وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017

پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه

پل سازه ای است كه شرایط عبور از روی یك مانع را فراهم می نماید بدون اینكه مسیر عبور از زیر خود را ببندد (كه در غیر این صورت سازه مذكور همانند سد عمل خواهد كرد). از پل معمولاً جهت عبور راه، راه آهن، عابر پیاده یا حتی كانال و خط لوله استفاده می شود. موانعی كه معمولاً قصد عبور از آن ها را داریم می تواند رودخانه، یك راه دیگر و یا دره باشد
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : نگار تجملیان
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
دوازدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید.
در این دوره از جشنواره تعداد 126 گروه در بخش های سمینار های علمی، غرفه های نمایشگاهی و مسابقات به عنوان گروه های برتر، برگزیده و معرفی شدند.
بر آن شدیم تا با معرفی پروژه های گروه های برتر علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم.
پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه
مقطع: دوره دوم متوسطه
موضوع: طراحی پل پروانه ای انزلی (با الهام از آناتومی حرکت پروانه)
نام مدرسه: دبیرستان صالحین
نام استاد: خانم سامیه توحیدی
دانش آموزان: آتنا امینیان، حنانه بهکار، ملیکا حسین زاده، یاسمین برجلو

مقدمه:
پل سازه ای است كه شرایط عبور از روی یك مانع را فراهم می نماید بدون اینكه مسیر عبور از زیر خود را ببندد (كه در غیر این صورت سازه مذكور همانند سد عمل خواهد كرد). از پل معمولاً جهت عبور راه، راه آهن، عابر پیاده یا حتی كانال و خط لوله استفاده می شود. موانعی كه معمولاً قصد عبور از آن ها را داریم می تواند رودخانه، یك راه دیگر و یا دره باشد.

پل ها همواره بخش مهمی از جامعه ما بوده اند. این سازه ها همواره موضوع و كانون توجه فرهنگی و هنری در دوران باستان و عصر كنونی بوده اند. در طی تاریخ، پل ها مركز مناقشات بسیاری بوده و جنگ های فراوانی به خاطر آن ها رخ داده است و در بسیاری موارد، فتح این سازه استراتژیك تاثیر برجسته ای بر نتیجه نهایی جنگ داشته است. گاهاً پل ها مركز دهكده یا شهر بوده اند.

مولفه های پل
اجزاء اصلی تشكیل دهنده سازه پل عبارتند از:
عرشه، شامل دال، شاه تیرها، خرپا و ..........
یاتاقان های عرشه
كوله و پایه های پل
فونداسیون كوله و پایه ها
حائل ها، گاردریل و جان پناه های طرفین پل
به مولفه های بالاتر از تراز یاتاقان عرشه، روسازه پل و به اجزاء پایین تر از تراز یاتاقان، زیرسازه پل اطلاق می شود.

فرهنگ اصطلاحات مهندسی پل
ستون : عضو سازه ای قائم كه نیروها را به صورت فشاری در راستای طولی تحمل می نماید.

طره : عضوی سازه ای كه فراتر از تكیه گاه خود كه می تواند ستون یا دیوار باشد امتداد یافته و تعادل آن با مهار در یك طرف تامین شده است.

كیسون :كیسون از زبان فرانسه اقتباس شده و به معنی "جعبه" می باشد. كیسون جعبه عظیمی است كه از بتن مسلح و آب بند با هسته مركزی توخالی ساخته شده است. در پل معلق، كیسون نقش فونداسیون، پایه میانی و تكیه گاه برج را ایفا می نماید

بادبند: عضو سازه ای كه برای تحمل بار و یا تقویت و سخت نمودن یك سازه جهت ایجاد مقاومت در برابر بارها به كار گرفته می شود.

تیر: عضو سازه ای افقی كه بارهای قائم را با تحمل خمش انتقال می دهد. شاه تیر، تیر بزرگتری است كه اغلب از ورق های متعدد ساخته می شود. تیرهای عمیق تر و بلند تر را می توان با استفاده از خرپا ایجاد نمود.

كوله پل: كوله از واژه فرانسوی culée به همین معنی اقتباس شده و در مهندسی پل به دیوار حائلی اطلاق می شود كه تكیه گاه طرفین پل است.

