دانلود کتاب بررسی انواع پل ها و اصول و قوانین اجرای آنها
دسته بندي :
🔺ترجمه و تحقیق »
رشته عمران و نقشه برداری (مقالات_و_تحقیقات)
این فایل در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و استفاده میباشد
پل، سازه ای است فلزی، بتنی و یا با مصالح ساختمانی برای عبور راه، راه‌آهن و یا پیاده، از روی آب و یا مسیر راهی دیگر.
در تعریف قدیمی چنین می‌گفتند که پل طاقی است بر روی رودخانه، دره، یا هر نوع گذرگاه که رفت‌وآمد را ممکن می‌سازد. اما امروزه در مبحث مدیریت شهری، پل را سازه‌ای برای عبور از موانع فیزیکی قلمداد میکنند تا ضمن استفاده از فضا (نه صرفا سطح زمین) بتواند عبورومرور و دسترسی به اماکن را تسهیل کند.
یکی از عناصر پلسازی تیرهای سراسری هستند.
پل شهید کلانتری طولانی‌ترین پل ساخته‌شده در ایران (سه برابر طولانی‌ترین پل پیشین) به طول هزار و هفتصد و نه متر میباشد که بر روی دریاچه ارومیه ساخته شده‌است و فاصله میان دو شهر تبریز و ارومیه به 135 کیلومتر تغییر داده‌است. این پل در ۲۷ آبان سال ۱۳۸۷ به بهره‌برداری رسید.
ساده ترین نوع پل است که اجزای اصلی آن عبارتند از یک ورقه ی مسطح و پایه هایی است که در طول پل مستقر شده اند و وزن پل و بار روی پل را به زمین منتقل میکنند. این پل ها به علت طراحی ساده و اولیه ای که دارند و مصالح کمی که در فواصل کوتاه لازم دارند به تعداد زیاد در روستا ها مورد بهره بهداری قرار میگیرند .
پل قوسی، پلی است با تکیه گاه‌های انتهائی در هر طرف، که شکلی نیم دایره مانند دارد. پلی که از رشته‌ای از قوسها تشکیل شده باشد، پل دره‌ای نامیده میشود. پل قوسی ابتدا توسط یونانی‌ها و از سنگ ساخته شد. بعدها، مردم باستان از ملات در پلهای قوسی خود استفاده کردند.
با توجه به اصول مقاومت مصالح، شعاع قوس وابعاد این پلها را طوری انتخاب میکنند که بارهای قائم وارده تبدیل به یک نیروی فشاری در امتداد قوس شود. بنا براین در مناطقی با کیفیت خاک مناسب، می‌توان دهانه‌های بزرگ (تا حدود ۵۰۰ متر) را با پلهای قوسی طی نمود.
تاریخچه پل کابلی
با اینکه به نظر می‌رسد پلهای کابلی به آینده چشم دوخته‌اند، ایده آنها مسیر طولانی را پیموده‌است. اولین طرح شناخته شده از یک پل کابلی در کتابی به نام "ماشین‌های نوواً - منتشر شده در سال ۱۵۹۵ - آورده شده ولی این ایده تا قرن حاضر که مهندسان شروع به استفاده از پلهای کابلی نمودند؛ مورد استقبال واقع نشده بود. در جنگ جهانی دوم که فولاد کمیاب بود، این طرح برای بازسازی پلهای بمباران شد که هنوز فوندانسیون هایشان پابرجاست، کامل بود. با اینکه از احداث پلهای کابلی در آمریکا دیری نمی‌گذرد، واکنش‌ها در این مورد بسیار مثبت بوده‌است.
