تحقیق مقاله معماری پل ها

پی سازی یا شالوده ریزی :

یکی از مهمترین مسائلی که در هنگام احداث پل و سد، مهندسان همواره با آن روبرو بوده اند پی کنی یا شالوده ریزی پایه های پل است به خصوص هنگامی که رودخانه مورد نظر، پر آب عمیق و یا عریض بوده اند. به همین جهت شرایط پی ریزی پلها کاملا” متفاوت بوده و برای این منظور از راههای مختلف سود می جسته اند:

الف گاه در طول رودخانه محلهایی وجود دارد که بستر عریض و جریان آب در آن غالبا” آرام است و عبور از آن در غیر مواقع سیلابی به وسیله اسب، شتر و قاطر امکان پذیر می باشد. این محلها اصطلاحا” به گدار معروف هستند به هنگام ساختن شهراههائی که به رودخانه منتهی می شد حتی الامکان سعی می شد که از محل این گدارها برای احداث پل استفاده شود. در صورتی که در هنگام تابستان بستر آن خشک می شد، بیشتر مشکلات حل گردیده و پی کنی به صورت معمول انجام  می گرفت اما اگر در این فصل نیز رودخانه دارای آب جاری بود، در مواقع کم آبی با حفر کانال انحرافی مسیر رودخانه را منحرف کرده سپس در محل تعیین شده بر روی مسیر طبیعی پایه پل را بنا نهاده، آن گاه مسیر رودخانه را منحرف کرده سپس در محل تعیین شده بر روی مسیر طبیعی خود را می پیمود و هم از نظر سهولت این کار ترجیح داده می شد. در صورتی که در غرب برای ساختن پل برعکس ایران کانالی انحرافی ساخته و بر روی آن پل را احداث کرده سپس رودخانه را از مسیر طبیعی به کانال جدید التاسیس هدایت می کردند.

(( قدیمی ترین پلی که بدین طریق ساخته شد پل شهر بابل بر روی رودخانه فرات بود که توسط نیتوگریس دومین ملکه آشور احداث گردی همان طور که در بخش تاریخچه اشاره شد وی دستور داد تا دریاچه ای حفر و آب فرات را بر آن راهنمائی کرده پس از خشک شدن بستر اصلی پایه های پل بزرگ آن را بنا نهاده و با پر شده دریاچه و {احداث پل } آب فرات را به مسیر برگرداندند))

در رابطه با پی سازی پل بند شادروان ئر شوشتر نیز از طریق فوق استفاده شده است دهخدا در لغت نامه خود توضیحی شنیدنی دارد:

(( قیصر مهندسین و معماران،از روم و فرنگ بارز و اموال بسیار طلبیده اولا” از زیر کوهی که بقعه سید محمد گیاهخوار در آن است و آب رودخانه از زیر آن کوه به طرف مغرب شهر جاری بود رخنه کردند که آب را به طرف جنوب ببرند. از زیر آن کوه تا بند قیصر که دوازده فرسخ مسافت است بر بدنه و آب بدان طرف سر دادند و نوره و گچ را به شیر گوسفند خمیر کردند و سنگهای بزرگ با علم جراثقال به کار بردند و هر دو سنگ را با طوق آهن به هم بستند و از دهنه مافاریان تا زیر پل را به یک تراز فرش کردند. و با سرب آب کرده رخنه های سنگ را مسدود کردند و به عرض رودخانه شادروانی ساخته پل عظیمی برای سهولت عبور و مرور با کمال استحکام ساختند و آن رخنه هائی که از زیر بقعه سید محمد گیاه خوار کرده بودند از همان نوره و سرب آب کرده مسدود کردند تا شادروان و بند میزان تمام شد آن گاه آبرا به مجرای مطلوب جاری کردند....))

