای آن اعمال گردد. متاسفانه در شکل زیر مشاهده می گردد که وصله آرماتور دقیقاً در ناحیه غیر مجاز ستون قرار گرفته و آرماتورهای دورپیچ نیز در فونداسیون قطع شده*اند. موضوع اخیر از مهمترین عوامل خرابی*های مشاهده شده در زلزله ها در اکثر نقاط دنیا می باشد.

عدم تامین طول لازم برای نشیمن تیرهای بتن مسلح پیش ساخته عرشه پل*

در پل*های متشکل از عرشه با تیرهای بتن مسلح پیش ساخته در کشورمان استفاده از تکیه گاه نئوپرن الاستومری برای نشیمن تیرها در محل کوله*ها و پایه ها بسیار رایج می باشد. انتظار می رود در هنگام زلزله، تغییر مکان طولی پل به دلیل عدم وجود میرایی در این نوع نشیمنگاه*ها قابل توجه باشد. لذا آیین نامه*ها مقرر می*دارند که طول نشیمن عرشه بر روی کوله و پایه پل از حداقل میزانی برخوردار باشد. این مهم به دلیل جلوگیری از سقوط عرشه از روی کوله و پایه به داخل دهانه می*باشد. متاسفانه در شکل زیر مشاهده می*گردد که طول مذکور رعایت نشده است. درحالی*که این موضوع در هنگام تهیه نقشه های اجرایی و زمان اجرای کوله به راحتی و با تامین براکت در دیواره کوله امکان پذیر بوده است.

جانمایی نادرست نئوپرن در زیر تیرهای پیش ساخته عرشه پل*

مطابق ضوابط آیین نامه ها، محور نئوپرن*های چهارضلعی به دلیل جلوگیری از اعمال فشار غیر یکنواخت خارج از محور باید بر محور تیر منطبق بوده و اضلاع آن به موازات اضلاع تیر باشند. متاسفانه در شکل زیر مشاهده می گردد که هر دو مورد فوق در هنگام جانمایی نشیمن*ها رعایت نشده و نئوپرن*ها با خروج از مرکزیت قابل توجه نصب شده*اند. این موضوع منجر به کاهش عمر مفید بهره*برداری از نئوپرن و ایجاد تنش*های قابل توجه در انتهای تیر می گردد.

عمل آوری نامناسب بتن عرشه و ایجاد ترک*های انقباضی*

در برخی موارد مشاهده می گردد که پیمانکاران برای عمل آوردن بتن دال عرشه از پهن نمودن گونی و مرطوب کردن آن استفاده می نمایند. در صورت وزش باد و با توجه به وجود منافذ باز در سطح گونی، در عمل رطوبت آب به سرعت تبخیر شده و در نتیجه ترک های سطحی فراوانی در سطح دال ایجاد می گردند. شکل زیر به وضوح این مساله را نشان می دهد. ترک*های مذکور باعث نفوذ مواد خورنده به سطح آرماتورهای دال با پوشش کم شده که به دنبال آن خوردگی آرماتور، پکیدن بتن اطراف آن و کاهش عمر مفید بهره*برداری از پل به وقوع می پیوندد. به عنوان یک راه حل پیمانکاران می توانند بجای گونی یا همراه آن از نایلون های پلاستیکی استفاده نمایند به طوری که بخار آب در زیر پلاستیک محبوس شده و باعث عمل*آوری بتن دال عرشه گردد. به علاوه عملیات بتن*ریزی زمانی انجام شود که سرعت باد کم بوده و تابش شدید خورشید وجودندارد.

