آشنایی با انواع پل و ساختار پل :
تعریف پل:
سه نوع اصلی پل ها:
- پل تیری
- پل قوسی
- پل معلق
- اولین تفاوت این ۳ پل، در فاصله دهانه آن ها می باشد.
- دهانه، درواقع فاصله ای میان پایه های ابتدایی و انتهایی پل می باشد، اعم از اینکه آن ستون، دیوار های دره یا پل باشد.
- در حال حاضر، طول پل های تیری مدرن ۲۰۰ پا (۶۰متر) یا کمتر از آن می باشد.
- از طرفی دیگر طول پل قوسی مدرن به ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ پا (۲۴۰ تا ۳۰۰ متر) می رسد.
- پل های معلق هم تا ۷۰۰۰ متر طول دارند.
عوامل موثر بر طول پل:
زمانی می توانیم بفهمیم چه عاملی موجب تفاوت طول پل ها با یکدیگر می باشد، که تاثیر نیروی فشاری و نیروی کششی بر طول پل ها را درک کرده باشیم؛ در ادامه به بررسی این ۲ عامل می پردازیم:
نیروی فشاری:
این نیرو، باعث فشرده شدن و یا کوتاه شدن چیزی که بر روی آن وارد می آید (پل) می شود.
نیروی کششی:
این نیرو باعث افزایش طول و گسترده تر شدن چیزی که بر روی آن عمل می کند، می گردد.
به عنوان یک مثال می توان به فنر اشاره نمود که هرگاه آن را روی زمین فشار می دهیم یا دو سر آن را به یکدیگر نزدیک می کنیم، فنر متراکم شده و طول آن کمتر می شود و هرگاه دو سر فنر را کشیده و از هم دور نماییم به علت نیروی کششی ایجاد شده، طول فنر بیشتر می شود.
چگونگی تاثیر نیرو بر طول پل:
- نیرو های فشاری و کششی در تمامی پل های ساخته شده وجود دارند و باعث خم شدن یا از هم گسیختن پل می شوند.
- طراح این پل ها موظف است که طی عملیاتی، از ایجاد تاثیر های مخرب بر پل ها توسط این دو نیری جلوگیری نماید.
- زمانی که نیروی فشاری بر توانایی شئ در مقابله با فشردگی غلبه کند، حالت خمش رخ می دهد که در این صورت طراح، وظیفه خنثی سازی، پخش و یا انتقال نیرو را دارد.
- اگر نیرو به منطقه بزرگتری گسترش داده شود و هیچ تک نقطه ای مجبور به متحمل شدن بخش زیادی از نیروی متمرکز نباشد، حالت پخش نیرو رخ داده است
- در حالتی که نیرو از یک منطقه غیر مستحکم به منطقه مستحکم که برای مقابله با نیرو طراحی شده هدایت شود، انتقال نیرو اتفاق افتاده است.
- پل قوسی، مثالی برای پراکندگی و پل معلق، مثالی بارز برای انتقال نیرو است.
پل های تیری:
پل های تیری، سازه های افقی و مستحکمی می باشند که روی ۲ پایه استوار شده اند که هر کدام از پایه ها در یکی از انتهای طرفین پل قرار دارند. وزن پل و هرگونه وزن اضافی دیگر که بر روی پل اعمال می شود، مستقیماً به وسیله پایه ها تحمل می شوند.
فشار در پل های تیری :
در انواع پل های تیری، نیروی فشاری در بالای عرشه پل یا جاده خودش را نشان می دهد و باعث کوتاه تر شدن بخش بالایی عرشه می گردد.
کشش در پل های تیری:
برآیند نیروی فشاری در قسمت بالایی عرشه، منجر به نیروی کششی در قسمت پایینی عرشه می شود و همین کشش، باعث افزایش طول، در بخش پایینی پل می شود.
