ساخت پل | ساختار و کاربرد پل در گذر زمان

ساخت پل جزو آن دسته از فرآیندهای سازه‌ای است که طراحی و اجرای آن نیازمند تخصص و متشکل از المان‌ها، قطعات و اتصالات عظیم فولادی و بتنی می‌باشد و بایستی به مراتب از ایمنی و مقاومت بالایی برخوردار باشد تا اهداف معین از ساخت پل حاصل شود.

برای وصل کردن دو مکان یا دو نقطه به هم جهت عبور و مرور راحت ماشین و انسان و هم‌چنین جهت گذر از موانعی مثل دره و رودخانه از پل استفاده می‌شود.

در ساخت پل از انواع مصالح اعم از سنگ، بتن، میلگرد و فولاد، چوب، تیرآهن، کامپوزیت استفاده می‌شود، که هر کدام مقاومت و کارایی منحصر به خود را دارد.

هدف این مطلب از دانشنامه عصرآهن مروری بر روند طراحی، انتخاب مصالح و اجزای تشکیل دهنده آن، ساخت و نگهداری انواع پل و علل خرابی آن است؛ با ما همراه باشید.

پل چیست؟

پیاده‌رو و پل‌های کوچک چوبی برای گذر از رودخانه و یا چیدن سنگ‌ها بر مسیر رودخانه که جهت سهولت گذر از آن، ابداع شده به دست بشر نخستین بود، می‌توان گفت شروعی برای پل سازی‌های عظیم امروز بوده است. در جهان پل‌هایی وجود دارد که قدمت آن به بیش از 1700 سال می‌رسد. لازم به ذکر است آیرون بریج کشور انگلیس، انقلابی عظیم در نحوه ساخت پل‌ها در جهان بوده است.

پل جهت آسان و هموار کردن مسیرهایی که عبور از آنها سخت و دشوار است و برای عبور از مانع‌هایی مثل دره، دریا، رودخانه طراحی می‌شود. ساخت پل بر روی جاده‌ها با هدف بدون مسدود کردن مسیر و جاده پایین انجام می‌گیرد. در موارد شهری برای جلوگیری از ترافیک و یا کاهش آن پل احداث می‌گردد.

طراحی پل همراه با دانش مهندسی روز، دقت و بررسی بالا انجام می‌گیرد. مواردی مانند محل احداث پل، منابع و مصالح در دسترس، بودجه در نظر گرفته شده، در طراحی و انتخاب نوع پل تاثیرگذار است.

احتمالا استفاده از پل در کاربری‌های مختلف شهری و غیر شهری مانند عابر پیاده، بزرگراه‌ها، جاده‌های خطوط راه‌آهن که از دره و یا موانع عبور می‌کند، جاده‌های روی رودخانه و دریا و دره را دیده‌اید. همه این موارد جزو کاربری‌های متفاوت پل‌ها می‌باشند. هم‌چنین جهت انتقال آب و سیالاتی مانند گاز و نفت از طریق لوله‌ها، از سازه پل می‌توان استفاده کرد.

اکثر پل‌ها دهانه کوتاه دارند که از المان‌های بتن مسلح، بتن پیش تنیده و فولاد ساخته می‌شوند. برای پل با دهانه متوسط از خرپا و قوس استفاده می‌کنند و برای دهانه بسیار بزرگ، از پل‌های معلق استفاده می‌شود.

می‌توانید انیمیشن اجرای مراحل ساخت پل بتنی از صفر تا صد، در ویدئو بالا مشاهده کنید.

مصالح قابل مصرف در ساخت پل

بشر برای انجام انواع فعالیت‌های خود مثل رفت و آمد، حمل و نقل، خدمت رسانی، نیاز به بناها و زیر ساخت‌های شهری دارد. سیستم حمل و نقل به دلیل ایجاد ارتباط بین دو مقصد از طریق زمینی، دریایی و یا هوایی جایگاه محکمی با هدف انجام فعالیت‌های اجتماعی و اقتصادی در این زیر ساخت‌ها دارد. پل جهت عبور از دره، رودخانه و جاده به طور گسترده از گذشته تا به امروز مورد استفاده قرار گرفته است.

