پل هوور؛ شاهکار مهندسی در قلب صحرای نوادا

پل مایک اوکالاهن – پات تیلمن، که به‌عنوان پل بای‌پس سد هوور شناخته می‌شود، یکی از شاهکارهای مهندسی قرن بیست‌ویکم است. این پل با قوس بتنی عظیم خود، نه‌تنها ترافیک مسیر پرخطر روی سد هوور را کاهش داد، بلکه به نمادی از همکاری بین ایالت‌های نوادا و آریزونا تبدیل شد.

پل در سال 2004 به افتخار مایک اوکالاهن، فرماندار نوادا (1971-1979) و پات تیلمن، بازیکن فوتبال آمریکایی که در سال 2004 در افغانستان کشته شد، نام‌گذاری شد. اوکالاهن، یک کهنه‌سرباز جنگ کره و سردبیر اجرایی روزنامه لاس‌وگاس سان، به دلیل خدمات عمومی‌اش مورد احترام بود. تیلمن، پس از حملات 11 سپتامبر، حرفه NFL خود را رها کرد و به ارتش پیوست، که نمادی از فداکاری شد. نام‌گذاری در مراسمی با حضور فرمانداران نوادا (کنی گوین) و آریزونا (جنت ناپولیتانو) اعلام شد و نشان‌دهنده همکاری دو ایالت بود.

معرفی پل هوور و موقعیت جغرافیایی آن

پل مایک اوکالاهن – پات تیلمن، که اغلب به‌عنوان پل هوور شناخته می‌شود، روی رودخانه کلرادو در مرز ایالت‌های نوادا و آریزونا قرار دارد. این پل در حدود 1500 فوت (460 متر) پایین‌تر از سد هوور، در دره سیاه (Black Canyon) واقع شده و مسیر بزرگراه US 93 را بین لاس‌وگاس، نوادا و کینگمن، آریزونا متصل می‌کند. با ارتفاع 890 فوت (270 متر) از سطح رودخانه، این پل دومین پل بلند ایالات متحده و مرتفع‌ترین پل قوسی بتنی در نیم‌کره غربی است. این سازه نمایی خیره‌کننده از سد هوور و دریاچه مید ارائه می‌دهد و به‌عنوان بخشی از کریدور CANAMEX، نقش مهمی در تجارت NAFTA ایفا می‌کند.

هدف از ساخت پل مایک اوکالاهن – پات تیلمن

هدف اصلی ساخت این پل، رفع مشکلات ترافیکی و ایمنی مسیر US 93 روی سد هوور بود. در دهه 1960، مقامات دریافتند که جاده دوخطه روی سد، با پیچ‌های تند و دید محدود، برای حجم ترافیک پیش‌بینی‌شده (14000 خودرو روزانه در سال 2010) ناکافی و خطرناک است. این مسیر، که شامل پیچ‌های تند و ترافیک توریستی بود، اغلب دچار ازدحام می‌شد. پس از حملات 11 سپتامبر 2001، کامیون‌ها به دلیل نگرانی‌های امنیتی از عبور روی سد منع شدند و به مسیر طولانی‌تری در لافلین، نوادا هدایت شدند، که هزینه‌های سالانه 30 میلیون دلاری به دلیل تأخیر و مصرف سوخت ایجاد کرد. پل جدید با دور زدن سد، ایمنی، کارایی و دسترسی تجاری را بهبود بخشید.

نگاهی به تاریخچه ساخت پل

ایده ساخت یک پل بای‌پس برای سد هوور از دهه 1960 مطرح شد، اما پیشرفت جدی در سال 1989 با پروژه “پل رودخانه کلرادو” توسط اداره احیای ایالات متحده آغاز شد. این پروژه در سال 1995 متوقف شد، اما در سال 1997 اداره بزرگراه‌های فدرال (FHWA) آن را از سر گرفت و در سال 1998 پیش‌نویس بیانیه تأثیر زیست‌محیطی منتشر کرد. بین سال‌های 1998 تا 2001، مقامات آریزونا، نوادا و آژانس‌های فدرال بهترین مسیر را انتخاب کردند. ساخت مسیرهای دسترسی در سال 2003 آغاز شد و ساخت خود پل در فوریه 2005 شروع شد. پروژه در اکتبر 2010 تکمیل شد و پل در 19 اکتبر 2010 برای ترافیک باز شد، که مصادف با هفتادوپنجمین سالگرد سد هوور بود.

مشخصات فنی پل هوور

پل مایک اوکالاهن – پات تیلمن یک پل قوسی بتن‌فولاد کامپوزیت با طول کل 1905 فوت (580 متر) و عرض 88 فوت (26.8 متر) است. قوس اصلی با دهانه 1060 فوت (323 متر)، طولانی‌ترین قوس بتنی در نیم‌کره غربی است. این پل در ارتفاع 890 فوت (270 متر) بالای رودخانه کلرادو قرار دارد و شامل دو دنده قوسی بتنی موازی با مقطع توخالی (6.1 متر عرض و 4.3 متر ارتفاع) است. پل دارای چهار خط ترافیکی (دو خط در هر جهت) و یک شانه اضطراری است. یک مسیر پیاده‌روی در سمت شمالی پل، مناظر خیره‌کننده‌ای از سد هوور و دره سیاه ارائه می‌دهد. ستون‌های پیش‌ساخته بتنی این پل، بلندترین در نوع خود در جهان هستند.

چالش‌های ساخت پل بر فراز دره رود کلرادو

ساخت پل در دره سیاه چالش‌های متعددی داشت. عمق 890 فوتی دره، صخره‌های شیب‌دار و نزدیکی به سد هوور، یک بنای تاریخی ملی، دسترسی را دشوار کرد. انفجارهای نزدیک به سد نیاز به شبکه‌هایی برای گرفتن سنگ‌های سست داشت. دمای بیابانی تا 120 درجه فارنهایت (49 درجه سانتی‌گراد) و بادهای شدید، کار را پیچیده‌تر کرد. در 15 سپتامبر 2006، بادهای شدید باعث فروپاشی سیستم کابل‌کران (high-line) شد که منجر به تأخیر دوساله و تغییر زمان تکمیل از 2008 به 2010 شد. دسترسی اولیه به دیواره‌های دره با روش‌های معدنی و جک‌چکش دستی انجام شد، که نشان‌دهنده دشواری‌های لجستیکی بود.

سازه‌ی قوسی بتن مسلح؛ چرا این انتخاب شد؟

طراحی قوس بتنی برای پل به دلایل زیبایی‌شناختی، عملکردی و اقتصادی انتخاب شد. قوس بتنی با محیط طبیعی دره سیاه و سد هوور هماهنگ بود و برخلاف سازه‌های بسته، دید به سد را مختل نمی‌کرد. این طراحی برای تحمل بارهای باد، زلزله و استفاده طولانی‌مدت (بیش از 75 سال) مناسب بود. استفاده از بتن در قوس و ستون‌ها هزینه‌های نگهداری را کاهش داد، در حالی که عرشه فولادی سرعت ساخت را افزایش داد. قوس دو دنده‌ای از نظر لرزه‌ای بهینه بود و امکان ساخت با روش پیش‌آمدگی معلق (stayed-cantilever) را فراهم کرد، که برای چنین دهانه بلندی نادر اما مؤثر بود.

معماری و طراحی قوس اصلی پل

قوس اصلی پل، با دهانه 1060 فوت، از دو دنده بتنی موازی تشکیل شده که با هشت تیر ورندیل (Vierendeel) فولادی-بتنی به هم متصل شده‌اند. دنده‌ها با مقطع توخالی (6.1 متر عرض، 4.3 متر ارتفاع) و لبه‌های تخت برای بهبود آیرودینامیک طراحی شدند، که ظاهر زیباتری نیز ایجاد کرد. بلندترین ستون‌ها، با ارتفاع 87.5 متر، در نزدیکی تکیه‌گاه‌ها قرار دارند و با روش پیش‌ساخته اجرا شدند. طراحی توسط T.Y. Lin International با همکاری HDR انجام شد و به یک پنل مشاوره‌ای برای حفظ هماهنگی با سد هوور پاسخگو بود. مسیر پیاده‌روی در سمت شمالی، دید مستقیم به سد را برای گردشگران فراهم می‌کند.

مصالح و تکنیک‌های عمرانی نوین در پروژه

پل از 30000 یارد مکعب بتن و 16 میلیون پوند فولاد ساخته شد. بتن با کارایی بالا برای قوس و ستون‌ها استفاده شد و برای کنترل دمای بتن‌ریزی در گرمای بیابان، از نیتروژن مایع بهره گرفته شد. عرشه از فولاد ساختاری تشکیل شده که سرعت ساخت را افزایش داد. تکنیک‌های نوین شامل استفاده از کابل‌کران‌های 2500 فوتی برای حمل کارگران و مواد (تا 45 تن) و فرم‌های متحرک (form travelers) برای بتن‌ریزی دنده‌های قوسی بود. سیستم‌های پایش خودکار برای ثبت انحرافات ناشی از باد و دما و تنظیم هندسه قوس‌ها استفاده شد، که دقت بسته شدن قوس را به 0.75 اینچ رساند.

