مهندسی پل

مقدمه :

در ادامه مباحث آموزشی مهندسی عمران در این مقاله آموزشی به آشنایی با مهندسی پل پرداخته می شود که امیدواریم برای دانشجویان کارشناسی ارشد برای ارایه مقالات علمی و پژوهشی , پایان نامه کارشناسی ارشد مفید واقع شود . طراحی پل از مباحثی می‌باشد که در مجموعه مهندسی عمران از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است . برای طراحی سازه پل ابتدا باید نوع سازه و بارگذاری آن تعیین گردد و سپس فرآیند تحلیل و در پی آن طراحی صورت گیرد . یکی از نرم‌افزارهای پرکاربرد مهندسی عمران که جهت تحلیل و طراحی پل‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد CSiBridge می‌باشد که این نرم‌افزار یک برنامه جامع و قدرتمند جهت تحلیل و طراحی تخصصی انواع پل‌ها توسط کمپانی CSi ارائه‌شده است . این برنامه قادر به مدل‌سازی پل با ساختار پیچیده ، تجزیه‌ و تحلیل خزش و انقباض ، کشش کابل ، هندسه غیرخطی مصالح غیرخطی ، تعریف شرایط مرزی و حالات بار می‌باشد .

در ادامه با توجه به اهمیت نوع سازه و بارگذاری سازه پرداخته‌شده است و تحلیل و طراحی این سازه‌ها با نرم‌افزارهای مختلف ازجمله CSiBridge ، SAP2000 صورت می‌گیرد و در این قسمت از پرداختن به مسائل تحلیل و طراحی خودداری شده است .

در مقاله ای آموزشی تحت عنوان توضیح و آموزش نصب نرم افزار Sap2000 گفته شد که نرم افزار Sap2000 یکی از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در رشته مهندسی عمران در مقطع کارشناسی ارشد می باشد که بسیاری از دانشجویان و فارغ التحصیلان رشته مهندسی عمران با استفاده از نرم افزار Sap2000 به ارایه مقالات علمی و پژوهشی , پایان نامه های کارشناسی ارشد و پروژه های علمی می پردازند .

برای آشنایی و راهنمای نصب نرم افزار Sap2000 می توانید با کلیک بر روی نام نرم افزار Sap2000 به مقاله آموزشی مربوطه هدایت شوید .

تقسیم‌بندی سازه پل :

در تقسیم‌بندی کلی ، شالوده و پایه‌های پل را زیر سازه ( Substructure ) و آن قسمت که به‌صورت سیستم خمشی وظیفه تحمل عبور گاه یا عرشه را بین پایه‌ها به عهده دارد ، رو سازه (  Super Structure )  نامیده می‌شود .

شکل تقسیم‌بندی سازه پل

طبقه‌بندی پل‌ها :

پل را از جهات مختلف می‌توان طبقه‌بندی نمود . بدون اینکه در این مورد اولویتی قائل شویم ، در زیر طبقه‌بندی‌های مختلف را ارائه می‌نماییم .

الف) طبقه‌بندی پل‌ها ازنظر طول دهانه

1. دهانه کوتاه (زیر 10 متر)
2. دهانه‌های متعارف ، حداکثر تا 150 متر ، اکثر شامل پل‌های عرشه‌ای که طراحی آن‌ها با کتب و آیین‌نامه‌ی موجود درزمینه طراحی پل امکان‌پذیر است .
3. دهانه‌های بلند ، با دهانه بزرگ‌تر از 150 متر اکثراً شامل سیستم‌های معلق که طراحی آن‌ها نیاز به دانش و تجربه خاصی دارد . برای هر یک از طبقه‌بندی‌های فوق ، سیستم‌های مناسبی وجود دارد.