اجرای نامناسب درزهای انبساط*

یکی از مساله سازترین قسمت*های پل*ها در زمان بهره*برداری، درزهای انبساط پل می باشد. هر یک از ما روزانه چندین بار ضربه وارد بر اتومبیل خود را در هنگام عبور از همین درزها تجربه می نماییم . در شکل زیر یک نمونه درز انبساط در حال اجرا نشان داده شده است. زمان اجرای درزهای انبساط بطور معمول همزمان با بتن ریزی دال می باشد، در این هنگام با توجه به دقت کم لحاظ شده در اجرای درز انبساط و همچنین عدم وجود آسفالت پوششی، رویه درز و بتن اطراف آن دارای پستی بلندی هایی خواهد شد که در هنگام اجرای آسفالت امکان اصلاح آنها وجود نخواهد داشت. لذا توصیه می گردد محدوده درز انبساط تا زمان اجرای آسفالت پل، بتن ریزی نشده و در هنگام اجرای آسفالت با تنظیم مناسب درز و آنگاه ریختن بتن مرحله دوم از هم تراز بودن سطح درز و آسفالت اطمینان حاصل گردد. به علاوه از اجرای درزهای فولادی با پروفیل و ورق پوششی به دلیل شکست جوش*های اتصالی و ایجاد مشکلات فراوان احتراز شده و به جای آنها از درزهای لاستیکی مسلح استفاده شود.

اجرای نامناسب نرده های پل*

نرده های پل ها به طور معمول دارای پایه های فولادی جعبه ای شکل در فواصل معین می باشند که توسط صفحه ستون به بتن پیاده رو اتصال می یابند. در شکل زیر مشاهده می گردد که به دلیل عدم پیش بینی فاصله مناسب بین سطح بتن نهایی و صفحه ستون به منظور گروت*ریزی و تنظیم آن، نصب پایه دچار مشکل شده و پیمانکار مجبور شده است از صفحات پوششی پرکننده برای تامین فاصله استفاده نماید. این موضوع باعث کاهش مقاومت پایه فولادی در هنگام ضربه وسایل نقلیه می گردد.
[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] وبلاگ اسماعیل محمدی - mohandesi-sakhteman.blogfa.com

[yasaman]

بدون شک تا به حال پلی را دیده اید و یا به احتمال زیاد از روی یکی از آنها عبور کرده اید. حتی اگر شما تخته یا کنده درخت را برای جلوگیری از خیس شدن خود بر روی آب قرار دهید در واقع شما یک پل ساخته اید. حقیقتاً پل ها در همه جا وجود دارند و در واقع یک بخش طبیعی و بدیهی از زندگی روزمره ی ما را تشکیل می دهند. یک پل مسیری را بر روی مانع ایجاد می کند که این موانع می تواند رودخانه، دره، جاده، خطوط راه آهن و ... باشد.در این مقاله ما سه نوع اصلی از پل ها را مورد مطالعه و بررسی قرار خواهیم داد که شما می توانید بفهمید که هرکدام چگونه کار می کنند. نوع پل بکار رفته در یک مکان به نوع مانع موجود در آنجا بستگی دارد. معیار اصلی در تعیین نوع پل وسعت و گستردگی آن مانع می باشد. چه مسافتی میان طرفین مانع وجود دارد؟ این مسئله، فاکتور اصلی در تعیین نوع پلی است که قرار است در آن محل احداث شود. با سپری شدن زمان و مطالعه ای مقاله علت آن را متوجه خواهید شد.

*** سه نوع اصلی از پلها موجودند: پل تیری پل قوسی پل معلق

تفاوت عمده ی این سه پل در فاصله دهانه ی پل است. دهانه، فاصله ای است بین پایه های ابتدایی و انتهایی پل، اعم از اینکه آن ستون، دیوارهای دره یا پل باشد. طول پل تیری مدرن امروزه از 200 پا (60متر) تجاوز نمی کند. در حالی که یک پل قوسی مدرن به 800 تا 1000 پا (240 تا 300 متر) همو می رسد. پل معلق نیز تا 7000 پا طول دارد.چه عاملی سبب می شود که یک پل قوسی بتواند درازای بیشتری نسبت به پل تیری داشته باشد؟ و یا یک معلق بتواند تقریباً تا 7 برابر طول پل قوسی را داشته باشد. جواب این سوال زمانی بدست می آید که بدانیم چگونه انواع پلها از دو نیروی مهم فشاری و کششی تاثیر می پذیرند.

نیروی فشاری : نیرویی است که موجب فشرده شدن و یا کوتاه شدن چیزی که بر روی آن عمل می کند می شود.

