ΤΕΧΝΙΚΑ ΓΕΦΥΡΩΣΗΣ ΔΙΑΥΛΩΝ ΚΝΗΜΙΔΑΣ ΚΑΙ ΩΡΕΩΝ Σύγκριση με τη Ζεύξη του Ρίου-Αντιρρίου

Transcript

1 ΤΕΧΝΙΚΑ ΓΕΦΥΡΩΣΗΣ ΔΙΑΥΛΩΝ ΚΝΗΜΙΔΑΣ ΚΑΙ ΩΡΕΩΝ Σύγκριση με τη Ζεύξη του Ρίου-Αντιρρίου Π. Κ. Παπανικόλας Δρ. Πολιτικός Μηχανικός Εγνατία Οδός Α.Ε. 1. Εισαγωγή Η διπλή ζεύξη του Μαλιακού προβλέπει τη συντόμευση της διαδρομής του ΠΑΘΕ στο πέταλο του Μαλιακού Κόλπου, με τη ζεύξη του δίαυλου Κνημίδας μέσω των νήσων Λιχάδων, χερσαία όδευση επί της Εύβοιας έως το ακρωτήριο Βασιλίνας και από εκεί ζεύξη του δίαυλου Ωρεών μέχρι το ακρωτήριο Τάπια. Το παρόν άρθρο αναφέρεται στα δύο μεγάλα τεχνικά γεφύρωσης των διαύλων Κνημίδας και Ωρεών, και ειδικότερα στις καλωδιωτές γέφυρες μήκους 2,250μ (από τη Βρωμολίμνη μέχρι τη νησίδα Στρογγύλη) και 2,300μ (ακρωτήριο Βασιλίνας ακρωτήριο Τάπια). Η μορφολογία των προς γεφύρωση διαύλων, όπως περιγράφεται στη μελέτη σκοπιμότητας βιωσιμότητας του έργου (ENVIROPLAN Μελετητική, 2004) είναι παρόμοια με αυτή της ζεύξης του Ρίου με του Αντιρρίου. Στο άρθρο εξετάζονται οι τύποι γεφυρών που θα μπορούσαν να επιλεγούν για τις δύο ζεύξεις. Παρουσιάζονται, επίσης, θέματα τεχνογνωσίας και κόστους που αποκομίσθηκαν από τη μελέτη και την κατασκευή ειδικών τεχνικών έργων όπως είναι ζεύξης του Ρίου-Αντιρρίου. Εξ αιτίας των πολύπλοκων μελετών, ερευνών και εξειδικευμένων μεθόδων κατασκευής δεν είναι εφικτό ο προϋπολογισμός του έργου να προκύψει από τις τιμές μονάδων του τιμολογίου δημοσίων έργων του Υπουργείου, αλλά η ανάλυση κόστους αποτελεί από μόνο του αντικείμενο εξειδικευμένων μελετητικών γραφείων. Εμπεριστατωμένα αποτελέσματα του κόστους της Γέφυρας Ρίου-Αντιρρίου παρουσιάζονται και γίνεται μια προσπάθεια αναγωγής στο κόστος κατασκευής των διαύλων της διπλής ζεύξης. Όπως και στην περίπτωση του Ρίου-Αντιρρίου, η διπλή ζεύξη του Μαλιακού, έχει να αντιμετωπίσει ιδιαίτερα περιβαλλοντολογικά δεδομένα, όπως είναι το μεγάλο βάθος θεμελίωσης, η υψηλή σεισμικότητα της περιοχής και η μέτρια ποιότητα του υπεδάφους στον πυθμένα της θάλασσας. 2. Παραδοχές Σχεδιασμού Οι παραδοχές σχεδιασμού εξαρτώνται από την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής του έργου, το φυσικό περιβάλλον και τις κυκλοφοριακές απαιτήσεις. Για μεγάλα τεχνικά έργα στρατηγικής σημασίας, η διάρκεια ζωής του έργου θα πρέπει να είναι κατ ελάχιστο 120 χρόνια. Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 1/13 Π. Παπανικόλας

