پاورپوینت پل های خرپایی

پل های خرپایی

مقدمه
2
طراحان پل برای ایجاد تیرهای 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 آن اندازه خرپا نیز می بایست افزایش یابد تا زمانی که خرپا به نقطه می رسد که دیگر نمی تواند وزن خود را تحمل کند.

3
پل خرپایی شبیه پل تیری است با این تفاوت که آنچه در این پل بار را تحمل می کند خرپا می باشد، خرپا سازه ای است که از واحد های مثلثی تشکیل شده است. عناصر یک خرپا می توانند تحت کشش،فشار و یا گاهی هر دو قرار بگیرند.
عضو های سازنده خرپاها می توانند از جنس تیر آهن، نبشی، میله، برخی انواع پروفیل ها و… باشد.
تعریف

تحلیل خرپا
4
با استفاده از علم استاتیک و با توجه به شکل خرپا بافرض اینکه اتصالات در یک خرپامفصلی می باشد-اعضای خرپا فقط در کشش وفشار عمل می کنند-می توان یک خرپا را به راحتی تحلیل کرد.
تحلیل پیچیده تر از یک خرپا زمانی اتفاق می افتد که مفاصل صلب باشند وبار خمشی قابل توجهی به اعضا وارد شود.
خرپا بارهای عمودی را بوسیله خم شدن تحمل می کند، این خم شدن در بال بالایی ایجاد فشار و در بال پایینی کشش ودر اعضای مورب و عمودی کشش و یا فشار می کند وکشش یا فشار بودن بستگی به جهت این عضوها دارد.

در پل نشان داده شده، اعضای عمودی در کشش، اعضای افقی پایین در کشش،برش وخمش،اعضای مورب خار جی و اعضای بالایی در فشار هستند،این در حالی است که اعضای مورب داخلی در کشش هستند. عضو عمودی مرکزی از کمانش عضو فشاری جلوگیری می کند،اگر عضو فشاری سختی قابل توجهی داشته باشد. می توان عضو عمودی را حذف نمود وبا تقویت بال پایین در برابر برش وخمش اعضای عمودی بیرونی نیز قابل حذف می باشند.
5
تحلیل خرپا

6
خرپا نسبتا نادر هاو، در سال 1840 توسط ویلیام هاو ثبت شده، شامل اعضای عمودی و قطر که شیب به سمت مرکز، اعضای مورب در فشرده سازی و اعضای عمودی در تنش هستند.
شهرت ابداع جدید وی در طرح خرپایش نبود, چرا که مشابه طرح کینگ پوست بود. چگونگی استفاده از تیر های آهنی عمودی با مجموعه ای از تیر های چوبی مورب طرح او بود که مورد توجه قرار گرفت.
معروف ترین پل خرپایی

انواع پل خرپایی
خرپای آلن
(Allan truss)
خرپای بالتیمور
(Baltimore truss)
خرپا فینک
(Fink truss)
خرپا پرات (Pratt truss)
خرپای قوسی (Bowstring arch truss)
پل بیلی
(Bailey bridge)
7

8
توانایی خرپا برای توزیع نیروها در روش های مختلف منجر به استفاده از انواع پل خرپایی می باشد. نوع طراحی، مکان و چگونگی ساخت یک خرپا، تعیین کننده نوع یک خرپاست.
انواع پل خرپایی
خرپا آلن، طراحی شده توسط پرسی آلن، تا حدی شبیه خرپای هاو است.
پل بیلی بر روی رودخانه مورت، فرانسه و برای استفاده نظامی طراحی شده است.
پل بیلی (Bailey bridge)
خرپای آلن (Allan truss)

خرپا بالتیمور یک زیر کلاس از خرپای پرات استو عمدتا برای پل راه آهن استفاده می شودو طرحی ساده و بسیار قوی دارد.

انواع پل خرپایی
9
انواع پل خرپایی
خرپای بالتیمور(Baltimore truss)
خرپای قوسی (Bowstring arch truss)
این پل خرپا در سال 1841 توسط اسکوایر ویپل به ثبت رسید.

توسط آلبرت فینک در سال 1860در آلمان طراحی شده است.

10
انواع پل خرپایی
انواع پل خرپایی
خرپا فینک(Baltimore truss)
خرپا پرات(Pratt truss)
خرپا پرات شامل اعضای عمودی و قطری که شیب پایین به سمت مرکز و برخلاف خرپاها و است. خرپا پرات در سال 1844 توسط توماس و کالیب پرات اختراع شد.