استهلاك: عمل كاهش ارتعاش یك جسم. طی این عمل جسم در حال ارتعاش تمایل به بازگشت به حالت اولیه خود را دارد.

بار مرده: بار استاتیكی كه در اثر وزن خود مصالح تشكیل دهنده پل ایجاد می شود.

عرشه : قسمت راه در پل ها به همراه شانه ها. اكثر عرشه های پل ها به صورت دال های بتن مسلح ساخته می شوند اما هنوز هم در بعضی نواحی روستایی از عرشه های چوبی استفاده می شود و در بعضی پل های متحرك هم عرشه های شبكه ای باز به كار گرفته می شود.

خرپای عرشه: پلی كه بستر راه آن از زیر توسط خرپا مهار شده است.

خستگی: یكی از دلایل ایجاد آسیب های سازه ای كه معمولاً در اثر بارگذاری متناوب در طی زمان ایجاد می شود.

پرپر زدن: حركت خود القا هارمونیك. یك نوع ناپایداری ایرودینامیكی برانگیخته شده توسط خود جسم كه می تواند به تدریج دامنه نوسان آن افزایش یابد.

دیوار هادی: دیوار هادی برای نگه داشتن خاك كناره ها و روی كوله و جلوگیری از فرسایش كوله استفاده می شود.

طبقه بندی پل ها
پل ها را می توان بر حسب طرق مختلفی طبقه بندی نمود:
برحسب نوع استفاده: پل مجرای آب مثل كانال رودخانه، پل دره ای، پل عابرپیاده راه آهن یا خط لوله
برحسب مصالح مورد استفاده برای ساخت پل: چوب، مصالح بنایی، آهن، فولاد، بتن مسلح، بتن پیش تنیده، پل آلومینیومی یا مصالح كامپوزیت
بر حسب نوع روسازه: پل دالی، پل تیری، خرپایی، قوسی یا معلق
بر حسب نوع دهانه: ساده، پیوسته یا طره ای
موقعیت سطح تردد نسبت به سازه (روگذر، میان گذر)
با تركیب این واژه ها می توان توصیفی عمومی از اكثر انواع پل ها ارائه نموده و یا آن ها را نامگذاری و یا طبقه بندی نمود. به طور مثال "پل قوسی خرپایی میان گذر با دهانه ساده".

در ادامه به طور مختصر بعضی از متعارف ترین پل ها را معرفی می نماییم.

پل قوسی
پل های قوسی جزء قدیمی ترین نوع پل ها بوده و دارای مقاومت طبیعی بالایی هستند. به جای انتقال مستقیم بار به پایین، وزن یك پل قوسی از طریق انحنای قوس به تكیه گاه های طرفین انتقال می یابد. این تكیه گاه ها كه كوله پل نام دارند، بارها را تحمل كرده و از حركت جانبی پل جلوگیری می نماید. هنگام تحمل وزن پل و وزن ترافیك عبوری، هر جزء قوس تحت فشار است. بدین دلیل پل های قوسی باید از مصالحی ساخته شوند كه تحت فشار مقاوم باشند.
پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه
پل باسكولی
 باسكول كه در زبان فرانسه به معنی الا كلنگ می باشد، نوعی پل با دهانه متحرك است كه در آن عرشه پل حول یك محور مفصلی افقی چرخیده و انتهای دیگر آن به طور قائم بالا می آید. برای خنثی كردن وزن عرشه از یك وزنه تعادلی استفاده می شود. پل باسكولی می تواند دارای عرشه تك یا جفت باشد كه هنگام بسته شده در مركز پل به یكدیگر متصل می شوند.
پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه
پل تیری
پل تیری ساده ترین و ارزان ترین نوع پل محسوب می شود. در ساده ترین حالت یك پل تیری شامل یك تیر افقی است كه در طرفین توسط پایه های پل مهار شده است. وزن تیر به طور مستقیم روی این پایه ها وارد می شود. خود تیر باید آنقدر مقاوم باشد كه تحت وزن خودش و همچنین وزن افزوده ترافیك دچار خمش نشود.

