آزمایشگاه پل های تخته ای از نقطه نظر مهندسی عمران

پل ها ، دارای اهمیت وافری برای زیرساخت های ملی هستند.یک پل ساده را می توان با قرار دادن مقداری تخته بر روی یک شکاف ، ساخت.با عریض تر شدن شکاف ، تخته ها حتی زیر بار وزن یک انسان ، شروع به خم شدن می نمایند.با دراز شدن پل ، امکان شکستن تخته ها نیز وجود دارد.زمانی که یکی از تخته ها که به تیر مشهور است متحمل بار می شود.
قسمت بالای تیر ( تحت فشار ) فشرده شده است و بخش پایینی تیر ( بر اثر کشش ) کشیده شده است.در واقع ، نیروی وارد به تیر از بالا تا پایین به شکل پیوسته ای تغییر می کند.این بدین معناست که قسمت میانی تیر ( از بالا تا به پایین ) ، نه تحت فشار و نه تحت کشش قرار دارد.این نیروها باعث خم شدن تیر می گردند.این نیروی خم کننده را ، همانگونه که در نمودار مشخص است ، خمش می نامند.
اگر یک پل تخته ای دچار شکستگی گردد ، احتمال شکسته شدن قسمت میانی تخته بیشتر است و بقیه قسمت های تخته هیچگونه آسیبی نمی بینند.این امر از آن رو اتفاق می افتد که قسمت میانی تخته در مقایسه با بقیه قسمت ها که به این علت که بدون هیچگونه مقاومتی دارای آزادی چرخش هستند و هیچ خمشی را تحمل نمی کنند ، خمش بیشتری را تحمل می کند.بنابراین خمش یا نیروی پیچنده ، به شکل پیوسته ای از صفر در منتها الیه چپ تا بیشترین مقدارش در قسمت میانی تخته و مجددا تا صفر در منتها الیه سمت راست ، متغیر است.نتیجه اینکه ، اگرچه ساخت پل های تخته ای بسیار ساده است ولی در این پل ها استفاده کارآیی از مصالح نمی شود.
یکی از راه های استفاده کارا از تیرهای چوبی ، قرار دادن آنها در لبه ها می باشد.اگر تا به حال در یک اتاق شیروانی تکمیل نشده بوده اید ، ممکن است توجه نموده باشید که تخته های کف اتاق ( و تیرهای عرضی طاق ) ، دارای این پیکره بندی هستند.تیرها به این شدت در جهت عمودی ، دچار خمیدگی نمی گردند.این مساله از خاصیتی بنام خمش سکون ، ناشی می گردد.اصل بنیادی خمش سکون از قرار زیر است.همانگونه که قبلا مشاهده شد ، بیشترین میزان فشار و کشش به ترتیب در منتها الیه بالا و منتها الیه پایین تیر ، رخ می دهند.همچنین دریافتیم که قسمت میانی تیر ( از بالا تا به پایین ) ، کار زیادی انجام نمی دهد.بنابراین ، تنها کاری که باید انجام دهیم این است که بیشترین میزان مصالح ممکن را در لبه های خارجی و کمترین میزان مصالح ممکن را در قسمت میانی ، صرف نماییم.تصویر زیر تعدادی تیر را نشان می دهد که برای نمایش دادن خمش سکون از آنها استفاده شده است.
دو تیری که بعلت شکل ظاهریشان ( زمانی که از یک انتها به آنها نگاه شود ) به تیرهای I یا پیچ های پهن مشهورند.تیر سمت چپ از فولاد و تیر سمت راستی ، از بتن ساخته خواهد شد.این تیرها نشان می دهند که چگونه ماده ، در بالا و پایین تیر متمرکز شده است.هرچه ماده بیشتری استفاده شده باشد و فاصله آن از مرکز بیشتر باشد ، خمش سکون افزایش بیشتری خواهد یافت و در نتیجه تیر مستحکم تر خواهد شد.همانطوری که در طبیعت با آن مواجه هستیم ، افزایش فاصله از مرکز ، سودمندتر از استفاده از مواد بیشتر است ؛ چراکه خمش سکون با مربع این فاصله افزایش می یابد.آشکار است که ، نمی توان تمام مواد را از مرکز تیر زدود ؛ چراکه بالا و پایین تیر باید به یکدیگر متصل باشند.مواد واقع در قسمت میانی تیر ، مانع از لغزش بالا و پایین تیر بر روی یکدیگر می گردد.با این حال ، راه های کارآی دیگری برای متمرکز کردن مواد در قسمت بالا و پایین تیر و ایجاد نوعی از مقاومت در برابر لغزش وجود دارد.نیازی به این نیست که قسمت میانی تیر سخت و پیوسته باشد و می توان آنرا از میله هایی نیز ساخت.این مساله در شکل زیر نشان داده شده است.
این پیکره بندی ، اساس آن چیزی را تشکیل می دهد که از آن به نام پل تخته ای یاد می شود.این پل ها ، قدیمی ترین و متداول ترین نوع پل بوده اند و حتی امروزه نیز پل هایی بر این مبنا ساخته می شوند.یک پل چوبی ، ساختاری است که با استفاده از اتصالات مستقیمی که به مفصل مشهورند ، به یکدیگر متصل می شود.این مفاصل همواره در انتهای اتصالات و نه در قسمت میانی آنها ، قرار دارند.این اتصالات به اندام مشهورند و در مورد مساله شما ، قطعاتی هستند که بر روی آنها حفره هایی ایجاد شده است.مفاصل با پیچ های کوچکی ، جفت شده اند.اگر واژه اندام شما را به یاد گروه می اندازد ، حدس شما درست بوده است.زمانی که باری به یک مفصل اعمال می گردد ، اندام ها این بار را تقسیم خواهند نمود ؛ اگرچه این تقسیم بار برابر نخواهد بود.

اسماعیل محمدی
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com