در ساخت پل بایستی الزاماتی مانند مشکلات ترافیک، مشخصات مکان احداث، هندسه پل، روسازی و زیرسازی در نظر گرفته شود. با توجه به این الزامات و انواع مصالح مصرفی، تنوع گوناگونی در طراحی پل ها می‌توان ارائه کرد.

در ساخت پل‌ از تمامی مصالحی که در ساختمان سازی به کار گرفته می‌شود، از آجر گرفته تا تیرآهن می‌توان استفاده کرد. نوع مصالح مصرفی با توجه به قابل دسترس بودن، بودجه پروژه و نوع طرح پل متغیر می‌باشد.

مصالح متداول قابل استفاده در پل‌سازی فولاد، بتن مسلح، المان‌ها بتنی پیش تنیده و پس تنیده است که بسته به رفتار سازه‌ای پلِ طراحی شده، هر کدام از این مصالح برای ساخت انتخاب می‌شود.

برنامه ریزی، طراحی و مراحل ساخت هر پل گام‌هایی منطقی و ضروری می‌باشد که برای رسیدن به رفتار خوب سازه‌ای در هنگام وقوع بار ترافیکی یا مقاومت در برابر سیل یا حوادث لرزه‌ای باید اعمال گردد.

فرآیند نگهداری، عمر سازه را تضمین می‌کند و باید به درستی انجام شود تا از بسته شدن پل و ایجاد مشکلات ترافیکی جلوگیری به عمل آید.

نکات قابل توجه در ساخت پل

برای حفاظت و پشتیبانی از سازه در مقابل بارهای وارده و شرایط محیطی بررسی‌هایی باید انجام گیرد و در طراحی اعمال گردد.

از جمله بارهای وارده می‌توان به بارمرده، بار ترافیک، باد، باران و حوادث طبیعی مانند سیل و زلزله اشاره کرد که حتما در نظر گرفته و در روند و روش طراحی سازه پل دخالت موثر داده می‌شود.

از طرفی با گذشت زمان در طولانی مدت عواملی مانند خوردگی، سایش، خستگی در پل رخ می‌دهد که باید در روند نگهداری بعد از ساخت پل در نظر گرفته شود تا از خسارات متعدد و خرابی‌های فاجعه بار جلوگیری شده و هزینه‌های اضافی پرداخت نشود.

جهت طول عمر سازه و حفاظت از آن و پیشگیری و کنترل فرآیند تخریب از روش‌های حفاظتی مثل استفاده از رنگ، پوشش و حفاظت کاتدی می‌توان استفاده کرد.

مدیریت و نگهداری سازه پس از اتمام ساخت پل شروع می‌شود و شامل بازرسی از بخش‌های سازه و ارزیابی دقیق آن و زمین‌های پیرامون پل در بازه‌های زمانی یکپارچه است. بعد از وقوع حوادث طبیعی و بحرانی، بازرسی های دقیق تری انجام می‌شود و در صورت مشاهده مشکل، اقدامات لازم اعمال می‌گردد.

بخوانید: خستگی در میلگرد | آشنایی با آزمون خستگی و تاثیر آن بر مقاومت سازه

انواع پل‌های قدیمی و مدرن

تکامل ساخت پل از قرن نوزدهم با تغییر در مصالح مصرفی، تکنیک‌های بهینه سازی، طراحی معماری و ساختاری، دچار تغییرات اساسی شد. ساختار انواع پل با تنوع در مصالح به کاربرده شده، هندسه و دیزاین معماری، بارها و تنش‌های وارده مشخص می‌شود.

پل‌های باستانی

در ایام قدیم، پل‌ها با یک هندسه ساده ساخته می‌شدند و کاربری بسیار محدودی داشتند، زیرا فقط می‌توانستند دهانه‌های بسیار کوچک مانند رودخانه‌های کوچک را پوشش دهند. این پل‌ها به وسیله چوب، سنگ و طناب ساخته می‌شدند.