2 Στο φυσικό περιβάλλον κατατάσσονται η μορφολογία του πυθμένα (βάθος πυθμένα), η γεωλογία του υπεδάφους, η σεισμικότητα και οι τεκτονικές μετακινήσεις της περιοχής και ο άνεμος. Οι κυκλοφοριακές απαιτήσεις χερσαίες και θαλάσσιες επηρεάζουν τις γενικές διαστάσεις του τεχνικού. Ο αριθμός των λωρίδων οδικής κυκλοφορίας και η ύπαρξη ή μη σιδηροδρομικής γραμμής καθορίζουν το πλάτος και τα φορτία σχεδιασμού της διατομής του καταστρώματος. Η μελέτη σκοπιμότητας υιοθετεί τη διατομή της ΠΑΘΕ με δύο λωρίδες κυκλοφορίας και μια λωρίδα έκτακτης ανάγκης (Λ.Ε.Α.) ανά κατεύθυνση, χωρίς να γίνεται λόγος για σιδηρόδρομο. Η διατομή αυτή είναι παρόμοια με αυτή της ζεύξης Ρίου Αντιρρίου (Σχ. 1). Σχήμα 1: Τυπική διατομή δύο λωρίδων κυκλοφορίας με Λ.Ε.Α. και πεζοδρόμια Η ναυσιπλοΐα μέσω των δύο διαύλων καθορίζει τα ανοίγματα των γεφυρών και το ύψος των καταστρωμάτων από την επιφάνεια της θάλασσας. Στην μελέτη σκοπιμότητας δεν ορίζονται ελάχιστες διαστάσεις για το δίαυλο ναυσιπλοΐας. Ωστόσο, το δεδομένο αυτό είναι καθοριστικό για την επιλογή του τύπου γέφυρας και επηρεάζει άμεσα το κόστος. Θεωρούμε ότι οι διαστάσεις 500μ πλάτος και 50μ ύψος που υιοθετήθηκαν για το δίαυλο ναυσιπλοΐας από τον Κανονισμό Μελετών και Ερευνών (Κ.Μ.Ε.) της γέφυρας Ρίου- Αντιρρίου είναι οι ελάχιστες απαιτούμενες. Το υπέδαφος Η κυρίως γέφυρα του Ρίου-Αντιρρίου θεμελιώνεται σε ένα βαθύ στένωμα του Κορινθιακού Κόλπου το οποίο φτάνει τα 65 μ.. Γεωτεχνικές έρευνες στις θέσεις θεμελίωσης έδειξαν ότι το υπέδαφος στον πυθμένα αποτελείται από παχιές αργιλικές στρώσεις εναλλασσόμενες σε μερικά σημεία με λεπτή άμμο και ιλύ. Κρίθηκε, λοιπόν, απαραίτητο να ενισχυθεί έτσι ώστε να μπορεί να υποστηρίξει με ασφάλεια τη θεμελίωση της γέφυρας. Παρόμοιες συνθήκες απαντώνται και στην διπλή ζεύξη του Μαλιακού με βάθη που αγγίζουν τα 65μ για τον Δίαυλο Κνημίδος και το 40μ για τον Δίαυλο Ωρεών, και γεωλογία υπεδάφους που απαρτίζεται από παχιές στρώσεις αλλουβιακών αποθέσεων. Αναμφισβήτητα, το υπέδαφος θεμελίωσης των μεγάλων τεχνικών θα χρειαστεί ενίσχυση. Για το σχεδιασμό της θεμελίωσης θα απαιτηθούν γεωτεχνικές έρευνες σε βάθη έως και 100μ κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας, στις πιθανές θέσεις θεμελίωσης. Οι γεωτεχνικές έρευνες θα πρέπει να ολοκληρωθούν προτού τη δημοπράτηση του έργου (με έξοδα του δημοσίου), τα δε στοιχεία των ερευνών θα αποτελέσουν τις παραδοχές σχεδιασμού (Κ.Μ.Ε. και Τ.Σ.Υ.) του έργου. Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 2/13 Π. Παπανικόλας