 هنگامی كه باری روی تیر قرار می گیرد تارهای بالای تیر تحت تنش فشاری قرار می گیرد در حالی كه تارهای تحتانی دچار كشش می شوند. بتن پیش تنیده مصالحی ایده ال برای ساخت پل محسوب می شود. بتن نیروهای فشاری را تحمل می نماید در حالی كه میلگردهای فولادی قرار گرفته در داخل بتن نیروهای كششی را تحمل می نمایند.

هرچه دهانه های پل بلندتر باشند، لنگرهای خمشی به شدت افزایش می یابند و به همین دلیل دهانه پل های تیری به ندرت از 75 متر فراتر می رود.
پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه
پل كابل ایستا
 پل های كابل ایستا ممكن است در نگاه اول مشابه پل های معلق به نظر برسند. هر دو این پل ها دارای عرشه هایی هستند كه توسط كابل هایی مهار شده اند و هر دو دارای برج های نگهدارنده كابل می باشند. تفاوت بین این دو در نحوه اتصال كابل ها به برج نگهدارنده است. در پل های معلق ، كابل ها پس از عبور از روی برج ها، بار را به بلوك های مهاری طرفین منتقل می نمایند. در حالیكه در پل های كابل ایستا، كابل ها به برج ها متصل می شوند و این برج ها به تنهایی بار را تحمل می نمایند.

در دهانه های با طول متوسط (دهانه های بین 150 تا 850 متر) پل های كابل ایستا گزینه اصلی انتخاب نوع پل هستند. در مقایسه با پل های معلق ، پل های كابل ایستا نیاز به كابل كمتر دارند
پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه
پل معلق
 زیبا، سبك و مقاوم توصیفی است كه برای پل های معلق می توان بیان نمود. این پل ها می توانند دهانه های بین 600 تا 2100 متر را پوشش دهند كه طولانی ترین فاصله قابل پوشش در بین تمام پل ها می باشد. همچنین هزینه احداث آن ها هم بیشتر از انواع دیگر پل ها می باشد. همانطور كه از نام این پل پیداست، در پل معلق، بستر راه از كابل های اصلی كه از یك سمت تا سمت دیگر پل امتداد یافته اند، آویزان شده و معلق می شود. این پل ها با عبور از برج ها به لنگرگاه های طرفین مهار می شوند. برج ها كابل های اصلی را قادر می سازند كه فواصل طولانی تری را پوشش دهند. قسمت اعظم وزن پل توسط كابل ها تحمل و به لنگرگاه های طرفین منتقل می شود. این لنگرگاه ها یا همان سنگ سخت محل و یا بلوك های بتنی عظیم هستند. در داخل لنگرگاه ها، كابل ها در یك سطح بزرگ پراكنده می شوند تا بار را یكنواخت توزیع نموده و از رها شدن آن جلوگیری شود.

پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه
پل های خرپایی
 خرپا سازه اسكلتی ساده است كه از نظر تئوری هر یك از عضوها تنها نیرو های محوری تحمل می نمایند. خرپاها از تیرهای كوچك متعددی تشكیل شده اند كه به همراه هم قادر به تحمل وزن های زیاد و پوشش دهانه های بلند هستند. در اكثر شرایط طراحی، ساخت و اجرای خرپاها نسبتاً راحت است. اما پس از ساخت خرپاها فضای بیشتری اشغال نموده و در سازه های پیچیده می تواند موجب حواس پرتی رانندگان شود.

خرپاها دارای انواع ساده و پیوسته هستند. كم حجم بودن عضوهای خرپا باعث می شود در جاهایی كه حمل و نقل مقاطع بزرگ و حجیم دشوار یا جاهایی كه هنگام برپاسازی پل امكان استفاده از جرثقیل و ماشین آلات سنگین وجود ندارد، خرپاها گزینه مطلوبی باشند. از آنجاییكه خرپاها دارای ساختار اسكلتی توخالی هستند، بستر راه می تواند از روی آن یاحتی میان آن عبور نماید. در جاهایی كه به دلیل عمق كم دره یا رودخانه یا هر نوع عوارض سطحی دیگر فضای كمی در زیر پل وجود داشته و امكان استفاده از انواع دیگر پل ها وجود ندارد، این قابلیت مزیت خوبی محسوب می شود. رایج ترین نوع خرپاها عبارتند از: خرپای وارن، خرپای پرات، خرپای هاو. خرپای وارن احتمالا رایج ترین نوع خرپا می باشد.خرپاهای وارن معمولاً در دهانه های بین 50 تا 100 متر به كار گرفته می شوند.
پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه
پل متحرك
پلی كه در آن عرشه حركت می كند تا مسیر حركت كشتی ها باز شود. پل با چرخش افقی، پلی است كه عرشه آن حول یك محور می چرخد. پل آسانسوری پلی است كه عرشه آن به بالا و پایین حركت می كند.

