طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل

طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل باید یکی از اصلی ترین طرح های عمرانی هر شهری باشد. پل ها از مهم ترین زیرساخت های کشور ها هستند. این سازه ها از کوچکترینشان در یک منطقه روستایی تا پل های عظیم الجثه و معروف جهان، نقش مهمی در ادامه حیات یک منطقه دارند. تخریب و نارکارآمدی پل ها می تواند باعث خسارت و زیان فراوان شود. ممکن است مقاوم سازی پل به دلیل افزایش ظرفیت باربری پل، استهلاک پل و تلاش برای حفظ پل و ادامه استفاده از آن برای سالیان بیشتر، تخریب پل در اثر شرایط محیطی نامساعد (مانند پایه پلی که درون آب دریا یا دریاچه قرار دارد) یا تخریب پل در اثر زلزله یا طوفان، انجام شود.

 

طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل

 

اجزای سازه ای در طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل

برای انجام طراحی و محاسابات مقاوم سازی پل ابتدا اجزا اصلی پل که نیرو به آن ها وارد می شود، یعنی پایه ها و عرشه پل را بررسی می کنیم. البته پل های کابلی را در این مورد لحاظ نمی کنیم، زیرا در این پل ها، کابل ها نقش بزرگی در انتقال نیرو به پایه ها ایفا می کنند. پایه های پل در اثر مقاومت ناکافی در برابر نیروی خمشی یا نیروی برشی وارد شده به آن، دچار شکست می شود. همچنین پایه پل ممکن است به دلیل مهار نامناسب در اثر نیروی پیچش نیز دچار شکست شود.

 

مقاوم سازی پایه پل

 

عرشه پل بخش عظیمی از جرم آن را تشکیل می دهد. هنگام طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل نیاز است نیروی وارد شده به عرشه را به نحو مناسبی به پایه ها و زمین منتقل کنیم. روکش عرشه پل (معمولا آسفالت) در اثر عبور مرور و شرایط محیطی آسیب زیادی می بیند و نیاز به نگهداری و ترمیم دوره ای دارد. نگهداری از روکش باعث می شود لایه زیرین (فلزی یا بتنی) آسیب نبیند و عملکرد سازه ای خود را حفظ کند. در صورت تخریب لایه زیرین و سازه ای عرشه نیاز به ترمیم آن هم داریم. به هنگام زلزله نیروی زیادی به عرشه وارد می شود. این نیرو هم باید به خوبی به پایه ها منتقل شود.

 

بازسازی عرشه پل

 

طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل با الیاف FRP

الیاف frp برای پایه بتنی و غول پیکر پل ها در طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل گزینه بسیار مناسبی هستند. سریع اجرا می شوند و مقاومت مناسبی در برابر شرایط محیطی بسیار بدی که پایه در آن قرار دارد (مانند آب شور دریا)،  از خود نشان می دهند.

اگر در پی افزایش مقاومت و باربری پایه پل هستیم، ابتدا مقاومت برشی، خمشی و پیچشی فعلی پایه را محاسبه می کنیم. مقاومت مورد نظر را نیز با توجه به افزایش ظرفیت باربری سازه پل محاسبه می کنیم. مقاومت اولیه پل باید بخشی از مقاومت مدنظر ما را تامین کند، به این شرط می توانیم از الیاف frp استفاده کنیم.

 

تخریب پایه پل در اثر سیمان شستگی

 

در صورت تامین شرط ذکر شده، برای طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل اختلاف مقاومت مدنظر و مقاومت فعلی پایه پل باید توسط الیاف frp جبران شود. بر اساس شرایط محیطی نوع الیاف frp را انتخاب می کنیم (کربن، شیشه، آرامید و غیره). تعداد لایه های مورد نیاز و طول را حدس میزنیم و مقاومتی که تامین می کند را محاسبه می کنیم. تعداد لایه ها و طول را با سعی و خطا محاسبه می کنیم.

برای جلوگیری از پیچش نیز از تعداد حداقلی از لایه های الیاف باید استفاده کنیم. بنابراین این الیاف برای مقاوم سازی پایه های پل بسیار مناسب هستند چون از سه جهت نیروی خمشی، برشی و پیچشی پایه را تقویت می کنند.

 

مقاوم سازی پایه پل با الیاف frp

 

طراحی و محاسبات بهسازی پل با کمک میراگر و جداگر لرزه ای

در طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل در صورتی که مقاومت پل در برابر نیروی زلزله ناکافی باشد، می توانیم با تعبیه میراگر ها و جداگر های لرزه ای این کمبود را جبران کنیم. عملکرد این میراگر ها و جداگرها به طور کلی افزایش زمان ارتعاش و کاهش احتمال تشدید است. در نتیجه با استهلاک نیروی زلزله توسط میراگرها نیروی زلزله تاثیر کمتری بر سازه پل دارد.

 

استفاده از میراگر در مقاوم سازی پل

 

استفاده از ژاکت بتنی و فلزی در طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل

در طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل می توانیم روش های سنتی مانند استفاده از ژاکت فلزی و بتنی یا استفاده از ورق های فولادی را به کار ببریم.

در استفاده از ژاکت بتنی، اختلاف مقاومت پایه و مقاومت جدید مورد نیاز را با کمک آرماتوربندی و بتن ریزی در اطراف پل جبران می کنیم. همچنین باید از بولت ها برای دوختن لایه بتنی جدید به پایه های بتنی پل استفاده کنیم. محاسبه مقدار و قطر آرماتور ها و خاموت ها مرحله اصلی طراحی بهسازی پل با این روش است. اگر در محاسبات تمام نیروی خمشی، برشی و فشاری با بتن جدید تامین شود، باید حتما حداقل آرماتور ذکر شده در آیین نامه بتن ایران یا آیین نامه ACI برای ژاکت بتنی را به کار ببریم.

 

طراحی مقاوم سازی پایه تخریب شده پل

 

در استفاده از ژاکت فولادی در طراحی و محاسبات مقاوم سازی پل ، طول و ضخامت نبشی ها و ورق ها را تعیین می کنیم. این نبشی ها باید نیروی خمشی و برشی و پیچشی را مازاد بر مقاومت پایه را تحمل کنند.