اصول اساسی پل سازی (پل های بتن مسلح و پیش تنیده)

پیشگفتار

محتوای کتاب حاضر بررسی و طرح اساسی پل ­های بتن مسلح و بتن پیش تنیده می­باشد، که نوع انتخاب مقاطع، نوع اجرا و ترکیب آنها در سال ­های اخیر توسعه و پیشرفت به سزایی داشته است. بیشتر از همه ابداع بتن پیش ­تنیده است که برای ساخت پل­ های بتنی امکانات جدیدی به ارمغان آورده است. توسعه زمینه­ های کاربردی بطور قابل ملاحظه­ ای گسترش یافته و 90% از ساخت پل ­ها در کشورهای پیش­ رفته از بتن پیش تنیده است.

نیاز مبرم ترافیک جاده ­های مدرن، نه فقط مستلزم ساخت تعداد زیادی پل است، بلکه به پل­ های چند منظوره، برای پیچ ­ها، برای تقاطع اریب، برای گسترش شیپوری شکل دارد.

امروزه پل ­ها باید تابع شرایط ترافیکی قرار گیرند و این سبب مشکلات استاتیکی و سازنده ­ای است، که حل آنها با استفاده از مقاله ­های مهندسین خلاق تکمیل­ می­شود که در اینجا به آن اشاره شده است.

در این کتاب بیشتر اندیشه و بررسی، طرح پل­ ها درخصوص انتخاب طول دهانه­ ها، سیستم استاتیکی، مقاطع، ارتفاع اجرایی، پایه­ ها، تکیه­ گاه ­ها است، که باید تنظیم و تعیین شوند، تا بتوان به یک راه حل مناسب رسید. توضیح روش­ های اجرایی در اینجا به دلیل تأثیر زیاد آنها بر روی طرح سازه درج شده است. از محاسبات استاتیکی و بررسی شالوده­ها و شمع­ ها صرفه­ نظر می­شود، زیرا حجم این نوع محاسبات زیاد و خود مستلزم به یک کتاب جدید است.

طرح سازه ­ای، اجرای صحیح فولادگذاری، تنظیم تندان ­ها، انتخاب تکیه ­گاه ­ها و درزها به عنوان یک قاعده است که در اصل هم برای حل حالت­ های ویژه معتبر می ­باشد.

در تمام دنیا به زیباسازی شهرها اهمیت زیادی داده می ­شود. البته این یک پروسه تاریخی است که در گذشته­ های دور هم انسان همواره به این مسئله مهم همت گماشته و تمام شهرهای تاریخی، حتی ویرانه های به جا مانده از آنها، حاکی از این مسئله است.

از آنجا که انسان درک ویژه ­ای از زیبایی دارد کلاً زیبا پسندی از خصائص ذاتی اوست از این رو برای مسئولین شهر مهم است، سازه ­هایی که ساخته می ­شود، علاوه بر مسائل فنی­ مهندسی و اجرایی از نظر زیبا شناسی هم در حد استانداردهای قابل قبول باشد. ولی در شهرهای ما ظاهراً هیچ کدام برای مسئولین و مجریان پل­ ها و پروژه ­های عمرانی مهم نبوده است. در بیشتر نقاط شهر پل­ های بتنی عریان به صورت زشت و زننده قابل رؤیت است و به چشم بیننده زیبا نیست در حالیکه با نور پردازی در شب­ ها می ­توان تا حدودی این زشتی ها را پوشاند.

کشور ما دارای انواع سنگ ­های مطلوبی است، که در زمان­ های گذشته، حتی زمان ساسانی­ ها از این نوع سنگ­ ها برای ابنیه­ ها یا پل­ ها استفاده شده که چشم و روح بیننده را نوازش می ­دهد و باعث ایجاد شادی و نشاط شهروندی که از آن محل عبور می­ ­کند می ­شود.

باید سعی شود سطح بتنی پل­ هایی را که در معرض دید مردم است را با مصالحی مانند سنگ، آجر، کاشی یا تلفیقی از همه آنها با بهره ­گیری از ایده هنرمندان خلاق بپوشانیم، تا علاوه بر زیبایی آن به استحکام آنها نیز کمک شود تا گنجینه گرانبهایی برای نسل­ های آیندمان به جا بگذاریم .

در پایان از مدیریت و کادر محترم انتشارات ارکان دانش جناب آقای مهندس محمد ترابیان مدیریت، سرکار خانم نسرین مختاری به خاطر بازخوانی متن و چک نهائی کتاب و از سرکار خانم حمیده ختمی پناهی به خاطر تنظیم، صفحه آرائی، اصلاح شکلهای کتاب و همچنین طراحی روی جلد، نهایت تشکر را می­­ نمایم.

