:تعریف پل
پل سازهای است که برای عبور از موانع فیزیکی ازجمله رودخانهها و درهها استفاده میشود. پلهای متحرک نیز جهت عبور کشتیها و قایقهای بلند از زیر آنها ساختهشده است
بشر همواره دنبال راهی برای حملونقل کالا از محلی به محل دیگر بوده است . حملونقل از طریق رودخانه توسط قایقهای اولیه اولین روشی بود که بشر بدان دستیافت .هرچند که امروزه نیز حملونقل رودخانهای یا دریایی ارزانترین نوع حملونقل میباشد لیکن باید به این نکته توجه داشت که رودخانه یا دریا در امتداد و مسیر دلخواه وجود نداشته و بشر ناگزیر به استفاده از راههای زمینی بوده است اولین راههای زمینی ساختهشده شاید راههای ارتباطی بین چند روستا باشد . گسترش شهرنشینی و به وجود آمدن حکومتهای مرکزی ازنقطهنظرهای اجتماعی ، سیاسی ، نظامی و اقتصادی بشر را ناگزیر به ایجاد راههای زمینی طولانی نموده است
هرچند که در حملونقلهای اولیه با استفاده از اسب و قاطر و شتر برای عبور از درهها و رودخانهها احتیاج به تمهیدات خاصی نبود و عبور از این موانع هرچند که بهدشواری ولی به هر طریق صورت میگرفت ، لیکن لزوم سرعت بیشتر در ارتباطات و همچنین سنگینتر شدن محمولات و استفاده از وسایل حملونقل پیشرفته تر نظیر گاری ،معبری ایجاد مینماید که امروز به آن پل میگوییم . امروزه نقش راههای شوسه و آهن در ساختار اجتماعی و سیاسی یک کشور بر هیچکس پوشیده نیست . برای حمل کالا از نقاط تولید به مصرف از بنادر به مراکز توزیع از مزارع به کارخانهها و شهرها ارتباط روستا به روستا ، روستا به شهر ، شهر به شهر و غیره بشر احتیاج به راههای دسترسی سریع و ایمن دارد . لازمه هر راه سریع عبور آسان و مطمئن آن از عوارض طبیعی مثل رودخانهها و درهها میباشد که این کار توسط پل انجام میشود. هر چه سرمایهگذاری اولیه در ساخت پل بیشتر باشد هزینههای استهلاک وسایل نقلیه و زمان در آینده کمتر خواهد بود
در ادامه به بررسی تاریخچه پل و تقسیمبندی آن ازنقطهنظرهای مختلف میپردازیم
:تاریخچه پل
ایجاد گذرگاهها و پلها برای عبور از درهها و رودخانهها از قدیمیترین فعالیتهای بشر است. پلهای قدیمی معمولاً از مصالح موجود در طبیعت مثل چوب و سنگ و الیاف گیاهی بهصورت معلق یا با تیرهای حمال ساختهشدهاند.پلهای معلق از کابلهایی از جنس الیاف گیاهی که از دو طرف به تختهسنگها و درختها بستهشده و پلهای با تیر حمال از تیرهای چوبی که روی آنها با مصالح سنگی پوشیده میشد، ساختهشدهاند
ساخت پلهای سنگی به دوران قبل از رومیها برمیگردد که در خاورمیانه و چین پلهای زیادی بدین شکل برپاشده است. در اروپا نیز اولین پلهای طاقی را 800 سال قبل از میلاد مسیح، برای عبور از رودخانهها از جنس مصالح سنگی ساختهاند.اغلب پلهای ساختهشده توسط رومیها از طاقهای سنگی دایره شکل با پایههای ضخیم تشکیل یافته است.در ایران نیز ساختن پلهای کوچک و بزرگ از زمانهای بسیار قدیم رواج داشته و پلهایی نظیر سیوسهپل، پل خواجو و پل کرخه بیش از 400 سال عمر دارند
از قرن یازدهم به بعد روشهای ساختن پلها پیشرفت قابلتوجهی نمود و بهتدریج استفاده از دستگاههای فشاری از مصالح سنگی و آجر با ملاتهای مختلف و دستگاههای خمشی از چوب متداول گردیده و تا اوایل قرن بیستم ادامه یافت. شروع قرن بیستم همراه با استفاده وسیع از پلهای فلزی و سپس پلهای بتن مسلح میباشد
