پل، سازهای با انواع متنوع است. به طور کلی، نحوه اعمال تنشهای عمودی یا افقی، ساختار پل را مشخص میکند. در برخی از موارد، وظیفه تحمل بارهای اعمال شده بر عهده عرشه و در موارد دیگر، این وظیفه بر عهده پایهها است. در مجموع، پلها را میتوان به هفت گروه اصلی تقسیمبندی کرد. در ادامه، به معرفی انواع پل میپردازیم.
پل تیری یا پل شاه تیری
پل تیری، پل شاهتیری یا پل با تیر نورد شده، یکی از سادهترین انواع پل محسوب میشود. پلهای ساخته شده توسط الوار چوبی را میتوان به عنوان شناختهشدهترین نوع پلهای تیری در نظر گرفت. در گذشته، بخش عرشه این سازهها با چندین تخته یا الوار چوبی ساخته میشد. نگهداری عرشه نیز توسط دو پایه یا تکیهگاه در دو طرف الوار صورت میگرفت. در اکثر مواقع، تیرهای میانی وظیفه نگهداری و پایداری بیشتر پلهای تیری را بر عهده دارند.
فضای مخصوص عبور و مرور انسانها یا وسایل نقلیه از یک عرشه ساده عمود بر تیرهای نگهدارنده تشکیل میشود. به این سازه، تیر با نگهداری ساده میگویند. در این نوع پل، هیچ توزیع تنشی بین اجزا صورت نمیگیرد.
پل خرپایی
پل خرپایی، سازهای است که با استفاده بهینه و ساده از خرپا، بارهای اعمال شده را تحمل میکند. قدمت استفاده از این نوع پل، به چندین قرن قبل بازمیگردد. انواع مختلفی از پلهای خرپایی ساده وجود دارند که تمام آنها از مقاطع مثلثی تشکیل میشوند.
نقش اجزا مثلثی در پلهای خرپایی بسیار مهم است. این اجزا با جذب موثر بارهای کششی و فشاری، امکان عملکرد مناسب سازه در برابر بارهای دینامیکی را فراهم میکنند. به این ترتیب از حفظ مناسب ساختار پل و عدم آسیب دیدن عرشه هنگام وزش بادهای شدید اطمینان حاصل میشود.
پل طره ای
طراحی اولین پل طرهای به عنوان یک پیشرفت بزرگ در مهندسی پل در نظر گرفته میشود. ساخت این نوع پل، توسط تیر یا خرپاهای یکسرگیر دار (طره) ساده صورت میگیرد. این اجزا با استفاده از بتن پیش تنیده یا فولاد ساختمانی ساخته میشوند. اگر عرشه تنها از یک طرف (در ناحیه بازوی گیردار) نگهداری شده باشد، ساختار سازه ناپایدار و خطرناک به نظر خواهد رسید. در صورتی که بازوهای گیردار پل توسط دهانه معلق به یکدیگر متصل میشوند.
دهانه معلق، یک عضو میانی است که هیچ نگهداری در زیر آن وجود ندارد. در واقع، بار پل توسط مهاربندهای قطری به همراه تیرهای افقی تحمل میشود. امروزه ساخت پلهای طرهای با رعایت شدید مسائل ایمنی صورت میگیرد.
پل قوسی معمولی
پلهای قوسی انواع مختلفی دارند. با این وجود، یک المان در تمام این پلها مشترک است. پلهای قوسی، دارای یک یا چند قوس در زیر سازه و تکیهگاههایی برای نگهداری این قوسها هستند. متداولترین نوع پل قوسی، پل چند دهانه (دره گذر) با طول زیاد و قوسهای فراوان است.
در پلهای قوسی، فشارهای جانبی ناشی از دهانه قوس به تکیهگاهها منتقل میشوند. به همین دلیل، حفظ یکپارچکی، مقاومت بالا و ساخت مناسب این بخش از اهمیت بالایی برخوردار است. پلهای قوسی دارای طراحی ساده و کارایی بالا هستند. این پلها میتوانند وزن انسان و حتی وسایل نقلیه سنگین (مانند قطار) را تحمل کنند.
پل قوسی مهار شده
پلهای قوسی مهار شده، سازههایی با طراحی جذاب هستند که معمولا از یک قوس فلزی به همراه مهارهای عمودی نگهدارنده بین عرشه و قوس استفاده ساخته میشوند. نقاط انتهایی قوس توسط یال تحتانی مشابه ترکیب کمان و زه به یکدیگر متصل شدهاند.
مهارهای عمودی، فشار رو به پایین قوس به عرشه را به کشش تبدیل میکنند. به باور عموم، در این پلها کولهها وظیفه نگه داشتن قوس و کل سازه را در کنار یکدیگر بر عهده دارند. اگرچه، این عرشه یا یال تحتانی است که نقاط انتهایی قوس را به یکدیگر متصل میکند. بهترین مثال برای درک این وضعیت، زه کمان است. زه با جذب فشار، دو طرف کمان را در کنار یکدیگر نگه میدارد و صاف باقی میماند.