پل کابلی و نحوه عملکرد آن
یک پل کابلی نوعی، یک تیر حمال(عرشه پل) پیوسته با یک یا چند برج بنا شده بالای پایه‌های پل در وسط دهانه‌است. از این برج‌ها، کابلها به صورت اریب به سمت پایین (معمولاً هر دو طرف) کشیده شده و تیر حمال(عرشه پل) را نگه می‌دارد. کابل‌های فولادی بی نهایت قوی و در عین حال بسیار انعطاف پذیر هستند. کابلها بسیار مقرون به صرفه می‌باشند چون سبب ساخت سازه‌ای سبکتر و باریکتر شده که در عین حال قادر به پل زدن بین مصافت‌های بیشتری است.اگرچه تنها تعداد کمی از آنها برای نگه داشتن کل پل قوی هستند، انعطاف پذیریشان آنها را در مقابل نیروهایی که به ندرت در نظر گرفته میشوند مانند باد؛ ضعیف می‌نماید. برای پلهای کابلی با دهانه‌های طولانی به خاطر تضمین ثبات و پایداری کابلها و پل در مقابل باد، می‌بایست مطالعات دقیقی انجام شود. وزن سبکتر پل یک وضع نامساعد در بادهای سهمگین و یک مزیت در مقابل زلزله محسوب میشود. نشست غیر هم سطح فوندانسیون‌ها که به مرور زمان یا طی یک زلزله روی میدهد، می‌تواند پل کابلی را دچار آسیب کند. پس باید در طراحی فوندانسیون‌ها دقت به عمل آورد. ظاهر مدرن و در عین حال ساده پل کابلی آن را به یک شاخص واضح و جذاب تبدیل کرده‌است. خصوصیات منحصر به فرد کابلها و به طور کلی سازه، طراحی پل را بسیار پیچیده می‌نماید. برای دهانه‌های طولانی تر، جایی که باد و نوسانات باید مورد توجه قرار گیرند؛ محاسبات بی نهایت پیچیده‌اند و عملاً بدون کمک کامپیوتر و آنالیز کامپیوتری غیر ممکن می‌باشند. علاوه بر این ساخت پل کیده‌ای مشکل میباشد. اتصالات، برج‌ها، تیرهای حمال و مسیر کابلها سازه‌های پیچیده‌ای هستند که مستلزم ساخت دقیق می‌باشند.
طبقه‌بندی پلهای کابلی
طبقه‌بندی واضحی برای پلهای کابلی وجود ندارد. به هر حال آنها میتوانند توسط تعداد دهانه‌ها، برج‌ها و کابلها و همچنین نوع تیرهای حمال از یکدیگر تمیز داده شوند. تنوع بسیاری در تعداد و نوع برج‌ها و همچنین تعداد و چینش کابلها وجود دارد. برج‌های نوعی به صورت تکی، دوتایی، دروازه‌ای و یا حتی برج‌های A شکل استفاده شده‌اند. علاوه بر این چینش کابلها به طور عمده‌ای متفاوت می‌باشند. بعضی اقسام دارای چینش تکی، چنگی(موازی)، پنکه ای(شعاعی) و ستاره‌ای هستند. در بعضی موارد تنها کابل‌های یک طرف برج به عرشه وصل میشوند و طرف دیگر روی یک فندانسیون یا وزنه برابری لنگر می‌اندازند.
الگوی یک پل کابلی با چینش چنگی(موازی)
الگوی یک پل کابلی با چینش پنکه‌ای(شعاعی)
پلهای کابلی عمدتا به دو بخش ترکه ای و معلق تقسیم بندی می شود.پل های معلق در دهانه های خیلی بزرگ به کار می روندترکیب این پلها عبارت است از دو عددپایه بلند که در دو طرف دهانه قرار دارد و دو دسته کابل که با عبور از بالای پایه ها در دهانه آویزان است و دو انتهای کابل ها در تکیه گاه ثابتی که معمولا بلوک های حجیم بتنی هستند مهار میشود و عرشه توسط تعدادی آویز قائم آویخته می شود.پل های معلق مدرن برای دهانه های بیش از 300متر اقتصادی بوده و اگر عرشه فلزی که سبکتر از نوع بتنی میباشد استفاده شود مقرون به صرفه تر است.پلهای ترکه ای به علت سختی وزیبایی و اقتصاد طرح و سهولت اجرا از سال 1950 میلادی رواج زیادی یافت .اصل اساسی در بررسی رفتار پلهای ترکه ای این است که توسط کابل های متعددی به یک پایه بلند نصب شده اند و دهانه پل در نقاط متعددی گرفته میشود .در این پلها عرشه به صورت صلب از یک طرف روی کوله های پایه ها و از طرف دیگر با کابلها مهار میشوند.پایه های میانی پل به شکل H A I بوده است پلهای ترکه ای با عرشه بتنی تا دهانه های 100ال 700 متر اقتصادی بوده است.ارسال از امید اسداللهی دانشجویی رشته مهندسی راهسازی دانشگاه راه و ترابری.
