बड़े पुलों को भूकंपों के लिए प्रतिरोधी कैसे बनाया जा सकता है?


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1 किमी के आदेश पर स्पैन के साथ बड़े पुलों को भूकंप के लिए प्रतिरोधी कैसे बनाया जा सकता है?

मैं भूकंप पर कोई विशेषज्ञ नहीं हूं, लेकिन कम से कम दो प्रकार के झटके हैं: पार्श्व और ऊर्ध्वाधर। विशेष रूप से ऊर्ध्वाधर मिलाते हुए वास्तव में मुझे चिंतित करता है। मुझे नहीं पता कि इमारत या पुल टॉवर जैसी विशाल, ऊंची संरचना में किसी भी तरह के सदमे को कैसे अवशोषित किया जा सकता है।

(मैं मूल रूप से निलंबन पुलों के बारे में पूछने जा रहा था, लेकिन फिर मैंने पढ़ा कि निलंबन पुल भारी गाड़ियों के लिए महान नहीं हैं। इस सवाल की पृष्ठभूमि मेरे बेरिंग ब्रिज (अलास्का से साइबेरिया तक) बेरिंग जलडमरूमध्य को पार करने के विचार की खोज में है। ), जो मुख्य रूप से एक रेल पुल होगा। और इसे माल गाड़ियों को संभालने की आवश्यकता होगी, सभी के सबसे भारी कभी-कभी 1 टन से अधिक है।)

तो मैं सामान्य रूप से बड़े पुलों के बारे में सवाल पूछूंगा।

मुझे लगता है कि 1964 में अलास्का में सबसे बड़ा भूकंप फेयरबैंक्स को मारते हुए 9.4 रिक्टर स्केल था। (मुझे नहीं पता कि मोमेंट-मैग्नीट्यूड स्केल में कैसे कन्वर्ट किया जाए)। क्या बड़े पुलों का निर्माण संभव है जो इससे नहीं गिरेंगे? आदर्श रूप से, हम चाहते हैं कि पुल एक भूकंप के दौरान न गिरे, भले ही यह पूर्ण भार के अधीन हो।

पीएस मुझे पता है कि इस तरह के पुल का निर्माण करना प्रभावी नहीं है। एक बात के लिए, सुदूर पूर्व साइबेरिया में कोई रेल नेटवर्क नहीं है (या सामान्य रूप से बहुत अधिक सभ्यता)। एक सुरंग परियोजना प्रस्तावित थी जो मुझे लगता है कि उन्होंने कहा कि एक पुल की तुलना में सस्ता था, जिसे मैं समझ नहीं पाया क्योंकि कठिन चट्टान के माध्यम से खुदाई करने से 50-मीटर गहरे पानी में ढेर चलाने की तुलना में बहुत कठिन लगता है। सुरंग परियोजना को IIRC को निलंबित कर दिया गया, कोई आश्चर्य नहीं।

वैसे भी, मैं बस तलाश कर रहा हूं कि क्या इस तरह का पुल तकनीकी रूप से संभव है और भूकंप प्रतिरोधी हो सकता है। यदि आपको वास्तविकता के करीब कुछ चाहिए, मुझे लगता है कि हम सैन फ्रांसिस्को में गोल्डन गेट ब्रिज को देख सकते हैं। मैंने देखा कि यहां वे इसे 8.3 अप करने के लिए भूकम्पों में सुरक्षित बनाने के लिए काम कर रहे थे, लेकिन यह विस्तार में जाना नहीं था। और ध्यान रखें कि गोल्डन गेट ब्रिज मालगाड़ियों को संभालता नहीं है।

वैसे भी, मालगाड़ी से लदे बड़े पुलों में भूकंपों को रोकना या गंभीरता से विरोध करना संभव है? पुल के लिए जरूरी नहीं कि वह पूरी तरह से खाली हो। मैं सिर्फ यह नहीं चाहता कि सागर में ट्रेन को रोकें और छोड़ें।

क्या यह संभव है?

जवाबों:


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आप कभी भी भूकंप का सबूत नहीं बना सकते हैं, लेकिन कई चीजें हैं जो भूकंप का विरोध करने के लिए की जा सकती हैं।

भूकंप क्षेत्रों में लंबे-लंबे पुल बनाए गए हैं। उदाहरण के लिए, जापान में आकाशी काइको पुल वर्तमान में दुनिया का सबसे लंबा स्पैन पुल है और एक गंभीर भूकंपीय क्षेत्र में है। इसे 8.5 तीव्रता के भूकंप का सामना करने के लिए बनाया गया है। वास्तव में यह निर्माण के दौरान 7.2 तीव्रता के भूकंप के अधीन था । गैल्टर ने सैन फ्रांसिस्को बे पुल के एक अन्य उत्तर में उल्लेख किया है जिसे भूकंपीय प्रतिरोध में सुधार के लिए रेट्रोफिट किया गया है। तो मजबूत भूकंपों का विरोध करने के लिए पुलों को डिजाइन करना निश्चित रूप से संभव है और किया गया है।

एक पुल के भूकंप प्रतिरोध में सुधार के लिए क्या किया जा सकता है?

ट्यून्ड मास डैम्पर्स का उपयोग ऊंची इमारतों के साथ-साथ पुलों में भूकंप और साथ ही हवा और अन्य पार्श्व भार के कारण होने वाली आवाजाही को रोकने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए निलंबन टावरों में आकाशी काइको पुल TMDs का उपयोग करता है।

ब्रिज TMD

बेस आइसोलेशन भूकंप की गति को रोकने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली सबसे आम तकनीकों में से एक है। ये ऐसे उपकरण हैं जो अनिवार्य रूप से स्लाइडिंग बेयरिंग के कुछ फार्म का उपयोग करके नींव के क्षैतिज आंदोलन को बाकी संरचना से अलग करते हैं। अगर ठीक से डिजाइन किया जाए तो यह भूकंप के नुकसान को काफी कम कर सकता है।

आधार अलगाव

सिस्मिक डैम्पर्स भी आम हैं। ये उपकरणों की एक श्रृंखला है जो संरचना से भूकंपीय ऊर्जा को हटाने के लिए कार्य करते हैं, जैसे कार पर सदमे अवशोषक कार के कंपन ऊर्जा को किसी न किसी सड़क पर जा रहे हैं।

भूकंपरोधी

इन प्रौद्योगिकियों को अच्छी तरह से समझा जाता है और अक्सर पुलों और इमारतों में उपयोग किया जाता है। अधिक प्रायोगिक तकनीकें हैं जो संभव भी हैं जैसे: रॉकिंग आइसोलेशन , या एक्टिव डंपिंग सिस्टम (कंप्यूटर नियंत्रित डैम्पर्स)।

अगर वांछित इन उपकरणों का उपयोग भूकंप की प्रतिक्रिया को और बढ़ाने के लिए संयोजन में भी किया जा सकता है।

मानक भूकंपीय डिजाइन अभ्यास में कुछ क्षति को समायोजित करने के लिए एक संरचना तैयार की जाती है। यह क्षति, जहाँ भी संभव हो, उन तत्वों में केंद्रित होती है जिन्हें अधिक आसानी से प्रतिस्थापित किया जाता है (बीम और ब्रेसिज़), और जिसके परिणामस्वरूप क्षतिग्रस्त होने पर अनुपातहीन पतन नहीं होगा।

भूकंप लोडिंग का विरोध करने के लिए बड़े पुलों को डिजाइन करना निश्चित रूप से तकनीकी रूप से संभव है। खासकर अगर कोई आर्थिक तंगी न हो।

आपको यह उपयोगी पढ़ना मिल सकता है: भूकंप प्रतिरोधी इमारतें कैसे काम करती हैं । इमारतों पर इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक भी पुलों पर लागू की जा सकती है।


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वास्तव में बहुत लंबे पुल (और सुपर-ऊंची इमारतें) अक्सर भूकंप के साथ उनके छोटे भाइयों की तुलना में कम मुद्दे होते हैं। यह उनके कारण आम तौर पर बहुत अधिक लचीला होता है और इसलिए कम मौलिक अवधियां होती हैं जो उन्हें उनके मौलिक साधनों में प्रतिध्वनि के लिए कम संवेदनशील बनाता है। मूलभूत मोड व्यापक मार्ग हैं जो संरचनात्मक द्रव्यमान का अधिकांश भाग शामिल करते हैं। एक चरम सरलीकरण होगा कि मुख्य संरचना इतनी धीमी गति से बहती है कि यह भूकंप के त्वरित आंदोलनों को मुश्किल से नोटिस करती है। छोटी लहरों में एक बड़े जहाज जैसा।

आम तौर पर "मिड-साइज" -स्ट्रक्चर, 1Hz और 10 हर्ट्ज के बीच मौलिक आवृत्तियों के साथ, आमतौर पर बहुत अधिक कठोर रूप से प्रभावित होते हैं क्योंकि मौलिक अनुनाद का बहुत बड़ा जोखिम होता है जिससे बहुत बड़े भार प्रभाव होते हैं। बहुत बड़ी और धीमी संरचनाओं के लिए पवन इंजीनियरिंग आमतौर पर भूकंप इंजीनियरिंग की तुलना में एक बड़ी चुनौती है।

हालांकि मुख्य पुल डेक के लिए पियर्स और एब्यूमेंट और उनके कनेक्शन महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे आमतौर पर पुल की तुलना में बहुत अधिक सख्त होते हैं। और निवेश की गई राशि और एक बड़ी संरचना की विफलता के संभावित भयावह परिणामों को बहुत प्रयास करने पर निश्चित रूप से प्रदर्शन और जाँच (और ट्रिपल चेकिंग) को संरचना के हर हिस्से की भूकंप इंजीनियरिंग में डाल दिया जाएगा। मैं सिर्फ यह इंगित कर रहा हूं कि समस्याएं केवल बड़े पैमाने पर आनुपातिक नहीं हैं, बड़ी संरचनाएं छोटे लोगों की तुलना में "भूकंप-सबूत" के लिए आवश्यक रूप से कठिन नहीं हैं।


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मैं पिछले साल इन स्थितियों के सबसे प्रसिद्ध पुलों में से एक में केंद्र में जा रहा हूं: सैन फ्रांसिस्को बे ब्रिज।

यह पुल ट्रेनों के लिए योजनाबद्ध नहीं है, और इसलिए उन्होंने विशाल हाइड्रोलिक जैक के साथ परीक्षण किया ( यहां देखें )। इस पुल को भूकंप के दौरान ढहने के लिए नहीं बल्कि मामूली टूट-फूट का सामना करने के लिए बनाया गया है जिसे आसानी से मरम्मत की जा सकती है।

जब भूकंप आता है, तो महत्वपूर्ण बिंदुओं में से एक यह पाया गया कि पुल के टॉवर को विरोध करना चाहिए और गिरना नहीं चाहिए। और यह वर्तमान पुल का एक महत्वपूर्ण बिंदु है, क्योंकि इसमें व्यक्तिगत और महंगे तहखाने हैं और मुख्य टॉवर को चार टुकड़ों में विभाजित किया गया है ताकि पूरी तरह से ढह न जाए ( यहां देखें )। पुल मजबूत और अविनाशी हो सकता है, लेकिन सौंदर्य की दृष्टि से यह बहुत अधिक बदसूरत होगा और संभवतः कंक्रीट और अन्य सामग्रियों की वृद्धि के लिए अधिक महंगा होगा।

अधिक परंपरागत निलंबन पुलों के विपरीत, जिसमें समानांतर केबल टावरों के ऊपर खिसक जाती हैं और रॉक या कंक्रीट के दोनों सिरों पर लंगर डालती हैं, सैन फ्रांसिस्को ओकलैंड बे पुल में केवल एक ही टॉवर और एक एकल केबल है जो सड़क डेक के लिए लंगर डाले हुए है, जो लूपिंग से पश्चिमी छोर पर पूर्वी छोर और फिर से वापस।

यह रोमन पुलों को दूसरे के बीच में रखने से कोई मतलब नहीं है। रोमन ने केवल तब तक डिजाइनों का परीक्षण किया जब तक उन्हें एहसास नहीं हुआ कि एक विशेष मॉडल ने विरोध किया था, लेकिन पुल इंजीनियरिंग उन समय बहुत बड़ा नहीं था।

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