علل عمده آسیب پذیری لرزه ای پل و روش های ترمیم و بهسازی پل ها
در سال های اخیر روش های بازسازی، بهسازی و مقاوم سازی به منظور اصلاح مشکلات در پل های موجود ارائه شده است. در این قسمت، بطور خلاصه عمده ترین موارد آسیب پذیری لرزه ای در پل ها و راهکارهای بهسازی لرزه ای آن ها آورده شده است.
۱- عدم وجود نشیمنگاه کافی + روش بهسازی پل
باتوجه به احتمال فرو افتادن عرشه درمحل درزهای جابجایی هنگام وقوع زلزله، راهکارهایی جهت برطرف کردن این نقیصه چه از دیدگاه طراحی و چه از دیدگاه ترمیم ارائه شده است. به طور کلی این مهم را می توان به دو بخش افزایش عرض نشیمنگاه و کنترل تغییر مکان در نقاط متحرک تقسیم کرد.
خسارت پل بعلت نشیمنگاه ناکافی
۲- روانگرایی و فرونشست کوله ها + روش بهسازی پل
بعضی از سخت ترین و پرهزینه ترین روش های ترمیم مربوط به کاهش خطرات ناشی از زوال خاک می باشد. روش های کاهش خطر روانگرایی عبارتند از: متراکم کردن خاک با ارتعاش مصنوعی درحالت اشباع قرار دادن ستون های سنگی و کاهش تولید فشار آب حفره ای. از طرف دیگر، اثرات سازه ای روانگرایی را می توان با افزایش درجه نامعینی پل کاهش داد. در نتیجه روش های بازسازی بایستی بر این اساس باشد که روسازه به صورت پیوسته روی پایه ها درآید و حتی در صورت امکان با پایه ها به صورت یکپارچه گردد.
فروریختن دهانه ها به علت چرخش پایه ها و فرونشست کوله ها (زلزله ۱۹۹۹ تایوان)
۳- زوال ستون + روش بهسازی پل
روشی که تاکنون بسیار مورد استفاده قرار گرفته است که شکل پذیری خمشی، مقاومت برشی و کارایی وصله پوششی را افزایش می دهد، استفاده از انواع پوشش فولادی بتنی و الیاف FRP می باشد. برای ستون های دایروی دو تا نیم ورقه فولادی با شعاع کمی بزرگتر از ستون، دور ستون قرار گرفته و به هم جوش می شوند. فاصله بین ورق و ستون را با تزریق پر می کنند. نسبت قطر ستون به ضخامت ورقه در محدوده ۱۰۰ به ۱ تا ۲۰۰ به ۱ می باشد. پوشش فولادی مثل یک میلگرد جانبی بسیار مؤثر در افزایش محدودیت مفصل های پلاستیک و افزایش مقاومت برشی مکانیزم برش خرپایی می باشد. مقاطع غیردایروی را نیز می توان به این روش مقاوم نمود، به این ترتیب که پوشش را به شکل دایروی یا بیضوی درآورده و دور ستون ها قرار داده و فاصله بین را با بتن پر کرد
زوال ستون به علل مختلف ضعف طراحی (زلزله ۱۹۹۴ نورتریچ)
۴- مقاومت خمشی و برشی تیر سرستون + روش بهسازی پل
در این موارد بایستی مقاومت خمشی و برشی بالای سطوح نظیر تشکیل مفاصل پلاستیک ستون را افزایش داد.
یکی از رایج ترین روش های مقاوم سازی، پس کشیده نمودن تیر سر ستون با استفاده از تاندون های خارجی است که در برابر بلوک های انتهایی مهار شده باشند، یا تاندون هایی که در تمام طول تیر سرستون در محفظه هایی در هسته آن ها قرار گرفته اند. پیش تنیدگی می تواند مقاومت خمشی و برشی لازم را در بسیاری از موارد با هزینه کم افزایش دهد و نیز کارآیی اتصال را افزایش دهد.
زوال ستون پل به علت مقاومت خمشی پایین (زلزله ۱۹۷۱ سان فرناندو)
۵- زوال اتصالات + روش بهسازی پل
اتصالات ضعیف تیر- ستون یا ستون – پی ناشی از مقاومت برشی ناکافی اتصال یا مهار ناکافی میلگردهای ستون نیاز به روش های بازسازی دقیق برای تضمین کارآیی پل در مقایسه با طرح پل های جدید دارد. در بعضی موارد نیاز به برداشتن بتن اتصال و قرار دادن میلگردهای برشی اضافی در اتصال می باشد.
همچنین پیش تنیدن تیر سر ستون برای کاهش تنش های کششی اصلی در مناطق اتصال تیر-ستون استفاده می شود که شدت زوال برشی اتصال را کاهش می دهد. بازسازی اتصالات ستون – پی مشکل تر است. افزایش عمق پی با یک لایه فوقانی در بعضی موارد تنش های برشی اتصال را به میزان قابل قبولی کاهش می دهد.
در این موارد بایستی هزینه انجام این اصلاحات را برآورد کرد که ممکن است در بعضی حالات به صرفه نباشد. در بعضی موارد ممکن است که یک پل با درجه نامعینی کافی قادر به تحمل سطح مورد انتظار جابجائی های پاسخ بدون فروافتادن حتی پس از تخریب اتصال تیر- ستون یا ستون – پی باشد. در چنین مواردی بایستی دانست که ظرفیت بار مرده پل با تخریب اتصال از بین نمی رود؛ البته به این شرط که کاهش کارکرد و استفاده پل قابل تحمل باشد.
شکست برشی ستون (زلزله تایوان)، شکست پایه بدلیل عدم شکل پذیری خمشی
-۶- زوال پی + روش بهسازی پل
مثل حالت اتصالات، مقاوم سازی برای افزایش کارآیی پی ممکن است خیلی پرهزینه باشد، پس ابتدا باید دید که آیا در صورت زوال پی، پل قادر به تحمل سطح پاسخ های لرزه ای طرح می باشد.
حرکت گهواره ای یا چرخش حول محور جانبی پی در بسیاری موارد به عنوان یک جداسازی لرزه ای قابل قبول با ظرفیت جابجائی عظیم تلقی می شود.
نتیجه چنین چرخشی، محدود نمودن سطوح نیرویی در قسمت هایی از سازه به سطح قابل تحمل می باشد.
وقتی بازسازی پی قابل اجتناب نباشد، معمول است که ابعاد پلان پی را به منظور افزایش پایداری حالت چرخش گهوارهای افزایش دهند وهمچنین اگر شرایط زمین اجازه دهد، شمع های محیطی اضافی احداث کنند؛ یک لایه مسلح نیز اغلب در بالای پی موجود ایجاد می شود که به منظور اتصال بین بتن جدید و قدیم، یک سری میلگردهای انتظار با فواصل کم را در آن قرار می دهند. این لایه فوقانی اضافی، همچنین سطح تنش های برشی را در اتصال پی به ستون کاهش می دهد و شرایط مهاربندی بهتری برای میلگردهای ستون ایجاد می کند.
مقاله بالا ، قسمتی از “بررسی رفتار پل های مورب دارای سیستم جداسازی لرزه ای در برابر زلزله های افقی و قائم ” میباشد .
