پایان نامه - مقاله - تحقیق

از زمان گسترش صنعت و در پی آن گسترش تولید مواد صنعتی، بشر همواره با موادی مواجهه داشته که به صورت غیر عمد و ناخواسته در کنار محصول اصلی تولید شده­اند. برخی این مواد را زائد[1] نامیده و آنها را بلا استفاده می­دانستند و برخی دیگر از این مواد به عنوان محصولات فرعی[2] نام برده و عقیده دارند که از این مواد هم می­توان در کاربردهایی دیگر بهره جست. در این ­باره صنعت آهن و فولاد هم مستثنی نبوده و همواره با تولید محصولاتی فرعی در حین تولید آهن و فولاد مواجه بوده است. بطور کلی، عملیات استخراج و تصفیه فلزات، مستلزم خارج ساختن مواد ناخالصی همراه سنگ معدن و سایر مواد موجود در شارژ ورودی به کوره­های ذوب و تصفیه فلزات است. به همین دلیل در عملیات تولید فلزات، محصولات فرعی بدست آمده که ناخالصی­های موجود در سنگ معدن و مواد شارژی دیگر همچون کمک ذوب­ها و آلیاژسازها عمده­ترین بخش این محصولات را تشکیل می­دهند. مجموع ناخالصی­های ذکر شده در طی عملیات استخراج، از فلز جدا شده و در فازی جداگانه بر روی سطح مذاب فلز تولید شده قرار می­گیرد که به آن سرباره (روباره)[3] گفته می­شود ]1[.

با توجه به تولید مداوم و بسیار زیاد سرباره­ها، در صورت عدم وجود کاربرد مشخص، این مواد به اجبار دپو شده که مشکلات زیادی را هم از لحاظ انباشتگی و اشغال فضا در کارخانه­های آهن و فولاد و همچنین مشکلات زیست محیطی در طبیعت بوجود می­آورند. حضور دراز مدت این مواد در طبیعت بدلیل تجزیه ترکیبات مختلف موجود در آن باعث بروز مشکلات زیست محیطی می­شود. در پی گزارش سالیانه NSA[4] در سال 2011 میزان کل سرباره آهن و فولاد تولیدی در ژاپن برابر با 392/15 میلیون تن بوده که حدود 635 هزار تن آن در صنعت سیمان و بقیه آن در کاربردهایی دیگری همچون جاده سازی، بهبود خاک کشاورزی و غیره بکار گرفته شده است. در همین سال در ایالات متحده امریکا حدود 20 میلیون تن  انواع سرباره آهن و فولاد تولید شده که حدود 9/16 میلیون تن این محصولات فرعی در صنایع مختلف مصرف شده است ]2[. در ایران هنوز آمار دقیقی از تولید سرباره­های آهن و فولاد منتشر نشده است ولی با توجه به کارخانه­های فعال تولید آهن و فولاد در سراسر کشور تخمین زده شده در حدود بیش از 5 میلیون تن انواع سرباره­های آهن و فولاد در سال تولید می­شود.

تاکنون تحقیقات زیادی بمنظور یافتن راه حل دائمی بمنظور یافتن کاربردی برای سرباره­ها صورت گرفته است، که از آن جمله می­توان به

 تلاش برای استفاده از این مواد در کشاورزی بمنظور اصلاح و خنثی­سازی خاک­های اسیدی اشاره کرد]4-3[، همچنین محققان در بخش عمران و راه­سازی بدلیل خواص مکانیکی خوب و قیمت پایین این مواد، از آن به عنوان جزء درشت دانه در آسفالت و بتن جاده­ای استفاده کردند که البته حضور مقادیر بالای آهک آزاد موجود در ترکیب سرباره­های فولاد، باعث ایجاد ناپایداری­های حجمی گردیده و استفاده از آنرا بدین منظور محدود نموده است ]7-5[. مطالعات دیگری هم بر روی استفاده از سرباره بعنوان عامل افزودنی به ترکیب خام یا بعنوان جزء تشکیل دهنده در سیمان انجام گرفته است که در صورت موفقیت آمیز بودن این کاربرد حجم زیادی از سرباره را مورد استفاده قرار می­دهد ]13-8[.

اما از عواملی که باعث شد محققان تلاش جدی­تری بمنظور یافتن راهی برای استفاده از سرباره در سیمان بکار گیرند این حقیقت بود که بازای تولید هر تن سیمان پرتلند در حدود 25/1 تن دی­اكسید كربن تولید می­شود كه یك گاز گلخانه­ای و مضر می­باشد. در ضمن برای تولید یک تن کلینکر سیمان پرتلند به انرژی گرمایی در حدود شش میلیون و سیصد هزار كیلو ژول احتیاج بوده که در صورت بکارگیری سرباره بعنوان جایگزین کلینکر هم صرفه جویی اقتصادی به لحاظ کاهش انرژی مصرفی برای پخت کلینکر صورت می­گیرد و هم از لحاظ زیست محیطی مزیتی دارد که میران گاز مضر تولیدی از طریق کارخانه­های سیمان را کاهش می­دهد. علاوه بر این استفاده از سرباره در سیمان بعنوان جایگزین کلینکر، بدلیل قیمت پایین سرباره­ها باعث کاهش قیمت سیمان تولیدی می­شود. تاکنون تنها استفاده از سرباره­های گرانوله شده کوره بلند در صنایع تولید سیمان برای تولید نوعی سیمان با نام سیمان سرباره­ای است موفقیت آمیز بوده که به خصوص در دو دهه­ی گذشته تحقیقات زیادی را معطوف خود ساخته است. سیمان­های سرباره­ای دارای مزایای زیادی از جمله موارد زیر می­باشد]13،9[:

• حرارت هیدراسیون پایین که در بتن ریزی­های حجیم یک مزیت است،
• نفوذ پذیری پایین
• مقاومت در برابر حملات سولفات ها و کربناتها
• مزایای اقتصادی ناشی از کاستن انرژی مصرفی برای پخت سیمان
• مزایای زیست محیطی ناشی از کاستن از مقدار و حجم گازهای تساعد شده در حین پخت
• از دیگر مزایای استفاده از سرباره­های فولاد در ترکیب کلینکر می­توان به تأثیرات قابل ملاحظه سرباره­های فولاد­سازی بر قابلیت خردایش ونرم شوندگی سیمان اشاره کرد.

بر خلاف سرباره­های کوره بلند که سالیان درازی است در صنایع مختلف مورد توجه بوده­اند و کاربرد آنها در سیمان نیز پیشینه­ا­ی نسبتاً طولانی دارد، سرباره کنورتور از دهه 90 میلادی مورد توجه  قرار گرفت. از کاربردهای سرباره کنورتور و نوع دیگر سرباره­های فولاد سازی در صنعت سیمان، مخلوط کردن آن با سرباره کوره بلند بوده که باعث تعدیل خواص آنها می­گردد. علاوه بر این، سرباره کوره بلند باعث از بین بردن ناپایداری­های حجمی ناشی از حضور آهک در سرباره کنورتور می­شود ]9[.

در این پروژه سعی شده است ابتدا خواص فیزیکی، شیمیایی و مینرالی سرباره­های آهن و فولاد بمنظور شناخت بهتر ویژگی­ها و مشخصات بررسی شود، سپس مخلوط­هایی با درصدهای مختلف سرباره بعنوان جایگزین بخشی از سیمان در حالت­های دوغاب[5]، خمیر[6] و ملات[7] ساخته شد و سپس خواص رئولوژیکی، شیمیایی، قلیاییت دوغاب، همچنین زمان گیرش خمیر و نیز استحکام مکانیکی ملات سخت شده بررسی گردید. بررسی­های ریز ساختاری هم توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت شناخت بهتر از وضعیت تخلخل­ها و همچنین کریستال­های شکل گرفته اترینژایت[8]، پرتلندیت[9] (Ca(OH)2) و همچنین توبرموریت[10] به عنوان محصولات هیدراسیون صورت گرفت.

علاوه بر آزمایش­های فوق دو بررسی دیگر بر روی مخلوط­های سیمانی حاوی سرباره کنورتور صورت گرفت که عبارت بود از، استفاده از کلراید کلسیم بمنظور فعال­سازی قلیایی[11] سیمان­های حاوی سرباره کنورتور و دیگری استفاده از نانو سیلیس، که در این رابطه آزمایش­هایی بمنظور بررسی تأثیرات استفاده از این مواد بر زمان گیرش و همچنین استحکام مکانیکی ملات­های تهیه شده صورت گرفت که بحث و نتایج در مورد تأثیر آنها در فصل چهارم آورده شده است.

[1] Waste

[2] By-product

[3] Slag

[4] Nippon Slag Association

[5] Slurry

[6] Paste

[7] Mortar

[8] Ettringite

[9] Portlandite

[10] Tobermorite

[11] Alkali Activation

فلات ایران بر یکی از کمربندهای زلزله واقع شده و از این رهگذرگاه گاه نقطه ای از پهنه میهن اسلامی دستخوش لرزشهای مرگبار زلزله می گردد. نمونه های بارز آن را زلزله (31خرداد 1369) منجیل و زنجان یا زلزله(25شهریور1357) طبس و یا زلزله های قبل از آن در ناغان [](17 فروردین1356)- بوئین زهرا(1341) و غیره می توان نام برد.
کشور ایران در قسمت میانی کمربند کوه زای آلپ-هیمالیا واقع شده است و هنوز تحت تأثیر حرکات کوه زایی آلپ پایانی می باشد. از طرف دیگر حرکات صفحه عربستان به طور دائمی به صفحه ایران تنش وارد می کند و فرونشینی مکران در جنوب و باز شدن صفحه اقیانوس هند نیز سبب زیر راندگی صفحه اقیانوسی به زیر منطقه مکران می گردد. مجموعه این شرایط سبب به هم خوردن تعادل پوسته ایران می گردد و اثر آن به صورت جابجایی در طول شکستگی های قدیمی و بروز زمین لرزه مشاهده می شود. همانطور که در شکل مشاهده می شود گسل های ایران به طور کلی دارای روند شمالی- جنوبی (امتداد ایران شرقی). شمال غرب- جنوب شرق (امتداد ناحیه زاگرس و شمال شرق-جنوب غرب ، امتداد البرز شرقی) می باشد. گسل هایی که در طول دوره کواترنر (از دو میلیون سال پیش تا کنون) فعالیت نسبتا مهمی داشته اند عبارتند از:
گسل های آغاجاری، دامغان، البرز، آستارا، ترود، شمال تبریز، شاهرود، کازرون، کوه بنان کرمان، عباس آباد.
 
