تعاریف مربوط به تونلها و ساختگاه

مشخصات و ویژگیهای تونلها و نحوه ساخت آنها در تاثیر پذیری آنها از زلزله موثر است. در اینقسمت تعاریف مربوط به تونلها بیان شده و اثر هرکدام در تاثیر پذیری تونلها بررسی می‌شود.

1- عمق تونل :

بطور کلی تونلها در مقابل زلزله، نسبت به سایر سازه‌های سطحی بسیار پایدارترند. چرا که جابجائی زمین، دامنه حرکات، شتاب و سرعت ذره‌ای زمین عموما با زیاد شدن عمق، کاهش می‌یابد (مخصوصا اگر زمین نرم باشد)؛ بطوری که در مواردی شتاب زلزله در عمق بیش از 50 متر، حدود 40 درصد کاهش بافته است. البته ذکر این نکته نیز ضروری است که اگر چه شتاب و بعضی پارامترهای دیگر در عمق کمتر از لایه سطحی است، اما مشخصاتی مثل فرکانس زلزله به منبع تولید موج بستگی دارد و تابع عمق زمین نمیباشد. البته باید به این نکته نیز توجه داشت که میزان جابجائی ناشی از گسلش در عمق بیشتر از سطح است که این موضوع در بخش جداگانه‌ای مورد بحث قرار خواهد گرفت.

2- شکل و اندازه تونل :

همانطور که در بخش قبل اشاره شد، هر چه مقطع تونل بزرگتر باشد، حساسیت آن به زلزله بیشتر است. یکی از موارد بزرگ بودن موضعی تونلها، در تقاطعها و ایستگاههای مترو می‌باشد. همچنین وجود دو یا چند تونل در کنار هم معمولا باعث تمرکز تنشهای استاتیکی در محیط بین تونلها می‌گردد. همین حالت در هنگام گذر موج زلزله که نوعی تنش است، اتفاق می‌افتد.

3- وضعیت لایه بندی و جنس زمین:

امواج تولید شده در حین حرکت، تحت تاثیر خواص زمین قرار می‌گیرند. امواج فشاری و برشی در سطح برخورد با لایه‌های مختلف دچار انکسار و انعکاس می‌شوند و این باعث افزایش یا کاهش دامنه نوسانها می‌گردد. از طرف دیگر، شرایط و وضعیت خاک تحت الارضی و حتی توپوگرافی یک ناحیه ممکن است عامل افزایش اساسی در شدت جنبشهای سطح زمین گردد. تقویت شتاب در انباشته‌ای نرم بزرگتر از مقدار آن در انباشته‌های سفت می‌باشد.

4- نحوه ساخت تونل:

روشهای مختلفی برای ساخت تونل (کندن تونلها) وجود دارد که بستگی به شرایط ساختگاهی و زمین ساختی روش مناسب انتخاب می‌شود. روشهایی که بیشتر معمول هستند روش حفاری شده و خاکبرداری شده است. در مورد تاثیر نحوه ساخت بر رفتار تونلها جدول زیر در HAZUS99 که توسط NIBS آمریکا ارائه شده است (جدول 4-1). نحوه ساخت تاثیر بسیار زیادی بر اثر پذیری از امواج زلزله دارد، چرا که در روش حفاری، خاک اطراف کاملا دست نخورده باقی می‌ماند و از طرف دیگر این گونه تونلها معمولا در جائی ساخته می‌شوند که عمق قرار گیری تونل زیاد باشد. ولی در تونلهای سطحی مانند تونلهای مترو، اغلب از روش خاکبرداری و پوشش استفاده می‌شود.

5- پوشش داخلی تونل (Lining):

پس از حفاری تونل در صورت نیاز از پوشش داخلی برای محافظت در مقابل ریزش استفاده می‌شود. البته مواردی نیز وجود دارد که در صورت استحکام کافی سنگها، از پوشش استفاده نمیشود، ولی در غیر این صورت امکان استفاده از شاتکریت، بتن درجا، و یا اجزای پیش ساخته وجود دارد

پل کابلی

تاریخچه پل کابلی

با اینکه به نظر می رسد پل های کابلی به آینده چشم دوخته اند، ایده آن ها مسیر طولانی را پیموده است. اولین طرح شناخته شده از یک پل کابلی در کتابی به نام "ماشین های نووا" - منتشر شده در سال 1595 - آورده شده ولی این ایده تا قرن حاضر که مهندسان شروع به استفاده از پل های کابلی نمودند؛ مورد استقبال واقع نشده بود. در جنگ جهانی دوم که فولاد کمیاب بود، این طرح برای بازسازی پل های بمباران شد که هنوز فوندانسیون هایشان پابرجاست، کامل بود. با اینکه از احداث پل های کابلی در آمریکا دیری نمی گذرد، واکنش ها در این مورد بسیار مثبت بوده است.

