بخشی از مقاله
مقاوم سازی لرزه ای پل ها با استفاده از میراگرهای الحاقی
چکیده
پلها جزء سازه های حیاتی می باشند، زیرا در هنگام وقوع زلزله و پس از آن باید قابل استفاده باقی بمانند. با توجه به روش اجرا و نوع پل در صورت وجود ضعف در مقاومت لرزه ای پل می توان از روشهای گوناگونی برای مقاوم سازی استفاده نمود. یکی از راه های مناسب برای این منظور استفاده از انواع میراگر می باشد. در صورتی که پایه پل دارای مقاومت کافی بوده ولی اتصال مناسبی بین سحرشه و پایه برقرار نباشد، می توان با استفاده از انواع میراگر نسبت به مقاوم سازی آن اقدام نمود. در این مقاله چند مورد از پل هایی را که بدین صورت مقاوم سازی شده اند مورد بررسی قرار گرفته است.
کلید واژهها: مقاوم سازی، پل، میراگر
- مقدمه
در این مقاله استفاده از میراگرهای الحاقی به منظور مقاوم سازی لرزه ای پل ها تشریح می شود. پل ها جزء اساسی ترین سازه هایی هستند که پس از وقوع زلزله باید بطور کامل دارای قابلیت استفاده باشد. در دو دهه اخیر از سیستم های متنوع جداساز لرزه ای و میراگرهای انرژی به منظور طراحی و مقاوم سازی پل های مختلف استفاده شده است.
۲- موارد کاربرد بعنوان مثال پل های زیر در کره جنوبی با استفاده از میراگرهای الحاقی در برابر بارهای زلزله مقاوم سازی شده اند [۳-۱]
-پل Seo
- Hae پل Ok
- Yeo پل Chun
- Su - پل E
- Po - پل Kang Dong
افزودن میراگر الحاقی به منظور افزایش مقاومت لرزه ای پل ها یکی از مناسب ترین راهکارها در فرایند تقویت پل می باشد.
تعداد قابل ملاحظه ای از پل ها در سراسر جهان که دارای قدمت زیادی می باشند بدون در نظر گرفتن اثر بار زلزله و فقط تحت بارهای ثقلی و ترافیکی طراحی و اجرا شده اند. زلزله هایی که در دهه های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ میلادی رخ داد، نشان داد که این پل ها نیاز به تقویت دارند.
بعنوان مثال در کشور کره پل ها تا سال ۱۹۹۲ برای بارهای لرزه ای طراحی نمی شد. در شکل ایک نمونه از میراگرهای سیال که در پل Seo - Hae نصب گردیده، نشان داده شده است [۱]
2- استفاده از میراگرهای سیال لزج در مقاوم سازی لرزه ای پلها
پل Seo - Hae شامل سه نوع پل می باشد . پل کابلی به طول ۹۹۰ متر . پل FCM به طول ۵۰۰ متر . پل PSM به طول ۸۲۰ متر نمایی از این پل در شکل ۲ نشان داده شده است. این پل ها در اواخر دهه ۱۹۸۰ طراحی شده و در خلال ساخت اصلاحاتی در آنها انجام شد. در سال ۱۹۹۲ که در کشور کره الزامات طرح لرزهای مطرح شد، قسمت کابلی و FCM الزامات طرح لرزه ای را برآورده می کردند ولی پل های PSM از نظر تحمل بارهای لرزه ای دارای مشکل بودند. در آن زمان با توجه به اینکه تخمین دقیقی از شدت نیروهای زلزله محتمل وجود نداشت در نتیجه طراحان نیرویی معادل ۶٪ وزن پل را بعنوان نیروی زلزله در نظر گرفتند. از آنجا که این مقدار نیرو خیلی کمتر از نیروی زلزله ای می باشد که امروزه برای طراحی پل لحاظ می شود در نتیجه این پل الزامات آئین نامه ای را برآورده نمی کند. مشکل دیگر در مورد این پل این بود که برش گیرهایی که به منظور انتقال بارهای ثقلی عرشه به پایه ها و نیز بار زلزله از عرشه به پایه و به زمین بوده است از یک پایه به پایه دیگر فرق می کرد. در نتیجه در هنگام وقوع زلزله نیروهای زلزله در تعداد محدودی از پایه ها متمرکز شده و منجر به شکست این پایه ها می شود . در حالیکه سایر پایه ها هیچ نیروی زلزله ای را تحمل نمی کنند. به این ترتیب تصمیم بر آن شد که پل های PSM تقویت شوند.