از اوایل قرن نوزدهم ساخت پلهای معلق، قوسی یا با تیر حمال از آهن آغاز شد. اولین پل معلق از آهن در سال 1796 به دهانه 21 متر در آمریکا ساخته شد، همچنین در سال 1850 یکی از مهمترین پلهای با تیر حمال از جنس آهن متشکل از دو دهانه 140 متر و دو دهانه 70 متری در انگلستان ساخته شد
طویلترین پل معلق به طول تقریبی 7 کیلومتر در سانفرانسیسکو ساخته و بزرگترین دهانه معلق به طول تقریبی 1400 متر در انگلیس (روی رودخانه هامبر) طراحیشدهاند. در سالهای اخیر طرح پلهای ترکهای فلزی (با کابل مستقیم) نیز برای دهانههای بزرگ موردتوجه قرارگرفته و بعد از نخستین پل که در سال 1955 به دهانه 183 متر در سوئد ساختهشده، پلهای زیادی اجراشده است
:طبقهبندی پلها
:پلها را میتوان ازنقطهنظرهای مختلف طبقهبندی نمود
سیستم سازهای
مصالح تشکیلدهنده
کاربرد
نحوه اجرا
شکل هندسی
پلها ازجمله شاهرگهای حياتي در مواقع بروز سوانح طبيعي هستند، بنابراين جزو سازههاي مهم دستهبندي ميشوند. درنتیجه براي مقاومسازي آنها در برابر زلزله بايد از روش يا روشهایی استفاده کرد که مورد اعتماد، کارا و تا حد امکان مقرونبهصرفه باشند. يکي از اين روشها که از اوايل قرن حاضر مطرح و در اين اواخر به آن توجه بيشتري شده است ، جدايش پلها توسط سيستمهاي لرزه جدايش ميباشد. پلها به دليل خصوصيات ويژه خود، بستر مناسبي براي استفاده از اين سيستمها هستند
بنابراین : 1 – معادلسازي در امر تحليل سازهها، بهویژه پلها، نقش بسيار مهمي را ايفا میکند. 2 – به دليل اهميت پلها بهعنوان يکي از شریانهای حياتي نيروهاي امدادرساني در مواقع بحران، آناليز ديناميکي آنها، بخصوص پلهای داراي بالشتکهاي الاستومري توصيه ميگردد. 3 – استفاده از سيستمهاي لرزه جدايش غيرخطي، نتايج مطلوبتری را نسبت به سيستمهاي لرزه جدايش خطي سبب ميگردد که در اين ميان کاربرد بالشتکهای سربي لاستيکي، عمليتر به نظر ميرسد. 4 – استفاده از سيستمهاي لرزه جدايش بهعنوان يک گزينه مطرح براي طراحي پلها در برابر زلزله و نيز تقويت پلها موجود، قابلبیان است
:پلهای ساده تیر – ستونی
ساخت این نوع پلها جزو سادهترین روشهای پلسازی تلقی میشود. تنها چیزی که شما نیاز دارید تیر (دهانه) با مقاومت کافی است و دو ستون در دو طرف آنکه وزن دهانه را به زمین منتقل کنند
بااینوجود باید دقت شود در این نوع پلها بر روی دهانه هم نیروی کششی و هم نیروی فشاری زیادی وارد میشود
بیشتر پلهای تیری ساده از بتن و فولاد ساخته میشوند. ابعاد تیر (دهانه) و درواقع ضخامت آن تعیینکننده طول ماکزیمم دهانه است. با افزایش ضخامت میتوان دهانههای بزرگتری داشته باشیم. برای آنکه بتوان ضخامت دهانه (عرشه) را افزایش داد مهندسین در داخل عرشه خرپاهایی طراحی میکنند که باعث سختی بیشتر آن میشوند. و با افزایش سختی امکان استهلاک و انتقال نیروهای مخرب بزرگتر فراهم میشود. باوجوداینکه استفاده از خرپاها باعث افزایش دهانه این نوع پلها میشود اما بازهم برای دهانههای بزرگ مجبور به استفاده از خرپاهای خیلی بزرگ میشویم که درنهایت ضخامت پل آنقدر زیاد میشود که حتی نمیتواند وزن خودش را تحمل کند
:پلهای خرپایی