مزایای و تفاوت‌های پل کابلی
برای طول متوسط دهانه‌ها (۱۵۰ تا ۸۵۰ متر) پل کابلی سریعترین انتخاب مناسب برای یک پل میباشد. نتیجه یک پل مقرون به صرفه‌است که زیبایی آن غیر قابل انکار است. همچنین پل کابلی بهترین پل برای طول دهانه بین پلهای بازویی و معلق میباشد. 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 ملاحظه‌ای به مصالح بیشتر نیاز دارد که آن را به مقدار چشمگیری سنگین تر می‌نماید. ممکن است به نظر برسد پل کابلی شبیه پل معلق است. با اینکه هر دو دارای عرشه هستند که از کابلها آویزانند و هر دو دارای برج هستند؛ ولی این دو پل بار عرشه را به طرق بسیار متفاوتی نگه می‌دارند. این اختلافات در چگونگی اتصال کابلها به برج میباشد. در پل معلق کابلها آزادانه از این سر تا آن سر دو برج کشیده شده‌اند و انتقال بار به تکیه گاه‌های واقع در هر انتها صورت می‌گیرد. در پل کابلی، کابلها در حالی که به برج‌ها متصلند به تنهایی بار را تحمل میکنند. در مقایسه با پلهای معلق، پل کابلی به کابل کمتری نیاز دارد، می‌توان آن را از قطعات بتن پیش ساخته مشابه ساخت و همچنین احداث آن سریع تر است.
مهار کابلی چگونه کار میکند؟
بایستید و دستان خود را به صورت افقی در هر طرف دراز کنید. فرض کنید آنها پل هستند و سرتان نیز برجی در وسط آن است. در این موقعیت ماهیچه‌های شما دستانتان را نگاه می‌دارد. سعی کنید یک مهار کابلی برای نگه داشتن دستانتان بسازید. یک تکه طناب به طول حدودی ۱۵۰ 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 میکند و آرنج هایتان را بالا نگه می‌دارد. از دستیارتان بخواهید تکه طناب دیگری به طول حدودی ۱۸۰ 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 می‌کنید؟ ببینیدتاتن مهار کابلی چگونه بار پل (دست هایتان) را به برج (سر شما) منتقل میکند!
جهت زیباتر شدن، بعضی پلها با ارتفاع بیشتر از حد نیاز ساخته میشوند. این نوع پل که بیشتر در باغهای نمادین موجود در شرق آسیا ساخته شده‌است، پل ماه(Moon Bridge)نیز خوانده میشود (از آنجایی که این نوع پل یادآور چگونگی حرکت ماه در آسمان است). بعضی این پلهای موحود در این باغها ممکن است فقط روی یک سری بستر رودهای خشک که جربان آب سنگ ریزه‌های ته رود را شسته‌است گذر کنند. در قصرها اغلبا این پلها بر روی آبراهای مصنوعی به عنوان سمبل یک مسیر خاص به یک مکان خیلی مهم یا یک مکان خیالی و فرضی ساخته شده‌اند. برای نمونه ۵ پل در شهر ممنوعه در پکن (پایتخت چین) بر روی یک سری آبراه پر پیج خم ساخته شده‌اند که پل مرکزی تنها جهت عبور امپراتور، همسر امپراتور و فرزندانشان بوده‌است.