شکل ‏1‑1: نقشه صفحات زمین ساخت خاور میانه و حرکات نسبی آنها
 
 
شکل ‏1‑2: گسل های مهم ایران
 
گرچه دلایل بروز زلزله و یا زمان و مکان آن به روشنی مشخص نیست ولی در هر حال تا آنجا که مشخص شده است، تغییر شکلهای ناشی از حرکتهای قاره ها نسبت به یکدیگر(عوامل تکتونیک) باعث افزایش انرژی ذخیره شده در پوسته جامد زمین گردیده و وقتی به حد گسیختگی رسید، به ناچار این پوسته گسیخته شده و بخشی از انرژی ذخیره شده آزاد می گردد، و در این زمان پدیده لرزش زمین  به وجود می آید.چون انرژی آزاد شده بسیار زیاد و ناگهانی است، باعث ارتعاش شدید زمین گردیده و ساختمانهایی که برای مقاومت در برابر این ارتعاشها طرح نشده اند دچار گسیختگی و انهدام می گردند.
در ایران عزیز ما به علت اینکه برخی از شهرها و عموما روستاها از بافت قدیمی برخوردار هستند و ساختمانهای با مصالح بنایی فراوان در آنها یافت می شود اینگونه ساختمانها به علت اینکه متاسفانه بطور صحیح اجرا نمی شوند در هنگام زلزله خسارات زیادی را به بار می آورند در این فصل سعی شده در مورد تعریف ساختمانهای مصالح بنایی-عملکرد ساختمانهای مصالح بنایی و دسته بندی اینگونه ساختمانها بحث گردد.
در حال حاضر ساختمانهای ساخته شده با مصالح بنایی (به خصوص ساختمان هاای آجری) درصد بالایی از ساختمان های موجود یا در حال احداث در کشور ما را تشکیل می دهند[] مهمترین عامل

 مقبولیت ساختمان های بنایی در ایران ، به ویژه در شهرستان ها در دسترس بودن مصالح،ساده بودن تکنولوژی تولید آجر و بلوک های بنایی،آشنایی سازندگان با نحوه ساخت و ساز با مصالح بنایی و سر انجام ارزان تر بودن قیمت تمام شده این قبیل ساختمان ها نسبت به ساختمان های با اسکلت فولادی و بتن مسلح می باشد. با توجه به اینکه در ساخت بیشتر ساختمان های بنایی ضوابط و معیارهای مهندسی مربوط به مقاومت سازه در برابر زلزله مورد توجه قرار نمی گیرد و معمولا توسط سازندگان محلی و بدون توجه به اثر تخریبی زلزله، طراحی و اجرا می شود.

1-2-                    تعریف سازه­های بنایی

ساختمانهای بنایی از دیوارها وکفها هستند که در صورت به کار گیری صحیح از قابلیتهای مصالح، نیازی به عناصراضافه جهت تحمل بارهای وزن و نیروهای جانبی نمی باشد.دیوارهای خارجی و دیوارهای جداکننده فضاهای داخلی ساختمان به تنهایی جهت تحمل بارهای وارده کافی خواهند بود.
در اینگونه ساختمانها علاوه بر آنکه حذف اسکلتهای بتنی و یا فلزی خود موجب صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه ها میگردد، بعلت پخش بار بر روی زمین توسط دیوارهای باربر، هزینه شالوده های این ساختمانها نیز به مراتب کمتر از ساختمانهای دیگر خواهد بود.
 

1-3-                    عملکرد ساختمان های آجری در  زلزله های گذشته

در دهه های اخیر در ایران چندین زلزله بزرگ و مخرب روی داده است که موجب تلفات سنگینی شده اند مثل زلزله های منجیل در سال1369 با بزرگی 3/7 ریشتر،طبس در سال 1357 با3/7 ریشتر، آذربایجان شرقی(هریس)درسال1391با3/6 ریشتر، بوشهر(کاکی)در سال1391 با 6 ریشتر و….
با نگاهی کلی به تاریخچه زلزله های کشور مشخص می شود که خانه های روستایی که در ناحیه مرکزی زلزله هایی با بزرگی بیش از 5/5 ریشتر قرار گرفته اند در معرض خطر ترک خوردن و فرو ریختن هستند. البته ساختمانهای آجری شهری که با ملات سیمان چیده شده اند مقاومت بیشتری دارند و ممکن است در برابر زلزله هایی با بزرگی 6 تا5/6 ریشتر نیز پایدار بمانند.
بدون شک بالا بردن کیفیت مصالح و نحوه ساخت و یکپارچگی سقف و سبک کردن آن، و نیز تعبیه عناصری مانند کلافهای افقی،که انعطاف پذیری ساختمان را افزایش می دهند می تواند سبب افزایش مقاومت ساختمان شود. اما هیچ یک از این تمهیدات به معنی تضمین پایداری قطعی سازه در مقابل زلزله های مخرب نیستند.
 