پل کابلی و نحوه عملکرد آن

یک پل کابلی نوعی، یک تیر حمال(عرشه پل) پیوسته با یک یا چند برج بنا شده بالای پایه های پل در وسط دهانه است. از این برج ها، کابل ها به صورت اریب به سمت پایین (معمولا هر دو طرف) کشیده شده و تیر حمال(عرشه پل) را نگه می دارد.

کابل های فولادی بی نهایت قوی و در عین حال بسیار انعطاف پذیر هستند. کابل ها بسیار مقرون به صرفه می باشند چون سبب ساخت سازه ای سبکتر و باریکتر شده که در عین حال قادر به پل زدن بین مصافت های بیشتری است.اگرچه تنها تعداد کمی از آن ها برای نگه داشتن کل پل قوی هستند، انعطاف پذیریشان آن ها را در مقابل نیرو هایی که به ندرت در نظر گرفته می شوند مانند باد؛ ضعیف می نماید.

برای پل های کابلی با دهانه های طولانی به خاطر تضمین ثبات و پایداری کابل ها و پل در مقابل باد، می بایست مطالعات دقیقی انجام شود. وزن سبکتر پل یک وضع نامساعد در بادهای سهمگین و یک مزیت در مقابل زلزله محسوب می شود. نشست غیر هم سطح فوندانسیون ها که به مرور زمان یا طی یک زلزله روی می دهد، می تواند پل کابلی را دچار آسیب کند. پس باید در طراحی فوندانسیون ها دقت به عمل آورد.

ظاهر مدرن و در عین حال ساده پل کابلی آن را به یک شاخص واضح و جذاب تبدیل کرده است. خصوصیات منحصر به فرد کابل ها و به طور کلی سازه، طراحی پل را بسیار پیچیده مینماید. برای دهانه های طولانی تر، جایی که باد و نوسانات باید مورد توجه قرار گیرند؛ محاسبات بی نهایت پیچیده اند و عملا بدون کمک کامپیوتر و آنالیز کامپیوتری غیر ممکن می باشند. علاوه بر این ساخت پل کیده ای مشکل می باشد. اتصالات، برج ها، تیر های حمال و مسیر کابل ها سازه های پیچیده ای هستند که مستلزم ساخت دقیق می باشند.

طبقه بندی پل های کابلی

طبقه بندی واضحی برای پل های کابلی وجود ندارد. به هر حال آن ها می توانند توسط تعداد دهانه ها، برج ها و کابل ها و همچنین نوع تیر های حمال از یکدیگر تمیز داده شوند.

تنوع بسیاری در تعداد و نوع برج ها و همچنین تعداد و چینش کابل ها وجود دارد. برج های نوعی به صورت تکی، دوتایی، دروازه ای و یا حتی برج های A شکل استفاده شده اند.

علاوه بر این چینش کابل ها به طور عمده ای متفاوت می باشند. بعضی اقسام دارای چینش تکی، چنگی(موازی)، پنکه ای(شعاعی) و ستاره ای هستند. در بعضی موارد تنها کابل های یک طرف برج به عرشه وصل می شوند و طرف دیگر روی یک فندانسیون یا وزنه برابری لنگر می اندازند.

مزایای و تفاوت های پل کابلی

برای طول متوسط دهانه ها (150 تا 850 متر) پل کابلی سریعترین انتخاب مناسب برای یک پل می باشد. نتیجه یک پل مقرون به صرفه است که زیبایی آن غیر قابل انکار است. همچنین پل کابلی بهترین پل برای طول دهانه بین پلهای بازویی و معلق می باشد. در این محدوده طول دهانه، یک پل معلق مقدار بسیار بیشتری کابل نیاز خواهد داشت و این در حالی است که یک پل بازویی کامل، به طور قابل ملاحضه ای به مصالح بیشتر نیاز دارد که آن را به مقدار چشمگیری سنگین تر می نماید.

