بررسی آسیب دیدگی پل ها تحت بارهای انفجاری و نحوه مقاوم سازی آن

پلها زیرساخت های بسیار مهم حمل و نقل کشور هستند. باتوجه به افزایش حملات تروریستی در سراسر جهان و به ویژه منطقه مهم خاورمیانه وکشورهای همسایه ایران نظیر عراق وترکیه وافغانستان با توجه به سوابق موجود جنگ در ایران ضرورت پرداختن به موضوع انفجار پلها در معرض بارهای انفجار که شریان های حیاتی حمل و نقل کشور هستند، بیشتر وبیشتر معلوم میشود. با این حال مهندسین پل به طور معمول فرض امنیت پلها را تحت بار انفجاری درروند طراحی در نظر نمیگیرند. قوانین قطعی برای مقاومت در برابر باد، زلزله وبرخورد کشتی،وجود دارد. اما هیچ اقدام پیشگیرانه برای انفجارتاکنون پرداخته نشده است. تحلیل های مقاوم در برابر انفجار پل پروژه ای جدید می باشد. به این علت که، مطالعه روی پلها در مقابل بار انفجاری دارای ارزش مهم نظامی میباشد.مطالعه بر روی اثر آسیب پل تحت بار انفجاری به منظور تهیه منبع مناسبی جهت حفاظت امن واهداف پدافند غیرعامل در آینده نزدیک باید مدنظر جدی قرار بگیرد.همچنین در طبقه بندی سازه ها بر اساس اصول پدافند غیرعامل ، پل ها جزو مراکز مهم قرار می گیرند. بدین معنا که وجود و استمرار فعالیت آنها برای بخشی از کشور دارای اهمیت است .بسیار روشن است که بزرگراه ها و پل ها ستون فقرات سیستم حمل ونقل عمومی کشورها هستند ،آنها در تخلیه و دسترسی اضطراری نقشی حیاتی دارند و آسیب یا تصرف آنها به وسیله دشمن باعث بروز اختلال در سیستم حمل ونقل کشور می گردد. اهمیت بحث پل در مقایسه با ساختمان اینجاست که اعضای پل مانند عرشه وستون ها به طور مستقیم در مقابل موج انفجار قرار دارند،اما در ساختمان های مهم این امکان وجود دارد تا با کمک محوطه ساز ی وطراحی سایت بن بست مناسبی برای فاصله امن انفجار ایجاد کنیم در حالیکه در پل ها با توجه به سطح دسترسی بالا مانند عبور و مرور های جاده و پارکینگ ها و پیاده رو ها وجود دارد،این امر سبب میشود که نتوان سطح امن مناسبی ایجاد نمودواجزای سازه ای در معرض تهدید نزدیکتری تا ساختمان ها میباشند. همچنین تیر وستون ها در ساختمان ها به طور غیر مستقیم تحت بار انفجاری قرار میگیرند حال آنکه در پل ها اینچنین نیست. همچنین بار انفجاری وپاسخ آن برای دیوار صاف به صورت تجربی تاییدواعتبارسنجی شده حال آنکه برای اعضای سازه ای وموج انفجار چیز زیادی نمیدانیم. بنابراین تحقیقات بیشتری لازم است تا معلوم شود آیین نامه هایی که برای ساختمان ها در دسترس است میتواند برای پل ها استفاده شود ویاخیر. 1-2- سابقه و ضرورت انجام تحقیق:با توجه به موقعیت مکانی کشور ایران و سابقه جنگ تحمیلی و تهدیدات موجود، کشور ما همواره از نظر حملات مورد تهدید قرار می گیرد و نظر به اهمیت پل ها در سیستم حمل و نقل، بحث بررسی آسیب پذیری پل ها در برابر انفجار و حملات تروریستی و هم راستایی آن با اهداف وسیاست های پدافند غیر عامل آشکار می گردد. همچنین تاکنون مقاومت در مقابل بار انفجاری، برای سازه های ساختمان های دولتی و سازه های نظامی و تأسیسات پترو شیمی مورد توجه ویژه مهندسین سازه قرار گرفته است.