نیروی کششی : نیرویی است که سبب افزایش طول و گسترش چیزی که بر روی آن عمل می کند، می گردد.

در این زمینه می توان از فنر به عنوان یک مثال ساده نام برد. زمانی که آن را روی زمین فشار می دهیم و یا دو انتهای آن را به هم نزدیک می کنیم، در واقع ما آن را را متراکم می سازیم. این نیروی تراکم یا فشاری موجب کوتاه شدن طول فنر می شود. و نیز اگر دو سر فنر را از یکدیگر دور سازیم، نیروی کششی در فنر ایجادشده، طول فنر را افزایش می دهد. نیروی فشاری و کششی در همه پل ها وجود دارند و وظیفه طراح پل این است که اجازه ندهد این نیروها موجب خمش و یا گسیختگی گردد. خمش زمانی اتفاق می افتد که نیروی فشاری بر توانایی شئ در مقابله با فشردگی غلبه کند. بهترین روش در موقع رویارویی با این نیروها خنثی سازی، پخش و یا انتقال آنهاست. پخش کردن نیرو یعنی گسترش دادن نیرو به منطقه وسیع تری است چنانکه هیچ تک نقطه مجبور به متحمل شدن بخش عمده ی نیروی متمرکز نباشد. انتقال نیرو به معنی حرکت نیرو از یک منطقه غیر مستحکم به منطقه مستحکم است، ناحیه ای که برای مقابله با نیرو طراحی شده و منظور گردیده است. یک پل قوسی مثال خوبی برای پراکندگی است حال آنکه پل معلق نمونه ای بارز از انتقال نیروست.

پلهای تیری : یک پل تیری، اساساً یک سازه افقی مستحکم است که بر روی دو پایه نصب شده است و این پایه ها، هر یک در انتهای طرفین پل قرار دارند. وزن پل و هرگونه وزن اضافی دیگر که بر روی پل اعمال می شود، مستقیماً توسط پایه ها تحمل می شوند.

فشار : نیروی فشاری خود را در بالای عرشه پل یا جاده نمایان می سازد. این نیرو موجب می شود که بخش بالایی عرشه کوتاه- تر گردد.

کشش : برآیند نیرو فشاری در بخش بالایی عرشه به ایجاد نیروی کششی در بخش پایینی عرشه پل منجر می شود. این کشش موجب افزایش طول در بخش پایینی پل می شود.

پراکندگی : بسیاری از پلهای تیری که شما می توانید آنها را در بزرگراهها بیابید، برای تحمل بار از تیرهای بتونی یا فولادی بهره می گیرند. اندازه تیر و بویژه ارتفاع تیر بر حسب مسافتی که تیر دارد محاسبه می شود.با افزایش ارتفاع تیر، به مقدار مصالح بیشتری برای پراکنده کردن کشش مورد نیاز است. طراحان پل برای ایجاد تیر های بلند از شبکه های فلزی یا خرپا بهره می گیرند. این خرپا به تیر استحکام داده و توانایی آن را در پخش کردن نیروی فشاری یا کششی افزایش می دهد. زمانی که تیر شروع به متراکم شدن می کند، این نیرو در میان خرپا پخش می شود. به غیر از خلاقیت موجود در خرپا، پل تیری در میزان طول خود محدود است. با افزایش طول آناندازه خرپا نیز می بایست افزایش یابد تا زمانی که خرپا به نقطه می رسد که دیگر نمی تواند وزن خود را تحمل کند.