فصل اول: هدف و نامگذاری پل ­ها

1-  طرح و نقشه پل ­ها

1-1  توضیحات کلی

1-2  داده­های لازم برای طراحی یک پل

1-3  محاسبه پل ­ها

1-4  مصالح پل­ های حجیم

1-4-1 سنگ ­های طبیعی

1-4-1-1 مزایای سنگ ­های طبیعی

1-4-2  نوع عمل­آوردن سنگ ­های طبیعی در معدن سنگ

1-4-3   سنگ چینی مقاوم در برابر یخ­ زدگی و فرسایش

1-4-4   نما یا پوشش (پانلی)

1-4-5   انواع سنگ­ ها

1-4-6   مقاومت سنگ­ ها و ملات

1-4-7   سنگ­ های مصنوعی

فصل دوم: انواع سازه­ های باربر پل­ های بتنی

2-1  پل تیری شکل یا پل با شاه­ تیر

2-1-1  سیستم ایستایی (استاتیکی)

2-1-2   شکل تیرها

2-1-3   پل­ های قابی شکل

2-1-4   سیستم ­های استاتیکی

2-1-5   شکل قاب ­ها

2-1-6   پل­ های قوسی

2-1-7   سیستم استاتیکی (از نظر سازه ­ای)

2-1-8   پل ­های معلق

2-2    پل­ های کابلی لاغر

فصل سوم: روش ­های اجرا

3-1  روش­ های اجرا با بتن درجا

3-1-1  قالب­ ها روی داربست ثابت

3-1-2   قالب­ ها بر روی داربست­ های متحرک

3-1-3   بتن ریزی از روی داربست

3-1-4   اجرا به روش طره آزاد با بتن ­ریزی درجا

3-1-5   اجرا به روش طره آزاد با تیر بهره­ برداری

3-2  روش اجرا با اجزای پیش ساخته

3-2-1  اجزای پیش ساخته در تمام طول دهانه

3-2-2  اجرای اجزای پیش ساخته بصورت قطعه قطعه

3-3   روش هول دادن دوره ­ای (بخش به بخش)

فصل چهارم: انتخاب مقطع پل

4-1 نکات کلی

4-1-1   صفحه ­ها (دال­ ها) از بتن درجا

4-1-2   دال­ ها (صفحه ­ها) از اجزای پیش ­ساخته

4-2   تیرهای  Tشکل با بتن­ درجا

4-3  تیرهای T شکل معکوس ـ پل­ های توگود

4-4   تیرهای Tشکل از اعضاء پیش­ ساخته

4- 5  شاه­ تیر جعبه­ ای از بتن درجا

4-5-1  مقادیر حدی تیر جعبه­ ای برای پل ­ها

4-5-2   تیر عرضی یا تیر عرضی قاب و یا حائل عرضی

4-5-3 تیرهای جعبه ­ای از قطعات پیش ­ساخته

4-5-4   مقاطع برای آویزان­کردن عرشه پل

4-5-5   مقاطع پل­ های راه ­آهن

فصل پنجم: طرح لبه­ های پل

5-1   طرح وسایل ایمنی برای پیش­ آمدگی لبه­های پل با نرده ایمنی، جان­پناه و ارتفاع پیاده­ رو

5-2   نرده ایمنی

5-3   وسایل حفاظتی در برابر باد

5-4   عایق­ بندی صوتی

5-5   خطوط عبور میانی

فصل ششم: پایه ­های پل

6-1   الزامات عملکردی

6-2   نوع پایه­ ها و تکیه­ گاه­ ها

6-3   دیوار پشتیبان

6-3-1   دیوار پشتیبان برای پل ­های کوچک

6-3-2   بال­ های دیوار پشتیبان برای پل ­های کوچک

6-3-3   طرح اقتصادی دیوار پشتیبان

6-3-4   دیوار پشتیبان برای پل­ های بزرگ

6-3-5   زهکشی دیوار پشتیبان

6-3-6   دال ­های یدکی پل

6-4   پایه­ های پل

6-4-1   پایه­ های دیافراگمی شکل

6-4-2   نوع اجرا

6-4-3   پایه­ های ستونی شکل

6-5   نیروهای تکیه­ گاه و انتخاب نوع تکیه ­گاه

6-5-1   نیروها

6-5-2   انتخاب نوع تکیه ­گاه

6-5-3   پایه­ های پل برای تقاطع­ های مورب (کج)