نقش پل در کاهش فشار ترافیکی بر سد هوور

قبل از ساخت پل، مسیر US 93 روی سد هوور با 14000 خودرو روزانه، ترافیک شدیدی را تجربه می‌کرد. جاده باریک دوخطه، پیچ‌های تند و حضور گردشگران، باعث ازدحام و تصادفات مکرر می‌شد. پس از حملات 11 سپتامبر، ممنوعیت عبور کامیون‌ها مشکلات را تشدید کرد. پل جدید، با چهار خط و ظرفیت بالاتر، ترافیک را از سد دور کرد و زمان سفر بین لاس‌وگاس و فینیکس را کاهش داد. این پل کریدور NAFTA را برای حدود 2000 کامیون روزانه احیا کرد و ایمنی رانندگان و عابران را بهبود بخشید. سد اکنون فقط برای دسترسی توریستی باز است.

ایمنی و پایداری سازه در برابر زلزله و باد

پل برای مقاومت در برابر زلزله‌های با دوره بازگشت 1000 ساله طراحی شد، با شتاب اوج زمین (PGA) حدود دو برابر استاندارد AASHTO در زمان طراحی. دنده‌های قوسی دوگانه و ستون‌های پیش‌ساخته، عملکرد لرزه‌ای را بهبود بخشیدند. برای پایداری در برابر باد، لبه‌های تخت دنده‌ها آیرودینامیک را تقویت کردند و سیستم پایش باد در طول ساخت، ایمنی کارگران را تضمین کرد. بتن بدون پوشش و بدون رنگ، نیاز به نگهداری را کاهش داد و پایداری طولانی‌مدت را افزایش داد. سیستم زهکشی عرشه، آب را به مناطق بازداشت خارج از پل هدایت کرد تا کیفیت آب رودخانه حفظ شود.

تکنیک‌های نصب ستون‌های پل بر بستر دره

نصب ستون‌های بتنی پیش‌ساخته، بلندترین در نوع خود در جهان، چالش بزرگی بود. ستون‌ها با جرثقیل‌های برجی و کابل‌کران‌ها در محل قرار گرفتند. برای دسترسی اولیه، کارگران با روش‌های معدنی و جک‌چکش دستی “نقاط نگه‌دار” را در دیواره‌های دره ایجاد کردند. ستون‌های نزدیک تکیه‌گاه‌ها تا 47 متر افزایش یافتند و با کابل‌های موقت به عقب مهار شدند. بتن‌ریزی دنده‌های قوسی با روش پیش‌آمدگی معلق و استفاده از کابل‌های موقت انجام شد، که هر دو دنده را به‌طور هم‌زمان پیش برد تا تنش‌ها متعادل شوند. این روش، همراه با پایش خودکار، دقت بالایی در تراز نهایی فراهم کرد.

مدت زمان اجرای پروژه و مراحل ساخت

پروژه از سال 2003 با ساخت مسیرهای دسترسی در نوادا و آریزونا آغاز شد. ساخت خود پل در فوریه 2005 شروع شد و در اکتبر 2010 تکمیل شد، اگرچه تأخیر ناشی از فروپاشی کابل‌کران در سال 2006، زمان‌بندی را از 2008 به 2010 تغییر داد. مراحل اصلی شامل:

• 2003-2004: جابه‌جایی تأسیسات برقی و ساخت مسیرهای دسترسی
• 2005-2007: نصب پایه‌ها، ستون‌ها و شروع بتن‌ریزی دنده‌های قوسی
• 2008-2009: تکمیل قوس با بسته شدن دنده‌ها در آگوست 2009
• 2010: نصب عرشه فولادی و آسفالت جاده، با افتتاح در اکتبر 2010

کل پروژه 3.5 مایل، شامل پل و 7 پل دیگر در مسیرهای دسترسی، بود.

بررسی هزینه‌های ساخت پل هوور

کل هزینه پروژه پل هوور 240 میلیون دلار بود که 114 میلیون دلار آن برای خود پل صرف شد. ایالت‌های نوادا و آریزونا هر کدام 20 میلیون دلار، 130 میلیون دلار از اوراق قرضه و مابقی از منابع فدرال تأمین شد. این پروژه در بودجه تعیین‌شده تکمیل شد، با وجود تأخیر دوساله ناشی از فروپاشی کابل‌کران، که هزینه‌های بازسازی آن توسط شرکت‌های Obayashi Corp و PSM Construction جذب شد. به گزارش ابرار صنعتی، صرفه‌جویی‌هایی مانند حذف پس‌تنیدگی موقت قوس و کاهش 200000 یارد مکعب خاک‌برداری در مسیرهای دسترسی، به کنترل هزینه‌ها کمک کرد.

منبع: ابرار صنعتی