پل Bridge
انواع پل و طبقه بندی آن
تعریف پل
پل سازه ای است که برای عبور از موانع فیزیکی از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده می شود. پل های متحرک نیز جهت عبور کشتی ها و قایق های بلند از زیر آن ها ساخته شده اند. به عبارت دیگر پل سازه ای است که مسیر عبور از بالای دره، رودخانه و یا راه را بدون مسدود کردن مسیر زیرین فراهم می آورد. از این سازه برای عبور قطار، وسایل نقلیه، عابرین پیاده، لوله انتقال آب، گاز و … استفاده می شود.
طبقه بندی پل ها
پل ها را می توان از نقطه نظرهای مختلف زیر طبقه بندی نمود:
طول دهانه
سیستم سازه ای
مصالح تشکیل دهنده
کاربرد
نحوه اجرا
شکل یا هندسه
آیین نامه ای
هر پل، بدون توجه به نوع پل، باید در مقابل دو نیروی بسیار مهم مقاومت کند: نیروی فشاری و نیروی کششی. دقت شود که بالاترین نقطه دهانه بیشترین فشار را تحمل می کند (طبق مقاومت مصالح که هر چه فاصله از محور خنثی بیشتر باشد، نیرو بیشتر می شود) و به همین ترتیب، پایین ترین نقطه دهانه بیشترین کشش را تحمل می کند و در وسط دهانه که محور خنثی قرار می گیرد، کشش و فشار بسیار کم خواهد بود. این موضوع باعث شده است که در کارهای ساختمانی بیشتر از تیرهای آی شکل استفاده شود تا مصالح بیشتری در دو قسمتی که نیروی بیشتری وارد می شود، وجود داشته باشد.
طبقه بندی پل ها از نظر طول دهانه
1. دهانه های کوتاه (کمتر از 8 متر)
2. دهانه های متوسط (بین 8 تا 60 متر)
3. دهانه های بلند (بیشتر از 60 متر)
طبقه بندی پل ها از نظر سیستم سازه ای
1. پل های صفحه ای (بتنی)
2. پل های تیر و شاهتیر (بتنی و فلزی)
3. پل های خرپایی
4. پل های کابلی معلق
5. پل های کابلی ترکه ای
6. پل های قوسی
پل های ساده تیر- ستونی
ساخت این نوع پل ها جزء ساده ترین روش های پل سازی تلقی می شود. تنها چیزی که نیاز هست تیر (دهانه) با مقاومت کافی است و دو ستون در دو طرف آن که وزن دهانه را به زمین منتقل کند. توجه شود که در این نوع پل ها بر روی دهانه هم نیروی کششی و هم نیروی فشاری زیادی وارد می شود.
بیشتر پل های تیری ساده از بتن و فولاد ساخته می شوند.
پل های خرپایی
این نوع پل ها هم خانواده با پل های تیری ساده هستند، اما برای اینکه بتوان طول دهانه را بیشتر کرد از یک خرپا در آن ها استفاده می شود. این خرپا می تواند یا در بالای پل قرار بگیرد و عبور و مرور وسایل نقلیه از داخل آن باشد و یا در زیر پل قرار بگیرد.
پل خرپایی
پل های کابلی معلق
پل های معلق، پل هایی هستند که دهانه های آن ها به صورت معلق و آویزان شده توسط کابل یا زنجیرهای متصل به دو برج پل نگهداری می شوند.
در این پل ها، کابل ها کشش خالص را تحمل می کنند.
این پل ها در مسافت های بیشتر از 300 متر صرفه اقتصادی داشته و حداکثر تا مسافت 3000 متری نیز قابل طراحی می باشند. جهت سبک تر و مقرون به صرفه تر بودن، در ساخت عبورگاه این نوع پل ها می توان از مصالح فولادی نیز استفاده کرد.
پل کابلی معلق
پل های کابلی ترکه ای
در این پل ها، کابل ها کشش خالص را تحمل می کنند.