پل قوسی سنگی

اولین پل‌هایی که براساس ریاضیات و علم مهندسی ساخته شد، از نوع طاق سنگی بود. به طور دقیق نمی‌شود بیان کرد اما سازه‌هایی توسط تمدن‌های یونانی یا رومی ساخته شده بود که از آن‌ها به عنوان قنات، جاده‌هایی برای پیاده روی و راندن کالسکه استفاده می‌کردند. این پل‌ها ظرفیت فشاری و مقاومت بالایی داشتند.

پل خرپایی چوبی

با آغاز قرن نوزدهم، چوب به یکی از المان‌های مصرفی در سازه‌ها تبدیل شد و پل‌های خرپایی ساخته شد. این خرپاها ویژگی‌هایی همچون افزایش تنش محوری، ساخت پل با دهانه بزرگ‌تر را به پل‌ها اضافه کردند. پل خرپایی چوبی در عین وزن کم، سختی مناسبی برای تحمل بارهای زیاد دارد.

پل خرپایی فولادی

از آنجا که افزایش جریان ترافیک و وزن وسایل نقلیه بیشتر شد، پل‌های چوبی برای پشتیبانی از بارهای وسیله نقلیه کافی نبودند بنابراین شروع به استفاده از مصالح مقاوم‌ تری مانند فولاد شد و پل خرپایی فولادی به عرصه مهندسی قدم نهاد.

این نوع از پل‌ها مزیت‌هایی از جمله افزایش بیشتر طول دهانه و تحمل بارهای بالاتر دارند که همین امر باعث استقبال بیشتری از جانب مهندسین شد. پل فولادی جایگزین پل خرپایی چوبی گشت و موجب ساخت پل‌های عظیم شد.

پل کابلی

پل کابلی با امکان ساخت دهانه‌های بسیار بزرگ نوآوری مهمی در صنعت پل‌سازی بود. این سازه‌ها عظیم بوده و از لحاظ هندسی و بصری بسیار بزرگ و طولانی می‌باشند.

پل بتنی پیش تنیده و پس تنیده

در اوایل قرن 20 با معرفی سیمان به بازار ساخت و ساز، طراحی بتن مسلح برای اولین بار توسعه یافت و تاثیر خود را بر سازه و ساخت پل‌ها گذاشت. در پل بتن آرمه، تمام عناصر پل تحت فشار هستند و به استثنای عرشه اصلی که براساس حالت خمشی کار می‌کند این نوع پل‌ها براساس ظرفیت فشاری برپا هستند.

پل بتنی پیش تنیده و پس تنیده مناسب جاده‌ها و بزرگراه‌ها و برای اتصال شهرها به هم مفید هستند. پل‌های بتن مسلح که براساس سیستم سازه‌ای تیرچه ساخته می‌شوند به دلیل هزینه کمتر نسبت به ساخت دیگر پل‌ها، گزینه منتخب واقع می‌شوند اما در مقایسه با سیستم خرپایی، پل خرپایی عملکرد بهتری نسبت به پل بتنی دارد.

از جمله پل‌های دیگر می‌توان به پل طره، پل متحرک و پل معلق اشاره کرد.

ویژگی‌های کیفی مهم در پل‌ها

• از بارهای مرده، زنده و بحرانی پشتیبانی کنند.
• از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند.
• برای عبور وسایل نقلیه لاین بندی شده باشند و در صورت وجود قسمتی برای عابر پیاده، به وسیله نرده از خیابان اصلی جدا شود.

بخوانید: دال بتنی | آشنایی با سقف‌های کم وزن و مدرن

جمع بندی

در این نوشته تمرکز اصلی روی ساخت پل‌ به عنوان بخشی از زیر ساخت‌های حمل و نقل زمینی، رفتار و عملکرد آن در هنگام وقوع بار و شرایط بحرانی، طراحی، ساخت و نگهداری آن بود.

با تاکید مکرر بر اینکه طراحی پل علمی تخصصی بوده و بایستی براساس اصول مهندسی انجام گردد تا از مشکلات جدی و خسارات مالی و جانی بعد از احداث پل جلوگیری شود.

در صورت تمایل می‌توانید با مشاورین ما در عصرآهن در خصوص خرید میلگرد و اقلام مربوطه با شماره ۰۴۱۳۳۲۵۰۲۸۰ در تماس باشید. مشاورین ما در زمینه خرید آهن و فولاد راهنمای شما خواهند بود.