انواع پل

23 بهمن 1400 | مهندس زهرا راستین

مقدمه

پل‌ها که نخست با ابتدایی ترین مصالح و طرح‌ ها ساخته شده بودند، به سرعت تکامل یافته و امکان ساخت عرشه‌های وسیع و گستردن مسافت‌ های طولانی بر روی رودخانه‌ها، دره‌ها، زمین‌های غیرقابل دسترس، سطوح بسیار مرتفع و زیرساخت‌های از پیش ساخته شده شهر را فراهم کردند. با شروع قرن سیزدهم قبل از میلاد مسیح در عصر برنز یونان، پل‌های سنگی قوسی به سرعت در سراسر جهان گسترش یافتند و در نهایت زمینه ساز پیدایش فولاد، آهن و سایر مواد در پل‌هایی شدند که ممکن است کیلومترها طول داشته باشند.

پل‌ها می‌توانند از نظر ظاهر، ظرفیت باربری، ویژگی‌های ساختاری، قطعات متحرک، مصالح ساختمانی و موارد دیگر برای انجام وظایف مختلف، تحمل وزن های مختلف، و عبور از زمین‌ها با اندازه‌ها و پیچیدگی‌های مختلف، تا حد زیادی متفاوت باشند.

انواع پل

انواع مختلف پل عبارتند از:

پل قوسی: بیش از 1000 پل قوسی سنگی توسط رومیان ساخته شده که برخی از آنها امروزه نیز پابرجا هستند، مانند پل Pont-Saint-Martin در دره Aosta ایتالیا (ساخته شده در قرن اول قبل از میلاد). طراحی این پل به بیش از 3000 سال پیش باز می گردد. هم اکنون نیز پل های قوسی مدرن از بتن ساخته می شوند.

وزن پل قوسی بار مرده آن را تشکیل می دهد. این پل با نیروهای بار و گرانش نگه داشته می شود. پل های قوسی با انتقال فشار رو به پایین گرانش به سمت داخل و مرکز سازه، در جهت یک سنگ مرکزی به نام کیستون، ثبات خود را حفظ می کنند. این اصل فشار نامیده می شود و قوس زیرین را قادر می سازد تا سطح یا عرشه بالایی را نگه دارد. نوسانات دما می تواند منجر به بی ثباتی پلهای قوسی شود، بنابراین طراحی قوس گاهی با لولا هایی در هر پایه و حتی مرکز دهانه اصلاح می شود. این امر به پل‌های قوسی بلندتر اجازه می‌دهد تا با انبساط و انقباض مواد در هنگام نوسانات شدید دما، سازگار شوند.

پل با تیر نورد شده: یکی از اساسی ترین انواع پل، پل با تیر نورد شده است. یک نمونه عالی از این نوع، پل چوبی ساده است که ممکن است هنگام پیاده روی در مناطق روستایی با آن روبرو شده باشید. به طور سنتی، عرشه پل شامل تخته های چوبی یا تخته های سنگی است (اغلب به عنوان پل کلاپر شناخته می شوند). دو تیر روی تکیه گاه ها / پایه هایی که در دو طرف قرار گرفته اند اجرا می شوند. تیرهای دیگر اغلب در بین تیرهای اصلی یافت می شوند که پشتیبانی و پایداری بیشتری را فراهم می کنند. یک عرشه ساده به صورت عمودی در سراسر تیرهای زیرین قرار گرفته و افراد یا وسایل نقلیه از روی آن عبور می کنند. سازه با "تکیه گاه ساده" اصطلاحی است که برای توصیف این نوع ساختمان استفاده می شود. بر خلاف سازه های قوسی و دیگر انواع پل، هیچ انتقال تنشی در این نوع پل وجود ندارد.

پل های خرپایی: این نوع از پل که محبوبیت فراوانی دارد، با استفاده از شبکه ای مورب از ستون های اغب مثلثی شکل که در بالای پل قرار می گیرند، فشار را در کل سازه توزیع می کند. عناصر منفرد این سازه (معمولاً تیرهای مستقیم) می توانند تنش های کششی و فشاری دینامیکی را تحمل کنند، اما با پراکندگی آن بارها در کل سازه، پل می تواند نیروهای بسیار قوی تر و بارهای بسیار بیشتری را نسبت به سایر طرح های پل تحمل کند. خرپا با ستون های شاه (دو پایه مورب که توسط یک ستون عمودی در مرکز پشتیبانی می شوند) و ستون های ملکه (دو پایه مورب، دو پایه عمودی و یک پایه افقی که دو پایه عمودی را در بالا به هم متصل می کند) از محبوبیت بیشتری برخوردار است. آلن، بیلی، بالتیمور، بولمن، بوسترینگ، براون، هاو، توری، لنتیکولار، پنسیلوانیا، پرت و سایر انواع خرپا نیز مورد استفاده هستند.

پل کنسولی: اولین پل کنسولی همگام با شکل گیری یک دستاورد مهندسی فوق العاده ساخته شد. در تکیه گاه پل، از کنسول هایی که ممکن است تیرهای ساده یا خرپا باشند استفاده می شود. پل های کنسولی که برای تسهیل تردد مورد استفاده قرار می گیرند، از بتن پیش تنیده یا فولاد سازه ای تشکیل می شوند. با توجه به اینکه تیرهای افقی که بازوی کنسول را تشکیل می دهند فقط در یک طرف دارای تکیه گاه هستند، این طرح کمی خطرناک به نظر می رسد. با این حال، دو بازوی کنسول توسط یک دهانه معلق به هم متصل می شوند که اساساً فاقد تکیه گاه زیرین است. به جای مهاربندی عمودی سنتی، وزن پل توسط مهاربندی مورب با استفاده از تیرهای افقی حفظ می شود.

