تازه های عمران و معماری

پل آکاشی کایکو یک پل معلق 3 دهانه است که بر روی تنگه آکاشی احداث شده است و شهر مایکو در کبه را به شهر ماتسوهو در جزیره اواجی متصل میکند. در طرح اولیه پل قرار بر این بوده که سیستم حمل و نقل ریلی نیز وجود داشته باشد اما در سال 1985 دولت تصمیم گرفت که این سیستم را حذف کرده و این پل صرفا کاربری یک ازادراه را داشته باشد.در ماه آوریل سال 1985 مطالعات مقدماتی آغاز شد و پس از مطالعات فراوان کار ساخت پل عملا از سال 1988 شروع شد و عملیات ساخت آن 10 سال به طول انجامید. پل آکاشی طولانی ترین پل معلق جهان میباشد که طول دهانه اصلی آن از پل هامبر واقع در انگلستان 581 متر بلندتر است.اگر چه در طرح مقدماتی طول کلی پل 3910 متر بوده ولی این طول در اثر زلزله شدید هانشین که در ژانویه سال 1995 رخ داد به میزان یک متر افزایش پیدا کرده است.

شرایط محیطی محل ساخت و مشخصات طراحی

عرض تنگه : 4 کیلومتر

عمیق ترین قسمت تنگه :110 متر

حداکثر سرعت جریان آب : 4.5 متر بر ثانیه

حداکثر سرعت باد : 46 متر بر ثانیه

نوع پل : معلق

ترکیب : 3 دهانه با سیستم خرپایی

طول : 3911 متر

طول دهانه ها : 960+1991+960 متر

سرعت باد جهت طراحی

تیرها : 60 متر بر ثانیه

برجها : 67 متر بر ثانیه

ارتفاع سطح جاده در دهانه اصلی : 97 متر

مقادیر فولاد بکار رفته

برجها : 4620 تن

کابلها : 57700 تن

خرپاها : 89300 تن

شرایط محیطی

تنگه آگاشی که خلیج اوزاکا و هاریماندا را به هم متصل میکند 4 کیلومتر عرض دارد . عمیق ترین منطقه ای که پل از روی آن عبور میکند 110 متر عمق دارد و سرعت جریان اب در آن 4.5 متر بر ثانیه میباشد.این تنگه از دوران قیم نیز یکی از مهمترین مسیر های آبی بوده و در حال حاضر هر روز 1400 کشتی و شناور از این تنگه عبور میکند و جهت تامین حداکثر ایمنی برای عبور این ترافیک آبی مسیری به عرض 1500 متر در نظر گرفته شده است . در حین عملیات مطالعاتی شرایط پیش بینی نشده دشواری ایجاد شد از جمله آنها وجود جریان قوی آب در مناطق عمیق این تنگه بود که کار غواصان را برای مطالعه بستر دریا با سختیهای زیادی روبرو کرد .

مطالعات طراحی

عامل اصلی در طراحی پلهای معلق طول دهانه اصلی اینگونه پلها میباشد قبل از طراحی پل آکاشی طولانی ترین پل معلق ساخته شده در ژاپن دارای دهانه اصلی به طول 1000 متر بوده که طول دهانه اصلی این پل دو برابر آن میباشد. زمانیکه طول دهانه اصلی افزایش پیدا میکند اثر منفی نیروی باد بر روی ان افزایش یافته و تامین پایداری دینامیکی پل شرط اصلی طراحی آن خواهد بود. جهت بررسی پایداری دینامیکی این پل یک مدل 1/100 از آن ساخته شد ودر تونل بادی با سرعت 80 متر بر ثانیه قرار گرفت. جهت طراحی این پل در برابر زلزله دو حالت مختلف در نظر گرفته شده است : 1- زلزله ای به بزرگی 8.5 ریشتر که کانون آن در 150 کیلومتری محل پل باشد 2- زلزله ای با دوره بازگشت 150 ساله که در 300 کیلومتری محل پل به وقوع بپیوندد. زلزله بزرگ هانشین که توسط یک گسل فعال رخ داد زلزله ای به بزرگی 7.2 ریشتر بود.

فونداسیون برجهای اصلی

فونداسیون برجها وزن 12000 تنی پل را به زمین منتقل میکند این بستر که در عمق 60 متری از سطح اب قرار گرفته توسط یک سری گریدرهای مخصوص حفر شده است. به دلیل وجود عوامل گوناگونی مانند جریانهای قوی در اعماق اب عمق زیاد آب و امواج ناشی از فعالیت گریدرها در عمق 60 متری از یک سری سیستمهای هوشمند که از راه دور کنترل میشوند استفاده شده است . در نهایت عملیات حفاری با یک تلرانس 10 سانتیمتری جهت تعبیه قالب های مخصوص خاتمه پیدا کرد. دلیل اصلی ساخت این قالبها به صورت دایره ای این بوده که جریانهای قوی موجود در منطقه عملیات جابجایی و نصب انها را با دشواری موجه نکند .