3 Ο σεισμός και οι τεκτονικές μετακινήσεις Η περιοχή του Μαλιακού Κόλπου βρίσκεται πλησίον του νοτίου σεισμικού ρήγματος του Θεσσαλικού χώρου (Παγασητικός Φάρσαλα Καρδίτσα) και ανήκει στη σεισμογενή ζώνη η οποία διασχίζει την Ηπειρωτική Ελλάδα από ΒΑ προς ΝΔ. Η ζώνη αυτή ξεκινά από την περιοχή των Σποράδων και καταλήγει στον Πατραϊκό Κόλπο, όπου ενώνεται με το σεισμικό κέντρο των Επτανήσων (Σχ. 2). Σχήμα 2: Χάρτης του Αιγαίου και της γύρω περιοχής που απεικονίζει τις ενεργές τεκτονικές πλάκες (Παπαζάχος, 1998) Η περιοχή χαρακτηρίζεται από υψηλή σεισμικότητα και εντάσσεται στην κατηγορία ΙΙΙ του Ελληνικού Αντισεισμικού Κανονισμού (ΕΑΚ 2000), με σεισμική επιτάχυνση εδάφους ίση με 24% της επιτάχυνσης της βαρύτητας, και κατηγορία εδάφους Γ με Δ. Προτείνεται δε συντελεστής σπουδαιότητας Σ4=1.30. Παρομοίως, η γέφυρα Ρίου-Αντιρρίου ανήκει στην ίδια σεισμογενή ζώνη που διασχίζει την Ηπειρωτική Ελλάδα. Τα ενεργά τεκτονικά ρήγματα που υπάρχουν στον Κορινθιακό Κόλπο και κυρίως στις βόρειες ακτές της Πελοποννήσου προκαλούν τεκτονικές μετακινήσεις και την πλειοψηφία των σεισμών που συμβαίνουν στην ευρύτερη περιοχή. Η περιοχή της ζεύξης του Ρίου-Αντιρρίου ανήκει, επίσης, στην κατηγορία ΙΙΙ του ΕΑΚ. Στο Πίνακα 1 συγκρίνονται η σεισμικότητα του Μαλιακού κόλπου με αυτή του Ρίου-Αντιρίου με βάση την περίοδο επαναφοράς σεισμών συγκεκριμένου μεγέθους. Πίνακας 1 Σύγκριση σεισμικότητας Μαλιακού και Πατραϊκού κόλπου (Παπαζάχος, Ημερίδα διπλής ζεύξης Μαλιακού ΤΕΕ ΤΜ Μαγνησίας, Βόλος 4 Μαρτίου 2005) Μαλιακός Κόλπος Πατραϊκός Κόλπος Περίοδο επαναφοράς σεισμού μεγέθους Μ6,0 Περίοδο επαναφοράς σεισμού μεγέθους Μ6,5 Πιθανότητα υπέρβασης σεισμού Μ6,0 σε 100 χρόνια Πιθανότητα υπέρβασης σεισμού Μ6,5 σε 100 χρόνια 190 χρόνια 30 χρόνια 760 χρόνια 110 χρόνια 42% 97% 12% 61% Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 3/13 Π. Παπανικόλας

4 Είναι εμφανές από τον Πίνακα 1 ότι από άποψη σεισμικότητας η περιοχή του Μαλιακού κόλπου είναι ευνοϊκότερη σε σχέση με αυτή του Ρίου-Αντιρρίου. Ως προς τις τεκτονικές μετακινήσεις, ο Κ.Μ.Ε. του Ρίου-Αντιρρίου απαιτεί ώστε η κυρίως καλωδιωτή γέφυρα να μπορεί να παραλάβει σχετικές οριζόντιες και κατακόρυφες μετακινήσεις της τάξης των δύο μέτρων μεταξύ δύο διαδοχικών βάθρων θεμελίωσης, σε συνδυασμό με ελαφρά στροφή (κλίση) των πυλώνων (1/500). Στην περίπτωση του Ρίου-Αντιρρίου, το φάσμα σχεδιασμού σεισμικής απόκρισης στη στάθμη επιφάνειας του πυθμένα της θάλασσας, προέκυψε από ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας και έχει μέγιστη εδαφική επιτάχυνση ίση με το 48% της επιτάχυνσης της βαρύτητας, και μέγιστη επιτάχυνση απόκρισης, για περιόδους από 0.2 sec έως 1.04 sec, ίση με 1.2 φορές την επιτάχυνση της βαρύτητας. Το συγκεκριμένο φάσμα αντιστοιχεί σε σεισμό με περίοδο επαναφοράς 2000 χρόνια. Στο σχήμα 3 το φάσμα σχεδιασμού της Γέφυρας Ριου-Αντιρρίου συγκρίνεται με το φάσμα σχεδιασμού που προβλέπει ο Ε.