در قسمت عبورگاه این پل ها از سازه های بتنی استفاده می شود و برای مسافت های بین 100 الی 700 متر طراحی می شوند.
پل کابلی ترکه ای
پل قوسی، پلی است با تکیه گاه های انتهایی در هر طرف، که شکلی نیم دایره مانند دارد.
اعضای سازه ای در پل های قوسی تقریبا فشار خالصی را تحمل می کنند، اگر شرایط و محل اجرای پروژه، اجازه احداث فونداسیون پل های قوسی شکل را دهد این نوع پل نسبت به سایر انواع پل ها ارجعیت بیشتری خواهد داشت.
از مهم ترین شرایط ساخت پل های قوسی، کوتاه بودن مسیر دو انتهای قوس و نیز ارتفاع پل می باشد.
پل های قوسی
پل قوسی
طبقه بندی پل ها از نظر مصالح تشکیل دهنده
1. سنگی
2. چوبی
3. بتن مسلح
4. بتن پیش تنیده
5. فولادی
6. مرکب (ترکیبی از بتن و فولاد)
پل های سنگی
به علت مقاومت بالای مصالح سنگی در مقابل فشار، پل های طاقی اغلب از مصالح سنگی ساخته شده اند.
اما امروزه به علت کمبود افراد سنگ کار ماهر در ساخت پل های سنگی و همچنین زمان بر بودن اجرا و هزینه بالا در تامین مصالح آن، ساخت و استفاده از پل های سنگی محدود شده است.
پل سنگی
وزن کم چوب، استحکام و قابلیت تحمل وزن بالا از ویژگی های مثبتی است که در ساخت این نوع پل ها مورد اهمیت قرار می گیرد.
پل های چوبی، قابلیت تحمل بارهای کوتاه مدت را بدون دیدن کوچک ترین آسیبی دارا می باشند.
این پل ها معمولا به شکل قوسی ساخته شده و از آن ها به صورت موقتی استفاده می شود.
پل های چوبی
پل چوبی
پل های بتنی
پل های بتنی در دو دسته عمده پل بتن مسلح و پل بتن پیش تنیده قابل اجرا می باشند. در بسیاری از پل های طاقی شکل، در حال حاضر استفاده از بتن با توجه به علل زیر نسبت به استفاده از سنگ و ساخت پل های سنگی در اولویت قرار دارد:
_ قابلیت تحمل فشار و وزن بالا
_ سهولت در ساخت
_ در دسترس بودن مصالح تشکیل دهنده آن
پل بتنی
پل های بتن مسلح
بتن مسلح ترکیبی از بتن و فولاد است که در آن بتن در مقابل فشار و فولاد در مقابل کشش مقاومت می کند.
با توجه به روش اجرا و نحوه بتن ریزی، پل های بتن مسلح را می توان از مقاطع مختلف و با اشکال دلخواه ساخت. با این وجود، استفاده از مقاطع ساده در جهت کاهش بهای قالب بندی همواره مورد نظر است. در بعضی از حالات استفاده از سیستم پیش ساخته باعث حذف اجزاء نگهدارنده قالب ها و در نتیجه صرفه جویی قابل ملاحظه می شود.
پل بتن مسلح
در بتن پیش تنیده با انجام یک عمل مکانیکی بتن به تنهایی تنش های کششی و فشاری ایجاد شده را تحمل می کند.
با پیشرفت های حاصل شده به تدریج پل های بتن پیش تنیده جایگزین پل های فلزی و پل های بتن مسلح شدند. بدین ترتیب، با صرف هزینه کمتر، پل های با دهانه بزرگ ساخته می شوند. از طرف دیگر استفاده از این مصالح امکان به کارگیری تکنیک های جدید پل سازی را فراهم می آورد.
پل های بتن پیش تنیده
پل بتن پیش تنیده
پل های فولادی
استفاده از فولاد در ساخت پل ها از گذشته وجود داشته و با توجه به مقاومت فشاری و کششی مطلوب این مصالح، متداول شده است. این پل ها به اشکال مختلف، با تیرهای حمال معمولی یا تیرهای مشبک فولادی، با قوس یا قالب های فلزی، نورد شده از ورق و المان های اتصالی ساخته شده اند. در ساخت این پل ها گاهی از آلیاژهای سبک یا مقطع مرکب نیز استفاده می شود.