درواقع این نوع پلها همخانواده با پلهای تیری ساده هستند. اما برای اینکه بتوان طول دهانه را بیشتر کرد از یک خرپا در آنها استفاده میشود. این خرپا میتواند یا در بالای پل قرار بگیرد و عبور و مرور وسایل نقلیه از داخل آن باشد و یا در زیر پل قرار بگیرد. دقت کنید که بالاترین نقطه دهانه بیشترین فشار را تحمل میکند (طبق مقاومت مصالح که هر چه فاصله از محور خنثی بیشتر باشد نیرو بیشتر میشود) و به همین ترتیب پایینترین نقطه دهانه بیشتر کشش را تحمل میکند. و در وسط ضخامت دهانه که محور خنثی قرار میگیرد, کشش و فشار بسیار کم خواهد بود. این موضوع باعث شده است در کارهای ساختمانی بیشتر از تیرهای آی شکل استفاده شود تا مصالح بیشتری در دوقسمتی که نیروی بیشتری وارد میشود وجود داشته باشد
:پل قوسی
پلهای قوسی بیش از ۲۰۰۰ سال است که مورداستفاده بشر قرار میگیرند و هنوز هم به دلیل نحوه انتقال نیرویی که دارند بسیار موردتوجه هستند. یک اصل جالب در پلهای قوسی وجود دارد و آنهم این است که این پلها طوری طراحی میشوند تا به دهانه آنها بیشتر نیروی فشاری وارد شود و نیروی کششی بسیار کمی در آنها ایجاد شود. درواقع این اصل به دلیل قوسی است که در آنها ایجاد میشود. درست مثل سدهای قوسی. اما باید دقت کرد حتی این اصل هم نمیتواند باعث شود پلهای قوسی بر قوانین فیزیکی غلبه کنند و با ایجاد قوسهای بسیار بزرگ (دهانههای بزرگ) اثر نیروی کششی بیشتر و بیشتر میشود تا جایی که باعث عدم پایداری پل میشود. باوجود تغییرات ظاهری و کوچک در این نوع پلها, اما پلهای قوسی تقریباً همگی عملکردی مشابه دارند
مصالح امروزی همچون فولاد و به تنهای پس تنیده به ما امکان ساخت پلهای قوسی بسیار بزرگتر و زیباتری را نسبت به پلهای قدیمی میدهند
:پل معلق
همانطور که از اسمش معلوم است, پلهای معلق پلهایی هستند که دهانههای آنها بهصورت معلق و آویزان شده توسط کابل یا زنجیرهای متصل به دو برج پل میباشند. همانند پل گلدن گیت (دروازه طلایی) و پل بروکلین
در این پلها نیروی فشاری وارد به دهانه پل توسط کابلها به برجها منتقلشده و از برجها بهصورت مستقیم به زمین وارد میشود. همچنین کابلهای پشتیبان (کابلهای اصلی که کابلهای باریکتر از آنها آویزان میشوند) نیروی کششی پل را متحمل میشوند. این کابلها بین دونقطه لنگر شده پل و در وسط در بالای برجها قرار میگیرند. لنگر کردن کابلها امری بسیار مهم است به همین دلیل برای این کار از بلوکهای سنگی و یا سیمانی بسیار بزرگ استفاده میشود. علاوه بر کابلها, تقریباً در همه پلهای معلق خرپای دهانه قرار در نظر گرفته میشود. این خرپا که در زیر عرشه پل ساخته میشود نقش مقاوم کردن دهانه و کاهش جابجایی و لرزش دهانه را دارد
طول دهانه پلهای معلق معمولاً بین ۶۱۰ متر تا ۲۱۳۴ متر است. که این طول دهانه زیاد باعث میشود دیگر پلها نتوانند با آن ازلحاظ طول دهانه آزاد رقابت کنند. البته با توجه به مصالح استفادهشده و همچنین تکنولوژی ساخت معمولاً پلهای گرانی هستند
گفتنی است اولین پلهای معلق از گیاهان بههمبافته شده توسط امپراتوری اینکان بودند. جالب است بدانید زمانی که اسپانیاییها به پرو رفتند, این امپراتوری را دیدند که توسط صدها پل معلق گیاهی به یکدیگر متصل شده بودند. طول این پلها گاهاً به بیش از ۴۶ متر میرسید
:پل کابلی
در نگاه اول شاید تصور کنید پلهای کابلی همخانواده پلهای معلق هستند, اما اجازه ندهید شکل ظاهری برج و کابلهای آن شمارا بهاشتباه بیندازد! تفاوت اصلی پلهای کابلی با معلق در این است که اولاً نیازی به لنگر کابل در ابتدا و انتهای پل ندارند و ثانیاً اینکه نیازی به داشتن دو برج ندارند! درواقع کابلها بر روی خود دهانه لنگر شده و به برج متصل میشوند. و همه نیروهای وارده توسط این برج به زمین منتقل خواهد شد
