بررسی انواع کوله های پلها
تعریف کوله (Abutment) پل :
کوله ها یکی از المانهای زیر سازه بوده که وظیفه اصلی آنها انتقال بار از عرشه به پی میباشد و علاوه بر وظیفه فوق نگهداری خاک ریز پشت کوله را نیز بعهده دارند
انواع کوله های پلها :
کوله ها به چند دسته عمده تقسیم بندی میشوند
- کوله بسته
- کوله باز
- کوله خاک مسلح
معرفی کوله بسته
کوله بسته کنسولی به صورت یک دیوار سراسری کنسولی می باشد که دهانه پل را از خاک پشت پل جدا میکند علاوه براینکه بارهای وارده از عرشه را به پی منتقل میکند فشار خاک پشت کوله را هم میبایست تحمل کند
کوله بسته را میتوان به صورت بتن مسلح ،بتن وزنی ویا مصالح بنایی احداث کرد
کوله های بسته کنسولی بتن مسلح معمولا تا ارتفاع 12متر مناسب بوده بیشتر از این میزان ضخامت دیوار افزایش یافته و از لحاظ اقتصادی به صرفه نمیباشد لذا در صورت نیاز به ارتفاع زیاد از پشتبند در این نوع از کوله ها استفاده می گردد که باعث می شود کوله بسته از حالت کنسولی خارج شود، پشتبندهای فوق به پی گیردار شده و مشابه یک کش عمل میکنندکه اجازه حرکت کوله به سمت جلو را میگیرد.
در این حالت معمولا ضخامت دیوار حداکثر به حدود 80 سانتی متر خواهد رسید به طور معمول ضخامت دیوار های کوله های بسته در حدود 50 الی 60 سانتی متر بوده وپشت بندها به طور معمول در فواصل چهارمتری قرار خواهند گرفت تنها مشکل عمده ای که در دیوارهای پشتبند ایجاد میگردد کوبیدن خاک پشت توسط غلطک میباشد با توجه به اینکه خاک پشت کوله نیاز به تراکم بالایی میباشد برای جلوگیری از نشست در آینده (در حدود بالای 95 درصد ) لذا استفاده از پشت بند ها محدودیتهایی در هنگام عملیات تراکم ایجاد میکنند.برای مشاهده نحوه طراحی کوله های بسته بتن مسلح می توانید به فایل آموزشی طراحی دستی کوله های بسته مراجعه کنید.
معرفی کوله باز
مشابه یک پایه میانی میباشد در این نوع از کوله ها هیچ گونه حائلی بین دهانه پل وخاکریز وجود نداشته وخاک میتواند از بین ستونها حرکت کرده و بوسیله شیب طبیعی خود پایدار شود این نوع از کوله ها مشابه پایه های میانی از ستون وسرستون تشکیل شده و همچنین میتواند به صورت دیوار های تیغه ای نیز در نظر گرفته شود
خاکریز رها شده در کوله های باز طولی از دهانه پل را اشغال میکنند که میزان طول اشغال شده توسط خاکریز بستگی به شیب پایداری این مصالح ریخته شده در پشت کوله دارد همانطور که اشاره شد به شیب فوق شیب پایداری یا Angle of Repose گفته می شود این شیب پایداری بستگی به نوع خاکی که در پشت کوله مورد استفاده قرار میگیرد دارد که هرچه قدر مصالح پشت کوله ها درشت دانه تر باشد این شیب به حالت قائم نزدیک تر خواهد بود.
باتوجه به اینکه نوع وتراکم مصالح خاکریز پشت کوله براساس ضوابط آیین نامه ای تعیین می گردد بنابراین میبایست از مصالح ماسه ای خوب دانه بندی شده در پشت کوله ها استفاده گردد که معمولا شیب ماسه خوب دانه بندی شده برای خاکهای ماسه ای حدود نسبت 2به 1 ودر حالت ایده آل تر 3 به 2 میباشد.
به طور مثال معمولا ارتفاع خاکریز در مناطق شهری در حدود 6 الی 7 متر میباشد بنابراین در صورت استفاده از کوله باز و خاک ماسه ای خوب دانه بندی در حالت ایده آل شده فضایی در حدود 10 الی 11 متر از دهانه مجاور کوله اشغال خواهد شد بنابراین در یک پل تقاطع غیرهمسطح در صورت استفاده از کوله باز فضای محدودی در زیر پل خواهیم داشت.
کوله های باز در مناطقی که نیاز به استفاده از فضای زیر دهانه پل نباشد گزینه مناسب تری میباشد بیشتر کاربرد این نوع از کوله ها در پلها دره ای میباشد وگاهی اوقات در مناطق شهری نیز از این نوع از کوله ها به جهت زیباسازی فضای شهری استفاده می گردد.