پل معلق
ساختار پلهای معلق بسیار ساده و در عین حال کارآمد است. عرشه این پلها، وظیفه تحمل بارهای وارده را بر عهده دارند. بر روی عرشه پلهای معلق، برجهایی به منظور نگهداری از کابلهای معلق و کابلهای تعلیق قرار گرفتهاند. کابلهای معلق از هر دو طرف پل گسترش مییابند و به طور محکم به زمین وصل میشوند. تعداد برجهای مورد استفاده برای نگهداری کابلهای معلق به اندازه پل بستگی دارد.
تمام بارهای اعمال شده به پل در طول کابلهای معلق به کشش تبدیل میشوند. در صورت وجود نقص، عدم توزیع صحیح بارهای اعمال شده و اضافه کردن بار به سیستم از طرف این کابلها، امکان جابجایی پل در شرایط بد آب و هوایی وجود خواهد داشت.
پل کابلی
پلهای کابلی، سازههایی هستند که در آنها، برج یا دکل وظیفه تحمل بار را بر عهده دارد. در این سازهها، تعدادی کابل مستقیما از بالا یا از نقاط مختلف روی برج به عرشه متصل میشوند. در حالت اتصال از نقاط مختلف، یک الگوی بادبزنی توسط کابلها به وجود میآید. این الگو نشانهای است که بسیاری از مردم پلهای کابلی را از روی آن میشناسند.
کاربرد پلهای کابلی برای مواقعی است که طول مسیر بیشتر از طول مناسب برای طراحی پلهای طرهای و کمتر از طول مناسب برای طراحی پلهای معلق باشد. یکی از مشکلات اصلی استفاده از این پلها، امکان اعمال فشار افقی از طرف اتصالات میانی کابلها به روی عرشه است. به همین دلیل، عرشه پلهای کابلی باید برای تحمل این فشارها تقویت شده باشد.
پل متحرک
پلهای متحرک، نوع دیگری از پلها هستند که به دلیل تفاوت جزئی با دیگر موارد، در گروه اصلی قرار نمیگیرند. این پلها که قابلیت تغییر موقعیت و شکل را دارند؛ به منظور فراهم کردن امکان عبور کشتی و قایق طراحی و ساخته میشوند. در مواقعی که به کارگیری مسیر طولانی و پایههای بلند ضروری نباشد، استفاده از پلهای متحرک از نظر هزینه گزینه مناسبتری خواهد بود. تنها عیب این سازهها، توقف ترافیک روی آنها در هنگام عبور کشتی و قایق است. پلهای متحرک را میتوان به انواع باسکولی (بازشو یک طرفه یا دو طرفه)، گردان (چرخشی)، آسانسوری (بالا رونده)، جمع شونده (تاشو)، موقت و غیره تقسیمبندی کرد.
مقایسه انواع پل ها
پارامترهای مختلفی برای مقایسه انواع پلها وجود دارد. در این بخش، انواع پل را از نظر هزینه، کارایی، مقاومت و ساخت به طور خلاصه مورد بررسی قرار میدهیم.
هزینه
با یک بررسی ساده بر روی هزینه ساخت پلها میتوان دریافت که پلهای معلق، هزینه بیشتری نسبت به دیگر گزینهها دارند. عوامل زیادی بر روی هزینه بالای پلهای معلق تاثیرگذار هستند. پلهای معلق معمولا برای مسیرهای بسیار بلند (با دهانههای حداکثر دو کیلومتری) مورد استفاده قرار میگیرند. ابعاد برج، مواد مورد استفاده و نصب خرپای عرشه (در زیر عرشه) نیز هزینههای بیشتری را به ساخت این نوع پل اضافه میکنند. امروزه ساخت پلهای معلق بزرگ میتواند تا یک میلیارد دلار هزینه داشته باشد.
کارایی
از نظر مقاومت، کارایی پلهای خرپایی بیشتر از انواع دیگر پلها است. این پلها، نسبت مقاومت به وزن بهتری دارند.
مقاومت
پلهای خرپایی علاوه بر نسبت بالای مقاومت به وزن، به عنوان مقاومتترین نوع پل نیز در نظر گرفته میشوند. این سازهها از مجموعه اجزا مثلثی شکل ساخته میشوند. اتصال اجزا مثلثی به یکدیگر معمولا توسط پیچ و مهر صورت میگیرد. این کار باعث پخش شدن بار ناشی از حرکت وسایل نقلیه یا شرایط بد آب و هوایی به تمام اجزا پل میشود. به این ترتیب، پایداری سازه افزایش و احتمال خم شدن آن کاهش مییابد.
ساخت
سادهترین نوع پل از نظر ساخت، پلهای تیری هستند. به همین دلیل، پلهای تیری به عنوان رایجترین نوع پل نیز شناخته میشوند.