1395/04/26

درس واره شماره 47- پُل

بیش از دو هزار سال است كه پُل ها نقشی حیاتی در ارتباط دادن جوامع انسانی و حمل كالا از روی رودخانه یا موانع غیر قابل عبور دیگر ایفا كرده اند. با این همه،‌ پُل های بزرگ - به معنای واقعی كلمه - بسیار نادر هستند؛ ‌ممكن است در نگاه اول طراحی پُل به صورت مسئله ساده (ایجاد ارتباط از نقطه A به نقطه B) به نظر بیاید، ‌در صورتی كه یك طراحی مناسب بایستی در میان عملكرد سازه ای پُل و جنبه های معماری آن توازن ایجاد كند و همچنین از نظر زیبایی ظاهری قابل قبول و هزینه تمام شده آن تا حد امكان كمتر باشد.

معمولاً معماران و مهندسان از دیدگاه های متفاوتی با مسئله طراحی پُل برخورد می كنند و هر یك جنبه های تخصصی رشته خود را در طراحی مَد نظر قرار می دهند؛ ‌در صورتی كه ارتباط نزدیك معمار و طراح سازه در تمام مراحل طراحی لازمه موفقیت در طراحی هر گونه بنا و از جمله پُل هاست.

Brooklyn Bridge, Washington Roebling, New York-United States, 1870-1883

Brooklyn Bridge, Washington Roebling, New York, United States, 1870-1883

به این نكته‌ بسیار مهم می بایست توجه شود كه در طراحی پُل،‌ این ارتباط به دو دلیل حائز اهمیت بسیار است. اولاً به علت وجود انواع مختلف پُل ها (‌قوسی،‌ كابلی،‌ معلق،‌ خرپایی و...)‌ آلترناتیوهای متعددی برای هر كار خاص با معیارهای معماری خاص وجود دارد. اما به لحاظ نیازهای سازه ای، روش های اجرا و هزینه‌ تمام شده هر آلترناتیو با هم تفاوت چشمگیری دارند،‌ بنابراین، تصمیم گیری در مورد شكل پُل بایستی حتماً با توجه به همه این موارد صورت گیرد. ثانیاً‌ برخلاف ساختمان های معمولی،‌ كه در آن ها به وسیله ‌نماسازی و سایر روش ها می توان دید ظاهری ساختمان را به صورت دلخواه تغییر داد.

Alamillo Bridge, Santiago Calatrava, Seville-Spain, 1989

Alamillo Bridge, Santiago Calatrava, Seville-Spain,1989

در یك پُل سیستم سازه ای به صورت نمایان در معرض دید قرار دارد و عمدتاً‌ در هنگام انتخاب سیستم سازه ای پُل معمار می تواند ایده های خود را عملی كند. این بدان معنی نیست كه یك پُل نمی تواند دارای جنبه های معماری برجسته و مطرح باشد. اعمال نظرات معمار هر چند كوچك در دیتیل های مختلف (‌نرده ها،‌ رنگ آمیزی اجزا، نورپردازی، پایه های روشنایی پُل و...) ‌می تواند ظاهرِ صرفاً سازه ای پُل را تغییر دهد و به آن جلوه هنری ببخشد.

Chords Bridge, Santiago Calatrava, Jerusalem, Israel, 2005-2008

Chords Bridge-Santiago Calatrava-Jerusalem, Israel, 2005-2008

زیباترین پل ها

ازنظر زیبایی پُل ها به دو دسته تقسیم می شوند: پُل های تاریخی و قدیمی كه برای ساخت آن ها از روش ها و مصالح سنتی استفاده شده است و پُل های مدرن كه با استفاده از فناوری جدید و مصالح امروزی (‌مثل بتن و فولاد)‌ ساخته شده اند. به جرأت می توان ادعا كرد كه پُل های تاریخی ایران (به خصوص پُل های مشهور اصفهان)‌ از زیباترین پُل های دنیا هستند. صرف نظر از زیبایی فوق العاده این پُل ها بررسی روش های اجرایی و مصالح به كار رفته در آن ها به خوبی بیانگر دانش سازندگان آن هاست.

Erasmusbrug Bridge, Ben van Berkel,Rotterdam-Netherlands,1996

Erasmusbrug Bridge, Ben van Berkel, Rotterdam-Netherlands, 1996

نتیجه این دانش و تكنیك، ساخت پُل هایی است كه تقریباً همه مسائل آن ها حل شده است و از جنبه های مختلف جوابگوی انتظار سازندگان و بهره برندگان از آن ها هستند. تعجبی ندارد كه پس از گذشت چند صد سال، این آثار هنوز باشكوه و پا برجا هستند. در صورتی كه عمر مفید یك پُل امروزی در حدود 120 سال تخمین زده می شود.

Ganter Bridge, Christian Menn, Ried-Brig-Switzerland, 1976-1980

Ganter Bridge, Christian Menn, Ried, Brig-Switzerland, 1976-1980

در مورد پُل های مدرن و امروزی با توجه به تنوع زیاد شكل ها و سیستم های سازه ای، انتخاب زیباترین آن ها دشوار است. هر پُل از ابتكار و امتیازات خاص خود برخوردار است. وانگهی قضاوت می بایست بر مبنای شرایط خاص موجود در محل (‌اعم از شرایط طبیعی، منابع مالی و.. )‌ انجام گیرد. اما به طور كلی،‌ معمولاً زیباترین پُل ها در دو رده‌ پُل های كابلی و پُل های معلق قرار می گیرند كه این امر به علت شفافیت، سبكی، عدم محدود كردن مناظر اطراف و قابلیت (انرژی بخشی) زیاد این گونه پُل ها به چشم انداز مجاور است.

Golden Gate Bridge, Joseph Strauss, California-United States, 1933-1937

Golden Gate Bridge, Joseph Strauss, California-United States,1933-1937

گفتنی آن كه تفاوت اصلی پُل های كابلی و پُل های معلق در نحوه‌ انتقال بار عرشه پُل به دكل های مجاور است. در پُل های كابلی،‌ وزن عرشه پُل و سایر بارهای زنده وارده بر آن را مستقیماً یك سری كابل كه از یك طرف به عرشه پُل و از طرف دیگر به دكل ها متصل می شوند، تحمل می كنند. به عبارت دیگر، بارها بدون هیچ گونه واسطه ای از عرشه به كابل ها و سپس به دكل ها منتقل می شوند و كابل ها به صورت خط مستقیم دیده می شوند.

Humber Bridge, Bernard Wex, Hessle-North Lincolnshire, 1972-1981

در پُل های معلق مسیر انتقال بارهای عرشه، به دكل های اطراف طولانی تر است؛ بدین ترتیب كه یك كابل معمولاً سهمی شكل بین دو دكل مجاور متصل می شود، سپس عرشه پُل را یك سری كابل های فرعی مستقیم و عمودی به كابل اصلی متصل می كنند. در این پُل ها شكل نهایی كابل ها و در نتیجه پُل به بارگذاری اعمال شده بر آن بستگی دارد.

Juscelino Kubitschek bridge, Alexandre Chan & Mario Vila Verde, Brasilia-Brazil, 2000-2002

وجوه اشتراك دو سیستم كابلی و معلق عبارت اند از: استفاده از عناصر نازك خطی یا منحنی شكل كابل ها به عنوان شاخص ترین اجزای بصری پُل،‌ قابلیت پوشش دهانه های وسیع (‌كه در آن ها نمی توان از سایر سیستم های سازه ای استفاده كرد)‌، سبكی نسبی پُل به علت استفاده از فولادهای با مقاومت بسیار زیاد در كابل ها و روند تقریباً مشابه برای طراحی سازه ای پُل.

تعداد زیادی از پُل های كابلی و معلق ساخته شده تا به امروز در زمره آثار بر جسته معماری و مهندسی دنیا قرار می گیرند.

Menai Suspension Bridge, Thomas Telford, North Wales-Anglesey, 1818-1826

ویژگی های ظاهری پُل های كابلی و معلق

بسته به انتظار طراح سازه و معمار آرایش كابل ها و شكل دكل ها و عرشه‌ پُل ها می تواند بسیار متنوع باشد. با توجه به این كه در پُل های معلق،‌ بر خلاف پُل های كابلی، ‌آلترناتیوهای محدودی برای آرایش كابل ها و دكل های مجاور آن ها وجود دارد. ‌

Millau Viaduct Bridge, Norman Foster & Michel Virlogeux, Millau-France, 2001

در پُل های كابلی مقطع عرضی پُل می تواند دارای یك، دو یا سه سفره كابل به همراه دكل های نظیر آن ها باشد. بر حسب نحوه آرایش كابل ها،‌ مقطع پُل می تواند اشكال مختلفی داشته باشد. الگوهای مورد استفاده برای آرایش كابل ها می تواند به شكل بادبزن،‌ چنگ (‌یكی از آلات موسیقی) نیمه چنگی و نامتقارن باشد.

هركدام از این الگوها مزایا و نقطه ضعف های خاص خود را (‌از نظر سازه ای و اقتصادی)‌ دارند و در عین حال از لحاظ جلوه ظاهری متمایزند،‌ به گونه ای كه معمار می تواند بنا به سلیقه خود یكی از آن ها را انتخاب كند.

Pont de Normandie Bridge, Michel Virlogeux, Le Havre-France, 1988

نكته ای كه بین این الگوها مشترك است لزوم ایجاد تعادل بین نیروهای وارده بر دكل های پُل (ناشی از كابل های دو طرف آن ها). به عبارت دیگر، ‌برای حصول به شرایط مناسب سازه ای در دكل های پُل و جلوگیری از ایجاد نیروهای داخلی زیاد در آن ها (‌به علت عدم توازن كشش در دو طرف دكل)‌ باید در هر دو سمت دكل از كابل استفاده شود تا نیروهای این كابل ها بتوانند یكدیگر را خنثی كنند. این امر به خصوص در مورد اولین و آخرین دكل پُل كه در دو انتهای پُل قرار می گیرند،‌ بسیار مهم است و به روش های متعددی می توان این تعادل را در آن ها برقرار كرد.

Most SNP Bridge, Jozef Lacko, Bratislava-Slovakia, 1972

شكل عرشه و دكل های پُل معمولاً بر اساس ملاحظات سازه ای و جنس مصالح آن ها انتخاب می شوند. همچنین امكانات موجود برای اجرای پُل و روش های ساخت،‌ پارامترهای بسیار مهمی در تعیین انتخاب آرایش كابل ها،‌ شكل دكل ها و عرشه هستند. برای مثال اجرای دكل های پُل (كه به صورت تدریجی انجام می گیرد) بستگی مستقیم به الگوی آرایش كابل ها دارد. زیرا بایستی پس از اجرای هر قطعه از دكل،‌ كابل های مربوط به یك تراز خاص را اجرا كرد. این امر، خود تعیین كننده‌ میزان پیشرفت اجرای عرشه پُل است. بنابراین برنامه ریزی دقیق برای مراحل ساخت پُل و به دست آوردن بهترین ترتیب اجرا،‌ از عوامل اصلی برای موفقیت یك پُل (‌از نظر هزینه‌ تمام شده و زمان اجرا) ‌است.

Puente de la Mujer Bridge, Santiago Calatrava, Buenos Aires-Argentina, 1998-2001