چگونه از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها استفاده می شود؟ [تصویر]
  • calendar icon 29 دی 1400

چگونه از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها استفاده می شود؟

چگونه از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها استفاده می شود؟ پل‌ ها ها سازه های بسیار مهمی هستند و می توانند در هنگام زلزله آسیب جدی ببینند و هزینه های گزافی را به همراه داشته باشند. نباید فراموش کرد که پل ها عموماً سنگین و دارای دهانه های طولانی هستند و اگر از استحکام و شکل پذیری خوبی برخوردار نباشند در اثر زلزله آسیب می بینند. برای جلوگیری از این آسیب ها و کاهش هزینه ها می توانید با مشاور مقاوم سازی در ساختمان ها و سازه ها مشورت کنید و به مقاوم سازی پل ها توجه کنید.  

تعریف پل:

پل سازه ای است که برای عبور از موانع فیزیکی از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده می شود. علاوه بر این، پل های متحرک ساخته شد تا کشتی ها و قایق های بلند از زیر آنها عبور کنند. تاریخچه پل ها: ساختن تنگه و پل برای عبور از دره ها و رودخانه ها یکی از قدیمی ترین فعالیت های بشر است. پل های قدیمی اغلب از مواد طبیعی مانند چوب، سنگ و الیاف گیاهی، معلق یا تیر آهن ساخته می شوند.

 

چگونه از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها استفاده می شود؟

جنس پل های معلق

  پل ‌های معلق از کابل ‌هایی ساخته شده ‌اند که از الیاف گیاهی متصل به صخره‌ها و درختان در دو طرف ساخته شده‌ اند، در حالی که پل‌ های دارای تیرهای باربر از تیرهای چوبی ساخته شده‌ اند که با مصالح سنگی پوشانده شده‌اند. ساخت پل های سنگی به دوران پیش از روم بر می گردد، زمانی که پل های زیادی در خاورمیانه و چین ساخته شد. اولین پل های قوسی در اروپا در 800 سال قبل از میلاد مسیح برای عبور از رودخانه ها از سنگ ساخته شد.

پل ها و انواع آنها:

پل های چوبی: این پل ها معمولاً با خرپا یا تیرهای مشبک شکل هستند و در حال حاضر به صورت موقت مورد استفاده قرار می گیرند. پل های سنگی: به دلیل مقاومت فشاری خوب مصالح سنگی، پل های قوسی زیادی از این مصالح ساخته می شود. با توجه به کمبود کارگران سنگ و زمان نسبتاً طولانی برای تهیه مصالح و اجرای سازه ها، این پل ها در حال حاضر کاربرد محدودی دارند. پل های بتنی: در بسیاری از پل های قوسی به دلیل مقاومت فشاری بهینه، امروزه به جای سنگ از بتن استفاده می شود.

انواع آسیب به پل ها در اثر زلزله و مقاوم سازی پل ها

در زیر انواع آسیب‌هایی که زمین‌لرزه‌ها می‌توانند بر روی پل‌ها ایجاد کنند آورده شده است که نیاز به پل‌های مقاوم سازی را نشان می‌دهد.

آسیب های وارد بر ستون پل ها

ضوابط طراحی لرزه ای پل ها نشان می دهد که ستون ها می توانند در اثر زلزله آسیب ببینند و تحت تأثیر اشکال غیرقابل انعطاف قرار گیرند. به این ترتیب می توان از نیروهای لرزه ای جلوگیری کرد و در صورت بروز رفتار کشسانی در حین طراحی ستون ها، نتایج بهتری به دست آورد. در صورتی که ستون ها نتوانند در برابر زلزله مقاومت کنند، این المان ها باید در مقابل تغییر شکل های غیرکشسانی مقاومت کنند، در غیر این صورت آسیب خواهند دید. آسیب به پل ها بسیار مهم است. زیرا ستون ها بارهای ثقلی پل ها را تحمل می کنند و در صورت آسیب، کل سازه فرو می ریزد. برای اینکه ستون های پل در برابر تغییر شکل های الاستیک مقاومت کنند، در هنگام ساخت پل باید به جزئیات آرماتور مندرج در آیین نامه مانند مقدار و فاصله بارها و طول نگهدارنده آرماتورها توجه شود. در این صورت هزینه مقاوم سازی پل ها بعد از زلزله زیاد نخواهد بود.  

فرو ریختن عرشه پل ها

یکی از رایج ترین انواع آسیب به پل ها در هنگام زلزله، فروریختن عرشه آن ها به دلیل نبود طول نشیمنگاه و اتصال مناسب بین دو سر تغذیه و ستون ها است. درزهای ناپیوستگی بین پانل های عرشه پل روی ستون ها نیز اغلب رخ می دهد. دو انتهای پانل عرشه توسط پدهای روی ستون ها پشتیبانی می شود. در صورت کاهش طول این پایه ها، تفاوت جابجایی پایه های پل در هنگام زلزله به دلیل ارتعاشات ناهمگون ستون ها باعث از بین رفتن تکیه گاه دال و فروریختن دال به صورت یک تنه می شود. جابجایی نسبی ستون ها نسبت به یکدیگر در اثر پدیده روانگرایی در زلزله رخ می دهد و باعث فروریختن ستون ها می شود. این گسل ها در پل های کمانی و خمیده نیز به دلیل تغییر شکل های دورانی حول محور عمود بر عرشه رخ می دهد. مقاوم سازی از آسیب جدی به پل ها جلوگیری می کند.

کمانش تیر ورق های پل

به دلیل استحکام بالای فولاد، پل های فلزی عناصر نازک و سبکی هستند که در برابر بارهای ثقلی و لرزه ای مقاومت می کنند. اگر مهاربندی جانبی خوبی بین تیرهای پل وجود نداشته باشد، در اثر نیروهای جانبی لرزه ای که در جهت عرضی به تیرها نفوذ می کنند، تیرها به شدت آسیب می بینند. علاوه بر این، اگر سفت کننده ها و مهاربندهای جانبی مناسب نباشند، کمانش جانبی پل ها ایجاد می شود.

ضربه زدن عرشه پل ها به همدیگر

اگر فاصله کافی بین اتصالات شکسته پل وجود نداشته باشد، پانل های عرشه با هم برخورد می کنند و باعث آسیب می شوند. ساختمان ها و سازه های مشاور مقاوم سازی می توانند با بازرسی پل ها آسیب را کاهش دهند.

آسیب دیدن بالشتک ها

در بیشتر موارد، بالشتک های زیر عرشه پل در اثر زلزله آسیب می بینند که این امر باعث افزایش نیروهای وارده به روبنا می شود. روش های مختلفی برای مقاوم سازی پل ها برای جلوگیری از این آسیب ها در هنگام زلزله وجود دارد.

انواع روش های مقاوم سازی پل ها

متوجه شدید که زلزله خسارات زیادی به پل ها وارد کرده است. اما با توصیه مشاور مقاوم سازی ساختمان و سازه ها می توان از خسارت های وارد به پل ها جلوگیری کرد.

محصور کردن ستون های پل

ستون پل ها تحت تاثیر نیروهای زلزله قرار می گیرند و همچنین دچار تغییر شکل های کشسانی جدی می شوند. بنابراین، ستون ها باید شکل پذیری کافی برای مقاومت در برابر تغییر شکل داشته باشند. این عناصر می توانند در صورت عدم وجود جزئیات آرماتور مناسب بسته شوند تا شکل پذیری مورد نظر ایجاد شود و مقاومت خمشی و برشی ستون ها افزایش یابد. این محفظه با مقاوم سازی پل ها را می توان با ژاکت های بتنی، فولادی یا محصولات پلیمری ساخت.