حال آنکه برای پل ها که شریان های اصلی شهرها را شامل می شوند، این ضرورت چندین برابر اهمیت خود را نشان می دهد. در سطوح بالاتر زمانی این ضرورت خودش را نشان می دهد که حتی در آیین نامه آشتو aashto به طور مشخص برای پایه ی پل ها ضریب بارموثردر برخورد کشتی و اصابت وسیله نقلیه در نظر گرفته می شود، اما تاکنون در این آیین نامه راهنمای مشخصی برای ضریب بار انفجاری در نظر نگرفته نشده است. لذا این پایان نامه در راستای این ضرورت ارائه می گردد.1-3- هدف از انجام تحقیق:بررسی پل های تحت بار های انفجاری و ارزیابی آنها شامل تعیین حداکثر لنگرها و برش های در مقاطع بحرانی اجزای پل و مقایسه با ظرفیت های مربوطه برای ارزیابی کارایی آنها از اهداف این پروژه بوده که با روش سعی و خطا بیشترین مقدار بار انفجاری که شاه تیر فلزی بدست می آید. آنالیز تأثیر بار انفجاری تبدیل به یک بار خارجی گردیده و به سازه اعمال می گردد. بعلاوه ارائه یک روش برای بهبود کارایی و بالا بردن مقاومت سازه پل در برابر تأثیر بارهای انفجاری ، همچنین بررسی نقاط بحرانی پل تحت بارانفجاری ومیزان تاثیر مقاومسازی در کاهش صدمات وارده را می توان از اهداف این تحقیق دانست. 1-4- روش تحقیق:با توجه به بحثهای فوق واهمیت موضوع, دراین پایان نامه ابتدا یک سازه پل با سیستم مرکب شاهتیر فلزی موجود در کشور انتخاب می گردد سپس مدلسازی پل مورد مطالعه انجام خواهد شد.مدل مورد نظر برای سه مقدارمتفاوت 250 و 500 و 1000 کیلوگرم tnt ماده منفجره ودرتعدادی از نقاطی که بنظر بحرانی می باشند در بالای پل مورد بررسی آسیب پذیری قرار گرفت و در نهایت با انتخاب روش مقاوم سازی اقدام به بررسی و مقایسه نتایج می گردد .1-5- ساختار پایان نامه:ساختار کلی این پایان نامه به این ترتیب می باشد که بعد ازمقدمه ای در رابطه با موضوع مورد تحقیق در فصل اول، در فصل دوم به ارائه مفهوم انفجار و تئوری بارگذاری انفجاری برسازه می پردازیم ،در ادامه در فصل سوم چند نمونه از پل های آسیب دیده در مقابل بار انفجاری در نقاط مختلف را ارایه میکنیم وسپس ،اجزای آسیب پذیر پل در مقابل انفجار را مورد ارزیابی قرار داده ، با بیان روشهای مختلف کاهش آسیب پذیری اجزای مهم پل به ارائه مفهوم مقاوم سازی پرداخته و روشهای مختلف مقاوم سازی پلها ،مقاومسازی با الیاف کامپوزیتی frp،انواع واهمیت آن را که روش مقاومسازی بکارگرفته شده در این پایان نامه می باشد،را توضیح داده ودر انتها با ذکر نمونه دیوار مقاومسازی شده با الیاف cfrp این فصل را خاتمه میدهیم. در فصل چهارم مدلسازی پل مورد مطالعه در نرم افزار abaqus را شرح داده، به بررسی آسیب پذیری پل مذکور در سه نقطه معلوم تحت تجربه انفجارهای متفاوت به همراه بحث بر روی نتایج آنهاپرداخته و در فصل پنجم مقاوم سازی پل مورد مطالعه به روش جایگذاری های مختلف نوارهای frp در نقاط مشخص به ارائه راهکاری جهت کاهش سطح آسیب پذیری پل موردبحث می پردازیم و نتایج رامورد بحث وبررسی قرار می دهیم ودر فصل آخر به نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد جهت ادامه کار پژوهش در این راستا خواهیم پرداخت.