با توجه به هزینه بالای تولید، معمولا نیمرخ های فولادی دارای ضخامت ناچیز بوده و در نتیجه علاوه بر مسئله زنگ زدن و خوردگی، خطر بروز ناپایداری های الاستیک نیز همواره وجود دارد. از طرف دیگر با توجه به اینکه با افزایش طول دهانه، وزن مرده پل ها به سرعت افزایش می یابد، با توجه به ناچیز بودن ابعاد و در نتیجه سبک بودن مقاطع فلزی، هنوز نیز برای ساختن پل ها استفاده می شوند.
پل فولادی
مزایای پل های فولادی
1. سرعت و دقت در ساخت.
2. تولید قسمت های اصلی و سنگین در کارخانه و انتقال و مونتاژ سریع در محل احداث پل.
3. قابلیت انعطاف پذیری آسان فولاد جهت پل هایی که در طرح و معماری خاصی اجرا می شوند.
4. امکان تعویض، تعمیر، نگهداری و تقویت قسمت های مختلف پل که نقص فنی یا اجرایی دارند، به آسانی قابل انجام است.
5. رنگ پذیری و جلای فولاد.
معایب عمده پل های فولادی
1. از اصلی ترین معایب پل های فولادی می توان به میزان بالای خوردگی و زنگ زدگی فولاد اشاره کرد، که ممکن است به مرور زمان این خوردگی ها منجر به کاهش مقاومت و یا حتی تخریب پل ها نیز شود.
2. در سال های اخیر به علت افزایش قیمت فولاد، طراحان و مهندسان مجبور به استفاده از مصالح جایگزین در طراحی و اجرای پل ها شده اند.
طبقه بندی پل ها از نظر کاربرد
1. پل های جاده ای
2. پل های راه آهن
3. پل های پیاده رو
4. پل های رودخانه ای
5. پل های روگذر و زیرگذر
6. پل های خطوط انتقالی (آب، گاز، نفت و …)
پل های راه آهن
عرض این پل ها متناسب با تعداد خطوط آهن مورد نظر بوده و معمولا برای یک رشته خط حدود 4/8 متر و برای دو رشته خط حدود 9/8 متر می باشد. در حالت دوم گاهی عرض پل به وسیله یک درز انقطاع طولی (برای امکان تعمیر هر خط به طور جداگانه و …) به دو قسمت تقسیم می شود.
طبقه بندی پل ها از نظر نحوه اجرا
1. پل های درجا
2. پل های پیش ساخته
3. پل های طره ای
طبقه بندی پل ها از نظر شکل یا هندسه
1. مستقیم یا مورب: در این حالت محور طولی پل بر محور طولی معبر (رودخانه، دره، …) عمود می باشد.
2. قوسی: در این حالت زاویه بین محور طولی پل و محور طولی معبر غیر از 90 درجه می باشد.
طبقه بندی پل ها از نظر آیین نامه ای
1. منظم
2. نامنظم
قسمت های اصلی باربر یک پل
1. عرشه پل: بار زنده سازه را تحمل می کند.
2. پایه های پل: پایه ها مسئول انتقال بار عرشه پل به فونداسیون پل می باشند.
3. فونداسیون پل: این جزء از سازه، بار را از پایه های پل به زمین منتقل می کند.
عوامل انتخاب نوع یک پل
1. محل احداث پل.
2. کاربردی که برای آن تعریف می شود.
3. نوع فونداسیونی که برای سازه پل طراحی می شود و تکیه گاه های آن.
4. نوع مصالح مصرفی در سازه پل.
5. نوع عبورگاهی که برای پل طراحی می شود.
6. عوامل اقتصادی.
7. معماری و زیبایی پل.
8. امکانات اجرایی و نحوه اجرای طرح.
با تشکر از توجه شما