بخشی از مقاله
خلاصه
برخورد وسایل نقلیه باری عبوری دارای ارتفاع غیر مجازوسایل - نقلیه عموماً سنگین - با بخش روسازه پل ها و مقاطع ورودی تونل های برون شهری یکی از نگرانی ها و مشکلات متداول و بین المللی درزمینه نگهداری ابنیه فنی راهها محسوب شده و ارائه راهکار عملی جهت حل این مشکل و پیشگیری از بروز آسیب به ابنیه فنی راه بر اثر ضربه ناشی از برخورد، ضروری و لازم بنظر میرسد. پرداختن به این موضوع در مورد پل ها و تونل های دارای ارزش تاریخی و فرهنگی، اهمیت دو چندانی پیدا میکند، لذا در قالب این مقاله سعی گردیده ضوابط فنی و فعالیت های انجام شده و تجارب موجود در این زمینه بررسی گردیده و راهکارهای عملی در این خصوص ارائه گردد که علاوه بر استفاده در زمینه نگهداری ابنیه فنی راهها می تواند در طراحی و ساخت سازه های پل ها و تونل های جاده ای نیز مورد استفاده قرارگیرد.
1. مقدمه
تیر محافظ پیشانی پل به عنوان راهکار معرفی شده محافظت از روسازه پل های جاده ای در برابر ضربه، تیری است که برای محافظت روسازه پل های موجود یا ورودی تونل های با ارتفاع آزاد کوتاه یا دارای سابقه آسیب در برابر ضربه ناشی از وسایل نقلیه عبوری یا بار آنها در ورودی ها بکار برده می شود و در این مقاله به اختصار به آن "تیر محافظ" گفته می شود. تکیه گاه این تیرها کاملاً به پل یا تونل متصل است و متفاوت از مفهوم "گاباریت"می باشد، در واقع گاباریت صرفاً یک نوع علائم ایمنی پیش آگاهی می باشد که برای اعلام محدودیت ارتفاع به شمار می رود، درحالیکه تیرمحافظ ضربه را دریافت کرده و خسارت می بیند ولی از ایجاد آسیب در سازه اصلی پل یا تونل جلوگیری می کند. هدف از این پژوهش راهنمایی در زمینه طراحی و اجرای این تیرها به منظور حذف یا کاهش آسیب ناشی از برخورد می باشد.
در صورتی که امکان افزایش ارتفاع آزاد پل یا تونل با استفاده از روش های استاندارد و اصولی فراهم باشد، مرحله اول اولویت با افزایش ارتفاع آزاد با استفاده از این روشها می باشد. ضوابط مربوط به نحوه آشکارسازی، سیستم های هشدار دهنده و ثبت کننده برخورد خارج از حوزه این مقاله می باشد و در این زمینه بایستی به آیین نامه ها و ضوابط مربوطه مراجعه شود. البته اکیداً توصیه می گردد در محل نصب تیرهای محافظ آشکارسازی مناسب انجام شده و تابلوی هشدار دهنده ارتفاع مجاز نصب گردد. همچنین توصیه می گردد تا در طول مسیر و قبل از پل ها نیز تابلوهای هشدار دهنده در زمینه ارتفاع مجاز نصب شده تا رانندگان وسایل نقلیه بتوانند مسیر جایگزین مناسب را انتخاب کنند.
2. انتخاب پل و تونل های مناسب جهت نصب تیر محافظ
پل و تونل های با ارزش تاریخی، پل های با سابقه برخورد وسایل نقلیه و پل هایی که در آنها برخورد وسایل نقلیه عبوری محتمل است و این برخورد می تواند عملکرد، رفتار و سلامت پل را تحت تأثیر قرار دهد در اولویت نصب تیر محافظ قرار دارندالبته. همانطور که قبلاً نیز اشاره شد این مسأله در صورتی است که راه حل مناسبی برای افزایش ارتفاع آزاد اینگونه پل ها وجود نداشته باشد.
3. خصوصیات کلی تیر محافظ
· تیر محافظ باید بگونه ای طراحی شود که بتواند پس از چندین برخورد ظرفیت و شکل اولیه خود را حفظ نموده و بدون نیاز به تعمیراتاساسی کاملاً در محل خود باقی بماند.
· برای اطمینان از محافظت کامل سازه، تراز زیرین تیر محافظ باید اندکی پایین تر از تراز زیر عرشه پل یا سقف تونل در نظر گرفته شود.
· سطح پیشانی تیر نباید به گونه ای باشد که نور خورشید یا نور ساتع شده از وسایل نقلیه عبوری را به مقدار زیادی بازتاب داده و موجب آزار چشم رانندگان وسایل نقلیه گردد.
· طراحی باید به گونه ای باشد که در صورت نیاز بتوان براحتی تیر محافظ را تعمیر یا تعویض نمود.
