استیل در پل ها و ریل ها

تاریخچه پل ها

1. پل های آهنی

آهن در قرن شانزدهم در اروپا برای ساخت توپ و ماشین آلات استفاده می شود، و تا اواخر قرن هجدهم ادامه داشت، در اولین انقلاب صنعتی آهن ابتدا برای سازه ها استفاده می شد.
اولین پل های آهنی جهان معروف به Coalbrookdale کوالبروکدیل در Shropshire شروپشایر انگلستان بود. (جهت مطالعه بیشتر به استیل استنلس مراجعه نمایید)

که به عرض 30.5 متر روی رودخانه سورن که توسط توماس پی ریچارد طراحی شده و با کمک استاد آهنگران داربی و ویلکینسون در سال 1777 تا 1779 ساخته شده است.

از یک سری قوس چدنی نیم دایره در کنار هم روی صفحه عمودی، دنده قوس پایینی در طول دهانه پیوسته بود. این سیستم توسط دو دنده فوقانی به هم وصل شده و به سطح جاده ختم تکیه می دادند. کیفیت و کارکرد آهن 400 تنی به گونه ای بود که این پل بعد از 200 سال امروز پابرجاست. اگر چه وسایل نقلیه امروزی را حمل نمی کند.

پل ها در دو دهه اول قرن نوزدهم در انگلستان و فرانسه قابل توجه ترین پل ها بودند از جمله Vauxhall و Southwark بر روی تایمز لندن که هر کدام بیش از 6000 تن آهن استفاده شد . همینطور پل Pont du Louvre و Pont d’Austerlitz بر فراز رود سن در پاریس که دومی از آن جایگزین شده است.

قبل از کشف پیچ و مهره, چدن را مانند سازه های چوبی سوراخ می کردند.

در سال 1814 Thomas Telford توماس تلفورد یک پل معلق با کابل ساخته شده از پیوندهای مسطح آهنی را برای عبوراز Runcorn پیشنهاد کرد دهانه اصلی 305 متر و دو دهانه جانبی 152 متر از اصل تعلیق استفاده شده است. برای ساخت پل های عابر پیاده در هند, چین و آمریکای جنوبی از این روش استفاده شد.

2. پل های فولادی استیل استنلس

در نیمه دوم قرن نوزدهم فولاد توسعه یافت و جایگزین چدن به عنوان یک ماده ساختاری شد. تکنیک استفاده از هوای فشرده برای فرو بردن صندوق های هوابرای پایه های زیر آب توسعه یافت.

در سال 1855 تا 1859 پل Chepstow بر روی رودخانه Tamar برای حمل راه آهن ساخته شد. اینها ترکیبی از سازه های قوس معلق بودند. یک لوله بزرگ فرفورژه وتر بالایی را تشکیل می داد به شکل یک قوس در وتر پایینی یک جفت زنجیر معلق روی پروفیل بود. لوله و زنجیر توسط گره های مورب با پایه های عمودی به هم متصل شدند. جهت خرید و بررسی به قیمت ورق استیل مراجعه نمایید)

اولین پلهای تیرچه ای مشبک در این پل ها دیده می شود. برای حمل راه آهن بر فراز رود راین در آلمان چندین پل ساخته شد که قابل توجه ترین آنها عبارتند از:

1. دو پل Ko¨ln در سال 1859 ساخته شد هر کدام با چهار دهانه 103 متر با تیرهای اصلی به فاصله 8.5 متر

2. پل Mainz در سال 1882 با چهار دهانه 105 متر با یک سیستم ساختاری ترکیبی از یک وتر بالای قوس, یک شبکه پرکننده بین فواصل, مانند پل های Brunel’s Wye و Saltash

در آمریکا پایان جنگ داخلی و گسترش ساخت و ساز راه آهن منجر به افزایش تقاضا برای ساخت پل شد. برای اتصال راه آهن Illinois و اتحادیه Pacific به یک پل بر روی رودخانه عظیم می سی سی پی یا عرض 457 متر در سنت لوئیس نیاز بود. که به در خواست James Eads در سال 1867. در بستر رودخانه شنی که دستخوش جابجایی قابل توجهی می شد و سنگ در اعماق مختلف بین 15 تا 45 متری قرار داشت. James Eads تصمیم گرفت یک پل معلق برای حمل راه آهن که بستر سفتی نداشته باشد با دهانه های 159 متری و 153 متری را پیشنهاد دهد. ساخت طاق مشبک با فولاد اولین استفاده در یک پل بود.

