تخریب پل ها در زلزله نورتریج

-زلزله نورتریج در 17 ژانویه 1994، به دلیل آسیب به شبکه بزرگ آزادراهی که روزانه به میلیون‌ها مسافر خدمات‌رسانی می‌کند، توجه جهانی را به خود جلب کرد.

-قابل توجه‌ترین آن آزادراه سانتا مونیکا، بین ده ایالت بود که به عنوان شلوغ‌ ترین آزاد راه در ایالات متحده شناخته می‌شود، جاده‌های سطحی مجاور را به مدت سه ماه در حالی که آزاد راه تعمیر می‌شد، دچار ترافیک سنگین کرد.

-شتاب عمودی بالای زلزله نورتریج اولین نیرویی بود که باعث شکست ستون پل شد. نرخ شتاب عمودی بالاترین میزان ثبت شده در آمریکای شمالی بود. در مطالعه حرکت موج زمین شواهدی از تقویت امواج سطحی وجود داشت که باعث افزایش آسیب سازه ای شد. ارتعاشات ناشی از زمین لرزه ، برای ستون‌های پل که برای بزرگی ارتعاشات طراحی نشده بودند، ویرانگر بود و منجر به تخریب گسترده ستون‌ها شد.

خرابی‌های معمول مشاهده شده در این سازه‌ها در اثر زلزله‌ شامل موارد زیر بودند:

• شکست برشی و خمشی در ستون‌های بتنی پایه پل‌ها با شکل پذیری کم
• شکست خمشی و کمانش در ستون‌های فلزی استفاده شده در پایه پل‌ها
• شکست تکیه گاه‌های فلزی متصل کننده پایه پل و عرشه پل (یاتاقان)
• شکست پی پل‌ها به علت روانگرایی خاک

وارد شدن این آسیب‌ها به پل‌ها موجب موارد زیر شده است :

• فرو ریزش عرشه‌ها
• جابجایی افقی و قائم آن‌ها نسبت به هم
• شکست‌های کششی و فشاری در شاه تیرهای عرشه‌ها
• واژگونی کامل پل‌ها
• و دیگر خسارات کلی و جزئی

آسیب‌های مربوط به پایه‌های بتنی :

-تقریباً تمامی ستون‌های بتنی آسیب دیده در پل‌ها، با توجه به با آیین نامه‌ها و دستورالعمل‌های قدیمی طراحی و اجرا شده‌اند که به عنوان مثال میلگردگذاری‌های انجام شده کم و ضعیف بوده است. این نوع میلگرد گذاری ضعیف که باعث تردشکن و غیرشکل‌پذیر بودن ستون‌های بتنی می‌شود، عامل شکست ستون‌های کوتاه در برش و ستون‌های بلند در خمش، در حین زلزله، شده است.

• تاثیر روند طراحی بر تخریب پل ها در نورثریج :

-حدود 2000 پل در ناحیه مرکزی زمین لرزه نورتریج وجود داشت. شکست‌ تعدادی از این پل ها ، سختی‌های شدیدی را برای عموم مردم در سفر ایجاد کرد. شکست این پل ها در درجه اول به دلیل شکست ستون های تکیه گاه بود که قبل از سال 1971 طراحی و ساخته شده بودند.

-زمان بندی در اینجا بسیار مهم است، زیرا پس از زلزله 1971 سن فرناندو، استانداردهای طراحی زلزله به طور قابل توجهی سخت تر شد. با این حال، دو پل در آزادراه دره سیمی-سن فرناندو که هر دو مدت کوتاهی پس از زلزله 1971 ساخته شده بودند ، دچار مشکل شدید ستون شدند که منجر به شکست پل شد.

-از سوی دیگر، چندین پل دیگر آسیب نسبتاً جزئی را تجربه کردند، اما پل هایی که مطابق با معیارهای فعلی طراحی شده بودند، مطابق انتظار عمل کردند و با هدف و فلسفه مشخصات پل انجمن مقامات بزرگراه و حمل و نقل ایالتی آمریکا (AASHTO) مطابقت داشتند. در آن پل ها، آسیب قابل مشاهده بود و ترمیم آن نسبتاً آسان بود.

• عملکرد پل ها بر اساس سال طراحی شده :

-سازه های جدیدتر طراحی شده با مشخصات فعلی به خوبی عمل کردند.

-ضعیف‌ترین عملکرد کلی در پل ‌های طراحی‌شده قبل از سال 1971 مشاهده شد.

-عملکرد آن پل‌هایی که بین سال‌های 1971 و 1981 طراحی شدند - یک دهه تکامل در استانداردهای طراحی لرزه‌ای پل - ترکیبی‌تر بود: برخی خوب عمل کردند، برخی نه.

-پل‌هایی که پس از سال 1981 طراحی شدند، زمانی که استانداردهای جدیدتر طراحی لرزه‌ای در کالیفرنیا نسبتاً مناسب بود، عموماً عملکرد بسیار خوبی داشتند.

• تاثیر مقاوم سازی پل ها :

-مقاوم سازی مقاومت در برابر زلزله را بهبود می بخشد. تکنیک‌های مقاوم‌سازی مهارکننده‌های مفصلی، پوشش ستون و تقویت فونداسیون عموماً عملکرد پل‌های آسیب‌دیده را بهبود بخشید. اگر چه مقاوم‌سازی خالی از اشتباه نیست، اما بار دیگر خرابی و آسیب سازه را کاهش می‌دهد.

-نمونه فن اوری های مورد استفاده برای مقاوم سازی پلها ،  از جمله استفاده از مهار کننده های لولا یا مفصل و ژاکت های ستون ، در این زلزله بسیار خوب عمل کردند. این زمین لرزه اولین آزمایش ستون های محصور شده توسط ژاکت های فولادی را ارائه کرد و هیچ کدام شکست را تجربه نکردند.

• درس های آموخته شده از تحقیقات مهندسی زلزله :

-طراحی یک پل بزرگراه برای مقاومت در برابر نیروهای بزرگ زلزله از نظر فنی یک مشکل چالش برانگیز و تا زمان های نسبتاً اخیر دلهره آور است. با این حال، زمین لرزه های اخیر، همراه با FHWA  و تلاش های تحقیقاتی تحت حمایت دولت، چیزهای زیادی در مورد عملکرد پل در این شرایط به ما آموخته است.

-اگرچه طراحی یا مقاوم‌سازی پل برای «ضد زلزله» عملاً غیرممکن است، اما تعدادی از اصول اولیه شناسایی شده‌اند که در صورت رعایت آنها، عملکرد لرزه‌ای پل‌ها را بهبود می‌بخشد و احتمال ریزش سازه را به حداقل می‌رساند.

-زلزله نورتریج به ما نشان داد که ما واقعاً در مسیر درستی با توجه به توسعه طراحی پل بزرگراهی مقاوم در برابر لرزه و روش‌ها و فناوری مقاوم‌سازی هستیم.

-شواهد نشان می دهد که اگر وزارت حمل و نقل کالیفرنیا (Caltrans) زمان لازم را داشت تا برنامه مقاوم سازی فعلی خود را قبل از وقوع زلزله نورثریج تکمیل کند، بسیاری از خرابی های سازه ای اصلاً رخ نمی داد و بسیاری از آسیب ها به حداقل می رسید.

-برنامه تحقیقات لرزه ای FHWA  تحقیقات را در چهار حوزه اولویت دار برای بهبود عملکرد لرزه ای پل ها متمرکز کرده است:

• بهبود روش‌های طراحی مقاوم لرزه‌ای پل‌های جدید.
• توسعه و بهبود تکنیک های ارزیابی آسیب پذیری و مقاوم سازی سازه های موجود.
• توسعه تکنیک های ارزیابی و تحلیل برای طراحی لرزه ای و مقاوم سازی پایه های پل.
• تدوین دستورالعمل‌های اولیه برای طراحی لرزه‌ای و مقاوم‌سازی پل‌هایی با دهانه بلند.

برای دیدن لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت قسمت "اطلاعات بیشتر" را ملاحظه نمائید.

فایل های کمکی : 1-فایل پی دی اف تجزیه و تحلیل پل مقاوم سازی شده در 60 صفحه و به زبان انگلیسی 2-فایل پی دی اف در مورد تحلیل رفتار و شکست یک پل بزرگراهی در زلزله نورثریج در 175 صفحه و به زبان انگلیسی

توجه : اگر به اطلاعات بیشتری در مورد زلزله نورثریج نیاز دارید ، پاورپوینت " بررسی جامع زلزله نورثریج " با 434 اسلاید را از اینجا دانلود نمائید .

منبع تهیه پاورپوینت : منبع اولیه مطلبی در سایت سبز سازه ، سایر مطالب از سایت ها و منابع خارجی و ترجمه متون مرتبط