انواع پل های تیری : پل های تیری به سبک های بسیار زیادی ساخته می شود. نوع طراحی، مکان و چگونگی ساخت یک خرپا، تعیین کننده نوع یک خرپاست. در بدو انقلاب صنعتی، احداث پلهای تیری در ایالات متحده با سرعت توسعه یافت. طراحان با طرحهای نوین و سازه های مختلف و متعدد این حرفه را رونق بخشیدند. پل های چوبی جای خود را به پلهای فلزی یا نیمه فلزی دادند. این نمونه های متنوع از خرپا ها گامهای موثری را در جهت پیشرفت در این زمینه برداشت. یکی از ابتدایی ترین و مشهور ترین آنها خرپای «هاو» بود که در سال 1884 توسط «ویلیام هاو» طراحی و ابداع شد. شهرت ابداع جدید وی در طرح خرپایش نبود، چرا که مشابه طرح king post بود. چگونگی استفاده از تیرهای آهنی عمودی با مجموعه ای از تیر های چوبی مورب طرح او بود که مورد توجه قرار گرفت. بسیاری از پلهای تیری امروزه هنوز از طرح هاو در خرپایشان استفاده می کنند.

مقاومت خرپا : یک تیر به تنهایی هرگونه فشردگی یا کشش را در بر خواهد گرفت. بیشترین فشردگی در بالاترین نقطه تیر و بیشترین کشش در در پایین ترین نقطه تیر است. در وسط تیر فشردگی و کشش کمتری وجود دارد.اگر تیر طوری طراحی شود که بیشترین مقدار مصالح در بالا و پایین تیر و در وسط تیر مصالح کمتری مصرف شود، بهتر خواهد توانست نیروهای کششی یا فشاری را تحمل کند. ( در توضیح می توانیم بگوییم که تیر های I شکل مستحکم تر از تیر های مستطیلی ساده است).مرکز تیر از عضو های مورب خرپا تشکیل شده طوری که بالا و پایین خرپا نشان دهنده بالا و پایین تیر است. با نگرش به خرپا به این شیوه ما قادریم ببینیم که بالا و پایین تیر مصالح بیشتری نسبت به مرکز آن مصرف می کند(به این دلیل که مقوای چین دار خیلی مستحکم است).در اضافه به مطالب فوق در مورد تاثیرات خرپا، علت دیگری نیز وجود دارد دالّ براینکه چرا خرپا مستحکم تر از تیر است: یک خرپ توانایی پخش کردن نیرو را دارد. خرپا طوری طراحی شده است که به دلیل داشتن تعداد زیادی از مثلث ها _که به طور معمول در آن مورد استفاده قرار می گیرد_ هم می تواند یک سازه بسیار مستحکم ایجاد کند و هم کار انتقال نیرو را از یک نقطه به منطقه وسیعی انجام دهد.

[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] وبلاگ سهیل آل رسول - payamomran.blogfa.com

[yasaman]

پل قوسی : یک پل قوسی سازه ای است به شکل نیم دایره که در هر طرف آن نیم پایه (پایه های جناحی) قرار دارد. طراحی قوس طوری است که به طور طبیعی وزن عرشه پل را به نیم پایه ها منتقل و منعطف می کند.

فشار : پلهای قوسی همواره تحت فشار قرار گرفته اند. نیروی فشاری همواره در امتداد قوس و به سمت نیم پایه ها وارد می شود.

کشش : کشش در یک قوس ناچیز و قابل اغماض است. خاصیت طبیعی خمیدگی قوس و توانایی ان در پخش نیرو به بیرون، به طور قابل ملاحظه ای تاثیرات کشش را در قسمت زیرین قمس کاهش می دهد. هرچند با زیاد شدن زاویه ی خمیدگی ( بزرگتر شدن نیمدایره قوس) تاثیرات نیروی کششی نیز در آن افزایش می یابد.همانطور که اشاره شد، شکل قوس به تنهایی موجب می شود که وزن مرکز عرشه پل به پایه های جناحی منتقل شود. مشابه پلهای تیری محدوده ی اندازه پل در مقاومت پل تاثیر گذاشته و در نهایت بر ان چیره خواهد گشت.



انواع پلهای قوسی

پراکندگی : انواع قوس ها محدود هستند. امروزه قوس هایی مانند «رمان» ، «باروک» و «رنسانس» وجود دارند که همه آنها از نظر معماری و ظاهری متمایز هستند ولی از نظر ساختار یکسانند. میزان مقاومت این پلها به شکل هندسی آنه بستگی دارد. یک پل قوسی احتیاج به هیچگونه تکیه گاه یا کابل ندارد. و قوسهایی که از سنگ ساخته شده است حتی نیازی به ساروج یا ملات نیز ندارد. در گذشته نیز رومیان باستان پلهای قوسی (پل آب بر) ساخته اند که هنوز هم پابرجا هستند و سازه های آنه امروزه نیز با اهمیت به شمار می آید.