· نصب سازه تیر محافظ باید تا حد امکان پیچیده نبوده و امکان اجرای آسان علائم و تجهیزات ایمنی و هدایت ترافیک فراهم گردد.
· یکپارچگی تیر محافظ و اتصال آن به سازه اصلی به نحوی طراحی شودکه بر اثر برخورد دچار سقوط نشده و موجبات خطر و آسیب های بعدی را برای عابرین پیاده یا وسیله نقلیه عبوری فراهم نکند.
· برای تیرهای محافظ فلزی، هدایت الکتریکی توسط اتصال به زمین توصیه می گردد.
· محافظت از تیر محافظ در برابر خوردگی باید به شیوه مناسبی انجام شده و در صورتی که از دو فلز غیر مشابه در ساخت تیر محافظ استفاده می گردد، بایستی توجه ویژه ای به مسأله خوردگی گالوانیک صورت گیرد.
· بدلیل اینکه ممکن است در برخی از مسیرها عبور وسایل نقلیه با ارتفاع بار غیر مجاز متداول شده باشد، بایستی در طراحی اتصالات تیر محافظ توجه ویژه ای به مسأله خرابکاری و امکان حذف و برداشتن غیر مجاز تیر محافظ گردد.
· مصالح انتخابی برای تیر محافظ باید غیر شکننده، با مقاومت مناسب در برابر ضربه و با قابلیت تعمیر سریع در آسیب دیدگی های جزئی باشد.
· شیب طولی و عرضی تیر محافظ باید مطابق با شیب جاده عبوری از زیر آن باشد.
4. ضوابط طراحی تیر محافظ
در ابتدا باید شرایط سازه پل یا تونلی که قرار است تیرمحافظ روی آن نصب شود بررسی و هرگونه عیب و نقص موجود درآن بر طرف گردیده و در صورت نیاز مقاوم سازی گردد. برای انتقال نیروها از تیرمحافظ به تکیه گاه می توان از پیچ و مهره یا کلید برشی استفاده نمود. طراحی اتصالات بایستی بگونه ای باشد که توانایی انتقال کامل نیروهای وارده و ظرفیتی برابر با 1,25 برابر مقاومت تیر محافظ در برابر بار ناشی از برخورد را داشته باشند.
طراحی اتصالات تکیه گاه ها به سازه اصلی باید به نحوی انجام شود که در صورت اعمال نیرویی بیشتر از نیروی طراحی، تنها تیر محافظ و نگهدارنده های آن آسیب دیده و تکیه گاه و اتصالات آن به سازه اصلی بدون آسیب باقی بماند. حداکثر خیز تیر محافظ در وسط دهانه تخت اثر بارهای بهره برداری - بار مرده ناشی از وزن تیر - باید کنترل شده و در صورت نیاز از پیش خیز استفاده شود. حداقل فاصله خالص افقی بین تیر محافظ و سازه باید به اندازه 100 میلی متر بعلاوه مقدار حداکثرخیز افقی تیر در وسط دهانه، تحت اثر بار ضربه ناشی از وسایل نقلیه عبوری در حالت حدی نهایی، در نظر گرفته شود.
5. نیروی ناشی از برخورد
در زمینه نیروی ناشی از ضربه وسایل نقلیه غیر مجاز به روسازه پل تحقیقات محدودی انجام و بیشتر ضوابط موجود در آیین نامه ها مربوط به ضربه در مرکز ثقل وسیله نقلیه یا ارتفاع پایین می باشد. با این حال تا زمان تدوین ضوابط ملی در این زمینه می توان از ضوابط مطرح شده در آیین نامه ها و مقالات معتبر درخصوص نیروی ضربه در پایه و زیر سازه پل استفاده نمود.
.5-1 آیین نامه BS 6779 : Part 1 : 1998
در این آیین نامه میانگین شتاب - در کاهش سرعت - مرکز جرم وسیله نقلیه بر اساس زاویه برخورد بطور تقریبی از رابطه زیر محاسبه می شود، همچنین برخی پارامترهای رابطه در شکل 1 نمایش داده شده است : [1] که در این رابطه :
میانگین شتاب کاهشی - متر بر مجذور ثانیه -
فاصله مرکز ثقل وسیله نقلیه از بر جانبی آن - متر -
فاصله مرکز ثقل وسیله نقلیه از بر جلویی آن - متر -
سرعت وسیله نقلیه - متر بر ثانیه -
زاویه بین امتداد حرکت وسیله نقلیه و راستای سطح برخورد - درجه -
جمع مقدار جابجایی سازه بر اثر برخورد و عمق جمع - یا مچاله - شدگی وسیله نقلیه، که عمود بر سطح سازه محاسبه می شود - متر -
