پل‌ها حمل‌ونقل و برنامه‌ریزی شهری را متحول کرده‌اند، زیرا دو منطقه مجزا را به هم پیوند می‌دهند. منحصر به فرد بودن یک پل در مقایسه با سایر انواع معابر، ساختار باز آن در زیر آن است که به هوا و آب اجازه می دهد آزادانه از آن عبور کنند. با افزایش جمعیت جهان و تراکم ترافیک، نیاز به این امر وجود دارد معاینه کردن بهترین مواد مورد استفاده در پل ها صرف نظر از نوع آن – چه از نظر ساختاری و چه از نظر کاربری – یک پل باید دارای پایه محکم و ساخت و ساز بادوام باشد.

یک پل معمولی از سه بخش اصلی تشکیل شده است: پایه، عرشه و اجزای تکمیلی.

مواد مورد استفاده در پل ها ممکن است متفاوت باشد، بنابراین ما بر ساختار و ترکیب پل های بتن مسلح (RC) تمرکز خواهیم کرد.

عکس. 1. پل Highline179 در نزدیکی Reutte، اتریش قرار دارد که نزدیک به مرز آلمان و اتریش است. این پل در کتاب رکوردهای جهانی گینس به عنوان طولانی ترین پل عابر پیاده به سبک تبتی ثبت شده است.

پایه

فونداسیون – که شمع نیز نامیده می شود – به عنوان پایه یا تکیه گاه اصلی کل ساختار پل عمل می کند. شمع کل بار روی پل را دریافت می کند ساختار و این مقدار نیرو را به زمین زیر تقسیم می کند.

ساخت پل مدرن از شمع بندی در محل استفاده می کند. در این نوع فرآیند، سوراخ ها در اعماق زمین که در آن فولاد تقویت شده وجود دارد، سوراخ می شود نصب شده است، و بتن در سوراخ ها ریخته می شود. این شمع‌ها در محل با هم دسته‌بندی می‌شوند، که بتن ریخته‌شده به عنوان لایه رویی روی آن اضافه می‌شود. از اینجا، ستون های فونداسیون قابل مشاهده نصب می شوند.

این قسمت از پل معمولاً اولین قسمتی است که ساخته می شود. استحکام و نصب مناسب آن هستند برای تثبیت کل ساختار ضروری است. اکثر پل های مدرن از بتن و فولاد به عنوان ماده پایه برای شمع استفاده می کنند.

عرشه

قابل مشاهده ترین و مورد استفاده ترین بخش پل، جزء عرشه آن است که به عنوان جاده یا سطح برای تردد وسایل نقلیه در آن عمل می کند. [1]. برای پل های RC، عرشه از بتن ساخته شده است که روی یک چارچوب فلزی ریخته شده است که برای تقویت کل مجموعه کار می کند.

با توجه به پیشرفت‌ها در فناوری ساخت پل، مونتاژ با استفاده از دال‌های بتنی پیش‌ساخته روی عناصر زیرسازه کارآمدتر شده است. [2].

مانند تاسیسات مشابه در نوع خود، پل های RC از تیرها و میله های فولادی، ورق های فولادی یا ترکیبی از این مواد استفاده می کنند.

عرشه پل ممکن است تحت هر یک از این دسته بندی ها قرار گیرد، بسته به مواد مورد استفاده: عرشه چوبی، عرشه بتنی، عرشه فلزی و عرشه کامپوزیت.

اجزای مکمل

با وجود این اصطلاح، این قطعات پل صرفاً لوازم جانبی نیستند. در واقع بدون این اجزا، پل ممکن است از هم بپاشد. بقیه مواد مورد استفاده در پل ها در این بخش های تکمیلی یافت می شود.

کلاه لبه دار

کلاهک جزء بتنی زیربنای پل (یعنی زیر عرشه) است که مستقیماً بالای ردیفی از شمع ها قرار می گیرد. کلاهک ها به عنوان توزیع کننده بار به شمع های زیر آنها عمل می کنند [3].

تیر اهن

این بخش به عنوان بازوهای پل عمل می کند و مطمئن می شود که کل عرشه پشتیبانی می شود. تیرها در بالای کل سری کلاهک ها نصب می شوند تا بتوانند بار را دریافت کرده و به فونداسیون زیر تقسیم کنند. [4].

با توجه به نیاز ساختاری سفارشی آنها برای تناسب با ابعاد و فرم پل، تیرها معمولاً از پیش ساخته می شوند. آنها معمولاً در جهت عمود بر کلاهک ها و شمع های زیر آنها مونتاژ می شوند. در برخی موارد، تیرها مانند تیرهای I سفارشی شده (نوردیده یا روکش شده) به نظر می رسند، اما به ویژه برای مقاومت در برابر فشارهای بالاتر طراحی شده اند.