استفاده از قید برای درزهای انقطاع

گفته می شود که طول ناکافی نشیمنگاه و از بین رفتن درز ناپیوسته یکی از دلایل اصلی ریزش پل است. برای جلوگیری از جدا شدن درزها می توان از گیره استفاده کرد. می توان با استفاده از بست های مناسب ارتباط خوبی بین روبنا و ستون ها ایجاد کرد تا از ستون شدن عرشه پل و فروریختن پل در انتها جلوگیری شود. در واقع به نوعی مقاوم سازی پل ها به این صورت انجام می شود.

ایجاد تیرهای اتصال، روش دیگر مقاوم سازی پل ها

با تشکیل تیرهای اتصال در وسط ارتفاع ستون های پل می توان قاب هایی با صلبیت و مقاومت بالا در جهت عرضی پل ساخت.این تیرها باعث کوتاه شدن طول موثر ستون ها و افزایش مقاومت و شکل پذیری آنها می شود.

استفاده از FRP برای مقاوم سازی پل ها

استفاده از FRP برای مقاوم سازی پل ها توسط مشاور مقاوم سازی ساختمان ها و سازه های برای مزایای آن توصیه می شود. این روش می تواند از شکستگی شکننده پایه های پل در هنگام زلزله جلوگیری کند. ستون های تقویت شده با این روش مقاوم سازی دارای مقاومت فشاری و شکل پذیری بالاتری هستند و همچنین در برابر بارهای ضربه ای مقاومت بیشتری دارند.

استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها

زمین لرزه های اخیر خسارات مادی زیادی به پایه های پل وارد کرده است. وجود زلزله در اطراف این سازه ها و وجود شکستگی های شکننده در پایه های پل به طور مستقیم نشان دهنده استحکام سازه است. از بین رفتن پایداری این سازه‌ها و ریزش پل ممکن است خسارت‌های مالی جدی به زیرساخت‌های شهر وارد کند و همچنین خسارت‌های جانی مستقیم و غیرمستقیم در حین و پس از زلزله وارد شود. به همین دلیل است که روش های مقاوم سازی پل این ساختارها بسیار مهم است.

تخریب پل ها در اثر زلزله:

از طرفی در اکثر موارد مقاوم سازی با روش های سنتی به دلایل مختلف از جمله توقف تردد پل در زمان مقاوم سازی، افزایش ابعاد سازه، زیر آب قرار دادن پایه پل و روش های FRP و مقاوم سازی برای این سازه ها مناسب نمی باشد. مقاوم سازی سنتی را ندارد و مقاوم سازی مزایای زیادی دارد که می توانید مزایا و معایب استفاده از مواد FRP را در پل ها مشاهده کنید. استفاده از تکنیک های مقاوم سازی با FRP نشان داده است که می توان از شکستگی ترد پایه های پل در هنگام زلزله جلوگیری کرد. علاوه بر قابلیت های این مواد برای فونداسیون های موفق مقاوم سازی پل، خواص منحصر به فرد مواد FRP (از جمله مقاومت در برابر خوردگی) به همراه مزایای عملکردی فراوان باعث شده تا مهندسان روز به روز با رعایت روش مقاوم سازی با مواد FRP از روش های سنتی فاصله بگیرند. اگرچه استفاده از مواد FRP در پل های چوبی و فلزی محدودتر است، اما استفاده از آنها در مقاوم سازی پایه های پل بتنی بسیار محبوب و شناخته شده است.

استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها

چگونه از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها استفاده می شود؟ استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها چندین سال است که به جامعه مهندسی عمران معرفی شده است. مطالعات مختلف مقاوم سازی با FRP نشان داده است که مقاوم سازی بتن موضوع بحث های زیادی است. در واقع دلیل این امر تعداد زیاد سازه های بتن آرمه ساخته شده در قرن اخیر است و این سازه های (بتنی) که اکنون در مقاوم سازی به شرح ساخت آنها پرداخته ایم به دلایل مختلف به مقاوم سازی نیاز دارند. از مزایای مهم مقاوم سازی با FRP و مصالح آن میتوان به مقاومت کششی بسیار بالا و وزن بسیار کم اشاره کرد. پلیمر تقویت شده با فیبراز دو جزء اساسی تشکیل می‌شوند؛ فایبر (الیاف) و ماتریس (رزین). در چارچوب این تحقیق، افزایش مقاومت فشاری، شکل‌پذیری و مقاومت ضربه‌ای بخش‌های بتنی ساختمان‌ها به‌ویژه ستون‌ها و پایه‌های پل، با خمش استوانه‌های بتنی با پارچه‌های FRP اعم از شیشه‌های CFRP کربن یا GFRP مورد بررسی قرار گرفت. ستون های تابیده شده با FRP دارای مقاومت فشاری بالاتر، شکل پذیری بالاتر و مقاومت در برابر ضربه بسیار بیشتری هستند.

مزایای استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها عبارتند از:

-  مصالح FRP  قابل نصب بروی تمام مصالح مهندسی می باشد ( فولاد، بتن، چوب، مصالح بنایی و ...) -  قابلیت افزایش مقاومت محوری، برشی و خمشی پایه. -  افزایش شکل پذیری و قابلیت جابه جایی نسبی نهایی بیشتر. -  قابلیت اجرای این روش مقاوم سازی برای پایه های موجود در زیر سطح آب. - افزایش حداقلی در ابعاد پایه در بین روش های مشابه. - سرعت بالا مقاوم سازی بدون توقف کار ساخت.

 

 مزایای استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها عبارتند از:

 

کاربردهای FRP

  • تعمیر و تقویت با مواد FRP و پوشش با رزین مناسب مانند اپوکسی
  • بازسازی بتن و جایگزینی آرماتورهای فولادی با میلگرد FRP
  • تقویت سازه عناصر و اجزاء با مواد FRP
  • تزریق رزین اپوکسی و هاردنر به اجزای سازه یا حفاظت بتن با پوشش پلیمری ضد اسید FRP
  • پوشش اجزا با FRP
  • جایگزینی میلگرد FRP به جای میل گردهای پوسیده شده بتن
  • جایگزینی ستون ها، تیرها و کف ها با بتن جدید و المان های بسته بندی با الیاف FRP
  • تامین عدم استحکام با پروفیل ها و ورق های کامپوزیت FRP
  • سیستم اختلاط پلیمری FRP و روش مرسوم مقاوم سازی
  • مقاوم سازی با ورق ها و الیاف CFRP و الیاف GFRP در تیرها، ستون ها و دیوارهای بتنی
  • پوشش فیبر FRP و محفظه الیاف پلیمری در بتن
  • افزایش مقاومت بتن با بسته بندی و تزریق دوغاب اپوکسی و بسته بندی و خمش با FRP
  • تقویت خمشی با مقاوم سازی FRP
  • استفاده از سیستم مهار جانبی و توانمندسازی موضعی اعضا با FRP
  • استفاده از روش تقویت سازه و مقاوم سازی ساختمان با FRP به دلیل سرعت بالای اجرای الیاف FRP، ورق چند لایه FRP و میلگرد
  • کامپوزیت FRP
  • ساخت سازه های سیستم کامپوزیت FRP با استحکام و دوام بالا در محیط های اسیدی و خورنده
  • استفاده از روش کاشت میلگرد FRP در المان بتنی به دلیل مقاومت بسیار بالای آرماتور FRP
  • مقاوم سازی با FRP
آخرین کلام چگونه از مصالح FRP در مقاوم سازی پل ها استفاده می شود؟ پل ها سازه های حساسی هستند زیرا هرگونه آسیب در حین و پس از زلزله منجر به خسارات مادی و جانی می شود. استفاده از روش های مختلف مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای در سال های اخیر افزایش یافته است، زیرا زلزله های متعددی رخ داده و سازه ها به ویژه شریان های حیاتی آسیب دیده اند. قبل از مراحل مقاوم سازی، کار انجام شده بر روی سازه ای که پل ها به عنوان سازه های استراتژیک و مهم اهمیت مضاعف دارند از اهمیت بالایی برخوردار است.
: اشتراک گذاری