پلها از ساختمانهایی هستند که هم در بیرون از شهر ها و هم درون شهر ها ساخته می شوند . در گذشته گاه از سد ها و بند ها همچون پل بهره گیری میشده است به ویژه آنها که در راستای گذر و رفت و آمد مردم ساخته می شده اند .
از پلهای کهن در ایران بخشهای اندکی به جا مانده است . اصطخری در کتاب خود از پلی نزدیک ارگان (ارجان یا ارقان) در نزدیکیبهبهان یاد میکند . در گذشته آنجا شهری بزرگ بوده که امروز چیزی از آن باقی نمانده است و شهر بهبهان امروزی جای آن ساخته شده است . کنار شهر کهن پلی بوده با دهانه ای پهن و بلندی آن به اندازه ای بوده که یک سوار بلند بالا روی شتر با نیزه ای در دست می توانسته از زیر آن بگذرد.
در فیروز آباد به سوی هزارپیچ در مسیر کوار پلی وجود داشت که تا این اواخر پابرجا بود ولی افسوس که در کشمکشهایی که میان دولت و قشقایی ها پیش آمد ویران شد . امروزه هنوز آثاری از آن پل سنگی را می توان دید . چند دهانه از آن در پیش از اسلام ساخته شده که هنوز کمابیش برجاست . این پل زمان آل بویه بازسازی شده بود ، بدین صورت که دهانه بزرگ آن به چند چشمه پخش شده تا کوچکتر شوند که این چشمه ها ویران شده است . آنچه باقی مانده است نشان از پیشرفت در پل سازی ایرانیان است .
یکی از پلهای کهن پل چهارباب در خرم آباد است . بیشتر این پلها در سده سوم وچهارم میلادی ساخته شده اند . سپس چشمه های آنها را در سده چهارم و پنجم و ششم هجری بازسازی کرده اند و گاه شکل آنها نیز دگرگون شده است . ولب پایه ها همان پایه های نخستین بوده است .
یکی دیگر از پلهای کهن روی رودخانه کشکان نزدیک خرم آباد است که جاده مهمی از روی آن می گذشته است . این پل را نجم الدین پسر بدرالدین از فرمان روایان شیعی کرد ساخته است که همزمان با آل بویه در غرب ایران فرمان روایی میکرده اند . پلهای دیگری نیز نزدیک خرم آباد یافت می شود که تنها پایه های آنها به جا مانده است .
برخی پل های کهن را اینگونه فرمانروایان بازسازی کرده اند . مانند پل شهرستان در اصفهان که ساختمان نخستین آن در سده ششم پیش از میلاد ساخته شده بود . سپس در سده دوم و سوم میلادی یک بار بازسازی شده و پس از اسلام هم پیوسته باز سازی می شده است . این پل چون دو بخش مهم اصفهان را به هم می پیوسته اهمیت فراوانی داشته است . در زمان کنونی هم که پل باز سازی شده از آن بهره گیری می شود . جالب است که پایه های آن به اندازه ای پایدار و استوار بوده که در هیچ زمانی نیاز به بازسازی آن پیش نیامده است .
یکی دیگر از پل های ارزشمند،"پلدختر" نام دارد که احتمال می‌رود متعلق به دوره ساسانیان باشد و برخی دلیل نام‌گذاری آن را به پلدختر را منتسب دانستن پل به نام ایزد بانو آناهیتا می‌دانند. این پل تاریخی در ورودی شهری به همین نام در جنوب استان لرستان قرار دارد و بنای آن در قرن چهارم هجری قمری مورد مرمت قرار گرفته است اما هم‌اکنون تنها یک دهانه از طاق‌های آن برجا مانده و جاده شماره ۳۷ از زیر آن عبور میکند. این پل بی تردید در مسیر ارتباطی بین شهرهای شاپورخواست و جندی شاپور قرار داشته و از اهمیت راهبردی برخوردار بوده است.ارتفاع تنها طاق برجای مانده پل ۱۸ متر از سطح آسفالت جاده و ۳۰ متر از آب رودخانه و عرض آن ۱۱،۳۰ متر است. جهت پل شرقی، غربی و طول آن ۲۷۰ متر است. این اثر تاریخی به شماره ۱۶۷۸ در فهرست آثار ملی ایران به ثبت رسیده است.
