up
Search      menu
عمران :: مقاله پل هاي بتني PDF
QR code - پل هاي بتني

پل هاي بتني

مقاوم سازي پل هاي بتني

خلاصه مقاله:
پلها سازه هاي حساسي هستند زيرا هر گونه صدمه به آنها باعث خسارات مالي و جاني در هنگام زلزله و بعد آن مي شود . با توجه به وقوع زمين لرزه هاي متعدد و آسيب ديدگي سازه ها به ويژه شريان هاي حياتي، به كارگيري انواع روش هاي مقاوم سازي و بهسازي لرزه اي در چند دهه اخير توسعه اي روز افزون يافته است. قبل از انجام مراحل مقاوم سازي، مطالعه بر روي سازه اهميت بالايي دارد که در اين بين پل ها به عنوان سازه هايي استراتژيك و مهم ، اهميتي دو چندان دارند. عدم تخريب پل و خارج نشدن از بهره برداري پس از يك زمين لرزه شديد از بسياري تلفات جاني و اقتصادي پس از حادثه خواهد كاست. در اين راستا و براي طراحي ايمني پل ها لازم بود كه آسيب هاي پل و دلايل اين آسيب ها شناخته شوند. اين مقاله به بحث و بررسي پيرامون انواع پل ها ، ساختارشان و همچنين روشهاي جديد مقاوم سازي آنها پرداخته است. 1 - تعريف پل پل يک سازه است که براي عبور از موانع فيزيکي از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده مي شود.پلهاي متحرک نيز جهت عبور کشتيها و قايقهاي بلند از زير آنها ساخته شده است.
2 - تاريخچه پل ايجاد گذرگاهها و پلها براي عبور از دره ها و رودخانه ها از قديمي ترين فعاليتهاي بشر است. پلهاي قديمي معمولا از مصالح موجود در طبيعت مثل چوب و سنگ والياف گياهي به صورت معلق يا با تيرهاي حمال ساخته شده اند.پلهاي معلق از کابلهايي از جنس الياف گياهي که از دو طرف به تخته سنگها و درختها بسته شده و پلهاي با تير حمال از تيرهاي چوبي که روي آنها با مصالح سنگي پوشيده مي شد، ساخته شده اند. ساخت پلهاي سنگي به دوران قبل از روميها بر مي گردد که در خاور ميانه و چين پلهاي زيادي بدين شکل برپا شده است. در اروپا نيز اولين پلهاي طاقي را 800 سال قبل از ميلاد مسيح، براي عبور از رودخانه ها از جنس مصالح سنگي ساخته اند. اغلب پلهاي ساخته شده توسط روميها از طاقهاي سنگي دايره شکل با پايه هاي ضخيم تشکيل يافته است.در ايران نيز ساختن پلهاي کوچک وبزرگ از زمانهاي بسيار قديم رواج داشته و پلهايي نظير سي و سه پل، پل خواجو و پل کرخه بيش از 400 سال عمر دارند. از قرن يازدهم به بعد روشهاي ساختن پلها پيشرفت قابل توجهي نمود و به تدريج استفاده از دستگاههاي فشاري از مصالح سنگي و آجر با ملاتهاي مختلف و دستگاههاي خمشي از چوب متداول گرديده و تا اوايل قرن بيستم ادامه يافت. شروع قرن بيستم همراه با استفاده وسيع از پلهاي فلزي و سپس پلهاي بتن مسلح مي باشد. از اوايل قرن نوزدهم ساخت پلهاي معلق، قوسي يا با تير حمال از آهن آغاز شد. اولين پل معلق از آهن در سال 1796 به دهانه 21 متر در آمريکا ساخته شد، همچنين در سال 1850 يکي از مهمترين پلهاي با تير حمال از جنس آهن متشکل از دو دهانه 140 متر و دو دهانه 70 متري در انگلستان ساخته شد.
3 - پل ها و انواع آن :
3-1 - پلهاي چوبي: اين پلها معمولا به شکل قوسي، با تيرهاي مشبک و يا تيرهاي حمال ساخته شده و در حال حاضر استفاده از آنهابه صورت موقتي مي باشد.
3-2 - پلهاي سنگي: با توجه به مقاومت مناسب فشاري مصالح سنگي، بسياري از پلهاي طاقي از اين مصالح ساخته شده اند.نظر به کمبود افراد سنگ کار و زمان نسبتا طولاني لازم براي تهيه مصالح و اجراي سازه، امروزه استفاده از اين پلها محدود مي باشد.
3-3 - پلهاي بتني: در بسياري از پلهاي طاقي شکل، در حال حاضر از بتن، با توجه به مقاومت فشاري مطلوب آن به جاي سنگ استفاده مي شود.
3-3-1 - پلهاي بتن مسلح: با توجه به روش اجرا و نحوه بتن ريزي، پلهاي بتن مصلح را مي توان از مقاطع مختلف و با اشکال دلخواه ساخت. با وجود اين استفاده از مقاطع ساده در جهت کاهش بهاي قالب بندي همواره مورد نظر است.در بعضي از حالات استفاده از سيستم پيش ساختگي باعث حذف اجزاء نگهدارنده قالبها و در نتيجه صرفه جوئي قابل ملاحظه مي شود.
3-3-2 - پلهاي بتن پيش تنيده: با پيشرفت اين تکنيک، به تدريج در دامنه وسيعي از ابنيه فني،پلهاي بتن پيش تنيده جايگزين پلهاي فلزي و پلهاي بتن مسلح شده اند. بدين ترتيب با صرف هزينه کمتر، پلهاي با دهانه بزرگ ساخته مي شوند. از طرف ديگر استفاده از اين مصالح امکان به کارگيري تکنيک هاي جديد پل سازي را مي دهد.
3-4 - پلهاي فلزي: اين پلها به اشکال مختلف، با تيرهاي حمال معمولي يا تيرهاي مشبک فولادي، با قوس يا قالبهاي فلزي، نورد شده از ورق و المانهاي اتصالي ساخته شده اند. در ساخت اين پلها گاهي نيز از آلياژهاي سبک يا مقطع مرکب استفاده مي گردد. استفاده از فولاد در ساخت پلهاي فلزي از قرن گذشته شروع و با عنايت به مقاومت کششي و فشاري مطلوب اين مصالح در سطح وسيع متداول گرديد.باتوجه به فزوني بهاي توليد، معمولاً نيمرخهاي فولادي داراي ضخامت ناچيز بوده و در نتيجه علاوه بر مسئله زنگ زدن و خوردگي، خطر بروز ناپايداري هاي الاستيک نيز همواره موجود مي باشد. پلهاي فلزي را مي توان با توجه به نوع سيستم باربر به شرح زيرطبقه بندي نمود: پل باتيرهاي حمال - پل قوسي - پل با کابلهاي باربر
3-4-1 - پل با تيرهاي حمال : اين پلها از متداول ترين انواع مورد استفاده براي دهانه هاي متوسط (تا250 متر)مي باشند . تيرهاي حمال معمولا به صورت شبکه هاي فلزي مقاطع جعبه اي يا تيرهاي مرکب تو پر ساخته شده و تغيير شکل بسيار محدودي خواهند داشت. شبکه هاي فلزي معمولآ سبک بوده اما با توجه به خصوصيات ظاهري آنها ،کمتر در مناطق شهري مورد استفاده قرار مي گيرند.در حالت کلي اين پلها را نيز مي توان به شرح زير تفکيک نمود:
3-4-2 - پل با تيرهاي حمال جانبي : در اين حالت تيرهاي حمال جانبي معمولآ از شبکه هاي فلزي تشکيل شده و اجزاء اصلي باربر تابليه مي باشند. در شرايطي که عرض پل محدود باشد ( کمتر از14 متر ) مي توان از اين سيتستم استفاده نمود.
3-4-3 - پل با تير هاي حمال تحتاني: در اين حالت تيرهاي حمال عمومآاز نوع تيرهاي مرکب با جان تو پر ( که از چند ورق فلز با اتصال پيج پرچ يا جوش تشکيل شده اند ) مي باشند. تيرهاي حمال با ارتفاع ثابت يا متغير ساخته شده و در نتيجه ضمن حصول منظره مناسب صرفه جوئي مهمي نيز در مصرف مصالح خواهد شد. همچنين در بعضي شرايط مي توان سبستم متشکل از تيرها يا حمال تحتاني را با يک مقطع جعبه‌اي جايگزين نمود.
3-5 - پل قوسي : پل قوسي، پلي است با تکيه گاه هاي انتهائي در هر طرف، که شکلي نيم دايره مانند دارد. پلي که از رشته اي از قوسها تشکيل شده باشد، پل دره اي ناميده مي شود. پل قوسي ابتدا توسط يوناني ها و از سنگ ساخته شد. بعدها، روميان باستان از ملات در پل هاي قوسي خود استفاده کردند. با توجه به اصول مقاومت مصالح، شعاع قوس وابعاد اين پلها را طوري انتخاب مي کنند که بارهاي قائم وارده تبديل به يک نيروي فشاري در امتداد قوس شود. بنا براين در مناطقي با کيفيت خاک مناسب،مي توان دهانه هاي بزرگ ( تا حدود500متر) را با پلهاي قوسي طي نمود.
3-6 - پل ترکه اي: در اين پلها،تابليه به صورت يک صفحه صلب از يک طرف روي پايه هاي کناري (کوله ها) و دو پايه بلند مياني و از طرف ديگر به طور الاستيک روي کابلهاي مورب تکيه نموده است. اين کابلها در تمام طول پل گسترش مي بابند بار وارده را به پايه هاي بلند مياني منتقل مي نمايند. کابلهاي ذکر شده را مي توان در دو صفحه قائم و به طور موازي در دو طرف تابليه قرار داده و يا در جهت عرضي نيز به طور مورب و در امتداد محورطولي پل به پايه مياني متصل نمود. همچنين در بعضي شرايط مي توان از يک مجموعه کابل که در امتداد محور طولي پل قرار مي گيرند استفاده نمود. پايه هاي مياني پل به شکل I ، A يا H طرح شده و معمولآ از فولاد يا بتن مسلح مي باشد،پلهاي ترکه اي به تعداد زياد و تا دهانه 500 متر ساخته شده اند. 3-7 - پل معلق: در اين پلها نيز تابليه به صورت يک صفحه صلب روي پايه هاي کناري و مياني تکيه نموده است .
4 - نگهداري پل: با توجه به مخارج سنگين انجام شده براي اجراي ابنيه بتني،مسئله نگهداري دقيق اين سازه ها در برابر آب و باد دو يخبندان از اهميت خاصي بر خوردار است. در مناطقي که بستر رودخانه سست بوده و در اثر طغيان آب امکان شسته شدن داشته باشد بايد وضعيت آن را در اطراف پل بعد از طغيانهاي مختلف مورد برسي قرار داد تا با تدابير مختلف از خالي شدن خاک اطراف پي ها و در نتيجه تخريب پايه ها جلوگيري شود. لايه عايق کاري و آسفالت کف جاده بايد طوري انجام شود که از نفوذ و باقي ماندن آب در جسم پل جلوگيري شود. بعد از پايان ساختمان پل و قبل از تحت سرويس قرار گرفتن،المانهاي مختلف آنرا بايد به دقت مورد بازديد قرار داد تا مشخص شود تحت بارهاي دائمي و دستگاههاي ساخت،تغيير شکل ها و ترک هاي پيش بيني نشده در آن ايجاد نشده باشد، همچنين بعد از آزمون بار گذاري که تحت شديد ترين بارگذاري ممکنه در طول دوره سرويس قرار مي گيرد، بايد کليه تغيير شکلهاي ايجاد شده و فلش مقاطع بحراني، ترک هاي احتمالي، نشست پايه ها، تغيير فرم دستگاههاي تکيه گاهي و اتصالات مختلف به دقت مورد برسي قرار گيرند. در طول دوره بهره برداري نيز در زمانهاي مشخص بايد قسمتهاي مختلف پل مورد بازديد قرار گيرند به عنوان مثال:در پلهاي فلزي که احتمال از بين رفتن اتصالات پيچ و جوش، زنگ زدن المانها و خوردگي آنها و بروز نا پايداريهاي الاسيتک موجود است. اين بازديدها بايد به طور مداوم و حداقل هر پنج سال يکبار انجام شده و براي جلو گيري از تخريب قطعات، آنها را با مواد مناسب پوشانيد. همجنين در مورد پلهاي بتن پيش تنيده شده وضع دستگاههاي مهارتي و کشش کابلها مورد بررسي قرار گرفته و با انجام عمل تزريق به نحو مناسب، از زنگ زدگي کابلها جلوگيري به عمل آيد.
5 - تعيين طول پلها : به دليل ملاحظات اقتصادي وسازه اي تاحد ممکن طول پلها را کوتاه در نظر مي گيرند اما بايد دانست که شکل هندسي شرايط جريان در رودخانه پيوسته در حال تغيير است و کوتاه شده طول پل باعث تمرکز تنش جريان در محدوده احداث پل گرديده وموجب آبشستگي کف و کناره ها مي گردد اين موضوع در هنگام وقوع سيلاب به حالت بحراني مي رسد و ممکن است باعث تخريب پل گردد بنابر اين طول پل بايد طوري انتخاب شود که پايداري رودخانه در محدوده احداث پل حفظ گردد بر اساس تحقيقات انجام شده بازه هاي پايدار رودخانه، بازه هايي هستند که تغييرات چنداني در طول يک يا چند سال نداشته باشند از مفهوم بازه پايدار براي تعيين عرض تعادل رودخانه ها استفاده مي گردد عرض تعادل با استفاده از مفاهيم روابط تجربي رژيم روش نيروي برکنش و مفهوم توان جريان استخراج مي گردد. روابط رژيم بر اساس معادلات تجربي بين دبي جريان آب و رسوب عمق عرض و شيب رودخانه ها با بستر شني نشان مي دهد.
6 - تعيين ارتفاع پلها : محدوديت هاي سازه اي و اقتصادي خاکريزهاو جاده هاي طرفين مسائل کشتيراني و قايقهاي تفريحي و ظرفيت آبگذري مهمترين عوامل تعيين کننده ارتفاع پل مي باشند ظرفيت آبگذري پل به حداکثر دبي جريان گفته مي شود که پل با اطمينان از خود عبور مي دهد اين مقدار جريان به هندسه مقطع پل و تکيه گاه ها شکل پايه هاي پل عرض تنگ شده رودخانه و ارتفاع پل بستگي دارد. با تعيين عرض تعادل رودخانه (يا همان طول پل ) دبي سيلاب طراحي براي محل و شکل مقطع پل و پايه هاي آن و ارتفاع پل محاسبه مي گردد دبي سيلاب طراحي بر اساس اهميت سازه از نظر ارتباطات تجارت و همچنين ريسک شکست و وارد آمدن خسارت انتخاب مي گردد. اغلب دبي طراحي عبور سيلاب براي پلها را با دوره برگشت 50ساله بطور خلاصه مي توان گفت براي شرايطي که سطح شالوده بالاي بستر باشد، سرعت و اندازه گردابها بستگي به ابعاد و ارتفاع و عرض نسبي پايه نسبت به شالوده دارد يعني اينکه در اين حالت شالوده به عنوان يک عامل بازدارنده، خود باعث تشکيل گردابهاي قويتري مي گردد که با گرداب حاصل از پايه ترکيب شده و آبشستگي را تشديد مي نمايد. در حالت دوم (سطح قانوني شالوده داخل حفره آبشستگي است)سيستم گردابهاي ايجاد شده ضعيفتر از حالت اول مي باشد و حتي در زماينکه سطح فوقاني شالوده به اندازه کافي به سمت بالا دست گسترش مي يابد، گرداب ايجاد شده توسط پايه بر روي سطح شالوده هيچگونه تاثيري در سيستم ايجاد شده توسط پايه ندارد. انتخاب عمق شالوده پايه ها و به همين ترتيب براي تکيه گاهها با در نظر گرفتن حداکثر آبشستگي و موارد فوق الذکر در مورد پايه هاي مستطيلي صورت مي گيرد.
7 - شيوه هاي نوين مقاوم سازي: براي مقاوم سازي قطعات تيرهايي که در معرض بارگذاري مضاعف قرار دارند و يا براي تقويت عملکرد قطعات مقاوم سازي نشده مي توان به جاي استفاده از سيستم هاي معمولي مقاوم سازي مانند اتصال ورقه فلزي و شاتکريت از سيستم هاي نويني مانند سيستم tyfo استفاده کرد. تيرهايي که در معرض آسيب ديدگي قرار دارند به واسطه فرسايش يا اثر تخريبي ديگر مي توانند با اين سيستم مرمت سازي شوند. زماني که به واسطه تقويت خمشي تيرک مقاوم سازي مي شود، براي معرفي شکل جديد برش و جلوگيري از شکست برش ترد شدگي دقت زيادي بايد صورت گيرد. تطابق پذيري اين امکان را فراهم مي سازد تا تيرک ها براي در اختيار داشتن توان برشي افزوده و انعطاف پذيري بيشتر دورپيچي شوند، در برخي موارد براي اضافه نمودن سختي و کاهش انحراف ها اين سيستم ها مي توانند موثر واقع شوند. سيستم هاي tyfo تا به امروز روي سازه هاي زيادي نصب شده اند. مهاربندي (انکوريج)مکانيکي براي حصول اطمينان از انعطاف پذيري بلند مدت قطعات اتصالي بسيار مهم است. انکورهاي سيستم نقش انتقال فشارهاي کششي بين سطح و ورقه کامپوزيتي را دارند بدين ترتيب انعطاف پذيري بلند مدت قطعه تضمين مي شود. استفاده از انکوريج (مهاربندي) مقدار درخواست اتصال بيشتر و توان کششي بتن را کاهش مي دهد. از دستورالعمل هاي آزمايش ASTM براي ارزيابي خصوصيات اتصال سطح بتن قبل از بهره گيري از سيستم کامپوزيتي مي توان استفاده کرد. اين سيستم باعث افزايش توان برشي و انعطاف پذيري گونه هاي مختلف قطعات ساختماني مي شوند.
7– 1 - شيوه هاي نصب : آماده سازي سطح براي اتصال استفاده از لايه رويي اپوکسي tyfo نصب الياف يا انکورهاي معمولي در محل هاي بحراني استفاده از کامپوزيت Fibrwrap در پروژه استفاده از سيستم نهاييtyfo
7-2- موارد استفاده از تيرک : مقاوم سازي و تعمير تير سر آزاد اسکله ها با کامپوزيت شيشه اي SHE مرمت سازي تير I شکل آسيب ديده با کامپوزيت کربن SEH و کامپوزيت هاي شيشه اي SHE استفاده از کامپوزيت در محل هاي اتصال ستون- تير
7-3 - مورد استفاده در کلاهک پوششي ستون اسکله : در حدود هزار پروژه اتصال تير-ستون در کاليفرنيا اجرا شد که در آن از سيستم Fyfo SEH استفاده شده است. بر اساس طراحي انجام شده اين کار هم سبب افزايش ظرفيت برشي مي شود و هم اتصال را محصور مي کند. به عنوان بخشي از طراحي بولتهاي مياني استفاده شد، به عبارت ديگر Tyfo FCF (مقاوم سازي در برابر آتش) به عنوان سيستم براي بدست آوردن نسبت مقاومت لازم در مقابل آتش براي الياف استفاده گرديد.
مراجع:
[1] - طرح جديدي از ديوارهاي مقاوم در برابر برخورد و انفجار با استفاده از بتن و صفحات فولادي - علي بيرامي شهابي - مجموعه مقالات کنفرانس مقاوم سازي زلزله اي دانشگاه امير کيير 1385 [2]- فلسفه بهسازي خاک وسازه در برابرزمين لرزه و پديد ه هاي ناشي از آن - عليرضا ميرزاگل تبار روشن - مجموعه مقالات کنفرانس مقاوم سازي زلزله اي دانشگاه امير کيير 1385 [3]- معرفي و بررسي مشخصات و کاربرد و نحوه عملکرد مصالح کامپوزيت و نوين در مقاوم سازي لرزه اي ساختمانهاي بتن مسلح و مصالح بنايي موجود - آرلن اسکندري- مجموعه مقالات کنفرانس مقاوم سازي زلزله اي دانشگاه امير کيير 1385 - [4]بررسي اثرات توپوگرافي بر پاسخ لرزه‌اي آبرفت ؛ پروژه کارشناسي ارشد خاک و پي، محمدرضا دهقاني‏، دانشگاه صنعتي شريف، ديماه 1375. [5] مجموعه سخنراننيها سمينار آموزشي اثرات زلزله در ساختمان هاي متفاوت ، مرکز تحقيقات ساختمان و مسکن (1364) [6]- ديناميک سازه ها و تعيين نيروي زلزله ، آنيل چوبرا ، ترجمه شاپور طاحوئي (1377) 7- طرح و آناليز و اجراي سازه هاي توريسنگي (گابيون) ؛ محمود جوان ، مهدي فرشاد ، ناصر طالب بيدختي ، پرهام جواهري ؛ معاونت امور آب جهاد سازندگي . 8- Earthquake Engineering Research, &039;Northridge Earthquake of 2003 reconnaissance report', (2004), Earthquake Engineering Research institute, Earthquake Spectra, Supplement C to Volume 11 10- EQE International (1995). The January, 2003 Kobe earthquake; An EQE Summary Report, April 11-Richardson.G.N & Feger.A & Lee. K.L, Seismic testing of reinforced earth walls , journal of geotechnical engineering, Div. ASCE 103 (1), 1977, pp. 1-17. 12-Wilkins.M.L., Fundamental methods Hydrodynamics , Journal of Methods in computational phsics, Vol.3, 1964, pp. 211-263.

تصور جهان پيشرفته کنوني بدون وجود مواد پليمري مشکل مي باشد. امروزه اين مواد جزيي از زندگي ما شده اند و در ساخت اشياي مختلف ، از وسايل زندگي و مورد مصر ...

تصور جهان پيشرفته کنوني بدون وجود مواد پليمري مشکل ميباشد. امروزه اين مواد جزيي از زندگي ما شدهاند و در ساخت اشياي مختلف ، از وسايل زندگي و مورد مصرف ...

خون فاقد سلولهاي خوني ، پلاسما نام دارد که در واقع قسمت مايع خون است. مي توان پلاسما را به صورت پودر در آورد. در انسان به آساني بوسيله آب استريل دوبار ...

خون فاقد سلولهاي خوني ، پلاسما نام دارد که در واقع قسمت مايع خون است. ميتوان پلاسما را به صورت پودر در آورد. در انسان به آساني بوسيله آب استريل دوباره ...

خوردگي يکي از مؤثرترين فاکتورها در تعيين عمر اقتصادي براي ساختمانها مي باشد. خوردگي نتيجه يک سري فعل و انفعالات شيميايي در بتن و آرماتور ها مي باشد. د ...

علل مختلفي که باعث فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني مي شوند - علائم هشدار دهنده که کار مرمت را الزامي مي دارند. ۱) علل فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني (CAU ...

اين مقاله به بحث و بررسي پيرامون انواع پل ها و ساختارشان پرداخته است. شما در اين مقاله با انواع پل هاي تيري, پل هاي قوسي, پلهاي زيرقوسي و پل هاي معلق ...

● دالها بيشترين کاربردهاي بتن مسلح به الياف بويژه الياف فولادي تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازي فرودگاهها , پارکينگها و محيطهاي در معرفي کاويتاسي ...

دانلود نسخه PDF - پل هاي بتني