در کتاب فارس نامه ابن بلخی در مورد رحداث پل بند امیر چنین آمده است:

(( قبل از ساختن بند،آب را از دو جناح رودخانه منحرف نموده سپس بستر رودخانه را در محل بند امیر، با قطعات بزرگ سنگ و ملاط ساروج سنگفرش کرده آن گاه بند را روی این رادیه سنگی بنا نهادند))

علاوه بر روش فوق مساله پی سازی با بکار رفتن ابداعات و ابتکارات شگفت انگیزی نیز همراه بوده که به نمونه ای از آن اشاره می شود :

(( گویند که هنگام ساختن پلی در دربند قفقاز ( باب الابواب پیش و ماخاچ قلعه امروز) چون زورشان به آب روان رودخانه نمی رسید و نمی توانستند انرژی آن را مهار کنند،پایه پل را به این ترتیب ساخته اند، پ/ستهای چهار پایان درشت ماند گاو و شتر و دراز گوش را پر از باد کرده اند و روی پوستهای باد شده بت تیر و تخته، چوب بست ساخته و پوستهای پر از باد را زیر آن بسته اند چوب بست را به آب انداخته اند و ان را در جای پایه پل برده، از کنار رودخانه مهار کرده اند تا اب روان آن را جابجا نکند و روی چوب بست شناور پایه پل را ساخته اند. با سنگین شدن، چوب بست کم کم در آب فرو رفته است و از کنار رودخانه هم رسنهای مهار کننده را شل کرده اند تا پوستهای باد شده در کف رودخانه می نشسته است. پایه پل را تا اندازه ای که نیاز داشته اند از سطح آب بالا آورده اند سپس آب بازان را به آب فرستاده اند که پوستها را سوراخ کنند تا بادشان بیرون رود و چوب بست در کف رودخانه جا بیفتد. این روش  قدیمی یک جور پی سازی با هوای  فشرده است )).

طریقه دیگر شالوده ریزی بدین صورت بود که تعدادی چاه به تناوب در بستر رودخانه در محل مورد نظر حفر، و گوم گذاری می نمودند و سپس داخل چاهها را با شفته آهک و ساروج پر می کردند طرز حفر چاهها بدین نحو که گومی را در بستر رودخانه قرار می دادند و شن و گل و لای را از داخل آن خارج می کردند گوم به تدریج در اثر وزن خود نشست می کرد و دو مرتبه گوم دیگری بر روی آن می گذاردند و تا عمق مورد نظر عمل گوم گذاری را ادامه می دادند این چاهها در حکم پی هائی می شدند که پل بر روی آن ساخته می شد. گویند که پی های سی و سه پل و پل مارنان اصفهان را به ترتیب فوق ساخته اند.

گاه این گومها چوبی بودند بدین صورت که ابتدا یک سر تیرهای چوبی را تیز می کردند. این تیرها که اصطلاحا” شمع نامیده می شد در کف رودخانه با تخته کوبی آنها را به هم متصل می کردند و سپس درزهای موجود را با گل و لای و در برخی موارد با قیر می گرفتند و آب داخل آن را تخلیه کرده و پایه ها را با استفاده از قلوه سنگ با نمای سنگ تراش ساخته بالا می آوردند.

گاهی در مقابل گدارها ارتفاعات بلند و موانع دیگری قرار داشت که مشکلی جهت عبور سپاه و یا کاروان های تجارتی یا سوق الجیشی پیش بینی می شد که از نظر وقت و هزینه و کیفیت کار مقرون به صرفه باشد.

ب در پاره ای از موارد انتخاب جایی که جنس بستر رودخانه سنگی و یا صخره ای، و دهانه آن نیز تنگ بود احداث پل چه از نظر وقت مقرون به صرفه بود و علاوه بر آن کیفیت عملکرد آن نیز بسیار خوب و موفقیت آمیز به نظر می رسید. وجود آثار پایه های دهها پل، پس از گذشت قرنها و تحمل سوانح طبیعی، گواه بر حقیقت این مدعاست.

ج بهره گیری از پایه پلهای قدیمی که به صورت نیمه مخروبه در آمده بودند نیز به میزان قابل توجهی در احداث پلها صورت می گرفت.این بازسازیها را که اغلب در قرون اولیه اسلامی انجام می شد، امروزه می توان در پلهای مناطق غربی ایران مشاهده کرد. حسن استفاده از این پایه ها صرفه جویی در وقت و هزینه عظیم آن بوده است.

بستر سازی :

در دومین مرحله پس از پی سازی، مسئله مهم دیگر یعنی استحکام بخشی بستر رودخانه در اطراف پی ها و پایه های پل مطرح می شد. مهندسین و معمارانی که با دید وسیعتری به چگونگی استحکام بیشتر پل می نگریستند به این امر مهم دقت زیادتری مبذول می داشتند، بدین طریق که در زیر بعضی از پلها، کف رودخانه را، موافق جریان آب. شیب بسیار ملایمی داده و با سنگ، بستر رودخانه را سنگ فرش می کردند. این دو مساله از دو جهت قابل اهمیت بود.