پل معلق : پل معلق پلی است که توسط کابل ها (یا ریسمانها یا زنجیرها) در عرض رودخانه (یا در هر جایی که مانع وجود داشته باشد) کشیده شده اند و عرشه توسط این کابل ها معلق مانده است. پل های معلق مدرن دو برج در میان پل دارند که کابل ها آن را می کشند. بنابراین برج ها بیشترین وزن جاده را تحمل می کنند.

نیروی فشاری : نیروی فشاری عرشه پل معلق را به سمت پایین متراکم می سازد در نتیجه این نیروی فشاری به برجها وارد می آیند. اما از آنجا که این یک پل معلق است، کابلها این نیروی فشاری را از برجها گرفته و آن را در بین خود پراکنده می کنند. و آن را به زمین منتقل می کنند، جایی که آنها محکم بسته شدند.

کشش : کابلهایی که میان دو لنگرگاه خود یعنی تکیه گاهها قرار گرفته اند، دریافت کننده نیروی کششی هستند. وزن پل و حمل و نقل روی آن سبب می شود که این کابل ها به شدت کشیده شوند. تکیه گاهها نیز تحت کشش هستند ولی از آنجا که همانند برجها، محکم به زمین بسته شده اند، کشش موجود در آنها پراکنده می شود. تقریباً همه پلهای معلق به غیر از کابل ها از یک سامانه خرپا نیز بر خوردارند که در زیر عرشه پل قرار گرفته است (Deck truss). این سامانه موجب استحکام بیشتر عرشه و کاهش تمایل سطح جاده به نوسان و مواج شدن می شود.

انواع پلهای معلق : پلهای معلق به دو شکل طراحی می شوند: پل معلقی که به شکل M است و نوع کم کاربردتری که به صورت «کابل ایستاده» طراحی شده که بیشتر شبیه A است. پلهای کابل ایستاده دیگر مانند پلهای معلق معمولی نیازی به دو برج و چهار تکیه گاه ندارند. در عوض کابلها از سمت جاده به بالای برج محکم بسته شده اند. در هر دو نوع پل، کابلها تحت کشش هستند.

نیروهای دیگر در پل : ما در مورد دو نیروی بزرگ و مهم فشاری و کششی در طراحی پل بسیار صحبت کردیم. تعداد بسیار زیاد دیگری از نیروها در پل وجود دارند که در طراحی پل باید مد نظر قرار گرفته شوند. این نیرها معمولاً به محل مشخصی بستگی داشته و یا به نوع پل مرتبط است.

نیروی گشتاوری : نیروی گشتاوری نیروی چرخشی یا پیچشی و یکی از نیروهایی است که به طور موثر در پلهای قوسی و تیری وجود ندارد ولی به میزان قابل ملاحظه ای در پلهای معلق وجود دارد. شکل طبیعی قوس و خرپاهای موجود در پلهای تیری اثرات مخرب این نیرو را از بین می برد. پلهای معلق به دلیل معلق بودن همواره (توسط کابلها) در برابر این نیروی گشتاوری بخصوص در هنگام وزش بادهای تند بسیار اسیب پذیر است. همه ی پلهای معلق در عرشه ی خود از خرپا ها بهره می برند که همانند پلهای تیری تاثیرات نیروی گشتاوری را کاهش می دهد ولی در پلهایی با طول زیاد، خرپای موجود در عرشه به تنهایی کافی نیست. آزمون « تونل باد» برای سنجش میزان مقاومت پل در برابر جنبش های چرخشی بر روی مدل آزمایش می شود. ایجاد خرپاهای آیرودینامیک در سازه هاو کابلهای آویزان مورب از روش هایی هستند که برای تقلیل تاثیرات نیروهای گشتاوری به خدمت گرفته می شود.