پل های PSM شامل ۱۶ پل دارای ۳ تا ۱۰ دهانه پیوسته مطابق شکل ۲ می باشد. در قسمت سازه فوقانی دو جعبه بتنی وجود دارد. هر جعبه دارای عرض ۱۷ متر می باشد.
ارتفاع پایه های پل بین ۱۲ تا ۶۰ متر متغیر می باشد. در ابتدا ظرفیت پایه ها با استفاده از روشهای آزمایشگاهی و عددی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که فقط پنج پل از این ۱۶ پل نیاز به تقویت لرزه ای دارند.
این پل ها معمولا مربوط به جاهایی است که ارتفاع پایه ها کم میباشد. به منظور مقاوم سازی، گزینه های مختلفی مطرح گردید. در میان آنها میراگر سیال لزج بعنوان مناسب ترین گزینه انتخاب شد. تعداد ۵۴ میراگر سیال لزج در محل های مناسبی مطابق شکل ۳ نصب گردید. این میراگرها در کلیه پایه ها غیر از پایه هایی که در آنها محل درز انبساط بود اجرا گردید.
پس از اجرای موفقیت آمیز پروژه مقاوم سازی پل Seo
- Hae پل های دیگر نیز تقویت گردید:
Back - Won Su - Jik Chun - Chun Chu - Ryung Nam - Change Dong - Yun Kang Dong E - Po Chun - Su ، 0k - Yeo
و Han
- Jik اغلب پلهای فوق در ابتدا برای نیروی جانبی برابر ۶% وزن سازه طراحی شده بودند. تا کنون بیش از ۱۱ کیلومتر از پل های کشور کره با استفاده از ۲۵۲ میراگر سیال از نوع FIP مقاوم سازی شده است. در ادامه شرح مختصری از برخی از این پل ها ارائه می شود.
۱ - ۳ - پل
- Ye این پل در بخش مرکزی کره واقع شده و دارای ۴۳۰ متر طول باشد. عرشه این پل از دو قسمت مجزا با سطح مقطع جعبه ای تشکیل شده است. ارتفاع پایه ها بین ۱۳ تا ۴۶ متر بوده و مقطع آنها به دو صورت ۶۷۴ متر و ۴×۹٫۴ متر می باشد. ابعاد پی برابر ۱۲ / ۵۷۱۲۷۹ متر می باشد. براساس آئین نامه کره این پل باید قابلیت تحمل PGA برابر g۰ /۱۴ را داشته باشد. بدین منظور پیشنهاد شد که میراگرهایی در پل نصب شود.
در شکل ۴ نمای پل و محل نصب میراگرها ملاحظه می شود.
در شکل ۵ نمایی از پل مورد نظر مشاهده می شود.
در شکل ۶ نمایی از پل مورد نظر مشاهده می شود.
براساس نتایج تحلیلی ظرفیت میراگرها حدود kN ۵۰۰ تخمین زده شد و از ۱۲ عدد میراگر استفاده گردید. همچنین جابجایی پیشینه تحت بار زلزله برابر ار۶ میلی متر تعیین گردید. در شكل ۷ نقشه میراگرهای نصب شده در هر یک از دهانه ها نشان داده شده است.
۲ - ۳ - پل Chun
- Su این پل دارای طول ۷۶۶ متر بوده و در سال ۲۰۰۱ فرایند ساخت آن تکمیل شده است. ارتفاع پایه ها بین ۷ تا ۱۲ متر بوده و از دو عرشه بتنی پیش تنیده شناخته شده است. مقدار PGA برابر ۱۵۴g) تعیین گردید. اشکال ۸ و ۹ نمای پل و میراگر اضافه شده را نشان می دهد. پایه شماره ۸ که در شکل ۹ نشان داده شده است، در بخش میانی پل واقع شده و به عرشه پل متصل گردیده است. در نتیجه در صورت وقوع زلزله کلیه بار ناشی از زلزله به این پایه منتقل شده و شکست این پایه حتمی خواهد بود. در نتیجه باید نسبت به مقاوم سازی آن اقدام شود.
افزودن میراگرهای سیال لزج به پایه ها دارای دو اثر می باشد: اول آنکه کلیه پایه ها بصورت توزیع شده ای در تحمل بار زلزله سهیم می شوند. دوم آنکه تغییر مکان نسبی بین عرشه و پایه در میراگر باعث اتلاف انرژی می شود. بدین ترتیب بر اساس محاسبات مشخص شد که ظرفیت ایجاد شده پیش از نیروهای وارده به سازه می باشد.