جریان آب به سهولت انجام می گرفت و به علت وجود شیب ملایم، گل و لای و ماسه ها با سرعت مطلوب از زیر پل عبور کرده و از ته نشین شدن این رسوبات در پایه های پل جلوگیری می شد.

از شستن بستر رودخانه در زیر طاق چشمه های پل، و در نتیجه ضربه پذیری پایه ها پیش گیری به عمل می آمد. جالب ترین نمونه بستر سازی را می توان در پل شادروان دید. در این مورد آمده است:

   (( 0000 از دهنه مافاریان تا زیر پل را به یک تراز فرش کردند و با سرب آب کرده رخنه های سنگها را مسدود کردند0000))

در پل چم نمشت، پل دزفول و بعضی دیگر از پلهای ساسانی و برخی از پلهای دوران اسلامی نمونه هائی از بستر سازی دیده می شود.

مهندسین و معماران پل الله وردیخان با سنگ فرش کردن پای پل سعی کرده اند که عملیات تخریبی آب را در زیر دست پل حتی المقدور از پی ها دور سازند.

پایه ها :

با بررسی ویرانه های به جای مانده از قدیمی ترین دوران پل سازی یعنی دوره هخامنشی، در می یابیم که پل سازی پیشینیان با آن که در عهد خود یکی از شاهکارها بوده ولی به علت عمیق بودن وسط برخی از رودخانه ها و عدم وجود اسباب و ابزار پی کنی و در نتیجه عدم رعایت نکات فنی و عمق نامناسب پی های قسمت میان پل،پایه ها نیز به تدریج در اثر شسته شدن ویران شده اند. متاسفانه بر اثر مرور زمان و تاثیر عوامل طبیعی مانند باد، آب، گرما و سرما وعدم مقاومت مصالح مصرفی در پایه ها، از پلهای این دوره آپار کمی به جای مانده و تنها بر گذرگاه بعضی از رودخانه ها و در مسیر شاهراه هائی معدود، آثاری از پیکرهای ویران پایه های مربع شکل این پل از سنگ تراش استفاده شده است.

در دوره ساسانی پایه ها شکل تکامل یافتهتری به خود گرفت و از وسعت بیشتری برخوردار شد. البته باید خاطر نشان ساخت،یکی از مسائل اصلی که از فرم هندسی طاقها به خصوص قوسهای بیضی سکل ناشی شده و در رفتار مکانیکی آهنا تاثیر دارد، نیروی رانشی طاقهاست که می بایستی به کمک تکیه گاه و دیوارهای قطور و ضخیم خنثی شود. خنثی کردن این رانش،که ضامن حفظ تعادل قوسها و عامل مهم جلوگیری از خراب شدن آن نیز به شمار می آمد، با احداث پایه های ضخیم و مصالح محکم و مقاوم امکان پذیر بود. به طوری که نیروی مایل قوسها در ضخامت آن قرار می گرفت و بر اساس همین قاعده است که پایه های پلها در عهد ساسانی دارای مقطع مستطیل شکل و دارای ابعاد بزرگتری می باشند. در وهله اول این توهم پیش می آید که این ابعاد بیش از آن چه ضرورت داشته باشد بزرگبنا شده ولیکن اگر فشار و ضربات آب رودخانه را در هنگام طغیان و سیلابی شدن آن در نظر بگیریم و به نیروی رانشی طاقهایی که به قول برخی از مورخین پاره ای از آنها به اندازه ایست که اسب سوار یا شتر سواری با در دست داشتن علم و یا نیزه ای به آسانی از میان آن می گذشته، نیز توجه داشته باشیم به اهمیت این طراحی بیشتر پی می بریم.