6-5-4   تکیه ­گاه ­های واقع در قوس افقی جاده

6-5-5   جهت تغییر طول پل ­های قوسی و پل­ های قوسی پهن

6-5-6   انتخاب درجه پیش ­تنیدگی

6-5-7   اثبات قابلیت بهره­ برداری

فصل هفتم: طراحی و ساخت پل ­های صفحه ­ای

7-1   پل ­های دالی راست گوشه (پل­ های صفحه ­ای)

7-1-1   دال­ های توپر راست گوشه و تعیین نیروهای استاتیکی

7-1-2   فولادگذاری سنتی (فولاد غیر پیش ­تنیده) دال­های مقاوم

7-1-3   دال­ های توپر بتن پیش ­تنیده

7-1-4   دال­ های توخالی

7-2   پل دالی اریب یک دهانه

7-2-1   توضیحات کلی

7-2-2   لنگرهای خمشی

7-2-3   نیروهای تکیه ­گاه، تکیه­ گاه، نیروهای برشی

7-2-4   فولادگذاری دال­ های اریب

7-2-5   پیش­ تنیدگی دال­ های اریب

7-3   پل­ های دالی چند دهانه اریب

فصل هشتم: طراحی و اجرای پل ­های تیری T شکل (پل ­های  تیری یک بالی)

8-1   توضیحات کلی

8-2   طراحی دال جاده

8-2-1   تعیین نیروهای استاتیکی

8-2-2   لنگرهای خمشی برای دال جاده

8-2-3   نیروهای برشی دال عرشه

8-2-4   طراحی پیش ­تنیدگی عرضی دال عرشه

8-2-5 پیش­ تنیدگی مرکزی دال­ های عرشه طبق کویون (نوع اجرای فرانسوی)

8-3   تیرهای اصلی پل با مقاطع T شکل

8-3-1   اعضاء تیر اصلی و نوع تنش ­ها

8-3-2   تیر T شکل (با یک جان)

8-3-3   تیر T شکل با چند جان (شاه­ تیر مشبک)

8-4   فولادگذاری پل­ های Tشکل

8-4-1   فولادگذاری سنتی (فولاد غیر پیش­ تنیده) برای دال عرشه

8-4-2   تیر اصلی

8-4-3   تیر عرضی

8-5   پیش­ تنیدگی پل با مقطع Tشکل                       

8-5-1   طرح مسیر تندان در عرشه پل

8-5-2   طرح مسیر تندان برای تیر اصلی

 8-6   پل­ های  Tشکل خمیده و مایل

8-6-1   تیرT شکل خمیده

8-6-2   تیرهای T شکل مایل

فصل نهم: طراحی و اجرای پل­ های شاه ­تیر جعبه ­ای

9-1   توضیحات کلی

9-2   عرشه ­های شاه ­تیر جعبه­ای

9-3   شاه­ تیر جعبه­ ای به عنوان تیر اصلی

9-4   فولادگذازی و پیش­ تنیدگی شاه­ تیرهای جعبه ­ای

9-4-1 طرح مسیر تندان برای تیر اصلی

9-4-2 فولادگذاری و پیش­ تنیدگی جان­ ها

9-4-3 فولادگذاری و پیش ­تنیدگی صفحه­ ی تحتانی عرشه

9-5  تیرهای عرضی برای شاه­ تیر جعبه ­ای

9-6  پل­ های جعبه­ ای خمیده و اریب

9-6-1 پل­ های جعبه ­ای خمیده

9-6-2 پل­ های جعبه­ ای اریب

10-1  طرح­ هایی برابر ترک ­های حرارتی

10-2   تدابیر برای مهار تندان­ ها در درزها

10-3   تدابیر برای اتصال درزها

فصل یازدهم: تکیه ­گاه ­های پل

11-1  شرایط تکیه ­گاه

11-2   انواع تکیه­ گاه

11-2-1  مفصل بتنی

11-2-2   تکیه­ گاه فولادی

11-2-3   تکیه­ گاه الاستومر

11-2-4   تکیه ­گاه ­های نئوپوت ثابت

11-2-5   تکیه ­گاه لغزنده نئوپوت

11-2-6   نوع دیگر تکیه ­گاه لغزنده

11-3   تکیه­ گاه با استحکام کششی (مقاومت کششی بالا)

11-4   اجرا، کنترل و نگهداری تکیه­ گاه

فصل دوازدهم: درزهای انبساط عرشه پل

12- 1 درزهای دال عرشه

1- درز قیری با محافظ لبه برای ازدیاد طول 4 میلی ­متر

2- انواع مختلف درز پلاستیکی

3- ورق متحرک یا صفحه ­ی پشت بند

4- درزهای انبساط انگشتی [Finger-type joint construction-Finger plate system]

5- صفحات متحرک دماک برای درز های انبساط

فصل سیزدهم: زهکشی