پل معلق: به دلیل وجود پل با شکوه گلدن گیت در سانفرانسیسکو، پل معلق احتمالاً شناخته شده ترین نوع پل در ایالات متحده است. برج‌های دوقلوی نارنجی 746 فوتی و جلوه ‌های هنری آرت دکو که در سال 1937 ساخته شده‌اند، سالانه بیش از 10 میلیون نفر را به خود جذب می‌کنند. پل‌های معلق دقیقاً همان چیزی هستند که در ظاهر به نظر می‌رسند: آنها توسط ستون‌های عمودی یا پایه هایی که توسط کابل‌های معلق به هم وصل شده‌اند، پشتیبانی می‌شوند. آویزهای عمودی کوچک به این کابل های اصلی متصل شده و از نیروی کششی برای بالا نگه داشتن عرشه پل استفاده بهره می گیرند. کشش نیروی اصلی است که پل های معلق را حفظ می کند. اگرچه پل‌های معلق اولیه از طناب‌های ساده‌ای تشکیل شده بودند که تخته‌های چوبی را نگه می‌ داشتند، تکنیک پل معلق زمان حاضر اجازه می‌دهد تا دهانه‌های وسیعی در میان کانال‌های عریض ایجاد شود. با این حال، این پل ها تنها در چند نقطه (برج ها یا ستون ها) به زمین متصل می شوند. ممکن است پل معلق بر اثر باد شدید یا عبور ترافیک سنگین تکان بخورد. باد یا حرکت روی پل می تواند ارتعاش ایجاد کند. هنگامی که فرکانس‌ ارتعاش به مقدار خاصی می‌رسد، رزونانس رخ می‌دهد، دقیقا همان مکانیزمی که باعث می‌شود وقتی یک خواننده آموزش‌دیده یک نت به اندازه کافی بلند می‌زند، شیشه خرد شود. اگر ارتعاشات به اندازه کافی قوی باشند، گذرگاه های پل ممکن است مختل شده و فرو بریزند.

همچنین نیروی پیچشی که معمولاً توسط متغیرهای خارجی مانند باد ایجاد می‌شود، می‌تواند به پل‌ معلق ضربه زده و باعث ناامن شدن آن شود. اگر سطح به طور قابل توجهی پیچ بخورد، مسافران ممکن است از روی پل به بیرون پرتاب شوند. علاوه بر پیچش که باعث ایجاد کشش در صفحه عمودی می شود، برش باعث ایجاد تنش در صفحه افقی می شود. این امر زمانی اتفاق می‌افتد که فشارهای محیطی منفی روی یک قطعه ثابت  پل وارد شوند که سبب می‌شود قطعه مانند چوبی بین دو دست بشکند.

پل کابلی: پل کابلی تیرهای متقاطع یا عرشه پل را مستقیماً به ستون ها یا برج ها متصل می کند. هیچ کابل اصلی وجود ندارد، فقط تعدادی آویز عمودی به نوک برج متصل می شوند. این آویزها برای محکم نگه داشتن عرشه پل از نیروی کششی استفاده می کنند. پل Strömsund سوئد به عنوان اولین پل کابلی مدرن جهان در نظر گرفته می شود. در سال 1956، ساخت سه دهانه به پایان رسید. عرشه فولادی و بتنی توسط کابل‌های مورب از دو ستون آویزان شده است. پل خورشیدی با عرشه شیشه‌ای که در سال 2004 بر روی رودخانه ساکرامنتو در ردینگ، کالیفرنیا ساخته شد، از تکنیک کابلی بهره می گیرد. پل معروف بروکلین که در سال 1883 افتتاح شد، یک پل مرکب کابلی و معلق است.

پل قوسی مهار شده: جذابیت پل قوسی مهار شده به دیلی ساختار قوس فلزی است که توسط پیوندهای عمودی بین طاق و عرشه پشتیبانی می شود. وتر زیرین، دو انتهای سازه قوس را به هم متصل می کند. عملکرد آن مشابه عملکرد سیم کمان است. اتصالات عمودی فشار رو به پایین از ساختار قوس به عرشه پل را به کشش تبدیل می کند. بسیاری از مردم بر این باورند که تکیه گاه ها مسئول نگه داشتن پل قوسی متصل و ساختار قوس هستند. از سوی دیگر، عرشه/وتر تقویت شده چیزی است که دو انتهای قوس را به هم متصل می کند.

نتیجه

وقتی پل های مختلف و نحوه عملکرد آنها را در نظر بگیرید، دنیای کاملا جدیدی از مهندسی طراحی را کشف خواهید کرد. بسیاری از ما فکر می کنیم جنبه زیبایی شناسی یک پل مدرن اغلب از مولفه های اساسی طراحی است. این ویژگی ها می توانند به روش های مختلف به مدیریت تنش و استرس کمک کنند. همچنین اینکه چگونه طرح های مختلف پل برای زمین های مختلف بکار گرفته می شوند، می تواند بسیار جذاب باشد. برای سالیان متمادی، این طرح‌های اولیه در مورد دوام، طول عمر و ایمنی خود حرفها برای گفتن داشته اند!

افراد دارای مهارت در این زمینه

در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .