قسمت اول طراحی پل های کابلی ترکه ای /The first part Cable Stayed bridges

قسمت اول طراحی پل های کابلی ترکه ای /The first part Cable Stayed bridges

طی این چند سال طراحی و ساخت پل های کابلی ترکه ای در ایران رواج یافته است. یکی از اولین پل های کابلی ترکه ای که خودم از نزدیک شاهد ساخت آن بودم پل کابلی شوشتر بود با طول قسمت کابلی پل حدود 324 متر عرض پل 14 متر طول بزرگترین دهانه 150 متر مجموع ارتفاع پایه و برج (Pylon) پایلون 75 متر بود.

قبل طراحی پل های کابلی ترکه ای و حتی پل های معلق درباره تفاوت این پل با پل معلق در پست بعدی خواهم نوشت چیزی که در این پلها مشترک هست اطلاعات مهندسی ژئوتکنیک در تمام مواد کارهای عمرانی بدون این اطلاعات هیچ طراحی هیچ سازه ای نمی تواند طراحی کند.

تمام پروژه های عمرانی بر روی زمین بنا شده و بار خود را به زمین منتقل می کنند، لذا طرح پی و شالوده برای آنها اجتناب ناپذیر است. همیشه در کنار نقشه ها مقاومت فشاری خاک نوشته شده است و از آن ابعاد و اندازه فونداسیون را حساب می کنند.

با توجه به متغیر بودن ویژگی های زمین، نقش مهندس ژئوتکنیک در پیشنهاد پارامترهای زمین برای مقاصد طراحی پی بسیار حساس است.

از جمله اهم اهداف انجام مطالعات ژئوتکنیک در محل ساختگاه پل می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

-         تعیین مشخصات و پارامترهای ژئوتکنیکی لایه ها مختلف بستر ساختگاه پل

-         بررسی زمین شناسی محل

-         ارائه روابط کنترل کننده گسیختگی ونشست در بستر شالوده ها

-         بررسی لزوم یا عدم لزوم محافظت شالوده در مقابل خاک و آب مجاور آن و تعیین مشخصات سیمان

-         تعیین نوع خاک براساس تقسیم بندی آیین نامه زلزله (استاندارد شماره 2800) ویرایش به روز

انجام آزمایش های دیلاترمتری حفر شده به عمق حداکثر 45 متر در سه بخش کلی زیر انجام شده است.

الف- عملیات حفاری و آزمایشات صحرایی

ب- آزمایشات آزمایشگاهی

ج-تجربه و تحلیل نتایج مطالعات ژئوتکنیک و تهیه گزارش ژئوتکنیک

شرح نمونه لوگ گمانه BH1

در این لوگ این گمانه که عمق آن 45 متر بوده، مشخصات فرضی لایه های مذکور از سطح زمین طبیعی تاانتها گمانه به شرح ذیل ارائه می گردد:

-         از سطح زمین تا عمق 4 متر: رس سنگ مارنی هوازده

-         از عمق 4 متر تا 8 : مارن غیر هوازده قهوه ای متمایل به قرمز رنگ به همراه لای سنگ است که یک سنگ آهک از عمق 7 تا 7.5 متر نیز مشاهده شده است.

-         ...

-         از عمق 41 تا 44 متر: گلسنگ قهوه ای رنگ

-         از عمق 44 تا 45 متر: تناوبی از آهک و مارن

در پایان تعیین نوع پی و یا ظرفیت باری شمع در محل های مورد نیاز مشخص می شود.

ضرایب زلزله خیزی محل پروژه

براساس آیین نامه 2800 ویرایش به روز ایران مورد استناد قرار می گیرد.

-         طبقه بندی در ردیف II جدول قابل ارزیابیاست.

-         مقدار شتاب مبنای طرح 0.35 g می باشد.

-         زمان تناوب نوسان ساختمان T=0.5s می باشد.

-         براساس شرایط تحت الارضی سرعت موج برشی (Vs)

-         تا عمق 30 متر 7.50> Vs >375 متر بر ثانیه ارزیابی می شود.

آزمایش دیلاتومتری پل

دستگاه توسط دکتر J.M.O.Hughes  ابداع و توسط شرکت کمبریج اینستو ( CambridgeInsitu Co) توسعه داده شده است.

در هنگام استفاده، دستگاه به عمق که مورد نظر است منتقل شده و پس از آنکه درمحل مورد نظر در گمانه قرار گرفت بوسیله پمپ های هیدرولیکی به دیواره های گمانه فشار اعمال می شود. جابجایی های حاصل از فشارهای اعمالی بوسیله سنسورهای استرین گیجی (Strain Gauge) قرائت شده و خروجی دستگاه توسط پورت RS232  به کامپیوتر منتقل و پس از اعمال کالیبراسیون های متعدد به صورت منحنی تنش و کرنش توسط نرم افزار WINLOG نمایش دادهمی شود.

 اول چیز در تمام کار

تفاوت این دسته از پل ها با سایر پل های موجود در عنصر سازه ای کابل آنها می باشد. پل های کابلی عضو باربر اصلی، کابل بوده و به همین علت می توان سختی خمشی کمتری برای عرصه در نظر گرفت، علاوه بر کابل ها که از نظر شکل، جنس و حالت ساخت به دسته گوناگونی تقسیم می شوند، معماری و چگونگی چیدن و مرتب کردن آنها نیز گوناگون بوده و از تنوع زیادی برخوردار هستند. یک سیستم کابلی در واقع همان نحوه آرایش و یا چیدن کابل ها برای فراهم کردن یک مسیر بهینه انتقال نیروهای قایم به برج ها(دکل) و پایه های پل می باشد که طراح پل با توجه به شرایط و بررسی های اقتصادی و سازه ای بر می گزیند، این مسیر انتقال نیرو در پل های معلق به دو دسته اصلی و فرعی تقسیم شده و نیروهای موجود در کابل های آویز در نهایت توسط کابل اصلی به پایه های منتقل می شوند ولی در پل های ترکه ای سیستم کابلی، همگن و یکدست بوده و نیروها مستقیما به پایه ها می رسند، در بخش های بعدی این نوشته به معرفی سیستم های کابلی و مصالح کابلی مربوطه پرداخته و مسائل خاص مربوط به تحلیل های استاتیکی و دینامیکی را بررسی خواهم کرد.

معرفی انواع سیستم های کابلی این پل ها

مزیت اصلی پل های کابلی بر سایر پلها، بزرگ بودن دهانه تقسیم می شوند،

آشنای به عنوان پلهای کابلی

تفاوت شکل ظاهری  پل کابلی Fan (پنکه ای) با Harp  (ساز چنگ)

این تفاوت درقسمت شاه تیر برج (دکل پل) می باشد قسمتی که کابلها از شاه تیر برج به آن متصل هستند و از طرفی کابل ها به عرشه پل کابلی بسته به شرایط محیط این طراحی صورت می گیرد.