آسیب پذیری لرزه ای و عابرین پیاده

شوره زدگی های وسیع عرشه و کوله ها، اضمحلال بتن، خوردگی و نمایان شدن آماتورها در قسمت های زیر عرشه و دیگر قسمت ها مشاهده شده است. با توجه به کافی نبودن طول نشیمن احتمال فرو افتادن عرشه در جهت طولی برای پل وجود دارد این در حالی است که در جهت عرضی کلید برشی مناسبی تعبیه شده است. بالشتک های بتنی نیز از وضعیت چندان مناسبی برخوردار نیستند. درزهای انبساط توسط آسفالت پوشیده شده اند از طرفی با توجه به اینکه درزهای انبساط از نوع شانه ای می باشند نمی توان انتظار عملکرد مناسبی از آنها در زمان زلزله داشت. به علاوه در این پل سیستم زهکش و عایق بندی نیز بسیار نامناسب بوده و باید نسبت به اصلاح آن اقدام نمود از موارد دیگر می توان به عملکرد لرزه ای خاک زیر کوله باز پل اشاره نمود؛ چرا که خاک آزاد زیر کوله به مرور زمان و با فرسایش های محیطی و یا در زمان زمین لرزه از میان پایه ها و از پائین تیر عمیق کوله به بیرون رانده می شوند، این مساله می تواند در آینده موجب خالی شدن پشت کوله و نهایتاً نشست دال دسترسی و مسیر راه گردد.
ستون های متصل به دال عرشه به دلیل اتصال خمشی می توانند ممان قابل ملاحظه ای در عرشه ایجاد کنند که این عامل می تواند باعث ایجاد آسیب دیدگی دال به هنگام زلزله های شدید شود.
4-8- مدلسازی پل مورد مطالعه و بارگذاری آن
ضوابط فصل سوم دستورالعمل تحت عنوان ارزیابی تفصیلی پل های موجود در این نوشتار مدنظر قرار می گیرد. در این فصل از دستورالعمل، دو روش متفاوت جهت ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای پل های موجود ارائه می شود: روش اول مبتنی بر نسبت ظرفیت به تقاضا اجزای منفرد پل و روش دوم تعیین ظرفیت باربری جانبی پل به عنوان یک سیستم سازه ای می باشد.
سطح عملکرد پل خدمت رسانی بی وقفه در نظر گرفته می شود. از آنجا که برخی دیگر از پل های شهر تهران جهت تحلیل آسیب پذیری بر اساس دستورالعمل FHWA انجام شده است، فلسفه تحلیل در این دستورالعمل استفاده از روش ظرفیت به تقاضای اجزا است. بر این اساس برای تحلیل از طیف طرح استاندارد 2800 استفاده شده است. از این رو سطح خطر 1 که براساس 10% احتمال رویداد در 50 سال که معادل دوره بازگشت 475 سال است مورد استفاده قرار می گیرد. برای مدل سازی پل از نرم افزار Advansed SAP 2000 V 15 استفاده شده است. این نرم افزار به عنوان یک نرم افزار قدرتمند در آنالیز دینامیکی سازه ها محسوب می شود [19]. پل مورد مطالعه بوسیله یک مدل سه بعدی اجزا محدود ساخته شده است. هدف از مدلسازی تحلیلی، تعیین نسبت ظرفیت به تقاضا اجزا اصلی پل و برآورد نیاز به بهسازی در صورت لزوم است. با توجه به اینکه دو پل تنها در عرض عرشه با یکدیگر و به مقدار 7/0 متر تفاوت دارند و بقیه خصوصیات دو پل کاملا مشابه هم می باشد تنها یکی از پل ها که دارای عرض 7/17 متر می باشد مدل سازی شده است. برای اینکه نتایج تحلیل با حداکثر مقدار دقت ممکن بدست آید باید هندسه سازه، مدل سازی کوله ها، عرشه پل و قاب های عرضی به صورت دقیق مشابه نمونه اصلی مدل شوند. مدل سازی پایه ها و کوله از طریق المان FRAME و مدل سازی عرشه و پی بوسیله المان SHELL انجام شده است.
4-8-1- طیف طرح استاندارد 2800
برای تحلیل پل از طیف طرح استاندارد 2800 استفاده شده است. با توجه به اینکه خاک منطقه ساختگاه از نوع 2 می باشد، در نمودار (4-1) تصویر این طیف ارائه گردیده است..
نمودار (4-1) طیف طرح استاندارد 2800
4-8-2- مشخصات هندسی اعمال شده پل در شبیه سازی عددی
پل رسالت – حقانی از نوع پل های دال تخت درجا می باشد. پل در مقطع از دو تابلیه کاملاً مجزا تشکیل شده است که بار هر تابلیه به طور جداگانه مستقیماً به پایه های بتنی با مقطع متغیر منتقل می شود. عرض تابلیه شمالی 7/17 متر و عرض تابلیه جنوبی 4/18 متر است و هر تابلیه دارای سه ردیف پایه میانی و در نتیجه چهار دهانه می باشد. طول خالص دو دهانه کناری 2/16 متر و طول خالص دهانه میانی 2/18متر است. کوله های پل از یک تیر و شش ستون در زیر تیر کوله تشکیل شده است که خاک از بین این پایه ها عبور کرده است. نوع پی موجود در زیر پایه های ستون های میانی و کوله نواری می باشد که در ترازهای متفاوت قرار دارند. مقطع عرشه از نوع دال تخت سلولی می باشد. سایر مشخصات هندسی در نقشه های تهیه شده وضعیت آمده است که خلاصه آن در تصویر (4-10) نمایان است. همینطور مدل اجزای محدود پل شبیه سازی شده در تصویر (4-11) قرار داده شده است.
شکل (4-10) مشخصات هندسی اجزای سازهای پل مورد مطالعه
شکل (4-11) شکل هندسی پل شبیه سازی شده در نرم افزار Sap 2000
4-8-3- تعیین مقاومت های درج شده در مدارک فنی (مقاومت مشخصه)
مقاومت اجزای سازه ای پل باید براساس آزمایش های مقاومت مصالح جهت تعیین مقادیر مورد انتظار و حداقل مقاومت اجزا، تعیین و در قسمت تعریف مشخصات مصالح به مدل عددی اعمال می گردد.
مقاومت مورد انتظار مصالح برابر با متوسط مقادیر حاصل از آزمایش تعریف می شود. مطابق بندهای دستورالعمل FHWA [37]، مقاومت های مورد انتظار مصالح از روشی که AASHTO پیشنهاد داده است تعیین می گردد.
در پیوست B آیین نامه ی AASHTO [14] روش تحلیل خمیری جهت تعیین نیروهای نهایی که اجزای سازه ای به ویژه زیرسازه قادر به تحمل آن است تشریح شده است. در این آیین نامه نه تنها از نیروهای ارتجاعی حاصل از تحلیل خطی که به کمک ضریب رفتار محاسبه می گردند استفاده می شود بلکه لازم است تا با فرض تشکیل مفاصل خمیری در وجوه تحتانی و فوقانی ستون، حداکثر ظرفیت قابهای تک ستون یا چند ستونی پل ها مورد بررسی قرار گیرد. در تعیین این نیروهای حالت حدی، لازم است تا مقاومت های مورد انتظار مصالح در تحلیل به کار رود. لذا باید مقادیر اضافه مقاومتی را که مصالح فراتر از حدود ارتجاعی به نمایش می گذارند نیز در نظر گرفت. این اضافه مقاومت می تواند ناشی از عوامل زیر باشد:
• ابعاد واقعی ستون ها و میزان حقیقی آرماتورهای به کار رفته در آنها
• آثار افزایش مقاومت فولاد پس از رسیدن به حد تسلیم و سخت شدگی کرنشی
• اثر اضافه مقاومت در بتن فراتر از حد مشخصه 28 روزه به علت عواملی نظیر تأمین محصورشدگی جانبی ایجاد شده توسط آرماتورهای عرضی و همچنین افزایش مقاومت با زمان
• اثرات کرنش فشاری نهایی بتن فراتر از 003/0
به دلایل فوق، در تحلیلهای انجام گرفته جهت تعیین ظرفیت قابهای زیرسازه، AASHTO ضرایب 25/1 و 5/1 را به ترتیب برای لحاظ نمودن آثار افزایش مقاومت فولاد و بتن منظور می نماید.
همچنین براساس دستورالعمل فوق و آئین نامه آشتو مقاومت فشاری ستون ها 250 کیلوگرم بر سانتی متر مربع و میلگرد های بکار رفته در ستون ها و پی از نوع AIII با حد جاری شدن اسمی 4000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع لحاظ شده است.
4-8-4 – بارهای وارد به سازه :
بارهای وارد به پل های بزرگراه دو گونه اند بار های دائمی که ناشی از وزن اجزای سازه و بار های بهره برداری که به عنوان بارهای زنده محسوب می شوند که شامل بار کامیون، عابرین پیاده و … می شود. برای اعمال این بارها از آئین نامه بارگذاری پل ها نشریه 139 بهره گرفته شده است.