Α.Κ για την περιοχή της ζεύξης (λαμβάνοντας υπόψη και συντελεστή σπουδαιότητας 1,3). 1,5 SURFACE RESPONSE SPECTRUM Serviceability limit state - ξ = 5% pseudo acceleration [g] 1,2 0,9 0,6 0,3 EAK 2000 Seismic risk zone III Soil cat "Γ" 5% damping Importance factor I = 1,3 Accélération [g] EAK 0 0,0 1,0 2,0 Period [s] 3,0 4,0 5,0 Σχήμα 3: Φάσμα σεισμικής απόκρισης Τα κριτήρια και οι κανόνες σχεδιασμού που περιλαμβάνονται στον ΕΑΚ-2000 καλύπτουν τα λεγόμενα έργα «κανονικού κινδύνου», κυρίως κτιριακά. Ο κανονισμός δεν καλύπτει θαλάσσια έργα, και απαιτεί συμπληρωματικές διατάξεις για ορισμένες ειδικές κατηγορίες έργων, όπως γέφυρες και για έργα για τα οποία απαιτείται μερική ή πλήρη αντισεισμική μόνωση. Αναμφίβολα, για την διπλή ζεύξη του Μαλιακού απαιτείται να διεξαχθεί ακριβή ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας, με βάση της οποίας θα προκύψει το φάσμα σχεδιασμού και συμβατά φυσικά και τεχνητά επιταχυνσιογραφήματα, με μέγιστη πιθανότητα υπέρβασης 5% στη διάρκεια ζωής του έργου (120 χρόνια). Σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Κανονισμό 8.2 «Αντισεισμικό Σχεδιασμό Γεφυρών» το φάσμα αυτό (για διάρκεια ζωής έργου 120 ετών) θα αντιστοιχεί σε περίοδο επαναφοράς της ίδιας τάξης με αυτό του Ρίου-Αντιρρίου. t 1 [ 1 ( 1 p) t ] = 1 1 ( ) 1 [ ] = 2340 = 1 d 120 r χρόνια Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 4/13 Π. Παπανικόλας

5 Ο άνεμος Οι μηχανισμοί διέγερσης ενός καταστρώματος μιας γέφυρας από τον άνεμο είναι η στατική πίεση του ανέμου, η δυναμική απόκριση του σε τυρβώδη ροή, και οι αεροδυναμικές αστάθειες του. Οι εύκαμπτες κατασκευές, όπως είναι το κατάστρωμα των κρεμαστών και καλωδιωτών γεφυρών με ανοίγματα άνω των 200 μ., δεν καλύπτονται από τους ισχύοντες κανονισμούς (π.χ. Ευρωκώδικας 1, Μέρος 2-4) και απαιτούνται δοκιμές σε αεροσήραγγα, για τον προσδιορισμό των συντελεστών στατικής αντίστασης και τον έλεγχο της αεροδυναμικής ευστάθειας τους. Για την διεξαγωγή των αεροδυναμικών πειραμάτων και τα κριτήρια αποδοχής απαιτούνται η ταχύτητα αναφοράς και τα χαρακτηριστικά τυρβώδης ροής του ανέμου. Η ταχύτητα αναφοράς του ανέμου για τις παράκτιες ζώνες της Ελλάδας, όπως ορίζεται από τον Ευρωπαϊκό Κανονισμό 1, είναι 32 m/sec. Η ταχύτητα αυτή θα πρέπει να επιβεβαιωθεί με εκτενέστατο πρόγραμμα ανεμολογικών μετρήσεων επί τόπου. Οι μετρήσεις θα καθορίσουν και τα δυναμικά χαρακτηριστικά του πεδίου του ανέμου, που είναι απαραίτητα για τον έλεγχο της αεροδυναμικής ευστάθειας των καταστρωμάτων. 