تشدید : تشدید ( ارتعاش در چیزی که توسط نیروی خارجی به وجود آمده و با ارتعاش طبیعی اصل آن چیز، هماهنگ و هم موج است) نوعی نیرویی است، افسار گسیخته که می تواند بر روی پل اثرات مخربی بگذارد. امواج تشدید کننده از میان پل به صورت امواج عبور خواهد کرد. یک نمونه مشهور از قدرت تخریب این امواج مرتعش پل «تاکوما ناروز»8 است که در سال 1940 توسط بادی با سرعت 40 مایل در ساعت (64 کیلومتر در ساعت) تخریب شد. بررسی های دقیق از محل نشان می دهد که خرپای عرشه ناکارآمد بوده ولی با این حال عامل اصلی فرو ریزی پل نبوده. در آن روز باد با سرعت به پل ضربه زده و با برخورد قائم به پل باعث ایجاد ارتعاش شده است. این باد های متوالی لرزش و ارتعاش را افزایش داده تا آنجا که این امواج توانستند پل را فرو ریزند. زمانی که یک ارتش بر روی پل رژه می رود، اغلب به سربازان گفته می شود " قدمرو" . با این کار، ریتم رژه ی آنها سبب ایجاد تشدید در پل می شود. اگر ارتش به اندازه کافی بزرگ باشد و آهنگ ارتعاشی لازم را داشته باشد در نهایت می تواند پل را فرو پاشد.به منظور مقابله با تاثیرات تشدید در یک پل، خیلی مهم است که در پل کاهندهای امواجی طراحی شود تا در این امواج تداخل ایجاد کرده و از شدت آن بکاهد. ایجاد تداخل یک روش موثر در برابر امواج مخرب می باشد. تکنیک های کاهش امواج معمولاً شامل اینرسی نیز هستند. اگر پلی، به عنوان مثال یک جاده با سطح پیوسته و یک تکه داشته باشد، یک موج قوی می تواند در امتداد پل حرکت کرده و منتقل شود. اگر جاده از تکه های مختلفی تشکیل شده باشد و صفحات آن همدیگر را همپوشانی کرده باشند آنگاه جنبش از یک بخش توسط صفحات به بخش دیگر منتقل می شود. از آنجا که آن صفحات بر روی یکدیگر قرار گرفته اند، اصطکاک نیز ایجاد می شود. این ترفند، اصطکاک کافی را برای تغییر فرکانس امواج مرتعش را تولید می کند. با تغییر فرکانس می توانیم از ورود امواج مخرب به سازه جلوگیری کنیم. تغییر بسامد به طرزی موثر دو نوع مختلف از موج را به وجود می آورد که موجب خنثی شدن یکدیگر می شوند.

آب و هوا : نیروی طبیعت به ویژه آب و هوا به گونه ایست که مبارزه با آن مشکل و حتی در برخی موارد امکان پذیر نیست. باران، یخبندان، طوفان و نمک هر کدام به تنهایی می توانند در فرو پاشی پل نقش بسزایی داشته و تحت یک مجموعه به احتمال بسیار قوی خواهند توانست پل را تخریب کنند. طراحان پل با مطالعه و بررسی شکست های گذشته حرفه ی خود را بدرستی آموخته اند. آنان آهن را به چوب عوض کردند و سپس فولاد را جایگزین آهن کردند. بعد ها از بتون بطور گسترده در پلها بهره گرفتند. هر کدام از مواد و مصالح جدید و یا تکنیک های طراحی، ثمره درسهایی است که در گذشته آموخته اند. با دانستن نیروی گشتاوری، تشدید و آیرودینامیک ( بعد از چند شکست بزرگ ) طراحی های بهتر نیز شکل گرفت.تا آنجاکه توانستند بر مسئله آب و هوا غلبه کنند. تعداد شکست های مرتبط با آب و هوا و شرایط جوی بسیار فراتر از تعداد شکست ها در زمینه طراحی بوده است. این شکست ها به ما آموخته است که همواره به دنبال راه حل بهتری باشیم.
[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ] وبلاگ سهیل آل رسول - payamomran.blogfa.com