پس از جنگ جهانی دوم صنعت ساخت و ساز به شدت در سراسر جهان توسعه یافت. با این وجود، گذر زمان و وجود عوامل مختلف داخلی و خارجی باعث می شود که اجزای سازه دچار آسیب شده و سازه تحت بارهای بهره برداری دچار مشکلات جدی و حتی انهدام شود. در نظر گرفتن تمامی جوانب در طراحی و کشف زود هنگام و اقدام مناسب در جهت رفع آسیبهای می تواند از فروپاشی فاجعه بار سازه جلوگیری کند. از این رو، در دهههای اخیر تحقیقات فراوانی در زمینه شناسایی آسیب در سازهها صورت گرفته است.
خطوط ارتباطی و سازههای زیر بنایی نقش اساسی در تمامی کشورها دارند و سالیانه هزینه های فراوانی صرف ساخت و نگهداری آنها می شود. در این میان، پلها نقش کلیدی در شرایط اقتصادی، اجتماعی و سیاسی یک کشور ایفا کنند. از این رو، در سالهای اخیر میزان توجه به پایش سلامتی پلها به شدت افزایش یافته است، زیرا نیاز اساسی به ارزیابی شرایط بسیاری از پلها در جهان احساس می شود. مطالعات نشان میدهد که بیش از 40 درصد از پلهای موجود در کانادا نیازمند ترمیم و مقاوم سازی هستند[1]. از میان 57000 پل بزرگراهی موجود در آمریکا در سال 1997، 187000 مورد از آنها معیوب گزارش شده و بیان شده که سالیانه به میزان 5000 پل دیگر به این تعداد اضافه می شود[2]. در سال 2001 عنوان شد که ژاپن دارای 147000 پل میباشد که زمان ساخت اکثر آنها به پیش از سال 1980 برمیگردد. بنابراین بسیاری از آنها به شدت به نگهداری نیاز دارند[3].
با توجه به قرارگیری ایران در یک منطقه لرزه خیز، وقوع زلزلههای متعدد می تواند سبب بروز آسیبهای شدید در انواع مختلف سازهها شود. علاوه بر این ترافیک روزانه و افزایش آن می تواند عاملی برای آسیبدیدگی پلها باشد. همچنین طول عمر بسیاری از پل های موجود در کشور، به بیش از 30 سال میرسد. از طرفی میزان ساخت انواع مختلف پل در ایران رو به افزایش است. در نتیجه نگهداری و کنترل پلها می تواند نقش موثری در کشور ارائه کند[4].
یک پدیده نادر اما بسیار زیانبار در سازهها، پدیده فروپاشی پیشرونده[1] است. این پدیده، اثر دینامیکی حاصل از گسترش و توسعه متوالی گسیختگی اولیه در یک سازه، که نشان دهنده عدم تطابق شدید بین عامل به وجود آورنده و فروپاشی شدید است، میباشد. عامل به وجود آورنده فروپاشی پیشرونده، یک عامل موضعی و متمرکز مانند عدم مقاومت موضعی است که سبب بروز یک پدیده فاجعه بار می شود [5].
به علت وقوع حوادث غیر قابل پیش بینی از قبیل زلزله، انفجار، برخورد و تصادف و نیز کاهش احتمالی ظرفیت سازه در اثر گذر زمان و تاثیر این عوامل بر وقوع فروپاشی پیشرونده در پلها، بررسی اثرات تقویت اجزای سازهای بر مقاومت در برابر فروپاشی پیشرونده مورد توجه قرارگرفته است. مطالعات گذشته نشان میدهد که مقاومسازی لرزهای سازه، می تواند سبب مقاومت سازه در برابر فروپاشی پیشرونده در مواجهه عوامل غیرعادی شود. در مقابل، افزایش شکلپذیری، می تواند سبب تسریع در مکانیسم فروپاشی پیشرونده شود[4, 5].
یکی از حوادث معروف در زمینه فروپاشی، فروپاشی پل خرپایی فولادی I-35W بر روی رودخانه میسیسیپی، واقع در ایالت مینه سوتا[2]، در ایالات متحده آمریکا میباشد. همانطور که در شکل (1-1) مشهود است، این پل به طور ناگهانی، در یکم اوت سال 2007 دچار فروریزش شد و 13 کشته و بیش از 100 زخمی قربانی این حادثه شدند. گزارش بررسی عوامل فروریزش پلI-35W نشان میدهد که بار مردهی عرشه چند بار به خاطر تعمیر و تقویت دال افزایش یافته بود و ضخامت گاست پلیتهای بکار رفته در پل نیز تنها نیمی از ضخامت مقدار طراحی شده بود. علاوه بر این، در روز سقوط، مصالح ساختمانی و ماشین آلات سنگین نیز بر روی پل جهت تعمیر و نگهداری وجود داشتند. این عوامل، سبب فروپاشی پل I-35W شده اند[6].
- فروپاشی پیشرونده پل [6] I-35W
با توجه به شکل (1-2)، در سال 2007، در چین، برخورد یک کشتی باری با پایه پل جیاندونگ جینگ جیانگ[3]، سبب فروپاشی چهار دهانه مجاور پایه گردید. بررسیهای نشان میدهد که نیروی برخورد کشتی، بیش از نیروی مجاز طراحی بوده و در نتیجه سبب آسیب دیدگی پایه پل شده است. در اثر این آسیب، نیروهای داخلی تغییر کرده و نیروهای باز توزیع شده بیش از ظرفیت پایه های کناری بوده و در نتیجه آن، فروپاشی پیشرونده رخ داده است[7].
- فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [7]
نمونه ای دیگر از فروپاشی پیش رونده در پل بایهوآ[4] در شکل (1-3) در اثر زلزله ونچوآن[5] اتفاق افتاده است. در این پل در اثر آسیب تکیهگاهها، عرشه پل به همراه تغییر شکلهای پیچشی دچار فروریزش شده است[7, 8].
- فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [8]
- ضرورت تحقیق
-
تامین امنیت جانی انسانها و وسایل نقلیهی عبوری از روی پلها و همچنین حفظ سلامت سازهی پل و همچنین جلوگیری از بروز حوادث احتمالی همچون نشست در اثر وزن سازه، ایجاد ترک در سازها و یا فروپاشی قسمتی از سازه به علت پوسیدگی، فرسودگی، خوردگی، خطای ساخت، برخورد وسایل عبوری رو یا زیر پل و یا برخورد با پایه پل، انفجار و یا حملات تروریستی و موارد مشابه، به یکی از مسائل حائز اهمیت در زمینه ساخت و نگهداری پلها، که شامل پلهای خرپایی و یا کابلی معلق تبدیل شده است. راهکارهای مختلفی برای حل اینگونه مشکلات توسط محققیق ارائه شده است. اما یکی از مسائل مهم در زمینه پلهای خرپائی، حذف ناگهانی یک یا چند عضو از اعضای پل در اثر یک عامل خارجی میباشد که سبب فروپاشی بخشی از پل شده و یا گاهی به صورت پدیده فروپاشی پیشرونده ظاهر گشته و منجر به فروریزش کل پل میگردد. امروزه آییننامه ها و به خصوص، آییننامهی طراحی پلها و سازههای معلق در برابر فروپاشی پیشرونده در سراسر دنیا با ارائه راهکارهای ویژه طراحی، در جهت کاهش احتمال فروپاشی پیشرونده، این ضعفها را تا حدودی پوشش دادهاند. با این وجود، همواره طراحی با ضرایب اطمینان بالا مقرون به صرفه نمی باشد. لذا در این پایان نامه تلاش شده است که به ارائه روشی کاربردی در جهت شناخت اعضای بحرانی و تقویت آنها به منظور کاهش احتمال فروپاشی پیشروندهی پل پرداخته شود.
[1] Progressive Collapse
[2] Minnesota
[3] Guangdong Jiujiang
[4] Biahua
[5] Wenchuan
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
|
[جمعه 1399-10-19] [ 05:46:00 ب.ظ ]
|