مشخصات فونداسیون برجها

ارتفاع : 70 متر

قطر : 80 متر

فولاد مصرفی : 15200 تن

بتن مصرفی : 355000 تن

تکیه گاه ها

جهت استقرار تکیه گاه های کابل های پل در ساحل تنگه آکاشی نیاز به انجام یک سری اصلاحات در ساحل وجود داشت . تکیه گاه اول در ساحل کبه با استفاده از روش ساخت دیوارهای زیرزمینی ساخته شده است و فونداسیون آن یک فونداسیون بتنی به 85 متر و ارتفاع 63.5 متر میباشد که بزرگترین فونداسیون تکیه گاهی ساخته شده است. تکیه گاه دوم توسط یک دیوار حائل با روش فونئاسیونهای مسقل ساخته شده است . ترکیب اصلی تکیه گاه ها که کابلهای کششی را مهار میکند از نوعی بتن خاص با کاربری فوق العاده بالا ساخته شده است که تراکم بالایی داشته و باعث افزایش دوام بتن و کاهش زمان بتن ریزی میشود.

مشخصات تکیه گاه ها

تکیه گاه اول

نوع : دیواره های دوبل بتن آرمه

حجم بتن ریزی فونداسیون : 232600 متر مکعب

حجم بتن ریزی بدنه اصلی : 350000 تن

تکیه گاه دوم

نوع : فونداسیون مستقل

حجم بتن ریزی بدنه اصلی : 370000 تن

برج ها

تکیه گاه های فوقانی برجها وظیفه انتقال 100000 تن وزن پل به فونداسیونها را به عهده دارد. برجها هر کدام به 30 قطعه افقی تقسیم شده اند که هر یک از آنها شامل 3 بلوک به وزن 160 تن میباشد . یکی از نکات مهم در طراحی این برجها ارتفاع 300 متری آنها ست که تقریبا با برج معروف توکیو برابری میکند و در نتیجه به شدت تحت تاثیر نیروی باد قرا میگیرد. برای حل این مشکل مهندسین مقطع عرضی این برجها را به شکل صلیب طراحی کرده اندو برای کاهش اثرات پیچشی نیروی باد از یک سری میراگرهای خاص استفاده کردند. این میراگرها هر کدام 10 تن وزن دارند و 20 عدد از آنها در قطعات هفدهم - هجدهم و بیست و یکم از 30 قطعه اصلی قرار گرفته اند.

کابلها

هر یک از کابل ها از 290 رشته تشکیل شده و هر کدام از این 290 رشته شامل 127 وایر میباشد هر کدام از این وایرها از نوعی فولاد کششی ضد زنگ به قطر 5.28 میلیمتر ساخته شده است . شکل خارجی این رشته ها 6 ضلعی بوده و به روش پیش تنیده در کارخانه تهیه شده است . یکی از برترین تکنولوژیهایی که در حین ساخت به آن دست پیدا شد تهیه وایر هایی با تنش کششی بالا بود. مقدار تنش کششی هر یک از این وایرها در ابتدا 160 کیلوگرم بر میلیمتر مربع بود که به مقدار 180 کیلو گرم بر میلیمتر مربع رسانده شد . همین مقدار بسیار ناچیز در افزایش تنش کششی مجاز باعث شد که در هر طرف پل از یک کابل به جای دو کابل استفاده شود و در نتیجه وزن کلی پل کاهش پیدا کرده ونصب کابلها نیز اسانتر انجام شود. کل طول وایرهایی که استفاده شده 300000 کیلوتر بوده که با این مقدار میتوان 7.5 بار کره زمین را دور زد .

مشخصات کابلها

روش ساخت : روش پیش تنیدگی

میزان انحنا : 1/10

ظرفیت باربری مجاز هر کابل : 62500 تن

ظرفیت باربری مجاز هر یک از کابلهای اویزان : 560 تن

نوع فولاد بکار رفته : فولاد ضد زنگ با مقاوت بالا

تنش کششی مجاز هر وایر : 180 کیلوگرم بر میلیمتر مربع

قطر هر کابل : 1122 میلیمتر

طول هر کابل : 4071-4074 متر

وزن فولاد بکار رفته

کابل های اصلی : 50500 ت

کابل های اویزان : 7200 تن

اولین مرحله جهت نصب کابل نصب یک طناب از جنس پلی امید با وزن سبک و مقاومت کششی بالا بود که برای جلوگیری از ترافیک آبی از یک هلیکوپتر استفده شد

شاه تیرها
مقدار 90000 تن فولاد در ساخت شاهتیرها بکار رفته است.استفاده از فولاد با مقاومت کششی بالا باعث شده که شاهتیرها در عین مقاوم بودن بسیار سبک و انعطاف پذیر باشند و در نتیجه از نظر اقتصادی نیز به صرفه هستند. ساخت شاهتیرها توسط تیر ورق انجام گرفته و مراحل نصب آن در محل توسط یک جرثقیل متحرک انجام شده است . این تیر ورق ها در محل کارخانه ساخته شده و سپس به محل حمل شده است . برای کاهش اثرات پیچشی نیروی باد از یک سری صفحات پایدار کننده استفاده شده است که این صفحات جریان باد را هدایت کرده و باعث کاهش اثرات منفی نیروی باد بر شاهتیرها شده وبین فشار باد در بالا و پایین سطح پل توزن ایجاد میکند.این پایدارکننده ها قبلا در تونل بدا مورد ازمایش قرار گرفته و قابلیت های آن به اثابت رسیده است.

مشخصات شاهتیرها

میزان انعطاف پذیری

به سمت بالا : 8 متر

به سمت پایین : 5 متر

به صورت افقی : 27 متر

مقدار انقباض و انبساط : 145 سانتیمتر