چکیده
پلها عناصر کلیدی بزرگراه ها تلقی می شوند و احداث آنها نسبت به بقیه اجزای راه بسیار پر هزینه و بعلت ظرافت ساختار سیستم سازه ای آنها، آسیب پذیرترین عناصر شبکه ترابری زمینی در برابر زلزله می ب اشند . دراغلب طرح و اجرای پلهای موجود در ایران طراحی لرزه ای منظور نشده است و شالوده پل نیز، بعنوان یکی از اجزای اصلی سازه، از این قاعده مستثنی نیست . مقاوم سازی لرزه ای از جمله راه حلهای ممکن برای حداقل کردن خطرپذیری پلهای موجود نسبت به آسیب پذیری جدی آنها در حین وقوع زلزله می باشد.
دراین پایان نامه ابتدا به تشریح فرآیند آسیب پذیری و مقاوم سازی پل ها بخصوص شالوده آنها با توجه به دو دستورالعمل مقاوم سازی لرزه ای پل ها Calterans و FHWA، پرداخته شده است . سپس با انتخاب پل نمونه (پل خیابان ملاصدرا بر روی بزرگراه شهید چمران) با شرایط سازه ای مشابه 50 درصد پل های ساخته شده در تهران، نسبت به کنترل آسیب پذیری و ارائه طرح بهسازی لرزه ای جهت شالوده پل نمونه، با توجه به این دو آیین نامه و ملاحظات طرح لرزه ای AASHTO اقدام شده است . در ضمن همزمان با فرآیند آسیب پذیری و مقاوم سازی شالوده پل نمونه، مقایسه ا ی بین کنترل آسیب پذیری، با استفاده از روشهای طراحی موجود و استفاده از آیین نامه های ذکر شده در بالا، صورت گرفته است .
در پایان با ارائه روش محاسبه نسبت فایده به هزینه، روشی جهت کنترل بهره وری بیشتر در مقاوم سازی و مقایسه اقتصادی روشهای بهسازی لرزه ا ی ارائه شده است .
فهرست مطالب
چکیده 1
مقدمه 2
44 - فصل اول – کلیات (آسیبهای پلهای بزرگراهی در زلزله های گذشته و انواع خرابی آنها) 3
-1 مقدمه 4 -1
-2 آسیبهای وارد شده بر پلها در زلزله های گذشته 7 -1
-1-2 زلزله داراب 7 -1
-2-2-1 زلزله منجیل 7
-3-2-1 زلزله سفیدابه سیستان 7
-4-2-1 زلزله سوم مارس 1985 شیلی 8
8 Costa Rica -5-2-1 زلزله
کالیفرنیا 9 Whittier Narrows -6-2-1 زلزله
آمریکا 10 Loma Prieta -7-2-1 زلزله
-8-2-1 زلزله های کاشیرو-اوکی و هویدونانسی- اوکی 1993 ژاپن 19
-9-2-1 زلزله سال 1993 گوام ژاپن 20
22 Northridge -10-2-1 زلزله
-11-2-1 زلزله کوبه ژاپن 24
ترکیه 25 ADANA-CEYHAN -12-2-1 زلزله
-13-2-1 زلزله ایزمیت ترکیه 25
-3-1 معیار شکست لرزه ای پلهای بزرگراهی 27
II
فهرست
-1-3-1 شکست برشی 28
-2-3-1 شکست خمشی 28
-3-3-1 آسیب دیدگی روسازه ها 28
-4-3-1 خسارت زیرسازه ای 29
-5-3-1 شکست شالوده ( پی ) 29
-6-3-1 خسارات به تکیه گاه کناری و خاکریز تقرب 29
-7-3-1 عدم وجود تکیه گاه کافی 30
-8-3-1 ضعف اتصالات 30
-9-3-1 ضربه قطعات مجاور 30
-10-3-1 کمانش بادبندها 31
-4-1 ارزیابی احتمالاتی خسارت لرزه ای پلهای بزرگراهی 32
-5-1 بررسی آسیب پذیری بعضی از اجزای پل 34
-6-1 درسهایی از خسارات زلزله برای طراحی لرزه ای پلها 37
-7-1 عکسهایی از حالات مختلف شکست پل در اثر زلزله 39
57- فصل دوم – روشهای موجود تحلیل و طراحی شالوده ها 45
-1-2 انواع و وظایف شالوده ها 46
-2-2 عوامل موثر در طراحی شالوده های بتن مسلح 48
-3-2 اصول طراحی شالوده ها 50
-1-3 کنترل تنش در خاک 50 -2
III
فهرست
-2-3 طراحی سازهای شالوده 50 -2
-1-2-3 شالوده های نواری پای دیوار 51 -2
-2-2-3 طراحی شالوده های منفرد 52 -2
-3-2-3 شالوده های مرکب دو ستونی 55 -2
-4-2-3 شالوده های نواری، شبکه ای و گسترده 56 -2
111- فصل سوم – روشهای ارزیابی و بهسازی شالوده های موجود 58
-1 مقدمه 59 -3
-2 طبقه بندی پل ها 66 -3
-3 ارزیابی اولیه پل موجود 68 -3
-1-3 رتبه بندی و آسیب پذیری پل 68 -3
69 (V) -1-1-3 درجه آسیب پذیری -3
71 (E) -2-1-3-3 درجه خطرپذیری لرزه ای
72 C/D -4 روش ارزیابی لرزه ای پلها به روش -3
72 C/D -1-4 شیوه تحلیل برای ارزیابی پل به روش -3
74 C/D -2-4 تعیین نیروها و تغییر مکانها در روش -3
75 C/D -3-4 روش محاسبه نسبت -3
-1-3-4 نسبت ظرفیت به نیاز برای چرخش و یا تسلیم شالوده 82 -3
-2-3-4 نسبت ظرفیت به نیاز برای مهار آرماتور طولی ستون در شالوده 89 -3
IV
فهرست
-3-3-4 نسبت ظرفیت به نیاز برای شکست پی ناشی از روانگرایی خاک 97 -3
-5 روشهای مقاوم سازی شالودهها 101 -3
-1-5 مقدمه 101 -3
-2-5 مقاومت خمشی 102 -3
-3-5 مقاومت برشی 105 -3
-4-5 مهار آرماتور ستون 106 -3
-5-5 مقاومت واژگونی 107 -3
-6-5 شمع ها 108 -3
-7-5 پل ها روی خاکهای روانگرا 108 -3
175- فصل چهارم – ارزیابی آسیب پذیری لرزه ایی پل انتخابی 112
-1 مقدمه 113 -4
-2 طبقه بندی پلهای بزرگراهی شهر تهران 114 -4
-1-2 طبقه بندی پلهای بزرگراهی براساس نوع عرشه 125 -4
-2-2 طبقه بندی پلهای بزرگراهی بر اساس نوع پایه 126 -4
-3-2 طبقه بندی پلهای بزرگراهی بر اساس نوع شالوده 126 -4
-4-2 طبقه بندی پلهای بزرگراهی شهر تهران بر اساس ترکیبی از انواع -4
پایه ، عرشه و شالوده 127
-3 انتخاب نوع پل مورد مطالعه در این پروژه 129 -4
V
فهرست
-1-3 معرفی پل خیابان ملاصدرا روی بزرگراه چمران 129 -4
-2-3 عکسهایی از نماهای مختلف پل 133 -4
-3-3 معرفی برنامه کامپیوتری و آیین نامه مورد استفاده در تحلیل 137 -4
-4-3 بارگذاری 137 -4
137 (Live Load) -1-4-3 بار زنده -4
-2-4-3 اثر ضربه (ضریب دینامیکی) 139 -4
139 ( Dead Load) -3-4-3 بار مرده -4
140 (Wind Load) -4-4-3 بار باد -4
140 (Earth quake Load) -5-4-3 بار زلزله -4
-4 پروسه آنالیز پل و محاسبه نیروهای وارد بر پی 141 -4
-1-4 تحلیل استاتیکی پل 141 -4
-2-4 تحلیل دینامیکی طیفی چند مودی 149 -4
-5-4 تحلیل و کنترل ظرفیت شالوده 157
-1-5 ظرفیت باربری شالوده پل 157 -4
-2-5 کنترل ظرفیت برشی شالوده 159 -4
-1-2-5 کنترل برش خمشی 159 -4
-2-2-5 کنترل برش پانچ 160 -4
-3-5 کنترل ظرفیت خمشی 161 -4
-1-3-5 کنترل ظرفیت خمشی با توجه به روشهای طراحی 161 -4
VI
فهرست
-2-3-5 کنترل ظرفیت خمشی بوسیله محاسبه نسبت ظرفیت به نیاز 163 -4
-1 محاسبه نسبت ظرفیت به نیاز جهت پایه ها و شالوده ها 163 -2-3-5 -4
-2 محاسبه نسبت ظرفیت به نیاز برای روانگرائی 174 -2-3-5 -4
-6 نتایج محاسبات و کنترل های صورت گرفته 175 -4
183- فصل پنجم – بهسازی و مقاوم سازی پل انتخابی 176
-1 مقدمه 177 -5
-2 مقاوم سازی شالوده 178 -5
-1-2 افزایش ظرفیت باربری 178 -5
-2-2 افزایش مقاومت خمشی 180 -5
-3 جزئیات اجرای بهسازی 182 -5
186- فصل ششم – اقتصاد مقاوم سازی پل ها 184
-1 اقتصاد مقاوم سازی 185 -6
نتیجه گیری و پیشنهادات 188
195- پیوست 190
بررسی فنی و اقتصادی مقاوم سازی شالوده پل های بتنی در تهران