ممکن است به نظر برسد پل کابلی شبیه پل معلق است. با اینکه هر دو دارای عرشه هستند که از کابل ها آویزانند و هر دو دارای برج هستند؛ ولی این دو پل بار عرشه را به طرق بسیار متفاوتی نگه می دارند. این اختلافات در چگونگی اتصال کابل ها به برج می باشد. در پل معلق کابل ها آزادانه از این سر تا آن سر دو برج کشیده شده اند و انتقال بار به تکیه گاه های واقع در هر انتها صورت می گیرد. در پل کابلی، کابل ها در حالی که به برج ها متصلند به تنهایی بار را تحمل می کنند. در مقایسه با پل های معلق، پل کابلی به کابل کمتری نیاز دارد، می توان آن را از قطعات بتن پیش ساخته مشابه ساخت و همچنین احداث آن سریع تر است.

مهار کابلی چگونه کار می کند؟

بایستید و دستان خود را به صورت افقی در هر طرف دراز کنید. فرض کنید آن ها پل هستند و سرتان نیز برجی در وسط آن است. در این موقعیت ماهیچه های شما دستانتان را نگاه می دارد. سعی کنید یک مهار کابلی برای نگه داشتن دستانتان بسازید. یک تکه طناب به طول حدودی 150 سانتیمتر بردارید. از یک دستیار بخواهید هر یک از دو انتهای طناب را به هر یک از آرنج هایتان ببندد. سپس وسط طناب را روی سر خود قرار دهید. اینک طناب مانند یک مهار کابلی عمل می کند و آرنج هایتان را بالا نگه می دارد. از دستیارتان بخواهید تکه طناب دیگری به طول حدودی 180 سانتی متر را این بار به مچهایتان ببندد. طناب دوم را روی سرتا ن قرار دهید. حالا شما صاحب دو مهار کابلی هستید. فشردگی و فشار نیرو را در کجا احساس می کنید؟ ببینید مهار کابلی چگونه بار پل (دست هایتان) را به برج ( سر شما) منتقل می کند!