Bessemer ماده ای بود که با افزودن به آهن آن را تبدیل به فولاد می کند. (جهت خرید و بررسی به قیمت لوله استیل مراجعه نمایید)

در سال 1867 John Roebling و پسرش در واشنگتن شروع به ساخت پل بروکلین کردند که منهتن را به بروکلین در نیویورک در سراسر رودخانه شرقی متصل می کرد. دهانه آنها 487 متر تقریبا دو برابر طولانی ترین دهانه ساخته شده قبلی بود و مجبور بود دو خط راه آهن، دو خط تراموا، یک جاده و یک پیاده رو را حمل کند.

ساختار برازنده و در عین حال مستحکم پل بروکلین نقطه عطفی از دستاوردهای بینش و عزم بشر بود.

در نیمه دوم قرن نوزدهم شاهد پیشرفت بزرگی در زمینه مواد، ماشین آلات و نظریه های ساختاری بودیم. استفاده از فولاد توسط هیئت تجارت بریتانیا که تا سال 1877 در ساخت پل ممنوع بود رواج یافت.

کمپرسورهای هوا و ماشین های هیدرولیک برای کمک به ساخت و ساز توسعه داده شدند. James Clerk Maxwell و سایر اساتید مهندسی نظریه هایی برای تجزیه و تحلیل کابل های معلق, تیرهای شبکه, گشتاورهای خمشی، نیروهای برشی تیرها، محاسبات انحراف، کمانش پایه ها را توسعه دادند.

این پیشرفت ها و نامناسب بودن پل های معلق برای حمل راه آهن خبر از دوران دهانه های خرپایی بزرگ، برای احداث پل های بزرگ راه آهن خبر داد.

پل های خرپایی فولادی در سراسر جهان شروع به بالا رفتن کردند.

در سال 1916 یک سازه جدید و گسترده تر با دو کنسول تکمیل شده و کل دهانه معلق 5000 تنی در ساحل و شناور ساخته شد که توسط جک های هیدرولیک بالا می رفت.

تعدادی پل کنسولی به طول 501 متر در آمریکا ساخته شده است مانند:

• Commodore Barry در سال 1974 با طول 501 متر در پنسیلوانیا
• Greater New Orleans در سال 1958 با طول 480 متر در لوئیزیانا
• East Bay در سال 1936 با طول 427 در سانفرانسیسکو

یک نمونه بسیار قابل توجه از نوع ساخت و سازها است

پل Kolkata این برج دارای دهانه مرکزی 457 متر و برج های اصلی به ارتفاع 82 متر ساخته شده از فولاد در سال 1943 تکمیل شد.

برای پل های کابلی یا تیرهای عرشه بتنی می توان به

• پل Brotonne در فرانسه اشاره کردکه در سال 1977 با دهانه 320 متر افتتاح شد
• پل Sunshine Skyway در فلوریدا در سال 1987 با دهانه 366 متر افتتاح شد
• پل Barrios du Luna در اسپانیا با دهانه 440 متر افتتاح شد.

در اوایل ساخت پل های فولادی، پرچ و پیچ و مهره وسیله های اتصال اجزای سازنده تیرها و خرپاها بود. (جهت مطالعه بیشتر به ورق استیل چیست مراجعه نمایید)

در دهه 1930 جوشکاری و قوس الکتریکی توسعه یافت و در جنگ جهانی دوم شاهد گسترش سریع آن بودیم.

