ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه اول

 چیستیِ پل و انواع آن
 برای ساخت یک پل کامپوزیتی نیاز است که علم مهندسی عمران را برای ساخت پل و علم مهندسی مکانیک را جهت ساخت پلی از جنس کامپوزیت یاد گرفت. در این جلسات ابتدا به بررسی ساختار و انواع پل­ها خواهیم پرداخت و سپس با مواد کامپوزیتی، انواع کامپوزیت­ ها، کاربردهای کامپوزیت­ ها و ساندویچ پنل ­ها آشنا خواهیم شد.

پل چیست؟
بدون شک تا به حال پلی را دیده ­اید و یا به احتمال زیاد از روی یکی از آن­ها عبور کرده ­اید. حتی اگر شما تخته یا کنده درخت را برای جلوگیری از خیس شدن خود بر روی آب قرار دهید در واقع شما یک پل ساخته­ اید. حقیقتاً پل ها در همه جا وجود دارند و در واقع یک بخش طبیعی و بدیهی از زندگی روزمره ­ی ما را تشکیل می ­دهند.

پُل، سازه‌ای است که مسیر عبور از بالای دره، رودخانه و یا راه را بدون مسدود کردن مسیر زیرین فراهم می‌آورد. از این سازه برای عبور قطار، وسایل نقلیه، عابرین پیاده، لوله انتقال آب، گاز و غیره استفاده می‌شود.

تاریخچه پل:
ایجاد گذرگاه ­ها و پل­ ها برای عبور از دره ­ها و رودخانه ­ها از قدیمی ترین فعالیت­ های بشراست. پل­ های قدیمی معمولاً از مصالح موجود در طبیعت مثل چوب و سنگ والیاف گیاهی به صورت معلق یا با تیرهای حمال ساخته  شده ­اند.پل­های معلق از کابل­ هایی از جنس الیاف گیاهی که از دو طرف به تخته سنگ­ ها ودرخت­ ها بسته شده و پل­ های با تیر حمال از تیرهای چوبی که روی آن­ها با مصالح سنگی پوشیده می­ شد، ساخته شده ­اند.

جنس پل ­ها:
پل­ ها باتوجه به موقعیت مکانی از نظر جنس و نوع سازه ،انواع مختلفی دارند. از انواع پل می ­توان به پل ­های چوبی، پل ­های سنگی، پل­ های قوسی،پل­ های فلزی، پل­ های بتنی ، پل ­های کابلی و … نیز اشاره کرد.