1-4-                    دسته بندی ساختمان های آجری

ساختمان های آجری به بناهایی گفته می شود[] که با مصالح فشاری مثل آجر، بلوک بتنی، سنگ و خشت و ملات بنا شده اند. این ساختمان ها را می توان به چهار گروه غیر مسلح،نیمه مسلح،مسلح و مرکب تقسیم کرد.
 

1-4-1-                              ساختمان های آجری غیر مسلح

این نوع ساختمان متداولترین و قدیمی ترین نوع ساختمان را در کشورمان تشکیل می دهد و به دو گروه عمده شهری و روستایی قابل تفکیک است.در ساختمانهای روستایی دیوارها معمولا از خشت خام یا سنگهای رودخانه ای با ملات گل ساخته شده،سقف به صورت گنبدی از خشت خام در نواحی جنوب خراسان،و یا تیرهای چوبی با پوشش گل در نواحی شمالی کشور،بنا می شوند.گاهی برای استحکام بیشتر از شمعهای چوبی استفاده میشود که به طور افقی در دیوارها قرار می گیرند.در ساختمان های شهری دیوار ها از آجر فشاری با ملات ماسه سیمان بنا می شوند و سقفها تیرآهن یا تیرچه بلوک وگاهی نیز چوبی است.
 

1-4-2-                              ساختمان های آجری نیمه مسلح

تفاوت این نوع ساختمان ها با نوع قبلی در آن است که برای بهبود رفتار آنها در مقابل زلزله از عناصری استفاده می شودکه سبب افزایش نسبی مقاومت و یا نرمی می شوند همچون کلاف فوقانی و تحتانی در دیوارهای آجری و یا استفاده از قید پنجه.
 

1-4-3-                              ساختمان های آجری مسلح

ساختمان های نیمه مسلح هر چند دارای عناصری هستند که موجب افزایش مقاومت می شوند اما زمانی می توان سازه را کاملا مسلح دانست که دارای یک سیستم لرزه بر با دو ویژگی زیر باشد:
الف)کاملا ایستا
ب)قابل محاسبه
سیستم کاملا ایستا آن است که در کلیه حالتهای اصلی شکست دارای عناصر تسلیح باشد.
مثلا دیوارهای برشی دو حالت اصلی شکست دارند.خمش و برشی که عناصر تسلیح اولی میلگردهای قائم و دومی میلگردهای افقی است که نحوه محاسبه آن ها به شرحی که در منابع دیگر آمده است قابل اجرا می باشد.با کلافهای تحتانی و فوقانی نمی توان مانع شکست خمشی شد. متداولترین شکل تسلیح  ساختمان های آجری عبارت است از تعبیه کلافی افقی در زیر و میلگردهای افقی و قائم در داخل دیوارهای برشی.
 

1-4-4-                              ساختمان های آجری مرکب

ساختمان های آجری که دارای اسکلت فلزی یا بتنی باشند مرکب نامیده می شوند.این نام معرف رفتار مرکب قاب و دیوار داخل آن(میانقاب) است.هنگامی که داخل قابی را با دیوار پرکنیم خواص مکانیکی آن « نظیر سختی،مقاومت،نرمی و شکل پذیری» به طور چشمگیری تغییر می کند به طوری که نمی توان با جمع ساده خواص قاب لخت و دیوار تنها به این خواص دست یافت.
] مرکز آمار ایران، اطلاعات پروانه های ساختمانی صادر شده توسط شهرداریهای کشور در سال 1372[i][
] مرکز تحقیقات و مسکن، آیین نامه طرح ساختمان در برابر زلزله، انتشارات مرکز، ویرایش دوم، پاییز 1386 [ii][
] تسنیمی عباسعلی،معصومی علی. 1378-شناسنامه فنی ساختمانهای بتن مسلح وآجری-بنیاد مسکن-[iii][

:

امروزه کاملاً واضح است که برنامه­ریزی و سرمایه­گذاری ملی بیشتر به نفع لایۀ بالایی سلسله مراتب شهری– روستایی صورت گرفته است . تمرکز کنونی جمعیت و مشاغل سودآور در تعداد کمی از شهرها، تا حدودی حاصل خط مشی گذشته است . حاصل چنین نگرشی ، علاوه بر توزیع نامتوازن و غیر عادلانه فعالیتهای اقتصادی ، موجب پراکنش نابرابر جمعیت ، سرمایه ، امکانات و تسهیلات در سطوح ملی و منطقه­ای