در مواقعی که تکیه گاه و پایه از سنگ طبیعی تشکیل شده و یا طاقها بر روی صخره ای طبیعی قرار گیرند که در مقابل فشار وارده مقاومت کفی داشته باشند مسئله جذب رانشها به خودی خود حل می شود. مانند پل سامان در چهار محال بختیاری و پل انبوه در منطقه رودبار قزوین. در رابطه با خنثی سازی رانش متاثر از وجود طاق ها اشاراتی شد لیکن عوامل مهم دیگری نیز وجود دارند که به نوبه خود آن را مورد بررسی قرار خواهیم داد این عوامل عبارتند از :

موج شکن یا آب بر :

در اکثر پایه های پلها چه در خلاف جریان آب و چه موافق آن پیش آمدگی مثلثی شکل یا نیم دایره ساخته می شد که اصطلاحا” به آن موج شکن و یا آب بر می گویند. مزایای وجود این آب برها به این شرح است:

الف در مواقع و فصولی که آب رودخانه هاطغیان کرده و با فشار و هیبت سر سام آور خود پایه های مزبور را مورد حمله قرار می دهند، این موج شکن ها علاوه بر نقش استحکاماتی که بر عهده آنهاست فشار ضربات آب را به حداقل رسانده و آن را با روحیه ملایمتر جهت موافق خود روانه می سازند. ناگفته نماند که آب برهای مثلثی و نوک تیز در پلهایی به کار می رود که بر روی رودخانه هایی با جریان تند ویا مسیلهایی طغیانی ساخته می شد و اب برهای نیم دایره در پلهای رودخانه با جریان مآیم و آرام مشاهده می گردد. این نوع آب برها علاوه بر هدایت مناسب آب از لحاظ مکانیکی و مهندسی نیز در دوام پل تاثیر زیادی دارد.لازم به ذکر است که آب برهای نیم دایره بیشتر در دوران اسلامی در پلها به کار می رفت. البته در مواردی نیز ان آب برها با مقطعی چند ضلعی نیز دیده شده اند.

ج خاصیت دیگر آب برها جلوگیری از رسوب ماسه هایی است که همواره جریان سیلابی رودخانه با خود می آورد بدین ترتیب که نوک تیز آب بر،آب را به دو قسمت تقسیم می کند و در نتیجه جریان آب به خاطر برخورد، با مانع، فشار آب را به دو طرف احاله داده و از آن جا که سطح برخورد ماسه با پایه ها بسیار کم است، ماسه همراه با جریان دو طرف آب برها از زیر پل عبور می کند.

طاق دهانه ها:

تحقیق و تتبع در تاریخچه و تکامل قوس دهانه پل ها با طرحهای گوناگون و فرمهای مختلفش مستلزم طلب فرصت زیادی است که در این مختصر، مجال بررسی و غور تفضیلی آن نیست فقط اشاره ای کوتاه به قدمت، شکل و فرم طرز اجرای آن کافی به نظر می رسد و جهت مزید اطلاعات به منابع مهم دیگر احاله می گردد. 

هر چند از دوره هخامنشی و اشکانی پل سلمی باقی نمانده ویا به علت بازسازی و باز پیرائی پلهای این دوران، در عهد ساسانی و یا به علت گستردگی وجود پلهای دوره ساسانی، از چگونگی و فرم طاقهای پلهای این دوران جز در موارد استثنا اطلاع دقیقی در دست نیست ولی بدون تردید قوسهائی که در این دوران بکار رفته در دوره ساسانی به حد تکامل خود رسیده است.

با بررسی دهانه در پلهای بجای مانده از دوران ساسانی توفیق معماران آن عصر در احداث طاقهای هلالی مرتفع به خصوص پو.شش دهانه های بزرگ آن هم با مصالح سخت عملا” روشن می شود. هرچند از دوران قبل از اسلامی طاق جناغی را در پل بند درودزن می توان دید که متحمل است از آثار دوران اسلامی باشد معذالک اکثر پلهای این دوران طاقهائی به فرم بیز یا هلوچین بوده اند.لیکن در دوران اولیه اسلامی به تدریج طاقهای تیزه دار یا  جناغی به صور مختلفش برای ساخت طاقها برگزیده شد و تا قرن دهم به همان فرم اصیلش اجرا شد لیکن در دوره صفوی فرم طاق دهانه های پل به خیز کمتری تمایل پیدا کرد و پنج اوهفت معمولی یا متوسط که به نام شاه عباس به طاق شاه عباسی مشهور است رواج یافت و در دوره قاجاریه نیز فرمهای مزبور ادامه پیدا کرد.