بلبرینگ

اگرچه تیرها وظیفه توزیع بار روی درپوش ها و شمع ها را بر عهده دارند، اما مستقیماً به دومی متصل نیستند. این عملکرد بلبرینگ ها است – آنها به عنوان قطعات واسطه بین تیر و درپوش عمل می کنند.

جابجایی های خطی و زاویه ای در حرکت ناشی از ترافیک وسایل نقلیه و عوامل محیطی ممکن است باعث ایجاد تنش بی مورد بر روی ساختار پل شود. بلبرینگ ها به گونه ای طراحی شده اند که تنش ناشی از این حرکات را جذب کنند، به طوری که بقیه قسمت های پل فقط به میزان اندکی تحت تأثیر قرار می گیرند.

معماری مدرن به تدریج بیشتر بر بلبرینگ های الاستومری به عنوان مواد مورد استفاده در پل ها تکیه می کند. این سازه ها از صفحات فولادی ذوب شده با لاستیک (یا مواد الاستومری) یا تعبیه شده در آن تشکیل شده اند. خاصیت ارتجاعی اضافه شده به اجزای پل اجازه می دهد تا در برابر حرکات جانبی مقاومت کند که در غیر این صورت می تواند به سازه های بتنی فولادی سنتی آسیب برساند. [5].

در حال حاضر برخی از سازه ها از بلبرینگ های الاستومری چند لایه برای محافظت بیشتر در برابر خوردگی استفاده می کنند.

تکیه گاه

این بخش انتهای پل را با اتصال سازه به زمین مشخص می کند. تکیه گاه از کل پل پشتیبانی می کند و بخشی از نیروی حرکت های زمین ساختی طبیعی از زمین اتصال را جذب می کند. [6].

ضمناً این قسمت از پل سازه دیوار خاکریزی را نیز ثابت نگه می دارد و از جدا شدن کل سازه از زمین جلوگیری می کند.

ساخت تکیه گاه می باشد شبیه به شمع، به این معنا که ساختار آن باید به همان اندازه پایدار باشد. جدا از دریافت بار از روبنای پل، تکیه گاه همچنین نیاز به مقابله با نیروهای وارد شده توسط توده زمین اتصال دهنده بر آن دارد. تکیه گاه به مواد مشابهی مانند فونداسیون پل نیاز دارد.

خرپاها

سازه‌های پل دقیق‌تر از یک شبکه خرپایی استفاده می‌کنند که از مجموعه‌ای از تیرها تشکیل شده است که در جهت مثلثی برای پایداری و استحکام بالاتر قرار گرفته‌اند. اکثر تیرها و میلگردهای مورد استفاده در شبکه های خرپایی از فولاد در طول و عرض های مختلف ساخته شده اند.

توزیع بار طبیعی در یک سازند خرپایی معمولی نسبت از پیش محاسبه شده نیروها را ارتقا می دهد. این به مهندسان ایده خوبی از نحوه پراکندگی بار در سراسر ساختار پل می دهد.

جدای از ساختار، خرپاها زیبایی شناسی معماری دلپذیری را برای طراحی پل ارائه می دهند.

اکثر خرپاها از فولاد ساختاری A36 ساخته شده اند، اما برخی دیگر از آلیاژهای آلومینیوم استفاده می کنند:

[1] (2015) تیر انداز. در آلسیو پیپیناتو (ویرایش) کتاب راهنمای طراحی پل نوآورانه: ساخت و ساز، بازسازی و تعمیر و نگهداری. باترورث-هاینمن.

[2] Gish, W. (nd) انواع عرشه پل. برگرفته از:
https://www.hunker.com/13425577/types-of-bridge-decks

[3] آکادمی های ملی علوم، مهندسی و پزشکی. (2013). عرشه پل. که در راهنمای طراحی پل ها برای عمر خدمات. واشنگتن، دی سی: انتشارات آکادمی ملی.

[4] (nd) پنج قسمت اصلی یک پل دهانه بتنی. برگرفته از:
http://wwwsp.dotd.la.gov/Inside_LaDOTD/Divisions/Operations/BridgeMaintenance/Misc%20Documents/

[5] Roeder, CW and Stanton, JF (1991) طراحی بلبرینگ های پل الاستومری چند لایه. پرونده تحقیقات حمل و نقل 1920. 1، 199-206.

[6] Arjun, N. (nd) اجزای یک پل – قطعات و جزئیات پل های بتنی و فولادی. برگرفته از: https://theconstructor.org/structures/components-of-bridges-concrete-steel/17806/