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.
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 کششی و فشاری 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 و خوردگی، خطر بروز ناپایداری های الاستیک نیز همواره موجود می باشد، از طرف دیگر نظر به اینکه 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
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 روی بال 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)می باشد. 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 سیتستم استفاده نمود.
پل با تیر های حمال تحتانی:
در این حالت تیرهای حمال عمومآاز 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 .
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 و ترک های پیش بینی نشده در آن ایجاد نشده باشد، همچنین بعد از آزمون بار گذاری که تحت شدید ترین 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 عمل آید.
از عبور سربارهای غیر مجاز که در طرح ومحاسبه قطعات پل در نظر گرفته نشده اند،اکیدآ جلوگیری شود.
ساختار کار پلها:
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, طولفنر 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.