معرفی کوله های خاک مسلح
کوله های خاک مسلح که به صورت دیوارهای حائل یا کوله در ساخت پلها مورد استفاده قرار میگیرد این نوع از دیوارها به صورت ثقلی(Gravity) عمل کرده و بوسیله عملکرد اصطکاکی که میان مسلح کننده هایی که بین لایه های خاک قرار میگیرد و عملکرد فشار محصور شدگی Confinement Pressure باعث ایجاد مقاومت برشی در خاک شده واز تنش های برشی که با عث گسیختگی خاک می شود جلوگیری میکند.
این سیستم نسبت به کوله های بسته محدودیت ارتفاع نداشته و بیشترین ارتفاعی که از این نوع سیستم به عنوان دیوار حائل استفاده شده است حدود 42 متر میباشد(برای مشاهده نحوه اجرا دیوارهای خاک مسلح با استفاده مسلح کننده های تسمه فلزی به فیلم آموزشی که در همین زمینه برروی سایت قرار داده شده مراجعه فرمایید.) و همچنین نسبت به کوله های بتن مسلح کنسولی که عملکردصلبی دارند این سیستم از انعطاف پذیری بالاتری برخوردار بوده ونسبت به نشست و باتوجه به تجربیات زلزله های گذشته از عملکرد بهتری برخوردار میباشد.
این نوع از دیوار ها از سه مولفه اصلی برخوردار هستند
1.خاک
خاکی که در این سیستم مورد استفاده قرارگیرد میبایست عملکرد زهکشی خوبی داشته باشد و استفاده از خاکهای رسی و سیلتی بدلیل پدیده خزش و زهکشی نامناسب توصیه نمیگردد به همین دلیل خاکهای ماسه ای و به طور کلی خاکهای دانه ای به جهت زهکشی و اصطکاک خوبی که بین مسلح کننده ها ایجاد می کنند دارای عملکرد بهتری میباشد مشخصات خاکریز مورد استفاده جهت سیستم های خاک مسلح براساس ضوابط آیین ای به شرح جدول زیر میباشد
2. المان مسلح کننده
المانهای مسلح کننده به دونوع پلیمری و فلزی تقسیم بندی می شوند دیوار اجرا شده با مسلح کننده های فلزی دارای شکل پذیری کمتری بوده و مسئله خوردگی میبایست در آنها در نظر گرفته شود که امروزه از پوششهای گالوانیزه در سطح این نوع مسلح کننده ها استفاده میگردد مسلح کننده های پلیمری شکل پذیری بالاتری داشته پدیده خزش و استفاده از آنها در مناطق گرمسیری میبایست در هنگام طراحی این نوع سیستم ها در نظر گرفته شود.
3 .المان نما
المانهای نما بیشتر باعث دید بصری مناسب و محافظی در برابر عواملی از قبیل هوازدگی و فرسایش میباشد متدوال ترین المانهای نمایی که برای کوله ها خاک مسلح امروزه مورد استفاده قرار میگیرد پانلهای بتنی پیش ساخته میباشد که در اشکال و طرح های مختلف اجرا می گردند در پشت پانلهای بتنی قلابهایی جهت اتصال مسلح کننده به پانل تامین می گردد که بسته به شرایط طراحی تعداد آنها متفاوت میباشد.
کوله ها خاک مسلح به دوحالت در پلها اجرا میگردد
- حالت اول : در این حات بار خاک پشت کوله به خاک مسلح انتقال پیدا می کند وبا احداث یک نشیمن که مستقیما برروی خاک مسلح قرار گرفته است بارهای وارد به عرشه را به نشیمن و در نهایت به خاک مسلح انتقال میدهیم این شرایط برای دهانه کوتاه مناسب بوده و بدلیل اینکه برای دهانه های بلند بارهای زیادی به تکیه گاهها و در نهایت به نشیمن وارد میگردد این حالت برای دهانه های بلند مجاز نبوده و امکان نشست در خاکریز پشت کوله به دلیل عبور بار زنده وجود خواهد داشت که در نهایت منجر به آسیب دیدگی درزهای انبساط میگردد آیین نامه آشتو نیز میزان بار وارد از تکیه گاه عرشه به خاک مسلح را محدود به 4 ksfیا 200کیلوپاسکال در نظر گرفته است وبراساس همین آیین نامه حداقل فاصله مرکز تکیه گاه نشیمن گاه تا لبه بیرونی پانل نما میبایست 3.5 فوت در نظر گرفته شود.
حالت دوم: در این حالت از دورن خاک مسلح شمع هایی عبور داده میشود به این صورت که شمع ها یا پایه ها احداث شده بار وارد از عرشه را مستقیما به زمین انتقال دهند سپس خاک مسلح اجرا میگردد این حالت محدودیتی نسبت به روش قبلی را ندارد.در صورتی که شمع از داخل خاک مسلح عبور داده شده باشد میبایست اثر فشار خاک دیده شود.
امروزه در سطح کل ایران نیز احداث پایه ها در جلو خاک مسلح به وفور با انواع مسلح کننده های تسمه فولادی و پلمیری به وفور استفاده میگردد.