پرچ های به تدریج جای خود را به جوشکاری و پیچ و مهره های اصطکاکی داد. پس از ویرانی های جنگ، دانش و تجربه صنعت هواپیما وارد ساخت پل شد. مانند پل Sava صربستان

پل Auckland Harbour نیوزیلند سال 1969

انواع و خواص استیل

فولاد مورد استفاده برای ساخت پل ها و سازه ها شامل :

• آهن
• درصد کمی از کربن و منگنز
• ناخالصی که نمی توان به طور کامل از سنگ معدن حذف کرد مانند گوگرد و فسفر
• برخی عناصر آلیاژی که با مقادیر بسیار کم به محصول نهایی اضافه می شود مانند: مس، سیلیکون، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیم

استحکام فولاد با افزایش محتوای کربن بالا می رود اما برخی از خواص دیگر مانند شکل پذیری و جوش پذیری کاهش می یابد. گوگرد و فسفر اثرات نامطلوبی دارند و از این رو حداکثر مقدار آنها کنترل می شود.

استفاده از استیل استنلس در پل و راه آهن ها

استیل استنلس یک ماده انقلابی است که پیشرفت های بی شماری را در تمام صنایع ایجاد کرده است. اما شاید هیچ عرصه ای به اندازه معماری و مهندسی به دلیل مزایای فراوان استیل استنلس دگرگون نشده باشد. به دلیل استحکام فوق العاده، خواص مقاومت در برابر خوردگی و جذابیت زیبایی شناختی، استیل استنلس را می توان در پل های مدرن در سراسر جهان یافت.

استیل استنلس یک ماده ایده آل برای استفاده پل ها است. به دلیل دوام و مقرون به صرفه بودن برای پل های بزرگ و کوچک مفید است. انواع پل های در ایالات متحده از استیل استنلس هستند.

به ویژه با توجه به کاهش فعلی در بسیاری از زیر ساختارهای آمریکا از جمله بسیاری از پل هایی که در وضعیت بحرانی پوسیدگی هستند. پتانسیل افزایش طول عمر این سازه ها از استیل استنلس بسیار بالاست.

تاریخچه استیل استنلس در مهندسی و معماری

با توجه به اینکه فولاد معمولی می تواند در برابر خوردگی حساس باشد. بویژه در محیط های شدید و در معرض آب شورقرار می گیرد.

بنابراین تا زمانی که استفاده از استیل استنلس رایج شد پل ها توانستند از تمام مزایایی که ماده ارائه می دهد بهره مند شوند.

در اوایل قرن 1900 چندین دانشمند به طور جداگانه روی استیل استنلس کار می کردند.

پل موجود Chonoglais برای حمل بارهای ترافیکی کم استحکام شناخته شد. با این حال تعمیر و تقویت آن غیر اقتصادی است. بنابراین در آگوست 2012 کار برای تخریب و جایگزینی پل موجود با یک سازه جدید از میلگرد استیل استنلس در بتن مسلح آغاز شد.

به منظور ایجاد یک پل بادوام و اقتصادی توسط مهندسان مشاور تصمیم گرفته شد که از میلگردهای استیل استنلس در مناطقی که در معرض خطر خوردگی ناشی از کلرید باید در ماهای زمستان از یخ زدایی نمک استفاده شود. در ساخت این پل از میلگردهای استیل استنلس آلیاژ 304 استفاده شد.

برای جلوگیری از آلودگی با فولاد کربنی تمام میلگردهای استیل استنلس یا ماشین های برش بریده و خمکاری شده اند.

 

میله های کششی پل عابر پیاده در دهلی نو هند

پل عابر پیاده روی یک جاده اصلی شانزده بانده شامل میله کششی استیل استنلس داپلکس که 22 درصد کروم و 5 درصد نیکل می باشد.

آلودگی شهری ناشی از ترافیک جاده ها مقاومت در برابر خوردگی را به یک معیار مهم تبدیل می کند. آسیب های اضافی در طول فرآیند نصب رزوه های میله کششی را مستعد خوردگی می کند که قابل حذف نیست. در یک محیط شهری شلوغ فولاد معمولی به یک لایه محافظ فلزی برای برآورده کردن الزامات دوام روی پل ها نیاز دارد.

طراحان تصمیم گرفتند از میله های کششی استیل استنلس برای ساختاری استفاده کنند که در غیر این صورت از فولاد ساختاری گالوانیزه گرم و رنگ شده ساخته شده است.

کیفیت بصری استیل استنلس دارای مزیتی می باشد زیرا پل عابر پیاده بخشی از مسیر دسترسی اصلی به استادیوم است و به طور منظم توسط هزاران بازدید کننده استفاده می شود.