11
موقعیت قرار گیری عرشه
دریک پل خرپایی عرشه می تواند در بالا،پایین یا وسط خرپا قرار گیرد.
1 ) اگر خرپا در بالای عرشه باشد به آن خرپای عرشه می گویند. در این حالت عمق موثر و طول خاک ریزی را کم می شود.
2 ) هنگامی که اعضای خرپا هم در بالا و هم در پایین زیر سازی باشد خرپای میانی نام می گیرد.
3 ) زمانی که اعضای خرپا در بالای زیر سازی گسترش یابند ولی به هم متصل نیستند،خرپای نیم میانی یا خرپای پونی نامیده می شود.

12
پل طبیعت

پل های خرپایی ایران

پل های خرپایی ایران
13
این پل در شهرستان الیگودرز استان لرستان است،قابلیت حمل محموله هایی با وزن 70تن را دارد.
در ساخت این پل با توجه به وزن زیاد و محدودیت میدان کار از روش مونتاژ و پیشروی خرپا از روی ریل استفاده شد که در نوع خود کم نظیر است.
پل بشارت

14
الف) بار نوع اول(بار عادی): معرف محور های عبوری از روی پل می باشد.
ب) بار نوع دوم:باری معادل 80کیلونیوتن که برروی مربعی به ابعاد30سانتی متر اثر می کندو موقییت آن در محدوده سواره رو متغیر است.
ج) بار نوع سوم:درپل هایی که حالت نظامی دارند باید باری برای عبور تانک یا کامیون حمل آن در نظر گرفته شود.
بارگذاری پل خرپایی
اولین گام در تجزیه و تحلیل یک خرپا است محاسبه بارهای وارده بر خرپا است.
1)بارهای دائمی (بارهای مرده): شامل وزن اجزای باربر وغیرباربر تشکیل دهنده پل و خاک روی عرشه پل
2)بارهای بهره برداری (بارهای زنده): بارهای بهره برداری شامل سه نوع بار فرضی اندکه اثر آنها معادل اثربار های واقعی موثر بر اجزای پل است.

15
3) اثر باد

4) اثر تغییر دما

الف)تغییر دما ب)گرادیان حرارت

5) اثرات خزش بتن،غوطه وری وجریان آب

6) اثر زمین لرزه
بارگذاری پل خرپایی

16
الف)مواردی که بار مرده افزایش می یابد:
1)افزایش ضخامت عرشه
2)افزایش روکش عرشه
3)افزایش پهنای پل
4)گسترش عرض جاده یا ریل
5)وجود پیاده رو
6)استفاده از نرم افزار
7)نوع بتن
علل افزایش بار

17
ب)مواردی که بار زنده افزایش می یابد:
1)بار زنده موجود>بار زنده طراحی
2) افزایش تعداد خطوط اصلی بیش از آنچه طراحی شده است.
3)افزایش سطح خرپا
4)نشناختن ناحیه ی اعمال بار
علل افزایش بار

18
ورق های اتصال باید حداقل مقاومت را در موارد زیر داشته باشد:
1)کشش ناشی از تنش برشی
2)برش
3)ترکیب خمش ونیرو های محوری
4)فشار
طراحی اتصالات خرپا

19
از آنجا که هزینه ساخت پل ها رابطه مستقیم با وزن آنها دارد،برای بهینه کردن آنها باید وزنشان را کاهش دهیم، پس در این رابطه تابع هدف وزن کل سازه است.

طراحی بهینه پل های خرپایی
طراحی با استفاده از الگوریتم کرم ابریشم
مسائل بهینه سازی خرپا به سه دسته کلی تقسیم می شود
1
2
3

20
در این طراحی که موضوع اصلی، بهینه سازی مقطع می باشد،سطح مقطع اعضای خرپا به عنوان متغیر،مختصصات گره ها،وضعیت بار گذاری،شراییز تکیه گاهی وهم چنین تعداد ومختصات اعضا ثابت در نظر گرفته می شوند،در این مسائل به دنبال مقطع هایی هستیم تا ضمن بهینه کردن تابع هدف قید های مقاومت وشکل پذیری را داشته باشند.
طراحی بهینه پل های خرپایی

21
آیین نامه بار گذاری پلها(نشریه 139)
سومین کنفرانس ملی سازه وفولاد،طراحی بهینه پل های خرپایی بااستفاده از الگوریتم کرم شب تاب،عبد الحسین بغلانی ومحمد هادی مکی آبادی
www.tatasteelconstruction.com www.ncdot.gov www.brighthubengineering.com www.InnovateUs.net http://mysite.du.edu
www.bridgecontest.org
www.itssa.ir
www.tebyan.net
www.azmoonnews.com
www.en.wikipedia.org
www.brighthub.com
منابع