دانلود پایان نامه

2-2-11- خرابی های غیر قابل قبول از نظر آشتو
2-2-11-1- شکست ستون
به علت نقش مهمی که پل ها پس از وقوع زلزله در عملیات امداد و نجات دارند لازم است که این سازه ها در مقابل حملات لرزه ای از سطح حفاظت بالاتری برخوردار باشند. زلزله نقاط ضعف سازه را شناسایی نموده و بیشترین خسارت را به آنجا وارد می کند، که پل ها به دلیل درجه نامعینی کم در برابر این حملات، بسیار آسیب پذیرترند. آسیب های قابل توجه در پایه پل ها به دو گروه قابل دسته بندی هستند: دسته اول آسیب های وابسته به گسیختگی خمشی پایه به علت مقاومت خمشی و ظرفیت شکل پذیری خمشی ناکافی و دسته دوم آسیب های وابسته به شکست برشی به علت ظرفیت برشی ناکافی پایه پل می باشد. در حالتی که زلزله با پریود های بلند رخ دهد، فراهم نمودن انعطاف پذیری مناسب برای مقابله با انرژی ورودی آن، امکان پذیر نمی باشد، در این حالت میزان جذب و استهلاک انرژی، نقش بسیار مهمی در رفتار سازه خواهد داشت. در ادامه توضیحات بیشتری در مورد این دونوع گسیختگی داده شده است [13].
الف) گسیختگی برشی: ماهیت ترد و ناگهانی شکست برشی باعث شده است در سازه های مقاوم در برابر زلزله یکی از مهمترین الزامات، بکارگیری تدابیری برای دوری از انهدام برشی باشد. از آنجا که شکست برشی ستون همراه با ایجاد ترک های مورب در کل ارتفاع ستون خواهد بود لذا در مقاوم سازی ستون های بتن آرمه در برابر برش لازم است کل ارتفاع ستون مقاوم سازی شود. شکست های برشی ترد هستند و منجر به کاهش سریع مقاومت جانبی پایه می گردند. ستون های کوتاه با جزئیات آرماتوربندی عرضی قدیمی بویژه به شکست برشی آسیب پذیرند، در حالیکه برای یک بار جانبی داده شده مقاومت خمشی موجود معمولاً خیلی بیشتر از مقاومت برشی می باشد. ستون های بتن آرمه پل ها به دلایل مختلفی ممکن است در اثر برش آسیب پذیر باشند، مهمترین این علت ها عبارتند از: 
ناکافی بودن خاموت ها، کوتاه بودن ستون ها، کمتر بودن ظرفیت برشی اولیه مقطع از نیروی برشی وارد بر آن در هنگام زلزله و نهایتاً کاهش ظرفیت برشی مقطع در هنگام زلزله.
ب ) گسیختگی خمشی و عدم شکل پذیری خمشی: گسیختگی های خمشی در ناحیه مفصل پلاستیک عمدتاً در پایه پل ها با آرماتورهای طولی پیوسته رخ می دهد. برخی از گسیختگی ها به این علت است که هسته بتن بطور کافی با آرماتور عرضی محصور نشده تا به پایه اجازه رسیدن به جابجایی غیر الاستیک وارد شده توسط زلزله را بدهد. گسیختگی مفصل پلاستیک بوسیله ایجاد ترک های افقی، فروریختن هسته بتن در فشار و شکست آرماتور عرضی و کمانش آرماتور طولی ایجاد می شود. به علت کمبود فشار دورگیر کافی در سطح پارگی ناحیه وصله آرماتور، لغزش قبل از اینکه مقطع به ظرفیت خمشی نهایی برسد رخ می دهد. این مکانیزم لغزش در اثر وقوع ترک های عمودی ریز در هسته بتن فعال می شود. لغزش افزایش می یابد و با بزرگ شدن ترک های قائم و یکپارچه شدن آنها پوشش بتنی در ناحیه وصله آرماتور تخریب میشود. کم شدن مقاومت خمشی معمولاً برای تقاضای شکل پذیری در جابجایی کم رخ می دهد و حتی می تواند قبل از تسلیم آرماتور طولی پایه رخ دهد. چهار نقص اصلی ستون ها در این نوع گسیختگی به شرح زیر قابل بیان می باشد [13] و [14].
الف) ناکافی بودن مقاومت خمشی
ب) مقاومت خمشی غیر قابل اطمینان ستون
پ) ناکافی بودن شکل پذیری خمشی
ت) اتمام زودرس ظرفیت آرماتورهای طولی ستون
2-2-11-2- از دست رفتن تکیه گاه شاهتیرها
واضح است که این حالت غیر قابل قبول ترین شکل خرابی است. جهت به حداقل رساندن این مود بالقوه از خرابی، طول های نشیمن گاهی برای شاهتیرها مشخص می گردد. علاوه بر این، ضوابط طراحی برای نشیمن گاه ها و قید های میان قطعات ناپیوسته سازه ای نیز لازم است، زیرا شکست نشیمن گاه می تواند منجر به شکست و فرو افتادن شاهتیرها شود [13].
2-2-12- اثرات تخریبی زلزله بر پل های ایران
طی زلزله های گذشته آسیب کمی به پل های موجود در کشور ما وارد شده دلایل زیادی در این امر دخیل هستند، شاید مهمترین آنها کوتاه بودن طول دهانه پل و یا کم بودن تعداد پل های موجود در کشور بخصوص در مناطق زلزله زده می باشد همین طور بسیاری از زلزله های رخ داده در اطراف شهرهای بزرگ بوده نه در خود شهرها. این امر موجب شده تا نتوان مقدار مقاومت
پل ها در برابر زلزله را مورد آزمون قرار داد به همین علت در صورت وقوع زلزله در مناطق شهری و بخصوص شهرهای بزرگ به علت تراکم بیشتر پل ها امکان وقوع خرابی های قابل توجه در پل ها دور از انتظار نخواهد بود [15].
بنا بر گزارش ماهری [16] از زلزله منجیل در سال 1369، سه پل لوشان، منجیل و پل رودبار در ناحیه رو مرکزی زلزله (به هنگام رخ داد زمین لرزه، جایی که گسل، آغاز به گسیختگی می کند و در بیشتر موارد آن منطقه دربرگیرنده بیشترین آسیب در زمین لرزه است را رومرکز تعریف می کنند.) قرار داشتند و مورد بازبینی قرار گرفتند، گزارش ها نشان داد که در آنها هیچ گونه خرابی و یا شکستی مشاهده نشده است. همگی این پل ها سیستم سازه ای مشابهی دارند و طول آنها بین 70 تا 100 متر و عرض آنها نیز بین 8 تا 12 متر است. پل لوشان یک پل یک دهانه با تکیه گاههای مفصلی در هر دو انتها می باشد. پل های منجیل و رودبار پل هایی دو دهانه با دهانه های ناپیوسته هستند. هر یک از دهانه های دو پل اخیر، در محل کوله ها توسط تکیه گاههای مفصلی و در محل پایه وسطی توسط تکیه گاه غلتکی به زیر سازه متصل شده اند. در هر سه پل فوق الذکر، از خرپاهای فولادی واقع در صفحه قائم به عنوان اعضای اصلی تحمل کننده بارهای قائم استفاده شده است.
ماهری دو دلیل اصلی برای رفتار خوب لرزه ای این پل ها ذکر کرده است [16]:
1 – پل های مورد مطالعه، سازه هایی با انعطاف پذیری زیاد و در نتیجه فرکانس های ارتعاشی طبیعی کوچک بوده اند و از طرفی بنا به کوهستانی منطقه رو مرکزی زلزله، فرکانس های غالب ارتعاشی حرکت زمین در زمین لرزه مذکور، نسبتاً بالا بوده است. در نتیجه در این زمین لرزه از اثرات تشدید دینامیکی در مورد سازه های پل به میزان زیادی کاسته شده است.
2 – مشاهده شده است که پل های مورد مطالعه به خوبی طراحی و اجرا شده اند و تمام اتصالات آنها از نوع پیچی بوده و آثاری از خوردگی یا سایر آسیب های مشابه در آنها مشاهده نشده است. بنابراین عناصر باربر از این لحاظ دچار ضعف نشده بوده اند.
یکی دیگر از خرابی پل ها بر اثر زلزله سفیدآبه در اهواز می باشد [17] که در سال 1372 با بزرگای 1/6 در مقیاس ریشتر باعث تخریب سه دهانه از دوازده دهانه پل بزرگراهی به طول 200 متر شد. علت زلزله حرکت گسل سفیدآبه بود.
در 21 مرداد 1391 در آذربایجان شرقی دو زمین لرزه پی در پی در منطقه اهر، ورزقان یکی در ساعت 16:53 دقیقه با بزرگای گشتاوری 4/6 در فاصله 23 کیلومتری غرب اهر و دیگری در ساعت 17:04 دقیقه با بزرگای گشتاوری 3/6 در 30 کیلومتری اهر در حدود 50 کیلومتری شمال شرق تبریز رخ داده است [17]. این زلزله ها با ژرفای کانونی حدود 10 کیلومتر و ساز و کار امتدادلغز بوده است. براساس تحقیقات انجام شده آسیب شدید یا فروریزش کامل پل ها در مناطق زلزله زده مشاهده نشده است. عمده آسیب های وارده به سازه پل ها شامل نشست در محل کوله ها، شکست کوله، جابجایی عرشه بر روی تکیه گاهها و ضربه زدن عرشه پل ها به هم بوده است.
2-3- تحقیقات انجام شده در زمینه اثر زلزله بر پل ها
در سالیان گذشته پژوهش های گسترده ای در زمینه شناسایی اجزا سازه ای و پارامترهای مؤثر بر پاسخ لرزه ای پل ها انجام شده است به طور مثال میزان تأثیر مقید کننده های حرکت در جهت طولی در محل درزهای انقطاع، عملکرد کلید برشی، وقوع شکست برشی، ارتفاع پایه های پل، تأثیر زلزله حوزه نزدیک و دور گسل، اثر منفی توزیع غیر یکنواخت سختی بین پایه های بتن مسلح، استفاده از الاستومرها و اثر نیروی قائم زلزله از موضوعاتی هستند که توسط محققان مختلف مورد بررسی قرار گرفته اند. در نتیجه این پژوهش ها پیشرفت های زیادی در زمینه شناخت رفتار دینامیکی سازه پل ها به دست آمده است.
یکی از مجامع علمی و پیشرو در زمینه ارزیابی آسیب پذیری و مقاوم سازی سازه های ساختمانی و پل های موجود، شورای تکنولوژی کاربردی ATC بوده است [18]. این شورا در سال 1983 میلادی بنا به درخواست اداره سرپرستی بزرگراه های فدرال (FHWA) در زمینه ارزیابی آسیب – پذیری پل های موجود، راهنمای مقاوم سازی لرزه ای پل های بزرگراهی (ATC- 6 – 2) را منتشر ساخته است که در نوع خود اولین مجموعه مدون در زمینه ارزیابی آسیب پذیری و مقاوم سازی لرزه ای پل ها به شمار می رود. دستورالعمل های ارائه شده در این مرجع مشتمل بر یک روش بازرسی عینی اولیه، روش های ارزیابی دقیق پل های موجود و بالاخره راه حل های بالقوه مقاوم سازی و رفع نقایصی که به دفعات طی زمین لرزه های مختلف در پل ها مشاهده شد می باشد، همچنین ضوابط طراحی ویژه ای برای طرح مقاوم سازی پل ها در آن گنجانده شده است. یکی از روش هایی که در دهه های قبل به علت در دسترس قرار گرفتن امکانات مختلف چه از نظر تکنولوژی و چه از نظر دانش فنی در خصوص تحلیل و طراحی به عرصه عمل وارد شده است، جداساز های لرزه ای می باشد. هدف اصلی در این روش، جلوگیری از انتقال نیروهای ناشی از زلزله به سازه و ملحقات آن می باشد. تحقیقات گسترده ای در این زمینه هر ساله انجام می شود. از این تحقیقات [9] می توان به اثر تغییر مشخصه های حد تسلیم جداگر و پایه پل بر پاسخ پلهای جداسازی شده مشخص اشاره کرد، که پلهای جداسازی شده به علت درجه نامعینی کم و غلبه بر حالت ارتعاشی عرشه پل، به خصوصیات حرکت زمین بسیار حساسند. در ژاپن جهت به کارگیری ایزولاتورها در پل ها جهت بهبود رفتار لرزه ای، کار آزمایشگاهی روی پل های جداسازی شده با سیستم جداسازی پاندول اصطکاکی انجام گرفته است.