3. Τεχνικά Γεφυρών Ζεύξης των Διαύλων του Μαλιακού Κόλπου Για τη ζεύξη των δύο διαύλων η μελέτη σκοπιμότητας προτείνει τη χρήση αναρτημένων γεφυρών για τα μεγάλα ανοίγματα και βάθη, πλωτές γέφυρες, λιμενικά επιχώματα και συμβατικές προεντεταμένες γέφυρες για τις προσβάσεις στα ρηχά τμήματα των διαύλων. Για το δίαυλο Κνημίδας η μελέτη σκοπιμότητας προτείνει: Από τη Βρωμολίμνη μέχρι τη νησίδα Στρογγύλη, κρεμαστή γέφυρα μήκους L=2250μ Επίχωμα λιμενικού τύπου μήκους L=1100μ. Συμβατική προεντεταμένη γέφυρα μήκους L=270μ Πλωτή γέφυρα μήκους L=350,0μ μέχρι τη νήσο Μονόλια Συμβατική προεντεταμένη γέφυρα μήκους L=790μ μέχρι το ακρωτήρι Λιχαδά Για το Δίαυλο Ωρεών η μελέτη σκοπιμότητας προτείνει: Συμβατική προεντεταμένη γέφυρα μήκους L=370μ Καλωδιωτή γέφυρα μήκους L=2300μ Συμβατική προεντεταμένη γέφυρα μήκους L=270μ Καταρχήν, για το επίχωμα λιμενικού τύπου εκτιμάται ότι θα απαιτηθούν περί τα 500,000 κυβικά μέτρα επιλεγμένου (ειδικής κοκκομετρικής διαβάθμισης) υλικού. Η κατασκευή του επιχώματος θα πρέπει να αποφασισθεί αφού υπολογιστεί το ισοζύγιο των υλικών (ορυγμάτων και επιχωμάτων) όλου του έργου. Οι πλωτές γέφυρες απαιτούν ιδιαίτερες υδροδυναμικές αναλύσεις και σε σεισμογενής περιοχές καλό είναι να αποφεύγονται ως μόνιμες κατασκευές. Εάν τελικά επιλεγεί ως λύση, προτείνεται να εφαρμοστεί σε μεγαλύτερο μήκος. Οι γέφυρες με προεντεταμένους προκατασκευασμένους δοκούς έχουν ανοίγματα της τάξης των 30 μέτρων. Για το μήκος που προβλέπει η μελέτη σκοπιμότητας, για τις προεντεταμένες γέφυρες θα απαιτηθούν περί τα 120 βάθρα για τους δύο κλάδους και περί τους 600 προκατασκευασμένους δοκούς. Σε θαλάσσιες ζεύξεις, οι κατασκευές των θεμελιώσεων και των υποθαλάσσιων τμημάτων είναι ακριβές και χρονοβόρες, απαιτούν δε εξειδικευμένο λιμενικό εξοπλισμό. Θα πρέπει τα ανοίγματα να είναι όσο το δυνατόν Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 5/13 Π. Παπανικόλας

6 μεγαλύτερα, ο φορέας όσο το δυνατόν ελαφρύτερος, χρησιμοποιώντας πάντα συμβατικές μεθόδους κατασκευής. Προτείνεται, με εξαίρεση τις αναρτημένες γέφυρες, για όλες τις θαλάσσιες προσβάσεις, γέφυρες με σύμμικτο φορέα καταστρώματος ή προεντεταμένης κιβωτιοειδής διατομής σκυροδέματος. Οι γέφυρες αυτές έχουν ανοίγματα της τάξης των 45 με 80 μέτρων. Για την κατασκευή του φορέα προτείνεται η μέθοδο της προώθησης /καθέλκυση (δες Σχήμα 4). Στον Ελληνικό χώρο με τη μέθοδο αυτή έχουν κατασκευαστεί αρκετές γέφυρες, με μεγάλα πλεονεκτήματα στο χρονοδιάγραμμα. Η Γέφυρα της Ποτίδαιας (προώθηση σύμμεικτου φορέα) και τη Γέφυρα Μεγαλορέματος (προώθηση κιβωτιοειδής διατομής) στη Εγνατία Οδό αποτελούν παραδείγματα τέτοιων γεφυρών m m 70 m 