 گردیده است که در زمان حاضر یکی از موانع مهم در برابر توسعه اقتصادی – اجتماعی همه جانبه در بیشتر کشورهای در حال توسعه به شمار می­رود .برنامه­ریزی منطقه­ای در دوران کوتاه عمر خود، نگرشهای مختلفی را در دل خود جای داده و با تکیه بر این نگرش و دیدگاهها دوران تحول خود را طی می­کند. دیدگاه های موجود در توسعه منطقه­ای از قبیل ” قطب رشد ” ، ” توسعه روستایی ” و ” توسعه روستا- شهری “در کشور ما، ذهن برنامه ریزان و پژوهشگران را به خود جلب کرده است که در سطح ملی، آمایش سرزمین به عنوان آخرین تحول در نگرش برنامه ریزی فضایی مورد توجه قرار گرفته است . یکی از ارکان مهم توسعه، جامع بودن و یکپارچگی آن ونیز رفع عدم تعادل­های اقتصادی –اجتماعی مناطق درون کشور است . بر این اساس می­توان گفت که برداشت منطقه­ای از توسعه است که می­تواند کل یک کشور را به توسعه جامع و یکپارچه برساند و از این دیدگاه است که اهمیت نقش و عملکرد شهرهای درجه دوم و سوم از جمله شهرهای کوچک ، قابل تبیین می­گردد . توسعه ی درون­زا و متکی به قابلیت­های درونی شهرهای کوچک ، یک بستر مناسبی را طلب می­کند که در گام اول آرایش فضایی سکونت گاه ها در یک نظام سلسله مراتبی از الویت­هایی است که در ارائه ی نقش مطلوب شهرهای کوچک در توسعه ی منطقه­ای یاری خواهند رساند، در گام بعدی مکان یابی فعالیتها بر حسب ظرفیت هر نقطه جمعیتی و تعیین جایگاه این شهرها در سلسله مراتب فرادست است که نقش واقعی آنها را ترسیم خواهد کرد.

سامان بعنوان یک شهر کوچک و تابعی از نظام کلان منطقه چهارمحال و بختیاری، بر حسب ویژگیهای طبیعی، انسانی، اقتصادی و فرهنگی از محرومیت و توسعه نیافتگی مضاعفی برخوردار است. مجموعه شرایط فوق تغییر و تحولات اقتصادی و اجتماعی، آن را دچار رکود کرده است.

رشد سریع جمعیت شهر سامان در دهه های اخیر موجب گسترش فعالیتهای بازرگانی، حمل و نقل و خدمات مالی شده و امروزه در حالت گذار و همزیستی بخشهای سنتی و نوین به سر می برد، ولی عدم تحرک در اقتصاد روستایی و کل منطقه که زاییده انزوای جغرافیایی و کم توجهی به قابلیت های درونی بخش است، امکان هر گونه تغییر و تحول مثبت را از شهر گرفته و کل منطقه را در گرداب تولید سنتی و عدم تحرک اقتصادی فرو برده است.

بر این اساس تمرکز اصلی این پژوهش بر روی نقش و کارکرد شهر سامان در توسعه منطقه پیرامون خود است. که درپنج فصل تنظیم شده است که در فصول اول تا سوم مبانی نظری، دیدگاهها و تکنیک های مورد استفاده در پژوهش آورده شده است و در فصل چهارم و پنجم که مهمترین فصول این پژوهش بوده نظام های سکونت گاهی منطقه مطالعاتی از جنبه های طبیعی و انسانی مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه نظام شهری استان چهار محال و بختیاری، سازمان فضایی بخش سامان و جایگاه شهر سامان وهمچنین به ارزیابی نقش شهر سامان در توسعه (فضایی- کالبدی) سکونتگاههای پیرامون پرداخته شده است . ودر آخر نیز نتایج و پیشنهادات ارائه شده است.

این پژوهش مدعی آن نیست که همه مسائل را در چارچوب موضوع به دقت مطالعه کرده است . تحقیقات در حوزه مسائل شهری و ناحیه ای، به دلیل حجم موضوعات مورد مطالعه دارای پیچیدگیهایی است که به هیچ عنوان امکان بررسی همه جانبه آن در یک تحقیق دانشجویی نمی گنجد، به علاوه توان علمی محدود نگارنده نیز مزید بر علت است، بدین خاطر وجود نقص و کاستی درپژوهش امری طبیعی است و پژوهشی جدی و کارساز است که دیگران در نقد آن بکوشند. نگارنده هر نوع انتقاد و گوشزد کردن نارساییها را بدیده منت خواهد پذیرفت و امیدوار است که زمینه های بررسی نشده را دیگران تکمیل نمایند.

پل سازی، تاریخچه‌ای بیش و کم به اندازه راه سازی دارد. کاوش‌های باستان شناسان گواه از آن دارد که نخستین پل‌ها ساده و کم دوام اما کارآمد برای برقراری روابط بین جوامع نخستین بشری بوده است. هم چنان که پل سازی رو به تکامل نهاد، برقراری روابط نیز آسان تر شد. بر این اساس ایرانیان نیز که از پیشگامان عرصه ساخت و ساز بناهای ابتدایی تا شکوهمند بودند، در پل سازی توانمندی‌های قابلی را پیش روی جهانیان گذاشتند.
امروزه توسعه انواع عبورگاه‌های پل نسبت به هر زمان دیگر (از شروع انقلاب صنعتی) پیشرفت چشمگیری را نشان می‌دهد. هر چند كه طرحهای موفقی، همچون پل بریتانیا ساخت رابرات استفنسون، اندك هستند؛ اما به طور كلی تنوع محلهای مختلف احداث پل، رقابت شدیدی را در به‌ كارگیری نبوغ مهندسین برای طرح فرمهای سازه‌ای جدیدتر و مصالح بهتر ایجاد نموده است.
در این فصل انواع مختلف اصلی عبورگاه‌های پل كه در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند بررسی و سپس طبقه‌بندی می‌شوند و همچنین به روشهای تحلیلی عبورگاه‌ها در فصلهای بعدی مورد بحث قرار خواهند گرفت، اشاره‌ای می‌شود.
 