ب) طبقه‌بندی ازنظر سیستم سازه‌ای

1. پل‌های صفحه‌ای ( از بتن مسلح )
2. پل‌های دال و شاه‌تیر ( فولاد، بتن مسلح، بتن پیش‌ساخته، ترکیب فولاد و بتن )
3. پل‌های خرپایی
4. پل‌های قوسی ( طاقی )
5. پل‌های خرپایی طره‌ای
6. پل‌های معلق ( با کابل سهمی )
7. پل‌ها با کابل‌های کشیده ( cable-stayed ) یا پل ترکه‌ای
8. پل قابی

پ) طبقه‌بندی پل ازنقطه‌نظر  مصالح

1. پل‌های با مصالح بنایی و بتن غیرمسلح
2. پل‌های بتن مسلح ( درجا و پیش‌ساخته )
3. پل‌های بتن پیش‌تنیده ( پیش کشیده و پس کشیده )
4. پل‌های فولادی
5. پل‌های مرکب فولاد و بتن
6. پل‌های آلومینیومی ( مورداستفاده کم )

ت) طبقه‌بندی پل ازنقطه‌نظر شیو ساخت

1. اجرای درجا با قالب‌بندی کامل
2. اجرای پیش‌ساخته (2-الف) نصب با جرثقیل ، (2-ب) نصب به شیوه هل دادن
3. اجرای طره‌ای

ث) طبقه‌بندی پل‌ها ازنقطه‌نظر استفاده

1. پل‌های عابر پیاده (معمولاً در سطح شهری به‌وفور مشاهده می‌شود)
2. پل‌های جاده‌ها ( معمولاً در بین جاده‌های بین‌شهری می‌باشد)
3. پل‌های راه‌آهن (برای عبور قطار از دره‌ها و رودخانه و ...)
4. پل‌های رودخانه‌ای (برای عبور از رودخانه‌ها مسیل‌ها )
5. پل‌های روگذر و زیرگذر شاهراه‌ها
6. پل‌های عبور خطوط لوله آب ، نفت ، گاز و غیره

بارهای وارده بر پل‌ها :

بارهای وارده بر پل به سه دسته عمده تقسیم‌بندی می‌شوند :

1. بارهای قائم
2. بارهای جانبی
3. بارهای خورد کرنشی (Self Strain)

الف) بارهای قائم

بارهای قائم شامل بارهای مرده ، زنده و موارد مشابه می‌باشند که در امتداد ثقل اثر نموده و عرشه و پایه‌های پل را تحت تأثیر قرار می‌دهند . این بارها حاکم بر طراحی عرشه می‌باشند و از طریق عرشه به پایه‌ها اعمال می‌شود .

ب) بارهای جانبی

این بارها شامل بارهایی از قبیل بار باد ( پل‌هایی که سطح بارگیر زیاد دارند خیلی پراهمیت است) ، زلزله (پل‌هایی که وزن زیادی دارند خیلی پراهمیت است) ، فشار جانبی ، نیروی جریان (در پل‌هایی که روی رودخانه‌ها ساخته می‌شوند پراهمیت است) ، نیروی گریز از مرکز (بیشتر در پل‌های قوسی) ، نیروی ترمز ( پل‌هایی که وسایل نقلیه سنگین عبور می‌کند خیلی اهمیت دارد) ، نیروی برخورد (حوادث غیرعادی) و موارد مشابه می‌باشند که پایه‌های پل را تحت تأثیر قرار می‌دهند . درواقع این نیروها در عرشه ایجاد می‌شوند ، لیکن عامل اصلی مقاومت در مقابل آن‌ها ، پایه‌ها می‌باشند .

پ) بارهای خود کرنشی (Self Strain)

این بارها شامل آثار دما ، خزش ، تغییر طول ناشی از پیش تنیدگی و موارد مشابه می‌باشند که می‌توانند باعث ایجاد تغییر شکل در تمام سازه‌ها و ایجاد نیروی داخلی در سازه‌های نامعین گردند .

برای مطالعه بیشتر مقاله های آموزشی رشته مهندیس عمران می توانید از مقاله های زیر استفاده نمایید :

آشنایی با نرم افزار و راهنمای نصب نرم افزار Plaxis

معرفی و قابلیت های نرم افزار Opensees

امواج زلزله و تاثیر آن بر سازه ها