65 m m 1 Ρύγχος S43 - S48 S49 - S53 S54 - S57 Σχήμα 4: Μέθοδος προώθησης σύμμικτου φορέα Οι αναρτημένες γέφυρες επιβάλλονται στις ακόλουθες περιπτώσεις: όταν απαιτούνται μεγάλα ανοίγματα ναυσιπλοΐας, όταν με το μεγάλο άνοιγμα αποφεύγεται η θεμελίωση εντός θαλάσσης, για περιβαλλοντολογικούς λόγους, και σε μεγάλα βάθη με ακριβές θεμελιώσεις και υποθαλάσσιες κατασκευές. Όλοι οι προαναφερθέντες λόγοι συντρέχουν στην περίπτωση των διαύλων του Μαλιακού Κόλπου. Υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες αναρτημένων γεφυρών: οι κρεμαστές και οι καλωδιωτές. (Σχήμα 5). Πρόκειται για δύο εντελώς διαφορετικές τεχνολογίες με μεγάλη διαφορά στο κόστος κατασκευής. Οι καλωδιωτές γέφυρες είναι οικονομικότερες. L = 1000μ 2000μ 0,6 L Έρμα αγκύρωσης Σχήμα 5 α : Κρεμαστές Γέφυρες 0.55L Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 6/13 Π. Παπανικόλας

7 L = 250μ 900μ Σχήμα 5 β : Καλωδιωτές Γέφυρες Οι κρεμαστές είναι γέφυρες ενός μεγάλου κεντρικού ανοίγματος. Είναι οικονομικά συμφέρουσες όταν απαιτούνται ανοίγματα πάνω από ένα χιλιόμετρο. Παραδείγματα τέτοιων γεφυρών είναι η Golden Gate στο San-Francisco των Η.Π.Α. (1280μ άνοιγμα, χρονολογία κατασκευής 1937), η Great Belt East στη Δανία (1624μ άνοιγμα, χρονολογία κατασκευής 1998) και η μεγαλύτερη στον κόσμο Akashi-Kaikyo, στη σεισμογενή περιοχή του Kobe της Ιαπωνίας, με άνοιγμα τα 1991μ, που ολοκληρώθηκε το Το κόστος, όπως και η ποσότητα των υλικών, που απαιτούνται είναι πολύ μεγάλα. Ιδιαίτερα δύσκολη είναι η αγκύρωση των κεντρικών καλωδίων που απαιτούν μεγάλες ποσότητες έρματος σκυροδέματος, ή ακόμα και τεχνητές νησίδες στη μέση του διαύλου. Αν και η μελέτη σκοπιμότητας προτείνει κρεμαστή γέφυρα για το κεντρικό άνοιγμα του διαύλου της Κνημίδας, καλό θα ήταν να αποφευχθεί, εκτός εάν απαιτείται από το εύρος του διαύλου ναυσιπλοΐας ή για περιβαλλοντολογικούς λόγους. Οι καλωδιωτές γέφυρες καλύπτουν τα ανοίγματα από 250μ έως και 900μ περίπου. Η τεχνολογία των καλωδιωτών γεφυρών είναι η εξέλιξη της εξωτερικής προέντασης. Ο φορέας αναρτάται με κεκλιμένα καλώδια κατευθείαν από τον πυλώνα. Η κατασκευή γίνεται με τη μέθοδο της ελεύθερης προβολοδόμησης, ενώ τα καλώδια ανάρτησης κατασκευάζονται με τις τεχνικές της προέντασης (παράλληλοι αυτο-αγκυρούμενοι τένοντες). Οι απαιτήσεις αγκύρωσης των πλευρικών καλωδίων είναι σχετικά εύκολη. (Με άκαμπτο πυλώνα το σύστημα μπορεί να είναι αυτό-ισορροπούμενο). Παραδείγματα τέτοιων γεφυρών είναι η Γέφυρα της Νορμανδίας στη Γαλλία και η Γέφυρα της Χαλκίδας στην Ελλάδα. Μια ενδιαφέρουσα εφαρμογή είναι η καλωδιωτές γέφυρες πολλαπλών ανοιγμάτων. Η λύση παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα κατασκευής και κόστους, μιας και μπορεί να εφαρμοστεί για πολύ μεγάλα μήκη. Η μεγαλύτερη γέφυρα πολλαπλών ανοιγμάτων στον κόσμο βρίσκεται στον Ελληνικό χώρο (Γέφυρα Ρίου Αντιρρίου). 