روش کار
پل‌هایى که در قرن اخیر در ایران ساخته شده‌اند از روش‌هاى معمارى جدید پیروى کرده، اغلب با آهن و بتون مسلح ایجاد شده‌اند یا در آنها سنگ‌هاى تراش به‌کار رفته است.

دو پل بسیار بزرگ در مسیر راه‌‌آهن ایران موجود است که به‌واسطه عظمتى که دارند با پل‌هاى معمولى متفاوت‌اند. یکى از آنها پل ورسک در کوه‌هاى البرز است که مهندسان آلمانى آن را ساخته‌اند و دیگر پل قطور در آذربایجان غربى است که مهندسان اتریشى ساخته‌اند.

باتوجه به مطالب ارائه شده و تصمیم ما برای طراحی پلی متحرک در صدد یافتن مکانی مناسب برای پیاده کردن این طرح برآمدیم.
پل متحرک، دستاورد برتر دوره دوم دبیرستان صالحین در بخش غرفه
در پی این تحقیقات، مکان ها و رودخانه های متعددی مورد بررسی قرار گرفت که در این میان رودخانه ی بندرانزلی میان محله ی غازیان و میان پشته مناسب ترین مکان فرضی برای پیاده کردن این پل متحرک بوده است.

این رودخانه به طول 210 . عرض10.و ارتفاع  85 متر که مابین میان پشته و غازیان و مسیر ارتباطی تهران - رشت  قرار دارد محل عبور کشتی ها و دارای جنبه ی تجاری، اقتصادی و شاه راه اصلی در این منطقه می باشد.

در حدود 70 سال پیش پل متحرک غازیان توسط کمپانی (سنتاب) آلمانی و شرکت‌های مختلف از جمله (موتلا ) سوئدی ساخته شد که با توجه به عمر پل و امکان فرسودگی سازه، ما پلی متحرک با معماری مدرن و الهام از حرکت بال های پروانه طراحی کرده ایم.

این طرح تلفیقی از پل قوسی و پل کابلی است. شیوه کار به این صورت می باشد:

شاکله اصلی این پل از جنس فلز بصورت قوس دار اما افقی و بروی رودخانه است که وزن پل قوسی از طریق انحنای قوس به تكیه گاه های طرفین انتقال می یابد. این تكیه گاه ها كه كوله پل نام دارند، بارهای را تحمل كرده و از حركت جانبی پل جلوگیری می نماید. هنگام تحمل وزن پل و وزن ترافیك عبوری، هر جزء قوس تحت فشار است. بدین دلیل پل های قوسی باید از مصالحی ساخته شوند كه تحت فشار مقاوم باشند.

درون کوله پل ها موتور های بالارونده ای قرارگرفته و به طرفین پل متصل است که وظیفه حرکت قوس در حدود 60 درجه به سمت بالا را دارند. این حرکت به منظور ایجاد فضای کافی برای عبور کشتی ها و قایق ها می باشد.

این قوس در غالب عرشه ای نگهدارنده و بصورت عمودی تکرار شده است که هم ایستایی پل از طریق کابل ها را برعهده دارد و هم نمایی زیبا و مسحور کننده می سازد.

كابل ها می توانند به طرق مختلف به عرشه متصل شوند. در الگوی شعاعی، كابل ها از نقاط مختلف عرشه به یك نقطه در بالای برج متصل می شوند. در یك الگوی موازی، كابل ها به صورت موازی نسبت به یكدیگر به نقاط مختلف در ارتفاع برج متصل می شوند.

برای مشاهده مجموعه فایل های ضمیمه اینجا کلیک کنید.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه: نگار تجملیان-  تنظیم: نسرین صادقی
تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین