مقاوم سازی پل ها
پل ها در زمره سازه های مهمی هستند که در صورت آسیب پذیری تحت زلزله باعث ایجاد خسارات سنگین و تحمیل هزینه های هنگفت می گردد. با توجه به اینکه اینگونه سازه ها معمولا دارای وزن سنگین و همچنین دهانه های بلند می باشند چنانچه دارای مقاومت و شکل پذیری کافی نباشند بشدت تحت نیروهای لرزه ای آسیب پذیر خواهند بود. برای جلوگیری از خرابی پل ها و در نتیجه ایجاد خسارات مالی در اثر زلزله میتوان اینگونه سازهها را با روش های متفاوتی مقاوم سازی نمود.
انواع خسارات لرزه ای وارد بر پل ها
خسارات وارد بر ستون ستون ها
بر اساس آیین نامه های جدید طراحی لرزه ای پل، ستون های پل می توانند تحت نیروهای لرزه ای تسلیم شده و در نتیجه تحت تغییر شکل های غیر الاستیک قرار گیرند. با این نوع نگرش در طراحی می توان از لحاظ نیروهای لرزه ای اعمال شده بر ستون ها در صورت رفتار الاستیک اجتناب نمود و در نتیجه به طرح های اقتصادیتری دست یافت. تسلیم شدن ستون ها ضمن اقتصادی نمودن طراحی باعث ایجاد میرایی هیسترتیک و در نتیجه استهلاک انرژی ورودی لرزه ای به سازه و کاهش نیرو های وارد شده به بخش روسازه می گردد. اما درصورت تسلیم شدن ستون های پل، این المان ها باید بتوانند تغییر شکل های غیر الاستیک را تحمل نمایند در غیر این صورت دچار خرابی می گردند.
خرابی ستون ها بسیار حائز اهمیت می باشد زیرا این المان ها بارهای ثقلی سازه را تحمل می نمایند. در نتیجه درصورت خرابی آنها تحت تغییر شکل های شدید لرزه ای کل سازه دچار فروریزش می گردد. برای آنکه ستون های پل بتوانند تغییر شکل های پلاستیک را تحمل نمایند باید جزییات آرماتوربندی مندرج در آیین نامه ها مانند مقدار و فاصله خاموت ها و طول مهاری آرماتورهای طولی را رعایت نمایند. شکل زیر خرابی یک ستون بتنی بعلت فقدان آرماتور عرضی مناسب و کمانش آرماتورهای طولی را نشان می دهد.
فروریزی عرشه پل ها
یکی از رایج ترین نوع خرابی های پل ها در زلزله فروریزی عرشه پل بعلت فقدان طول نشیمنگاه و اتصال مناسب بین دو انتهای عرشه با ستون ها می باشد. ایجاد درز انقطاع بین پانل های عرشه پل برروی ستون ها بسیار متداول می باشد. دو انتهای پانل عرشه برروی بالشتک هایی برروی ستون ها بصورت اتکایی قرار می گیرد. چنانچه طول این نوع تکیه گاه کم باشد، اختلاف جابجایی ستون پل ها در زلزله بعلت ارتعاشات ناهمگون ستون ها باعث از دست رفتن تکیه گاه عرشه شده، و عرشه بصورت یک جسم یکپارچه فرو می ریزد.
همانطور که در شکل زیر مشاهده می گردد جابجایی نسبی زیاد ستون ها نسبت بیکدیگر بعلت پدیده روانگرایی در زلزله اتفاق افتاده و باعث فروریزی ستون ها شده است.اینگونه خرابی در پل های مورب و منحنی شکل نیز بعلت ایجاد تغییر شکل های چرخشی حول محور عمود بر عرشه اتفاق می افتد.