1-2 تاریخچه پل:
ایجاد گذرگاهها وپلها برای عبور از دره‌ها و رودخانه ها از قدیمی ترین فعالیتهای بشر است. پلهای قدیمی معمولا از مصالح موجود در طبیعت

 مثل چوب و سنگ والیاف گیاهی به صورت معلق یا با تیرهای حمال ساخته شده اند.پلهای معلق از کابلهایی از جنس الیاف گیاهی که از دو طرف به تخته سنگها و درختها بسته شده و پلهای با تیر حمال از تیرهای چوبی که روی آنها با مصالح سنگی پوشیده می‌شد، ساخته شده‌اند.

ساخت پلهای سنگی به دوران قبل از رومیها بر می‌گردد که در خاور میانه و چین پلهای زیادی بدین شکل برپا شده است. در اروپا نیز اولین پلهای طاقی را 800 سال قبل از میلاد مسیح، برای عبور از رودخانه‌ها از جنس مصالح سنگی ساخته اند. اغلب پلهای ساخته شده توسط رومیها از طاقهای سنگی دایره شکل با پایه‌های ضخیم تشکیل یافته است. در ایران نیز ساختن پلهای کوچک وبزرگ از زمانهای بسیار قدیم رواج داشته و پلهایی نظیر سی و سه پل، پل خواجو و پل کرخه بیش از 400 سال عمر دارند.
از قرن یازدهم به بعد روشهای ساختن پلها پیشرفت قابل توجهی نمود و به تدریج استفاده از دستگاههای فشاری از مصالح سنگی و آجر با ملاتهای مختلف و دستگاههای خمشی از چوب متداول گردیده و تا اوایل قرن بیستم ادامه یافت. شروع قرن بیستم همراه با استفاده وسیع از پلهای فلزی و سپس پلهای بتن مسلح می‌باشد.
از اوایل قرن نوزدهم ساخت پلهای معلق، قوسی یا با تیر حمال از آهن آغاز شد. اولین پل معلق از آهن در سال 1796 به دهانه 21 متر در آمریکا ساخته شد، همچنین در سال 1850 یکی از مهمترین پلهای با تیر حمال از جنس آهن متشکل از دو دهانه 140 متر و دو دهانه 70 متری در انگلستان ساخته شد.
طویل ترین پل معلق به طول تقریبی 7 کیلومتر در سانفرانسیسکو ساخته و بزرگترین دهانه معلق به طول تقریبی 14700 متر در انگلیس (روی رودخانه هامبر) طراحی شده اند. در سالهای اخیر طرح پلهای ترکه‌ای فلزی (با کابل مستقیم) نیز برای دهانه‌های بزرگ مورد توجه قرار گرفته و بعد از نخستین پل که در سال 1955 به دهانه 183 متر در سوئد ساخته شده، پلهای زیادی اجرا شده است.
در تعریف قدیمی چنین می‌گفتند که پل طاقی است بر روی رودخانه، دره، یا هر نوع گذرگاه که رفت‌و‌آمد را ممکن می‌سازد. اما امروزه در مبحث مدیریت شهری، پل را سازه‌ای برای عبور از موانع فیزیکی قلمداد می‌کنند تا ضمن استفاده از فضا (نه صرفا سطح زمین) بتواند عبورومرور و دسترسی به اماکن را تسهیل کند.
 
1-2-1 تعریف پل:
پل عبارت از سازه‌ای است  که روی یک جریان آب چه در راههای درون شهری جه در راههای برون شهری، بین دو نقطه یک دره در راههای مواصلاتی بین شهرها ساخته می‌شود تا از روی آن آمد و شد انجام شود. در حالی که آبرو عبارت از سازه‌ای است که جهت عبور آبهای سطحی از یک طرف راه به طرف دیگر آن احداث می‌شود. مرزبندی بین این دو اختیاری است اما معمولاً سازه هایی از این قبیل که دهانه آن تا 6 متر است را آبرو و بیشتر از 6 متر را پل می‌نامند
 
1-2-2 پل و نخستین نمونه‌های آن
طاق و گذرگاهی برای عبور از رودخانه، دره، خندق و سایر عوارض طبیعی را پل می‌گویند.
از این مختصر تعریف پیداست ؛ طاق‌های به هم پیوسته که بر رودخانه برای وصل کردن راه در محل بریده شدن آن توسط موانع طبیعی مانند رودخانه و دره، استوار می‌کرده اند را پل می‌گویند. معبر، جسر و قنطره معانی عربی پل هستند که در منابع تاریخی و ادبی بسیار دیده می‌شوند. از آن میان در تاریخ بیهقی آمده است:
واژه پل در زبان فارسی بر گرفته از پوهل پهلوی (پول) و بارزترین نشانه آن در نام دزفول (دژپول= قلعه نگهدارنده پل) قابل بررسی است.
 
به لحاظ تاریخی، نخستین پل ها، تیرهای ساده از جنس تخته سنگ یا چند تیر چوبی بود که روی پایه‌های سنگی احداث شده در کنار رودخانه می‌انداختند.
در دهانه‌های بزرگ برآوردن تیرها با استفاده از الیاف، سبب می‌شد تا پل‌ها به صورت معلق در آیند. اما ردپای واقعی تاریخی پل سازی را باید در پل‌های قوسی یک دهانه وپس از تکامل تدریجی آن در پل‌های قوسی چند دهانه روی رودهای عریض جست و جو کرد. در پژوهش‌های باستان شناسی، طاق به مثابه یک سازه در 4000 ق.م در خاورمیانه کاربرد داشته است و ایرانیان از پیشگامان این سازه معماری بوده اند.
 
