ساخت سازه های بزرگ امروزه بسیار رایج شده است. روزانه اخبار مرتبط به ساخت آسمانخراشها و پلها و سدها و … عظیمی را میخوانیم که ساخت آن حتی تا چندین سال پیش نیز میسر نبود. اما سازه های بزرگ در بیش از ۱۰۰ سال پیش چگونه ساخته میشدند؟ مطئمنا نه به سادگی امروزه! در این مطلب به ساخت بخشی از پل بروکلین نیویورک در بیش از ۱۳۰ سال قبل میپردازیم. این پل نمادین یکی از معروف ترین پلهای دنیا است و یکی از قدیمیترین پلهای معلق آمریکا است. ساخت این پل در سال ۱۸۸۳ میلادی به پایان رسید. طول دهانه اصلی پل ۴۸۶٫۳ متر است, طولی که در آن زمان دور از معجزه نبود.

قسمت اول این مقاله را میتوانید از اینجا بخوانید.
قسمت دوم این مقاله را میتوانید از اینجا بخوانید.

نیروهای دیگر وارد بر پلها:

تا به حال ما دو نیروی فشاری و کششی وارد بر پل را معرفی کردیم. اما در واقع چندین نیروی مهم دیگر در نحوه عملکرد پل موثرند.

پیچش: بیشتر در پلهای معلق باید در نظر گرفته شود. زمانی ایجاد میشود که باد باعث پیچ خوردن دهانه معلق پل شود. به عنوان مثال پل تاکوما واشنگتن که بر اثر پیچش آسیب دید. و خود این پیچش به دلیل تشدید ایجاد شد که در ادامه مقاله درباره آن توضیح داده میشود.

شکل طبیعی پلهای قوسی و سازه های خرپایی آنها را در مقابل این نیرو مقاوم میکند. اما در پلهای معلق برای کنترل پیچش از خرپاهای سخت کننده عرشه استفاده میشود.

اما حتی اینکار در پلهای معلق با طول دهانه زیاد کافی نبوده. با آزمایش مدلهای مختلف در تونل باد مهندسین دریافتند به کمک سازه های خرپایی ایرودینامیک و کابلهای مورب میتوانند پیچش را بهتر کنترل کنند.

برش: تنش برشی زمانی رخ میدهد که دو سازه به هم متصل شده ( و یا دو قسمت یک سازه ) به دو جهت مخالف هم فشار داده شوند. اگر تنش برشی در نظر گرفته نشود, میتواند باعث بریده شدن دو قسمت پل شود. یک مثال ساده از تنش برشی این است که خط کشی را تا نصف به داخل زمین فرو کنید و سپس به بالای آن نیروی افقی وارد کنید. اگر نیرو کافی وارد شود, خط کش از وسط نصف خواهد شد.

قسمت اول این مقاله را میتوانید از اینجا بخوانید.

پلهای ساده تیر – ستونی:

ساخت این نوع پلها جزو ساده ترین روشهای پلسازی تلقی میشود. تنها چیزی که شما نیاز دارید تیر (دهانه) با مقاومت کافی است و دو ستون در دو طرف آن که وزن دهانه را به زمین منتقل کنند.

یک پل ساده تیر - ستونی

با این وجود باید دقت شود در این نوع پلها بر روی دهانه هم نیروی کششی و هم نیروی فشاری زیادی وارد میشود. برای درک بهتر این موضوع یک تکه مقوا را بردارید و بر روی دو قوطی نوشابه قرار دهید. سپس وسط این تکه مقوا را به آرامی فشار دهید. خواهید دید این تکه مقوا از وسط قوس پیدا کرده تا زمانی که این نیرو زیاد شود و باعث شکست تکه مقوا شود. در تکه مقوا مشاهده میشود در بالای آن فشار وارد میشود و در پایین آن کشش. به طوری که ابتدا از پایین پاره میشود.

بیشتر پلهای تیری ساده از بتن و فولاد ساخته میشوند. ابعاد تیر (دهانه) و در واقع ضخامت آن تعیین کننده طول ماکزیمم دهانه است. با افزایش ضخامت میتوان دهانه های 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. با وجود اینکه استفاده از خرپاها باعث افزایش دهانه این نوع پلها میشود اما باز هم برای دهانه های بزرگ مجبور به استفاده از خرپاهای خیلی بزرگ میشویم که در نهایت ضخامت پل آنقدر زیاد میشود که حتی نمیتواند وزن خودش را تحمل کند.

پل ها چگونه کار میکنند؟

از زمانها بسیار قدیم بشر در پی عبور از موانع بود. این موانع میتوانند آب رودخانه, دره بین دو بلندی و یا حتی مسیر صعب العبوری باشند. مطمئنا پیشرفت بسیار چشمگیری نیز در این صنعت داشته ایم. طوری که امروزه امکان ساخت پل خلیج Jiaozhou با طول ۴۲٫۵ کیلومتر به کمک تکنولوژی های روز فراهم شده 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 ساخته شده اند) هستند. با وجود اینکه ایده اولیه پلها به سادگی قرار دادن یک تنه درخت بریده شده بر روی دره کوچکی است اما برای ساخت پلهای امروزی محاسبات و اقدامات بسیار پیچیده و دقیقی لازم است.