پلها از مهمترین سازههای زیرساختی در شبکههای حملونقل جادهای و ریلی محسوب میشوند و در حد متعارف خود سازه های نه چندان پیچیده ای هستند و مشابهت زیادی با سازه های ساختمان ها دارند. به جز چند مورد، ضوابط تحلیل و طراحی آنها تفاوت چندانی با آنچه برای ساختمان ها تهیه شده، ندارد .مانند تیرهای با مقاطع جعبه ای، بارگذاری دالها در عرشهها، ضرائب ایمنی که عمدتا در حالات حدی نهایی و بهرهبرداری است، ضوابط مربوط به شمع ها و دیوارهای حائل و
روش تحلیل در پل ها عمدتاً تحلیل خطی است و در نشریه 389 مجاز شمرده میشود. بدیهی است همواره می توان روش های تحلیل غیر خطی را مورد استفاده قرار داد با شرط آنکه بتوان صحت فرضیات و نحوه انجام کار را به کمک تحقیقات اختصاصی یا شواهد آزمایشگاهی تأیید نمود. ضوابط مربوط به شکل پذیری زیاد در پل ها الزامی دانسته شده است.
پل ها از نظر اهمیت به دو گروه تقسیم می شوند:
گروه بندي پل ها بر حسب اهمیت
-
پل هاي با اهمیت زیاد
این گروه شامل پل هاي آزادراهها ، بزرگراهها، راههاي اصلی و فرعی درجه یک و پل هاي شبکه اصلی و فرعی راه آهن کشور ، پل هاي راههاي اتصالی به صنایع حیاتی کشور و تأسیسات مهم نظامی، میشود.
-
پل هاي با اهمیت متوسط
این گروه شامل کلیه پل ها به جز موارد ذکر شده در بالا، از قبیل پل هاي راههاي فرعی درجه دو و درجه سه (روستایی) میباشد.
گروه بندي پل ها بر حسب شکل
پل هاي منظم
این گروه شامل پل هایی است که کلیه شرایط زیر را برآورده نمایند:
- تعداد دهانه ها 6 و یا کمتر باشد.
- زاویه قوس پل در پلان مساوي یا کمتر از°90 باشد.
- در پل هاي متشکل از دهانه هاي ساده متوالی، زاویه قوس پل در پلان مس اوي یا کمتر از° 20 باشد.
- نسبت طول دهانه هاي متوالی کمتر از 2 باشد
- نسبت سختی پایه هاي متوالی میانی کمتر از 3 باشد.
پل هاي نامنظم
شامل کلیه پل ها به جز مواردی که در بالا ذکر شد.
تحلیل بارهای وارد به پلها
پل ها تحت بارهای ذیل تحلیل و بررسی میشود:
بارهای دائمی: بارهای دائمی، وزن اجزا باربر و غیرباربر تشکیل دهنده پل، خاک روی عرشه، وزن خط و بالاست را شامل میشود.
بارهای بهره برداری: شامل سه نوع با فرضی است که اثر آن ها معادل اثر بارهای واقعی موثر بر اجزای پل است. تعداد وموقعیت این بارها باهدف دستیابی به بحرانی ترین شرایط با توجه به منحنی های تاثیر نیروهای داخلی، تعیین میشود.
- بار نوع اول ( عادی) : معرف اثر محورهای سنگین، اثر قطار، کامیونها و وسایل نقلیه معمول در سطح راههای کشور می باشد.
اثر بار عادی باید در ضریب دینامیکی (ضربه) ضرب شود. ( بند 3-5 نشریه 139) تا در محاسبه تمامی اعضای عرضه پل منظور شود. دیوارهای حائل، کوله ها و پی ها از این قاعده مستثنی هستند.
- بار نوع دوم : معادل 80kN است که سطح اثر آن مربعی به ابعاد 30 سانتیمتر فرض میشود و موقعیت آن در محدوده سواره رو متغیر است.
- بار نوع سوم : تمامی پلهایی که امکان عبور تانک یا تریلی تانک بر از روی آن ها وجود دارد. (بار نظامی)
شیوه های بهسازی، ایمن سازی و ارتقای رفتار لرزه ای پل
مقاوم سازی یا تقویت یک عضو ممکن است منجر به توزیع متفاوت نیروها و لنگرها در اعضا و بروز مدهای خرابی دیگری در سایر بخشهای سازه گردد لذا اثر بخشی شیوه های متفاوت ذیربط بهسازی باید با ارزیابی مجدد تفصیلی پلِ بهسازی شده مورد بررسی قرار داده شود.
برای محاسبات هزینه های بهسازی، باید هزینه های بهسازی همراه با هزینه های نگهداری در طول عمر مفید بهره برداری پس از بهسازی مد نظر قرار داده شود. در احتساب هزینه های بهسازی باید هزینه های انسداد احتمالی ترافیک و اتلاف وقت و اضرار بهره برداران و آثار زیست محیطی مربوط و … را در این بازه زمانی ملحوظ کرد
قبل از ارائه طرح بهسازي، لازم است نارسايي هاي پل از ديدگاه رفتار لرزه اي، از طريق ارزيابي آسيبپذيري لرزه اي بر اساس روش شناسي مبتني بر تركيبي از ترازهاي عملكردي و سطوح خطر زمين لرزه شناسايي گرديده باشند.