شکوفایی مجدد هنر پل سازی در اروپا به قرن دوازدهم میلادی، می‌رسد. از پل‌های معروف این دوره می‌توان از پل طاقی سنگی سه دهانه اویگنان در فرانسه نام برد که طول هر دهانه آن حدود 33 متر است، این پل هنوز پابرجاست. ساخت پل‌های طاقی (قوسی) سنگی تا قرن نوزدهم میلادی ادامه داشت.
 
 
پس از ساختن مقاومت کشش چدن، ساخت طاق‌ها و خرپاهای چدنی ویا ترکیبی از چوب و چدن رواج پیدا کرد که این تکامل در پل سازی همزمان بود با ساخت لوکوموتیوهای بخاری و در نتیجه شروع ساخت پل‌های راه آهن.
از مشهوری ترین پل ساز‌های این دوره می‌توان جان رنه، توماس تلفورد و جرج استنفنس را نام برد که فرد اخیر مخترع لوکوموتیو بخاری نیز بود و پل سازی را نیز با ساخت پل‌های راه آهن ادامه می‌داد. اگر اروپاییان بنیان گذار پل‌های طاقی جدید و براساس پل‌های طاقی رومی دانسته شوند، باید اذعان کرد که افتخار ساخت پل‌های خرپایی از جنس چدن و یا از جنس چوب از آن آمریکا ییان است.
 
1-2-3 قدیمی ترین پل جهان در دزفول
قدیمی ترین پل جهان در دزفول با گذشت بیش از 10 قرن از ساخت آن همچنان سالم و با دوام محل تردد عابرین و خودروهای سواری است.
این پل در سال 260 میلادی به دستور شاپور اول ساسانی توسط 70 هزار اسیر رومی دربند ایرانیان احداث شد و در حالی كه بیش از 10 قرن از عمر آن می‌گذرد به عنوان باستانی ترین پل جهان اكنون نیز محل تردد خودروهای سواری دزفول و اندیمشك است. این پل دارای 14 دهانه است و آب رودخانه دز از زیر آن عبور می‌كند.
پل مزبور از سنگ ساروج و آهك بنا شده و در دوران حكومت عضدالدوله دیلمی، صفویان و پهلوی چندین بار بازسازی شده اما پایه‌های پل حكایت از دوران ساسانی دارد.
 

1-1- آیرودینامیک خودرو
آیرودینامیک علم بررسی حرکت یک جسم در هوا می­باشد و در مورد چگونگی شکل ظاهری یک جسم و تأثیرات متقابل این شکل در هنگام حرکت با سرعت بالا در فضای تشکیل شده از هوا بحث می­کند. آیرودینامیک از دیرباز و بسیار قبل از بوجود آمدن اتومبیل در شاخه مکانیک و ابتدا در مورد قطارهای بخار با سرعت بالا (بالای kmph160) مطرح شد. بسیاری از قطارهای تندرو بخار در زمان خود از فرم­بندی آیرودینامیکی برخوردار بودند و خواسته و ناخواسته مهندسین هنگام ساخت وسیله­ای نقلیه با سرعت بالا با مشکلات آیرودینامیکی مواجه می­شدند و جهت حل مسأله مجبور به ارائه راه ­حل بودند. بعدها با اختراع هواپیما آیرودینامیک به شکل جدی­تری مطرح شد و با توجه به اینکه هواپیماها نیاز به سرعت بالایی دارند مسائل آیرودینامیکی بیشتر مورد بررسی قرار گرفت که موجب پیشرفتهای بسیاری در زمینه آیرودینامیک هم شد. در مورد اتومبیل، بدلیل سرعت پایین خودروهای اوّلیه تا سالها آیرودینامیک و مسائل حاصل از آن به صورت جدی در هنگام طراحی مطرح نمی­شد. بعضاً در گونه­ای از خودروها به آیرودینامیک پرداخته می­شد که یا به صورت اجمالی و صرفاً به منظور ایجاد شکل ظاهری جذابتر بود و یا برای کاهش جزئی در مصرف سوخت و یا در مورد خودروهای مسابقه­ای با سرعت بالا بود. در هنگام طراحی خودروهای تولید انبوه و روزمره آیرودینامیک به صورت کاربردی و مؤثر تا اواسط دهۀ پنجاه مطرح نبود. بطور کلّی توسعه آیرودینامیک خودرو در چهار فاز انجام می­شود: در ابتدا یک مدل ساخته می­شود، ممکن است این مدل در اندازه کوچک یا واقعی باشد. سپس بوسیله نمونه­ای که آماده حرکت باشد ادامه می­یابد و با خودرو پیش­تولید و نمونه واقعی قبل از ورود به تولید انبوه انجام می­شود و در آخر بوسیله نمونه­هایی که از خط تولید گرفته می­شود به پایان می­رسد.  شکل 1-1 کلیه متغیرهایی که روی جریان اطراف اتومبیل و بار حرارتی اثر می­گذارند را نشان می­دهد. سرعت خودرو، باران، وزش باد، اثرات خورشید، ناهمواری­های جاده از قبیل

 خیسی و سنگریزه و شیب جاده از این موارد می­باشد.