امروزه استفاده از پلهای کابلی بسیار رایج شده است زیرا تقریباً تمامی مزیتهای پلهای معلق رادارند (البته در مقیاس کوچکتر مثلاً برای دهانههای ۱۵۰ متری تا ۸۵۰ متری) ولی هزینه بسیار کمتری دارند. همچنین زمان ساخت آنها بسیار کوتاهتر است
مصالحی که برای ساخت پلها استفاده میشود شامل فولاد – بتن – چوب – سنگ و حتی در برخی موارد گیاهان زنده (پلهای ۵۰۰ ساله هندی که از ریشه درختان در حال رشد ساختهشدهاند) هستند. باوجوداینکه ایده اولیه پلها بهسادگی قرار دادن یکتنه درخت بریدهشده بر روی دره کوچکی است اما برای ساخت پلهای امروزی محاسبات و اقدامات بسیار پیچیده و دقیقی لازم است
بهطورکلی برای ساخت یک پل به اجزاء زیر نیاز است: تیرها – قوسها – خرپاها و سیستمهای تعلیق. ترکیبات مختلف از این ۴ جزء به ما امکان ساخت پلهای متعددی را میدهد. مثلاً: پلهای ساده تیری – پلهای قوسی – پلهای خرپایی – پلهای معلق و حتی پلهای پیشرفتهتری همچون پلهای کابلی جانبی
تفاوت اصلی انواع سیستم پلها در طول بزرگترین دهانهای است که میتوانند تأمین کنند یعنی فاصله بین دوپایه پل. پایههای پلها میتوانند به شکل ستون – برج و یا حتی دیوار باشند
پلهای تیری مدرن و امروزی میتوانند دهانهای تا ۶۰ متر را پشتیبانی کنند درحالیکه این رقم برای پلهای قوسی در حدود ۲۴۰ تا ۳۰۰ متر است. و اما بیشترین طول دهانه مربوط به پلهای معلق با دهانهای بین ۶۰۰ تا ۲۱۳۴ متر است
بدون توجه به نوع پل, هر پل باید در مقابل دونیروی بسیار مهم مقاومت کند: نیروی کششی و نیروی فشاری. درواقع دلیل اینکه پلهای معلق میتوانند نسبت به پلهای قوسی و دیگر انواع پلها دهانه بزرگتری داشته باشند نوع رفتاری است که آنها در مقابل این نیروها از خود نشان میدهند
معمولاً در پلها نیروی کششی و فشاری همانند شکل زیر ایجاد میشود. یعنی در بالای دهانه فشار خواهیم داشت و در پایین آن کشش. این دونیرو در همه پلها وجود دارد و اگر رفتار سازه برای تحمل آنها مناسب نباشد باعث از بین رفتن پل میشوند.شکسته شدن و یا کمانش پل
کمانش زمانی رخ میدهد که نیروی فشاری بیش از مقاومت پل باشد و شکسته شدن زمانی است که نیروی کششی بیشتر از مقاومت پل شود
بهترین روش برای تحمل این دونیرو این است که یا استهلاک و یا منتقل شوند. در استهلاک, طرح پل طوری است که این نیروها در یک مساحت وسیع بهطور متوازن پخش شوند بهطوریکه به هیچ نقطهای از پل نیروی بیشتر از مقاومتش وارد نشود. در انتقال, طرح پل طوری است که نیروها از قسمتهای با مقاومت و سختی کمتر به قسمتها با مقاومت و سختی بیشتر انتقال یابند
:منابع
تیبالدز، فرانسیس 1382، شهرسازی شهروندگرا، ترجمه محمد احمدینژاد
گلابچی، محمود 1389، پلهای ایران وجهان
مدنی پور، علی 1384،طراحی فضای شهری نگرشی بر فرایندی اجتماعی و مکانی
Rogers, W. (2003): The Excellent city park system, in what makes it great & how to get there, P. Harnik (Ed), Washington DC, International City Managers Association, USA.
Punter, J. (1991): Participation in the design of urban space, landscape Design, No. 200, 24-27.
Relph, E. (1976): Place and Placelessness, Pion Limited, London.
كرير، راب( 1383): فضاي شهري، ترجمهی خسرو هاشمی نژاد ،انتشارات نشر خاك، چاپ اول، اصفهان