پراکندگی در پل های تیری:
تعداد بالایی از انواع پل های تیری که شما آن ها را دیده اید، از تیر های بتونی و یا فولادی برای تحمل بار استفاده می کنند. لازم به ذکر است که اندازه تیر و ارتفاع تیر، بر حسب مسافتی که تیر دارد، محاسبه می شوند یعنی هر چقدر ارتفاع تیر بیشتر باشد، مقدار مصالح بیشتری برای پراکنده کردن کشش، مورد نیاز است؛ به همین علت طراحان پل برای ایجاد تیر های بلند، از شبکه های فلزی یا خرپا بهره می گیرند؛ این خرپا تیر را مستحکم کرده 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 هم باید بیشتر شود تا زمانی که خرپا به نقطه ای برسد که دیگر قادر به تحمل وزن خودش نباشد.
تاریخچه پل های تیری:
- پل های تیری در سبک های متنوع و متعددی طراحی و ساخته می شوند.
- عامل تعیین کننده نوع یک خرپا، نوع طراحی، مکان و چگونگی ساختن آن می باشد.
- در اوایل انقلاب صنعتی ایالات متحده، پل های تیری به سرعت ساخته می شدند.
- طراحان در اوایل انقلاب صنعتی، از طریق ایجاد طرح های نوین و سازه های مختلف و متعدد، به این حرفه رونق بخشیدند.
- به مرور زمان، پل های چوبی جای خود را به پل های فلزی یا نیمه فلزی دادند.
- نمونه های متنوع از خرپا ها قدم های موثری را در راستای توسعه و پیشرفت، در این زمینه برداشتند.
- خرپای «هاو»، یکی از ابتدایی ترین و مشهور ترین خرپاها به حساب می آمد که در سال ۱۸۸۴ به وسیله شخصی به نام «ویلیام هاو» طراحی و ساخته شد.
- البته گفتنی است که شهرت ابداع جدید ویلیام هاو در طرح خرپایش نبود، زیرا این طرح، مشابه طرح king post بود.
- آنچه مورد توجه همگان بود، شیوه استفاده از تیر های آهنی عمودی با مجموعه ای از تیر های چوبی مورب در طرح او بود.
- هنوز هم خیلی از پل های تیری طرح هاو در خرپای خود استفاده می نمایند.
مقاومت خرپا:
هر تیر، به خودی خود هر نوع فشردگی یا کشش را شامل می شود. بالاترین میزان فشردگی در بالاترین قسمت تیر و بالاترین میزان کشش در پایین ترین قسمت تیر است. در قسمت میانی تیر، فشردگی و کشش کمتری وجود دارد. در صورتی که تیر، به گونه ای طراحی شود که بالاترین مقدار مصالح در بالا و پایین تیر استفاده شده و در وسط تیر مصالح کمتری مصرف شود، بهتر می تواند نیروهای کششی یا فشاری را متحمل شود؛ البته لازم به ذکر است که تیر های I شکل، بسیار محکم تر از انواع تیر های مستطیلی ساده می باشند.
مرکز تیر از عضو های مورب خرپا تشکیل شده به گونه ای که بالا و پایین خرپا نشان دهنده بالا و پایین تیر است. به غیر از مطالب ذکر شده در مورد تاثیرات خرپا، علت دیگری نیز وجود دارد که ثابت می کند چرا خرپا مستحکم تر از تیر است: یک خرپا می تواند نیرو را پخش کند. خرپا به گونه ای طراحی شده است که به دلیل داشتن تعداد زیادی از مثلث ها (که به طور معمول در آن مورد استفاده قرار می گیرند)، هم می تواند یک سازه بسیار مستحکم ایجاد کند و هم کار انتقال نیرو را از یک نقطه به منطقه وسیعی انجام دهد.
برای آشنایی با سایر انواع پل ها به مقاله آشنایی با پل ها و ساختار آن ها ۲ در سایت تهران ابزار مراجعه نمایید.