همان گونه که گفته شد برخی از پلها روی بند ها ساخته شده است . مانند بند امیر که همچون پلی است که دو سوی رودخانه را به هم می پیوندد . چند سد دیگر در دنباله بند امیر بوده که برخی از آنها را پیش از اسلام و برخی را پس از اسلام ساخته اند و امروزه بیشتر دهانه های آنها ویران شده اند.[۱]
تحلیل پلها
در تحلیل این نوع سازه ها از ابزارهای ویژه ای مانند تکنولوژی مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM استفاده میشود که هم باعث افزایش بهره وری شده و هم هزینه های ساخت را کاهش میدهد نمونه بارز آن پل کروسل که به عنوان یک پروژه بزرگ با موفقیت اجرا و به بهره برداری رسیده است.
پل ها چگونه کار میکنند؟
از زمانها بسیار قدیم بشر در پی عبور از موانع بود. این موانع میتوانند آب رودخانه, دره بین دو بلندی و یا حتی مسیر صعب العبوری باشند. مطمئنا پیشرفت بسیار چشمگیری نیز در این صنعت داشته ایم. طوری که امروزه امکان ساخت پل خلیج Jiaozhou با طول ۴۲٫۵ کیلومتر به کمک تکنولوژی های روز فراهم شده است.
مصالحی که برای ساخت پلها استفاده میشود شامل فولاد – بتن – چوب – سنگ و حتی در برخی موارد گیاهان زنده (پلهای ۵۰۰ ساله هندی که از ریشه درختان در حال رشد ساخته شده اند) هستند. با وجود اینکه ایده اولیه پلها به سادگی قرار دادن یک تنه درخت بریده شده بر روی دره کوچکی است اما برای ساخت پلهای امروزی محاسبات و اقدامات بسیار پیچیده و دقیقی لازم است.
بطور کلی برای ساخت یک پل به اجزاء زیر نیاز است: تیرها – قوسها – خرپاها و سیستمهای تعلیق. ترکیبات مختلف از این ۴ جزء به ما امکان ساخت پلهای متعددی را میدهد. مثلا: پلهای ساده تیری – پلهای قوسی – پلهای خرپایی – پلهای معلق و حتی پلهای پیشرفته تری همچون پلهای کابلی جانبی.
تفاوت اصلی انواع سیستم پلها در طول بزرگترین دهانه ای است که میتوانند تامین کنند یعنی فاصله بین دو پایه پل. پایه های پلها میتوانند به شکل ستون – برج و یا حتی دیوار باشند.
پلهای تیری مدرن و امروزی میتوانند دهانه ای تا ۶۰ متر را پشتیبانی کنند در حالی که این رقم برای پلهای قوسی در حدود ۲۴۰ تا ۳۰۰ متر است. و اما بیشترین طول دهانه مربوط به پلهای معلق با دهانه ای بین ۶۰۰ تا ۲۱۳۴ متر است.
بدون توجه به نوع پل, هر پل باید در مقابل دو نیروی بسیار مهم مقاومت کند: نیروی کششی و نیروی فشاری. در واقع دلیل اینکه پلهای معلق میتوانند نسبت به پلهای قوسی و دیگر انواع پلها دهانه بزرگتری داشته باشند نوع رفتاری است که آنها در مقابل این نیروها از خود نشان میدهند.
معمولا در پلها نیروی کششی و فشاری همانند شکل زیر ایجاد میشود. یعنی در بالای دهانه فشار خواهیم داشت و در پایین آن کشش. این دو نیرو در همه پلها وجود دارد و اگر رفتار سازه برای تحمل آنها مناس