شکل1-1- اتومبیل در شرایط محیط واقعی
در آیرودینامیک خودروها چهار موضوع اصلی بررسی می­شوند که در شکل 1-2 نشان داده شده است
 
شکل1-2- مباحث اصلی در آیرودینامیک خودرو
 

• اندازه گیری نیروها و ممانها مربوط به پایداری خودرو
• جزئیات میدان جریان
• اثرات حرارتی و تهویه خودرو
• خنک‎سازی موتور خودرو ( جریان جلوی خودرو)

1-2- تأثیر باز بودن پنجره بر نیروی پسا
در حالت کلّی باز کردن پنجره اتومبیل جهت تهویه هوای داخل اتومبیل صورت می­گیرد. در سرعتهای پایین، باز کردن پنجره برای خنک شدن داخل اتومبیل هزینه کمتری نسبت به روشن کردن کولر داشته ولی با افزایش سرعت اختلاف مصرف سوخت در حالت کولر روشن و پنجره پایین در حدود پنج الی ده درصد می­باشد که این امر بخاطر افزایش نیروی پسا ناشی از باز بودن پنجره می­باشد. از آنجا که این اختلاف ناچیز بوده و کولر سبب تهویه مطبوع بهتری می­شود بهتر است در سرعتهای نسبتاً بالا (سرعت در بزرگراه­ها) پنجره­ها بسته شده و از کولر استفاده شود. شکل زیر تأثیر باز بودن پنجره و روشن بودن کولر را در مصرف سوخت نمایش می­دهد[1].
 
 
شکل1-3- تأثیر باز بودن پنجره و روشن بودن کولر در  مصرف سوخت
اغلب در اتوبوسهای داخل شهری بخاطر پایین نگه داشتن هزینه مسافران از سیستمهای تهویه مطبوع استفاده نمی­شود. این اتوبوسها اکثراً با سرعتهای پایین حرکت کرده و در روزهای گرم با باز کردن پنجره­ها تهویه هوا در آنها صورت می­گیرد. طراحی این اتوبوسها باید به گونه­ای باشد که کمترین پسا و بهترین گردش هوا را در حالت پنجره باز دارا باشد. شکل زیر میدان جریان را در داخل و اطراف اتوبوس مدل شده توسط Kale نشان می­دهد[2].
 
شکل   1-4 – میدان جریان در داخل و اطراف اتوبوس مدل شده توسط Kale
در شکل فوق بردارهای سرعت در داخل کابین و اطراف آن نمایش داده شده است. وجود گردابه­ها در قسمت عقب خودرو و باز بودن پنجره­ها باعث به­وجود آمدن نیروی پسا می­گردد.
 
 
1-3- کاهش ضریب پسا و تقلیل مصرف سوخت
در سرعت یکسان هر چه نیروی مقاوم در برابر حرکت ماشین (پسا) کاهش یابد مصرف سوخت کمتر خواهد شد. تأثیر کاهش نیروی پسا بر مصرف سوخت در شرایط رانندگی واقعی در شکل 1-5 نشان داده شده است. صرفه­جویی در مصرف سوخت بر اساس کاهش پسا در شرایط عملکرد واقعی مانند بزرگراه­ها یا مسیری بسیار مشکل می­باشد که با رانندگی در حالت ایده­ال با سرعت ثابت و مسیری ساده تفاوت دارد[3].
شکل 1- 5 – تأثیر کاهش ضریب پسا بر مصرف سوخت
 1-4- دینامیک سیالات محاسباتی در صنعت خودروسازی
دینامیک سیالات محاسباتی مسیر طولانی را برای کاربردی شدن در طراحی صنایع خودروسازی پشت سر گذاشته است. می­توان این امر را مرهون پیشرفت پیوسته در سخت­افزار، نرم­افزار و  روش­های عددی برای حل معادلات حاکم بر جریان سیال دانست. صنایع خودروسازی از این جهت به CFD علاقمند شده که توان طراحی آنها را بالا برده و هزینه­های آزمون را کاهش داده است. کاربردهای CFD در این صنعت متنوع بوده و می­تواند محدوده وسیعی از آیرودینامیک خارجی تا خنک­کاری ترمزهای دیسکی را در برگیرد. فیزیک جریان نیز محدوده گسترده­ای از رژیم­های جریان نظیر؛ تراکم­پذیر، تراکم­ناپذیر، آرام، مغشوش، ناپایدار، پایدار و… را در بر می­گیرد[4].
اگرچه بیشتر جریانهایی که با آنها روبرو هستیم طبیعت غیردائمی دارند با این حال   می توان آنها را با تقریب خوبی به صورت دائمی در نظر گرفت. چالش امروز CFD توانایی شبیه­سازی دقیق پدیده­های پیچیده ترموسیالاتی وگرفتن نتایج سریع می­باشد. استفاده صحیح از CFD می­تواند کمک شایانی به کاهش ساخت نمونه اولیه و به تبع آن کاهش هزینه­های تولید نماید.