کمانش تیر ورق ها
بعلت سختی و مقاومت زیاد فولاد، پل های فلزی دارای المان های لاغر و سبکی برای مقابله با بارهای ثقلی و لرزه ای می باشند. چنانچه مهاربندی جانبی مناسبی بین شاهتیرهای پل وجود نداشته باشد این گونه تیرها بشدت تحت نیروهای جانبی لرزهای که در جهت عرضی بر این تیرها وارد میشوند آسیب پذیر هستند و چنانچه دارای سخت کننده و مهاربندی جانبی مناسبی نباشند دچار کمانش جانبی می شوند
ضربه زدن عرشه پل ها بیکدیگر
در صورت عدم کفایت فاصله درزهای انقطاع پل، پانل های عرشه بیکدیگر ضربه زده و باعث ایجاد خربی در عرشه و یا تیر تحتانی
می گردد. نمونه ای از این خرابی در شکل زیر نشان داده شده است.
آسیب دیدگی بالشتک ها
در بسیاری از مواقع بالشتک هایی که زیر تیر عرشه قرار می گیرند تحت نیروهای زلزله دچار خرابی شده که باعث افزایش نیروهای وارد به روسازه می گردند. همانطور که قبلا گفته شد برای جلوگیری از ایجاد خسارات مالی بعلت خرابی پل ها در زلزله، روش های متفاوتی برای مقاومت سازی اینگونه سازه ها وجود دارد که در زیر به برخی از آنها به اختصار اشاره می گردد.
مقید کردن درزهای انقطاع
همانطور که گفته شد عدم کفایت طول نشیمنگاه برای عرشه و از بین رفتن درز انقطاع یک از علل اصلی فروریزی پل ها در زلزله های مختلف بوده است. برای جلوگیری از این نوع خرابی می توان از قیدهایی استفاده نمود تا از جداشدگی درزها جلوگیری نماید. همچنین می توان با بکار بردن بستهای مناسبی اتصال مناسبی بین روسازه و ستون ها بر قرار نمود تا از جدا شدن عرشه پل از ستون ها و در نتیجه فروریزی آن جلوگیری نمود.
محصور نمودن ستون ها
با توجه به آنکه ستون های پل تحت اثر نیروهای لرزه ای تسلیم می شوند دچار تغییر شکل های پلاستیک شدیدی می گردند. در نتیجه این ستون ها باید دارای شکل پذیری کافی برای تحمل تغییر شکلهای زیاد باشند. در صورت عدم وجود جزییات آرماتور بندی مناسب برای ایجاد شکل پذیری مناسب و همچنین افزایش مقاومت خمشی و برشی ستون ها (در صورت نیاز) می توان از ایجاد ژاکت پیرامون این المان ها استفاده نمود. این ژاکت پیرامونی می توان بتنی، فولادی و یا از مصالح پلیمری باشد.
تیرهای اتصال
با ایجاد تیرهای اتصال در میانه ارتفاع ستون های پل می توان قاب هایی با سختی و مقاومت بالا در جهت عرضی پل تشکیل داد. این تیرها همچنین باعث کوتاه شدن طول موثر ستون ها و درنتیجه افزایش مقاومت و شکل پذیری آنها می شوند.
مقاومت سازی پل های فلزی
پل های فلزی معمولا دارای مقاطع لاغر و سبک می باشند که در صورت عدم رعایت آیین نامه های جدید تحت زلزله آسیب پذیر می باشند. برای تقویت اینگونه پل ها می توان بر حسب نیاز از اضافه نمودن سخت کننده به شاهتیرها و ستون ها، اضافه نمودن مهاربند فولادی برای افزایش سختی و مقاومت عرضی سازه استفاده نمود. همچنین می توان از میراگرهای مختلف در اعضای مهاربندی استفاده نمود تا با افزایش شکل پذیری و استهلاک انرژی ورودی زلزله نیروی وارد شده بر سازه را کاهش دهد. در شکل زیر نمونه ای از مقاوم سازی پل با استفاده از مهاربندهای فلزی نشان داده شده است.