طبق نشریه 511 برای شناخت وضع حاضر پل ابتدا لازم است تمامی مدارک فنی پل گردآوری و بررسی گردند. از جملۀ این مدارک، نقشه های چون ساخت، مدارک و پرونده ها و دستور کارهای کارگاهی و همچنین گزارش بازدیدهای میدانی ویژۀ مطالعات ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای، از اهمیت خاصی برخوردارند. سایر مدارک فنی پل، گزارشهای مطالعات توجیهی و امکان سنجی، گزارش های مطالعات مکانیک و دینامیک خاک و تحلیل خطر ساختگاه، گزارش های مراحل اول و دوم طرح (شامل نقشه های طراحی و جزییات اجرایی مرحلۀ دوم، دفتر محاسبات فنی سازه و پی)، مدارک مربوط به مشخصات فنی طرح و ساخت و سایر اسناد مناقصه، مدارک فنی مرتبط با دستورالعمل های کارگاهی، نتایج آزمایش های مصالح در حین ساخت، مسائل مواجه شده و ثبت شده در حین ساخت، نقشه های چون ساخت و دستورالعمل های بهره برداری و نگهداری خاص پل باید جمع آوری و بررسی گردند و به ویژه اطلاعاتی که به پاسخ لرزه ای پل و ظرفیت مقاومتی و شکل پذیری مجموعه و اعضا مرتبط اند، باید گزینش شوند.
- اطلاعات مربوط به مقاومت مصالح، در صورت موجود بودن مدارک آزمایش های در حین ساخت، از نتایج آن مدارک و در غیر اینصورت، بسته به گروه بهسازی لرزه ای پل و شرایط و وضعیت عمومی مصالح و سازۀ پل و ساختگاه و میزان اطلاعات موجود، برنامۀ آزمایش های پل تعیین و اطلاعات لازم از آن به قصد ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای استخراج میگردند.
- اطلاعات مربوط به شالوده نیز از نقشه ها و گزارش های مطالعات مکانیک خاک و آزمایش های مصالح شالوده کسب میشود.
در موارد نقص اطلاعات فوق، باید به جمع آوری اطلاعات لازم در سطوح آگاهی مورد نیاز پرداخت.
کنترل های لازم به منظور بررسی میزان تطابق مدارک فنی موجود و وضعیت موجود باید به طور دقیق به عمل آید؛ زیرا ممکن است تغییراتی اعمال گردیده باشد که در مدارک مزبور ثبت نشده و در نقشه ها نیز اعمال نگردیده باشند.
بررسی سطوح خطر زمین لرزه
در تعیین سطح خطر زمین لرزه، به طور معمول از دیدگاه سطح خطر یکسان برای مناطق با لرزه خیزی متفاوت بهره گیری میشود.
– سطح خطر زمین لرزه طراحی در نشریه شماره 235 با عنوان “آیین نامه بارگذاری پل ها” و نشریه شماره 463 با عنوان ” آیین نامه طرح پل های راه و راه آهن در برابر زلزله” و استاندارد ملی ایران به شماره 2800 سعی در تخمین طیف طراحی با احتمال تجاوز 10 % در پنجاه سال داشته اند که مرتبط با وقوع زمین لرزهای با دوره بازگشت 475 ساله است.
– در آیین نامه طراحی اشتو استانداردهای عملکردی برای زلزلۀ طراحی تک سطحی به شرح زیر در نظر گرفته شده اند:
– مقاومت در برابر زمین لرزه کوچک تا متوسط باید در حد و حدود رژیم الاستیک پاسخ تأمین شود؛ بدون آنکه خسارت قابل ملاحظه ای بر پل اعمال گردد.
– در طراحی پل، شدت (یا بزرگای) زمینلرزه طراحی باید به میزان واقع گرایانه ای تخمین زده و به کار گرفته شود.
– وقوع زمین لرزه شدید نباید منجر به فروریزی کل یا بخشی از پل گردد و هرگاه مقدور گردد، خساراتی که محتمل الوقوع
است باید قابل ردیابی بوده و امکان دسترسی برای تعمیر بخش ها و اعضای مستعد تحمل خسارت وجود داشته باشد.
– استانداردهای عملکردی مذکور در فوق با این مفهوم و هدف در نظر گرفته شدهاند که:
- خسارت جانی به حداقل ممکن محدود گردد.
- پل احتمال خسارت دیدگی داشته ولی احتمال فروریزی آن باید به میزان قابل قبولی ناچیز و تقریباً منتفی باشد.
- در مورد پل های حیاتی، به خدمت رسانی آنان خدشه ای وارد نگردد.
- در عمر مفید پل، احتمال تجاوز سطح خطر زمین لرزه از آنچه در طراحی به کار گرفته شده به میزان قابل قبولی اندک باشد.
اهداف بهسازی
براي هر پل مورد بررسي، لازم است اهداف بهسازي انتخاب گردد. هر هدف بهسازي شامل يك تراز عملكردي تعيين شده و يك سطح خطر تعريف شده میباشد.
بهسازي در تراز ايمني
در تراز ايمني، بهسازي به نيات زير صورت مي گيرد:
– ممانعت از فروافتادن عرشه از پايه ها و كوله ها.
– ممانعت از خرابي پايه ها (كمانش كلي و موضعي، شكست خمشي، برشي يا خمشي- برشي، بيرون كشيده شدن ميل مهارهاي تكيه گاهي و …..) كه احتمال خطرات فروريزش را مطرح سازد.
– ممانعت از خرابي كلي تحت تأثير گونه هاي متفاوت خرابي و از جمله گسيختگي يا فرونشست ناشي از جابه جايي هاي خاك.
بهسازي در تراز بهره برداري : در اين تراز، لازم است پل خدمت رساني بلاوقفه خود را تحت تأثير زلزله در سطح خطر مورد نظر حفظ نمايد.
غربال گری ها جهت بهسازی
پل هایی را که می توان در غربال اولیه از اولویت برنامۀ مطالعاتی ارزیابی و بهسازی لرزه ای خارج نمود، دارای حداقل یکی از ویژگی های زیر می باشند:
- پل های متروکه ای که روگذر مسیر ترافیک، قطار یا شناورها نمی باشند.
- پل های دارای نارسایی های آشکار که عملکرد متعارف پل را تحت تأثیر عوامل غیرلرزه ای نیز مورد تردید قرار داده اند؛ (شامل اضمحلال گسترده مصالح، ترک خوردگی گسترده، زنگ زدگی عمیق، گسترش ترک های ناشی از خستگی، ارتعاش بیش از حد تحت بارهای بهره برداری و باد)، پل های صدمه دیده در اثر جریان های سیلابی یا برخورد وسایل نقلیه، شناورها یا یخ و قطعات شناور. پل هایی که در آنها شواهد آبشستگی جدی و نارسایی های هیدرولیکی اساسی وجود دارد. پل های دارای رتبه بندی وضعیت ضعیف در مقابل بارهای ترافیک متعارف که علاوه بر اقدامات معمول نگهداری، برای خدمت رسانی، به عملیات بازیابی توان خدمت رسانی، تحت بارهایی غیر از بارهای ناشی از زلزله نیز نیازمند می باشند.
- پل های دارای نارسایی های آشکار طرح هندسی راه یا آبراه که منجر به ایجاد معضلات ترافیکی یا فضای ناکافی برای عبور جریان سیلابی، مسائل هیدرولیکی دیگر، و نظایر آن می باشند.
- پل های موقت که اساساً برای کاربری موقت طراحی و احداث گردیده اند و لازم است پس از عمر مفید طراحی تخریب گردند. عناصر سازه پل های طراحی شده به منظور قابلیت پیاده سازی و نصب مکرر در این مقوله قرار نمیگیرند و برای این نوع پل ها باید عمر مفید متناسب با شرایط و دوره های بهره برداری محتمل تخمین زده شود.
- پل هایی که با توجه به جمیع جهات، مطالعات انجام شده در مورد آنان از طریق بررسی پروندۀ پل، شناسنامه های فنی و چک لیست های بازرسی فنی، حاکی از آن است که عمر مفید باقیمانده آنها از 25 سال کوچکتر خواهد بود.
نتیجهگیری
بر اساس نشریه ۵۱۱ و سایر منابع مرتبط، بهسازی و مقاومسازی لرزهای پلها به جای تخریب و احداث مجدد، یک راهبرد فنی و اقتصادی کارآمد محسوب میشود. موفقیت این فرآیند منوط به ارزیابی دقیق آسیبپذیری لرزهای و جمعآوری مدارک فنی کامل مانند نقشههای «چون ساخت»، گزارشهای خاک و محاسبات سازه است. اهداف بهسازی در دو تراز ایمنی (جلوگیری از فروافتادن عرشه و فروریزش) و تراز بهرهبرداری (حفظ سرویسدهی در هنگام زلزله) تعریف میشوند. همچنین پلهایی که عمر مفید باقیمانده کمتر از ۲۵ سال دارند، متروکه هستند یا دچار آسیبهای آشکار غیرلرزهای مانند آبشستگی و زنگزدگی عمیق میباشند، از اولویت مطالعات بهسازی خارج میشوند. در محاسبه هزینههای بهسازی، علاوه بر هزینههای مستقیم، باید هزینههای انسداد ترافیک، اتلاف وقت کاربران و آثار زیستمحیطی نیز لحاظ گردد. به طور کلی، رعایت ضوابط نشریه ۵۱۱ ضمن افزایش ایمنی و کاهش خسارات جانی و مالی، موجب افزایش طول عمر مفید پلها و حفظ سرمایههای ملی در زیرساختهای حملونقل میشود.
بیشتر بخوانیم