رده بندی بزرگ‌ترین پـل‌های دنیا

یکنام پل: آکاشی کایکو محل: کوب- ناروتو، ژاپن سال تکمیل: 1998 طول: 1991 متر (6529پا) این پل بیش از صدها متر (یا 23درصد) طولانی‌تر از پل رکورددار قبلی یعنی پل‌گریت بلت دانمارک است. این پل جایگزین مسیرهایی شده است که کوب را به لوایا متصل می‌کرد. پهنای خطوط کشتیرانی بین‌المللی آکاشی استریت ایجاب کرد که پهنای این پل حداقل 1500متر باشد.
دونام پل: گریت‌بلت محل:‌ کورسور، دانمارک سال تکمیل: 1998 طول: 1624متر (5328پا) پس از 100سال کشتیرانی بین جزایر زلاند و فونن سرانجام این سازه عظیم در سال 1998 به مرحله تکمیل رسید. این پل که بزرگ‌ترین سازه در تاریخ دانمارک است، توانسته است مسافرت‌های دریایی بسیار دشوار و طولانی را به یک مسیر 10دقیقه‌ای رانندگی کاهش دهد.
سهنام پل: رانیانگ ساوث محل: چین سال تکمیل: 2005 طول: 1490 متر (4888 پا) پل رانیانگ ساوث سازه مرکزی یک پل پهن‌تر و مجتمع جاده‌ای است که از رودخانه یانگ‌تسه در استان جیانگسوی چین می‌گذرد. ساخت این پل آنقدر سریع بود که گفته می‌شود برای آن تنها نیمی از زمان ساخت پل آکاشی کایکیو صرف شد.
چهارنام پل: هامبر محل: کینگستون- آپون هول، انگلستان سال تکمیل: 1981 طول: 1410 متر (4626 پا) طول پل‌ هامبر در مسیر خور هامبر که توسط رودخانه‌های ترنت و اوسه تشکیل شده است، امتداد می‌یابد. پل‌هامبر به مدت 17 سال رکوددار بزرگترین پل جهان بوده است تا اینکه پل گریت بلت در دانمارک تکمیل شد و از آن پیشی گرفت.
پنجنام پل: جیانگین محل: جیانگین، چین سال تکمیل: 1999 طول: 1385 متر (4543 پا) پل جیانگین از رودخانه یانگ‌تسه عبور می‌کند تا جیانگین را به جینگ‌جیانگ متصل کند. انتظار می‌رفت در اصل تکمیل این سازه در پنجاهمین سالگرد انقلاب چین در سال 1997 به وقوع بپیوندد اما با دو سال تاخیر این پل تکمیل شد. با وجود این از سال 1999 تا 2005 این پل بزرگ‌ترین پل کشور بود تا اینکه پل رانیانگ از آن پیشی گرفت.
ششنام پل: تسینگ ما محل: هنگ‌کنگ، چین سال تکمیل: 1997 طول: 1377 متر (4518 پا) پل تسینگ ما به خاطر نام جزایر هنگ‌کنگ که تسینگ‌ایی و ماوان نام دارند، به این نام خوانده شده است. ادعای اصلی این پل برای شهرتش این است که طولانی‌ترین مسیر ریلی را در جهان به خود اختصاص داده است. این پل پنج مسیر برای عبور کامیون‌ها و خودروها دارد که دو تا از آنها برای امر اورژانس نگهداشته شده است.
هفتنام پل: ورازانو نروز محل: نیویورک سیتی، ایالات متحده آمریکا سال تکمیل: 1964 طول: 1298متر (4260پا) این پل رویایی روی بندرگاه نیویورک ساخته شده است و جزیره استیتن را به بروکلین متصل می‌کند. این پل مسیر اصلی عبور کامیون‌هایی است که نیویورک را برای انتقال کالاها به نیوجرسی ترک می‌کنند. این پل به مدت 17سال رکورددار بزرگ‌ترین پل جهان بود تا اینکه پل هامبر در انگلستان در سال 1981 تاسیس شد.
هشت نام پل: گلدن گیت محل: سان فرانسیسکو، ایالات متحده سال تکمیل: 1937 طول: 1280متر (4200پا) پل گلدن گیت که هفت دهه پیش توانست عنوان بزرگ‌ترین پل جهان را به خود اختصاص دهد هنوز یکی از ده پل بزرگ جهان است. این پل به عنوان دروازه‌ای به شهرهای خلیج غربی سانفرانسیسکو و اوکلند محسوب می‌شود و هنوز یکی از زیباترین پل‌های جهان به شمار می‌رود.
نهنام پل: هوگا کاستنبرون محل: کرامفورس سوئد سال تکمیل: 1997 طول: 1210متر (3970پا) معنای نام این پل در زبان سوئدی «پل بلند خلیجی» است. این پل که در امتداد رودخانه آنگرمانالون کشیده شده است در حدود 600کیلومتری شمال استکهلم واقع است. طراحی این پل از روی پل گلدن گیت الگوبرداری شده است.
دهنام پل: مکیناک محل: مکیناو سیتی، میشیگان ایالات متحده سال تکمیل: 1957 طول: 1158متر (3800پا) پل مکیناک که بیشتر به نام «بیگ مک» مشهور است، بخش‌های بالایی و پایینی میشیگان را به هم متصل می‌کند. این به معنای آن است که بخش عمده‌ای از حمل‌ونقل کالاهای راست بلت را بر عهده دارد. این پل توسط طراح مشهور جهان دیوید استینمن طراحی شده است.

