كنترل آبشستگي موضعي پايه‌پل با استفاده از مواد نانو ساختار

آبشستگي موضعي يكي از دلايل عمده­ عدم پايداري پل­ها و در نهايت شكست آن­ها مي­باشد. بنابراين علاوه بر بحث پايداري، تخمين عمق آبشستگي در مجاورت پايه­ ها نيز داراي اهميت است. راه­كارهاي زيادي به­ منظور كاهش عمق آبشستگي پايه ­پل­ ها ارائه شده است. در اين پژوهش از يك راه­ حل غيرسازه­اي و دوست­دار محيط زيست براي كاهش عمق آبشستگي پايه ­پل­ ها استفاده شده است. مواد نانوساختار به ­دليل دارا بودن خاصيت ضد آب، مي­توانند براي كاهش آبشستگي كاربرد داشته باشند. براي دست­يابي به اهداف پژوهش، رسوب بستر اطراف پايه­ پل با نوعي ماده نانو ساختار به نام نانو رس مخلوط شد. آزمايش­ ها بر روي يك پايه­ پل استوانه ­اي واقع در يك كانال مستطيلي و در شرايط جريان ماندگار انجام شد. نتايج حاصل نشان داد كه بيشترين درصد كاهش عمق آبشستگي حدود3/58% در دبي جريان بيشينه (16 ليتر بر ثانيه) با اختلاف زياد نسبت به ساير مقادير دبي جريان اتفاق افتاده است. در اين دبي جريان، عمق بيشينه آبشستگي به­ دليل وجود مواد نانو ساختار از 60 ميلي­متر به حدود 25 ميلي­متر كاهش يافته است. كمينه كاهش عمق آبشستگي با حدود 6/41 درصد در كوچكترين دبي جريان (4 ليتر بر ثانيه) به ­دست آمده است.

Local scour is one of the main drivers of instability and failure of bridge piers. Therefore, in addition to the stability issue, the scour depth reduction is also important. Numerous solutions have been presented for scour depth reduction. In this study, a new idea environmentally-friendly and non-structural approach has been introduced for bridge pier scour depth reduction. Nano-structured materials are waterproof, they can be used for scouring reduction in alluvial beds. For achievement of research aims, the bed sediment around the bridge pier was mixed with some nano-structured material called nanoclay. The experiments were carried out in a laboratory flume under steady conditions on a cylindrical bridge pier. The obtained results showed that, the highest scour depth reduction percentage (58.3%) occurred for the largest flow discharge (16 L s-1) by a large difference compared to other values of flow discharge. In this case, the scour depth was decreased from 60mm to 25mm due to presence of nano-structured material. The lowest percentage of scour depth reduction was nearly 41.6 for the minimum flow discharge (4 L s-1).