طراحی پل یکی از پیچیده ترین انواع طراحی سازه است. چالش های گوناگونی پیش روی طراحان پل ها وجود دارد، شرایط محیطی پل ها بسیار متفاوت است. انتخاب نوع پل، طراحی پل بتنی ، فلزی یا ترکیبی از هر دو نوع مصالح، بسته به شرایط شاید قدم اول باشد. چالش بعدی این است که نیرویی که در زمان ساخت به پل وارد می شود، از نیروی زمان بهره برداری بعضا بیشتر است و طراح حتما باید برای جلوگیری از ریزش پل در زمان ساخت، این نکته را لحاظ کند.
انواع المان سازه ای در طراحی پل
در طراحی پل ، طراحی فونداسیون و پایه های پل، طراحی بخش زیرسازه است و طراحی عرشه برای تحمل بار دینامیکی ناشی از عبور و مرور، طراحی بخش روسازه است. طراحی برخی پل ها با توجه به استفاده خاص آن ها، مانند طراحی سازه پل عابر پیاده ، ضوابط ویژه خود را دارد. اما به طور کلی می توان پل ها را با مبناهای متفاوتی تقسیم بندی کرد. سیستم سازه ای پل، اندازه دهانه ها، مصالح مورد استفاده در ساخت پل و نحوه اجرای پل از مواردی هستند در طراحی پل اهمیت زیادی دارند.
طراحی پل بتنی
مطابق نشریه ۳۸۹ الحاقیه آیین نامه بتن ایران ، طراحی مقاطع برای بارهای خمشی و بار های محوری در پل بتنی ، تفاوتی با مقاطع بتنی در ساختمان ندارند. در این نشریه تنها مقاطع پرکاربرد در طراحی پل بتنی آورده شده است.
طبق این نشریه، در قطعات تحت اثر فشار محوری، حداکثر بار محوری مقاوم نهایی در دو حالت خاموت گذاری برابر با مقادیر زیر است:
در قطعات با خاموت گذاری عادی:
Nr max = 0.8[0.85φcfc(Ag-Ast) + φsfyAst]
در قطعات با خاموتگذاری به صورت مارپیچ:
Nr max = 0.85[0.85φcfc(Ag-Ast) + φsfyAst]
این آیین نامه حداکثر و حداقل میزان آرماتورگذاری را نیز مشخص کرده است.
طبق این نشریه، ضوابط طراحی مقاطع در طراحی پل بتنی برای نیروی برش و پیچش نیز تفاوتی با مقاطع بتنی در ساختمان ندارد.
مقاومت برشی تامین شده توسط بتن برای مقاطعی که تحت اثر برش و خمش قرار دارند عبارت است از:
Vc = vcbwd
در این رابطه vc عبارت است از مقاومت برشی بتن که از این رابطه محاسبه می شود:
vc = ۰.۲φc
bw، میلیمتر، در قطعات با مقاطع مختلف به صورت زیر در نظر گرفته شود:
- در مقاطع مربع مستطیل و T شکل: پهنای جان
- در مقاطع دایره ای شکل: قطر دایره
- در مقاطع ذوزنقه ای: متوسط پهنا و یا ۲/۱ برابر حداقل پهنا، هرکدام کوچکترند.
d، میلیمتر، فاصله دورترین تار فشاری تا مرکز سطح آرماتور کششی است. در مقاطع دایرهای این فاصـله را میتوان ۸/۰ برابر قطر مقطع در نظر گرفت.
طراحی پل فولادی
در طراحی پل فلزی ، طبق نشریه ۳۵۹ (دستورالعمل طراحی پل های فولادی) ، رعایت برخی ضوابط خاص طراحی نسبت به سایر مقاطع فولادی مورد نیاز است. طبق این نشریه مقاومت کششی نهایی مصالح فولادی نباید کمتر از Fy گردد ، که در آن Fy تنش تسلیم اسمی مصالح فولادی است. فولاد مورد استفاده در پلسازی باید دارای شکل پذیری متناظر با ۱۵ درصد افزایش طول نسبت به حالت اولیـه نمونه استاندارد باشد. در صورتیکه ظرفیت لنگر پلاستیک مقطع فشرده استفاده می شود یا توزیع مجدد تنش کششی بـال محاسـبه می شود، شکل پذیری فولاد نباید کمتر از ۱۹ درصد افزایش طول نسبت به حالت اولیه نمونـه اسـتاندارد باشد.
در آیین نامه طراحی پل های فولادی ، در مورد «لاغری اعضای فولادی به طور کلی» ذکر شده است که در اعضایی که ملاک طراحی آنها نیروی فشاری است، ضریب لاغری KL/r نباید از ۱۲۰ برای اعضای اصلی و ۱۴۰ برای اعضای فرعی تجاوز کند و اگر نیروی کششی ملاک است، ضریب لاغری L/r نبایـد از ۲۰۰ بـرای اعضـای اصلی و ۲۴۰ برای بادبندها تجاوز کند. اعضای کششی با نیروی پیشتنیدگی کـافی، مسـتثنی از ایـن قاعـده هستند. لاغری اعضای کششی که تحت تنش های معکوس قرار میگیرند، نباید از ۱۴۰ تجاوز کند. L طول مهـار نشـده عضـو از مرکز ثقل دو نقطه مهاربندی عرضی یا مرکز ثقل دو اتصـال عضـو درنظرگرفتـه مـی شـود.
نرم افزار طراحی پل
از نرم افزار csi bridge در طراحی پل استفاده می شود. آموزش csi bridge یکی از بهترین موارد در آموزش نرم افزار طراحی پل است. نرم افزار csi bridge در کنار سایر نرم افزارهای طراحی مانند ETABS و SAP در طراحی اجزای انواع پل مانند پل های کابلی، بتنی، فولادی، معلق و غیره کاربرد دارد.