پل‌های معلق باعث می‌شوند شهرها به روند حیات خود ادامه دهند. شاهد این موضوع هم سازه‌های اولیه‌ای است که بیش از 2000 سال پیش برای تسریع زندگی و تجارت بر روی آنها ساخته شد.
بنابراین جای تعجب نیست که رشد اقتصادی شدید چین مدرن در دهه گذشته همزمان شده است با ساخت سه پل از بزرگ‌ترین پل‌های جهان در این کشور. این پل‌ها به کشور کمک کرده است فاصله بین اقتصادهای عمده جهان را بپیماید.
پل رانیانگ ساوث به طول 1490 متر (4888 پا) دو سال پیش تکمیل شد. این پل از بزرگ‌ترین رودخانه آسیا یعنی یانگ‌تسه عبور می‌کند و آخرین تلاش چین برای تسریع عبور مردم و محصولات از این آب است.
پل جیانگین واقع در جیانگین چین هم از رودخانه یانگ‌تسه عبور می‌کند و طول آن بالغ بر 1385 متر (4543 پا) است و شهرهای جیانگین و جینگ‌جیانگ را به هم متصل می‌کند.
در اصل انتظار می‌رفت تکمیل این پل با پنجاهمین سالگرد انقلاب چین در سال 1997 همزمان شود. اگرچه این اتفاق با دو سال تاخیر روی داده اما هنوز افتخار بزرگ‌ترین پل کشور را از سال 1999 تا 2005 برای چین به بار آورد تا زمانی که پل رانیانگ ساوث از آن پیشی گرفت.
پل تسینگ ما که در سال 1997 در هنگ‌کنگ تکمیل شد، 1377 متر (4518 پا) طول دارد و به خاطر جزایر هنگ‌کنگ که تسینگ ایی‌ما وان نام دارند، این نام بر آن گذاشته شده است. اما ادعای اصلی این پل برای شهرتش این است که از طولانی‌ترین خط ریلی جهان برخوردار است.
این پل پنج مسیر خودرو و کامیون رو دارد که دو تا از آنها برای امور اورژانس حفظ شده است.
اما پادشاه پل‌های معلق جهان پل 1991 متری (6529 پایی) آکاشی کایکو در شهر کوب ناروتوی ژاپن است. این پل بیش از 23درصد از رکورددار قبلی طولانی‌تر است و شهر کوب را به لوایا متصل می‌کند. پهنای خط کشتیرانی بین‌المللی آکاشی استریت ایجاب می‌کرد که پهنای پل آکاشی کایکو 1500متر باشد پل بزرگ دانمارک یعنی «گریت بلت» با 1624متر طول (5328پا) رتبه دوم را به خود اختصاص داده است. این پل بین جزایر زلاندو فانن از سال 1998 ارتباط برقرار کرده است. این پروژه که بزرگ‌ترین پروژه عمرانی در تاریخ دانمارک به شمار می‌رود، توانسته است زمان یک مسافرت طولانی و دشوار را به 10دقیقه رانندگی کاهش دهد. تاریخ اولین پل‌های معلق جهان به سال 206 قبل از میلاد مسیح برمی‌گردد، یعنی زمانی که چینی‌ها از ساقه درخت مو برای حمل بار آب استفاده می‌کردند. پس از آن ساقه‌های گیاه بامبو جایگزین ساقه‌های مو شد. طی اواخر دهه 1800میلادی مدل جدیدی از پل‌های معلق در آمریکا و انگلستان ساخته شد. مهندسی به نام جان آگوستوس رابلینگ، مدلی را خلق کرد که هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرد. سازه معروف او یعنی پل بروکلین واقع در نیویورک به نماد پل‌های معلق تبدیل شد که طول آن 486متر بود (1595پا). پل بروکلین که در سال 1883 تکمیل شد، اولین پلی بود که در آن از کابل‌های فولادی استفاده شد. سرانجام کابل‌های فولادی به عنوان استانداری برای پل‌های معلق شناخته شد. امروزه در پل‌ها ثبات آنها از جهت‌های مختلف در برابر بادهای شدید و سایر عوامل جوی از اهمیت بسزایی برخوردار است. تکنولوژی به کار رفته در پل‌ها لاجرم به نیازی برای جابه‌جایی سریع‌تر کالاها تبدیل شده است.به ویژه آنکه تقاضا برای صرفه‌جویی در مخارج باعث شد که از انتقال کالاها از کامیون یا قطار به قایق یا کشتی و دوباره بارگیری آنها به وسایط نقلیه دیگر اجتناب شود. ارائه خدمات آنی بدون سرمایه‌گذاری در زیرساختارها میسر نیست.
البته پل‌ها جنبه دیگری را هم به نمایش می‌گذارند و آن افتخار و تصویر واقعی برای شهرها و کشورها است. ارزش اقتصادی یک پل در حمل‌ونقل مستقیم تلفیق می‌شود با ارائه نمادی از شکوه و افتخاری که یک شهر را به تصویر می‌کشد. هیچ چیزی در مورد «قدرت محض» جای یک پل مهم را که از خطوط هوایی شهر دیده شود، نمی‌گیرد. چین به نوبه خود هنوز ساخت‌وسازهای خود را به پایان نرسانده است. یک جفت پل معلق هم‌اکنون در دست ساخت است که یکی 1650متر و دیگری 1280متر طول دارد که هنگام تکمیل هر دوی آنها در زمره ده پل بزرگ جهان قرار خواهند گرفت