1- پل­ های چوبی
چوب از اولین مصالحی بود که انسان برای ساختن پل از آن استفاده کرد. خواص مختلف چوب از جمله چگالی مناسب، استحکام و قابلیت تحمل وزن بالا از ویژگی ­های مثبتی بود که در ساخت پل در گذشته مورد اهمیت قرارگرفت. پل ­های چوبی، قابلیت تحمل بارهای کوتاه مدت را بدون دیدن کوچکترین آسیبی دارا بودند و بر خلاف تصور عام، قطعات بزرگ چوب مقاومت بسیار خوبی در برابر آتش نشان می‌دهند و برای ساختِ سازه ­هایی مانند پل چوبی گاهاً مقاوم‌تر از مصالح دیگر نیز هستند.
 2- پل ­های سنگی
بعلت مقاومت بالای مصالح سنگی در مقابل  فشار، پل­ های طاقی اغلب از مصالح سنگی ساخته شده اند. اما امروزه بعلت کمبود افراد ماهر در ساخت پل­ های سنگی و همچنین زمان ­بر بودن اجرا و هزینه ­ی بالا در تأمین مصالح آن، ساخت و استفاده از پل­ های سنگی محدود شده است.
3- پل ­های بتنی
پل ­های بتنی در دو دسته عمده­ی پل بتن مسلح و پل بتن پیش تنیده قابل اجرا می ­باشند. در پل­ های طاقی شکل، استفاده از بتن، به علل زیر نسبت به استفاده از سنگ  و ساخت پل­ های سنگی در اولویت قرار دارد:
· قابلیت تحمل فشار و وزن
·سهولت در ساخت
 .در دسترس بودن مصالحِ تشکیل دهنده ­ی آن
4- پل­ های فلزی
پل­ های فلزی از انواع فلزات با مقاومت بالا در مقابل وزن، فشار، آتش سوزی و فرسودگی و…. در اشکال مختلفی طراحی می ­شوند. در ساخت این پل ­ها از تیرهای ساده، فولادی یا شکل ­های ساده یا قوس دار استفاده می ­شود. از مزایای این پل­ ها می­ توان به موارد زیر اشاره کرد:
· سرعت و دقت در ساخت
· تولید قسمت ­های اصلی و سنگین در کارخانه و انتقال و مونتاژ سریع در محل احداث پل.
. قابلیت انعطاف پذیری آسان فولاد جهت  پل ­هایی که در طرح و معماری خاصی اجرا می شوند
· امکان تعویض، تعمیر، نگهداری و تقویت قسمت­ های مختلف پل که نقص فنی یا اجرایی دارند به آسانی قابل انجام است.
· رنگ پذیری و جلای فولاد
و معایب این دسته از پل ­ها هم به شرح زیر است:
۱ – از اصلی ­ترین عیوب عیب پل­ های فلزی نیز می ­توان به خوردگیِ زیاد و زنگ زدگی فولاد اشاره کرد. که ممکن است به مرور زمان این خوردگی ­ها منجبر به کاهش مقاومت ویا حتی تخریب پل­ ها نیز شود.
۲ –اخیراً به علت نوسان در بازار فلزات و افزایش  قیمت فولاد، اغلب طراحان و معماران، علاقه ­ای به استفاده از فولاد نشان نداده و مجبور به استفاده ازمصالح جایگزین در طراحی و اجرای پل­ ها می­ شوند. که از جمله­ ی این مواد می ­توان به بتن و کامپوزیت اشاره کرد.

5- انواع پل‌ها بر اساس عناصر سازه ای:
در این بخش سه نوع اصلی از پل­ها را مورد مطالعه و بررسی قرار خواهد گرفت که شما می­توانید بفهمید که هرکدام چگونه کار می­کنند. نوع پل بکار رفته در یک مکان به نوع مانع موجود در آنجا بستگی دارد. معیار اصلی در تعیین نوع پل وسعت و گستردگی آن مانع می­باشد. چه مسافتی میان طرفین مانع وجود دارد؟ این مسئله، فاکتور اصلی در تعیین نوع پلی است که قرار است در آن محل احداث شود. سه نوع اصلی از پل ها عبارتند از:
· پل تیری
· پل قوسی
· پل معلق 
تفاوت عمده این سه پل در فاصله دهانه پل است . دهانه، فاصله­ ای است بین پایه های ابتدایی و انتهایی پل، اعم از این که آن ستون دیوارهای دره یا پل باشد.

طول پل تیریِ مدرنِ امروزه، از ۶۰ متر تجاوز نمی ­کند. در حالی که یک پل قوسی مدرن به ۲۴۰ تا ۳۰۰ متر هم می­رسد. پل معلق نیز تا 2100 متر طول دارد. به نظر شما، چه عاملی سبب می­ شود که یک پل قوسی بتواند طول بیشتری از یک پل تیری داشته باشد؟ و یا یک پل معلق بتواند تقریبا تا 7 برابر طول پل قوسی درازا داشته باشد. جواب این پرسش زمانی به دست می­ آید که بدانیم چگونه انواع پل­ ها از دو نیروی مهم فشاری و کششی تأثیر می ­پذیرند.

مجموعه­ آموزشی پژوهشی سای بوم

مطالب مرتبط:
ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه اول
ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه دوم
ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه سوم
ساخت پل کامپوزیتی به روش ساندویج پل - جلسه چهارم

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان