تحقیق آسیب پذیری لرزه ای پل ها

قسمتی از متن:

اثر زلزله های بزرگ برپل ها

زلزله نورثریچ کالیفرنیا، در سال 1994 زلزله ای به شدت 7/6 ریشتر منطقه نورثریچ کالیفرنیا را لرزاند و باعث به وجود آوردن خساراتی وحشتناک به بزرگراه ها ساختمان ها و پل ها شد بسیاری از پل ها به خاطر ضعف در طراحی لرزه ای فرو ریختند گسل ها باعث جابجایی زمین و پایه ها شدند که این عامل منجر به سقوط بسیاری از پل ها شد. پل کادلاک در نورثریچ آمریکا در سال 1991 با استفاده از شمع های بزرگ درجاریز در اطراف هر دو کوله خود برای جلوگیری از حرکت عرضی مقاوم سازی شده بود. پای ستون تا حدی بوسیله مهارهای سنگی مقاوم سازی شده بودند، جهت تقویت سرستون ها از غلاف های فولادی استفاده شده بود آسیب دیدگی این پل در هنگام زلزله ی نورثریچ نسبتاً جزئی بود و به جز نشست پشتی کوله ها و نشست دال معبر خسارات جدی سازه ای نداشت. دلیل اصلی آسیب های وارده بر این پل به علت نوع خاک و انحراف زیاد پل بود. پل بتنی سینگا در دهه ی 1960 در نورثریج ساخته شده بود. در این زلزله ستون های غیر شکل پذیر این پل در برش خسارت دیدند و تحت اثر وزن پل فرو ریختند [2].

زمین لرزه کوبه ژاپن، دقیقاً یک سال بعد از زلزله نورثریچ زلزله دیگری رخ داد زمین لرزه کوبه یا زمین لرزه بزرگ هانشین[1]، زمین لرزه ای بود با بزرگای گشتاوری 8/6یا با بزرگی 3/7 درجه در مقیاسریشتر، که در 17 ژانویه 1995 در ساعت 5:46 صبح شهر کوبه در ژاپن را به مدت 20 ثانیه لرزاند و در هم کوبید. این زمین لرزه یکی از بدترین رویدادهای طبیعی در ژاپن بود که خسارات شدیدی به بار آورد و باعث خرابی بسیاری از پل ها و سازه های دیگر شد. تخریب گسترده ستون پل های فولادی که برای اولین بار در جهان رخ داد باعث تعجب همگان شد، تا قبل از وقوع زلزله کوبه بسیاری از مهندسین تصور می کردند که پل های با روسازه فولادی به دلیل جرم کمتر روسازه حتی اگر زیر سازه های آنها غیر شکل پذیر باشند در مقایسه با پل های با روسازه های بتن مسلح در برابر زلزله ایمن هستند. این گزارش خوشبختانه طی زلزله کوبه، با وقوع شکستگی و فروریختگی تعداد زیادی از پایه های بتن مسلح که رو سازه فولادی بر رویشان قرار داشت نادرستی خود را نشان داد. یکی از پل های آسیب دیده در کوبه ژاپن پل فاک[2] بود، در اثر زلزله تمامی پایه های بتن مسلح دچار آسیب های خمشی تا برشی در میانه ارتفاع (جایی که تعدادی از میلگردهای طولی بدون طول مهاری کافی قطع شده بودند) گردیدند. میزان حرکت زمین بزرگ تر از حرکت در نظر گرفته در طراحی بود. حرکت قوی در امتداد قائم نیز مشاهده شد. پایه های فولادی دچار کمانش موضعی در جان و بال مقطع مستطیلی ناشی از نیروی افقی زلزله شدند، سپس خرابی در جوش گوشه اتفاق افتاد و عرشه با کاهش مقاومت عمودی پایه ها نشست کرد. به علت عملکرد ضعیف نشیمن گاهها آسیب های بسیاری به روسازه وارد شد. مطالعات نشان داد که نیاز شکل پذیری در پایه پل از نیاز شکل پذیری سیستم بیشتر بوده و به این ترتیب ضعف سازه ای به همراه اثرات مستقیم، گسیختگی را برای پل رقم زد. دلیل اصلی خرابی پل فاک ظرفیت برشی کم ستون ها، روانگرایی خاک و گسترش جانبی زمین بود. شکست برشی ستون ها در ناحیه با طول گیرایی ناکافی میلگردها و همین طور به دلیل مقدار خاموت ناکافی در این ناحیه اتفاق افتاد.