نشریه شماره ۳۹۵
به دلیل نبود آیین نامهای مدون برای طراحی پل، معمولاً مهندسان طراح، ناگزیر به استفاده از آیین نامههای کشورهای مختلف بوده اند. این آیین نامهها نه تنها با یکدیگر تفاوت دارند و موجب ناهمگونی طرحها میشوند، بلکه با آیین نامه بارگذاری پلها (نشریه شماره ۱۳۹) نیز ناهمسازند. و گاه موجب غیراقتصادی بودن طرح (ضرایب اطمینان زیاد) و موجب ناامن بودن آن (ضرایب اطمینان کم) میشوند. بر این اساس پروژه تدوین دستورالعمل طراحی پلهای فولادی از سوی معاونت امور فنی معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری (سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور) در دستور کار پژوهشکده حمل و نقل قرار گرفت.
در تدوین نشریه شماره ۳۹۵ چند اصل در نظر گرفته شده است. نخست آنکه ضوابط و روشها در صورت امکان با آیین نامه طرح و اجرای ساختمانهای فولادی ایران، هماهنگ و همساز باشد تا بکارگیری آن برای مهندسان کشور ساده و روان شود. دوم اینکه، تناسب و ارتباط موزون میان ضوابط بارگذاری و طراحی در نظر گرفته شود و بالاخره اصل سوم گنجاندن نکات و ضوابطی است که به ویژگیهای خاص پل مربوط میشود و آن را از سایر ساختمانها و ابنیه فنی متمایز میسازد. در این مجموعه از آخرین اطلاعات آیین نامه آشتو در زمینه طراحی پلهای فولادی به روش تنش مجاز و نیز مبحث شماره ۱۰ مقررات ملی ساختمانی ایران که توسط دفتر نظامات مهندسی وزارت مسکن و شهرسازی تهیه شده، استفاده شده است. آیین نامه آشتو در چاپهای اخیر، طراحی سازههای فولادی در حالات حدی (ضرایب بار و مقاومت) را مورد توجه قرار داده که میتواند موضوع دستورالعمل موازی با این نشریه باشد.
حدود کاربرد نشریه شماره ۳۹۵
نشریه شماره ۳۹۵ حداقل ضوابط و مقررات لازم را برای طرح، محاسبه و اجرای پلهای فولادی تعیین میکند و مشتمل بر روش طرح و محاسبه با تنشهای مجاز (روش ارتجاعی) است. روش طراحی در حالتهای حدی نیز برای طراحی و محاسبه قابل قبول است و در این خصوص تا زمان تدوین و تصویب مقررات مربوط می توان یکی از آیین نامههای معتبر بین المللی را مورد استفاده قرار داد. کاربرد نشریه شماره ۳۹۵ مربوط به طراحی پلهای جاده و راه آهن است. مقررات مندرج در این مبحث باید توام با معلومات و قضاوت مهندسی به کار رود.
مدارک طراح و محاسبه
نقشههای سازه باید طرح کامل مقاطع، محل قرار گرفتن اعضای سازه نسبت به یکدیگر، تراز عرشه، محورهای وارد بر مرکز ستونها، پیش آمدگیها و پس نشستگیها با اندازه های مربوطه را شامل باشند. مدارک طراحی و محاسبه باید حاوی اطلاعاتی در مورد مقادیر بار، نیروهای برشی، لنگرهای خمشی و نیروهای محوری باشد، به طوری که با مراجعه به آنها بتوان نقشههای اجرایی کارگاهی را تهیه کرد.
اگر استفاده از پیچهای پرمقاومت، برای اتصالات مورد نظر باشد، مدارک طرح، محاسبه و نقشهها باید نوع اتصال را از نظر رفتار (اتصال اصطکاکی، اتصال اتکایی و یا کششی) معین کند. میزان پیش خیز در ساخت (در صورت لزوم) برای تیرها، شاهتیرها، خرپاها و نظایر آنها، باید روی مدارک محاسباتی و نقشهها قید شود.
طاقت نمونه شیاردار
برای اجتناب از شکست ترد، کیفیت قطعات فولادی در آزمایش ضربه باید با توجه به مقادیر زیر انتخاب شود.
- حداقل دمای طراحی
- نوع فولاد مصرفی و جزئیات ساخت
- تراز سطح تنش مورد انتظار در حالت بهره برداری
- مقاومت فولاد
- ضخامت قطعۀ تحت تنش
بارهای محاسباتی
برای محاسبه وزن قطعات، وزن مخصوص مصالح باید طبق استاندارد شماره ۵۱۹ موسسه استاندارد تعیین شود. برای محاسبه وزن قطعات، وزن مخصوص مصالح باید طبق استاندارد شماره ۵۱۹ موسسه استاندارد تعیین شود.
بارهای زلزله باید منطبق بر مقررات آئیننامه طرح پلهای شوسه و راه آهن در برابر زلزله (استاندارد ۲۳۵ موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران) منظور شود سایر بارها باید طبق مقررات نشریه شماره ۱۳۹ دفتر تحقیقات سازمان مدیریت و برنامه ریزی محاسبه شود.
تمام عناصر سازه اعم از اتصالات و وسایل اتصال، باید طوری طراحی و محاسبه شوند که تحت اثر بارهای مفروض بهره برداری، تنش در آنها از مقادیر مندرج در فصول بعدی تجاوز نکند. نیروهای داخلی و تنش اعضا، اتصالات و وسایل اتصال در سازه تحت اثر بارهای وارده باید توسط یکی از روشهای شناخته شده تحلیل الاستیک سازه تعیین شود.
تیرهای مختلط (مرکب)
نشریه شماره ۳۹۵ شامل دستورالعملهای طراحی تیرهای فولادی است که دال بتن آرمه به کمک اتصالات برش گیر بدان متصل بوده و از این پس تیر مختلط خوانده میشوند. محاسبات مقطع مختلط، با استفاده از مفهوم مقطع تبدیل یافته انجام میشود. در صورت استفاده از بتن با خواص انبساطی، طراحی مقطع مختلط باید توام با احتیاط انجام شده و تمهیداتی برای انطباق با انبساط در نظر گرفته شود. در دهانههای ساده و در نواحی لنگر مثبت دهانههای یکسره، تناسبات مقطع مختلط باید طوری انتخاب شود که تار خنثی در زیربال فوقانی تیر فولادی قرار گیرد.
اثر بتن در ناحیه لنگر منفی
بتن موجود در نواحی لنگر منفی نباید در محاسبات مربوط به لنگر مقاوم مورد استفاده قرار گیرد. در این نواحی فقط آرماتورهای موازی محور تیر می توانند بصورت مرکب با مقطع فولادی در محاسبات مربوط به لنگر مقاوم مشارکت نمایید. از بتن ناحیه لنگر منفی میتوان در محاسبه ممان اینرسی برای محاسبات تغییرشکل یا تعیین پارامترهای سختی در تحلیل سازه استفاده نمود.
تیرهای جعبهای
این بخش مربوط به طراحی تیرهای جعبهای عرشههای متشکل از دو یا چند تیر جعبهای طولی در دهانههای ساده یا یکسره با طول متوسط میشود. فاصله مرکز به مرکز بالهای فوقانی تیر ورقهای جعبهای باید یکسان و متوسط فاصله مرکز به مرکز بالهای فوقانی تیرورقهای جعبهای مجاور نباید از1/۲ برابر فاصله مرکز به مرکز بالهای فوقانی هر تیر جعبهای بیشتر و از ۰/۸ برابر آن کمتر باشد.
در هنگام ماربرد تیرهای غیر موازی، فاصله مرکز به مرکز بالهای مجاور در تکیه گاهها نباید از ۱/۳۵ برابر فاصله مرکز به مرکز بالهای هر تیر جعبه بیشتر و از ۰/۶۵ برابر آن کمتر شود. طول طره لبه دال شامل جدول دست اندازها به ۶۰ درصد متوسط فاصله مرکز به مرکز بالهای تیر ورقههای جعبهای محدود میشود، که نباید از ۱/۸ متر بیشتر شود.
زهکشی و دسترسی به داخل تیر ورق
بنا به شرایط آب و هوایی، موقعیت و نوع مصالح بکار رفته، تعبیه دریچههای آدم رو یا بازشوهای دیگر در دال بتنی عرشه یا در جعبه فولادی تیرورق به منظور دسترسی به داخل آن برای نقل مکان، بازرسی، تعمیر، نگهداری، زهکشی و موارد مشابه ضروری است.
جوش
انواع جوشها عبارتنداز: جوش شیاری، جوش گوشه، جوش انگشتانه و جوش کام
اگر از دو یا چند نوع جوش (شیاری، گوشه، انگشتانه، و یا کام) در یک اتصال استفاده شود، باید ظرفیت موثر هر یک را جداگانه نسبت به محور مجموعه جوش محاسبه و سپس ظرفیت مجاز مجموعه جوش را محاسبه نمود.
انواع اتصالات پیچی
در اتصالاتی که مقاومت آنها بر پایه انتقال برش بین قطعات متصل شونده استوار است، از دو نوع اتصالات اصطکاکی و اتکایی میتوان استفاده نمود. در حالات زیر فقط استفاده از اتصالات اصطکاکی مجاز است:
- در حالت وجود بارهای خستگی (تکراری)، ضربه ای، و ارتعاشی
- در صورت استفاده از سوراخهای فراخ و لوبیایی
- در اتصالاتی که اثر مشترک جوش و پیچ به کار گرفته میشود.
- در تمام مواردی که قضاوت مهندس طراح، وجود لغزش در اتصال را برای شرایط بهرهبرداری سازه مضر تشخیص دهد.
- اتصالاتی که تحت اثر همزمان برش و کشش و یا کشش تنها قرار دارند.
استفاده از اتصالات اتکایی با پیچهای پر مقاومت، محدود به اعضای فشاری و اعضای درجه دوم است.
خرپاها
اجزای تشکیل دهنده اعضای خرپا را میتوان با جوش، پرچ و یا پیچهای پر مقاومت بهم متصل کرد. مقطع اعضای خرپا باید نسبت به صفحه میانی خرپا متقارن باشند. عضو انتهایی خرپا بهتر است بصورت مایل بوده و باید در محل اتصال آن به یال فوقانی، دارای مهار جانبی باشد. برای جلوگیری از واژگونی در برابر نیروهای جانبی، خرپاهای اصلی باید با فاصله مرکز به مرکز کافی از هم قرارداده شوند.
برای مقاصد طراحی، ارتفاع موثر باید مطابق زیر فرض شود.
- در خرپاهای پرچی یا پیچ شده، فاصله بین مراکز ثقل یالها
- در خرپاهای با اتصالات مفصلی، فاصله بین مراکز مفاصل
تنشهای ثانوی
تنشهای ثانوی در خرپا، ناشی از لنگرهای انتهایی اعضا به علت گیرداری در محل اتصالات هستند. هندسه خرپا باید به گونهای باشد که تنشهای ثانویه تا حد امکان کاهش یابند. تنشهای ثانویه ناشی از اعوجاج عرضی خرپا، و یا تغییرشکل تیرعرضی، در اعضایی که بعدشان در صفحه اعوجاج از یک دهم طولشان کمتر است، معمولاً منظور نمیشوند. اگر تنش ثانویه از ۲۸۰ کیلوگرم برسانتیمتر مربع برای اعضای کششی و ۲۱۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در مورد اعضای فشاری بیشتر شود، مقدار اضافی به مثابه تنش اولیه منظور میشود. تنشهای ناشی از لنگر خمشی وزن اعضا به عنوان تنش ثانویه اضافی درنظرگرفته میشود.
رنگ آمیزی و گالوانیزه کردن قسمتهای فلزی
قسمتهای فلزی باید در مقابل خوردگی محافظت شوند که برای این منظور باید سطوح آنها رنگ شود. رنگهای مورد استفاده جهت قسمتهای فولادی باید از نوع آماده و مناسب با شرایط آب و هوایی منطقه باشند و استفاده از رنگها پس از مشخص شدن کارخانه تولید کننده آنها منوط به تصویب دستگاه نظارت است. تمام موارد مورد استفاده جهت آماده سازی سطح و رنگ آمیزی آن باید دارای بهترین کیفیت ممکن بوده و باید مطابقت کامل با استانداردهای کارخانۀ سازنده داشته و مورد تصویب دستگاه نظارت قرار گیرند، در هر صورت حصول به کیفیت نهایی مطلوب بر عهده پیمانکار خواهد بود.
فهرست مطالب نشریه شماره ۳۹۵
نشریه شماره ۳۹۵ در ۱۸ فصل با موضوعات مصالح، محدودیتهای لاغری، اعضای کششی، اعضای خمشی (تیرها و تیر ورقها)، تیرهای مختلط، تیرهای جعبهای، اعضای فشاری، ترکیب تنشها، وسایل اتصال، اتصالات و وصلهها، تنشهای مجاز خستگی، خرپاها، تیر ورقهای قوسی با ورق جان یکپارچه، تیرهای خمیده، مسائل ویژه در طرح و محاسبه، ساخت، نصب و کنترل نوع کار، بالشتکهای الاستومری، رنگ آمیزی و گالوانیزه کردن قسمتهای فلزی ارائه شده است.