4. Η Καλωδιωτή Γέφυρα Πολλαπλών Ανοιγμάτων του Ρίου-Αντιρρίου Για τα κεντρικά ανοίγματα και των δύο διαύλων στην περίπτωση της διπλής ζεύξης του Μαλιακού προτείνεται (με βάση τα υπάρχοντα ελάχιστα δεδομένα) η λύση της καλωδιωτής γέφυρας πολλαπλών ανοιγμάτων, παρόμοια με αυτή του Ρίου-Αντιρρίου, με τρία κεντρικά ανοίγματα ( μ.) και δύο ακραία (290μ). Το κατάστρωμα αναρτάται σε τέσσερις πυλώνες μέσα στη θάλασσα και στηρίζεται σε δύο ακρόβαθρα στις ακτές (Σχ. 6). Οι πυλώνες της κυρίως γέφυρας, εδράζονται σε βάθη που κυμαίνονται από 48μ έως 64μ. Το υπέδαφος θεμελίωσης στον πυθμένα της θάλασσας θα έχει προηγουμένως εξυγιανθεί με εκσκαφή και ενισχυθεί με ενθέματα. Πρόκειται για μεταλλικούς σωλήνες Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 7/13 Π. Παπανικόλας

8 Σχήμα 6: Μηκοτομή της γέφυρας Ρίου-Αντιρρίου (πασσάλους), διαμέτρου 2 μ., πάχους 20 χιλ., και μήκος το οποίο κυμαίνεται από 25 έως 30 μ., τοποθετημένοι σε πυκνό κάνναβο (7 με 8μ.). Η επιφάνεια έδρασης του βάθρου δημιουργείται από τη διάστρωση μια ελεγχόμενης διαβάθμισης αδρανών υλικών (στρώσεις άμμου και χαλικιού) συνολικού πάχους 3,00 μ (Σχήμα 7). Μεταλλικά ενθέματα ΠΥΛΩΝΑΣ ΒΑΘΡΟ Σχήμα 7: Η θεμελίωση και ο πυλώνας της κυρίως γέφυρας Οι πυλώνες είναι συνεχείς σε όλο το ύψος τους (227 μ.) από τον πυθμένα της θάλασσας. Κατασκευάζονται από οπλισμένο σκυρόδεμα και εδράζονται με βάθρα που έχουν πέλματα διαμέτρου 90 μ. (Σχήμα 7). Σχήμα 8: Η μεταλλική κεφαλή του πυλώνα Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 8/13 Π. Παπανικόλας

9 Οι τέσσερις βραχίονες του κάθε πυλώνα (Σχ. 7) ενώνονται στην κεφαλή του πυλώνα (Σχ. 8) με μια σύμμικτη κατασκευή, που αποτελείται από ένα μεταλλικό σκελετό ύψους 35 μέτρων) πάνω στον οποίο αγκυρώνονται τα 46 ζεύγη καλωδίων. Το κατάστρωμα της γέφυρας με πλάτος 27.2 μ., θα εξυπηρετεί δύο λωρίδες κυκλοφορίας σε κάθε κατεύθυνση, περιλαμβάνει επίσης λωρίδα έκτακτης ανάγκης (Λ.Ε.Α.). Είναι μια σύμμικτη κατασκευή με μεταλλικό σκελετό και πλάκα καταστρώματος πάχους 25 εκ, από οπλισμένο σκυρόδεμα. Ο μεταλλικός φορέας, βάρος 17,000 τόνων, αποτελείται από προκατασκευασμένους δοκούς διπλού «ταυ», ύψους 2,20μ. Αξίζει να σημειωθεί ότι το κατάστρωμα είναι συνεχές σε όλο το μήκος των 2,252 μέτρων, και πλήρως αναρτημένο από τις κεφαλές των τεσσάρων πυλώνων με 368 καλώδια ομοιόμορφα διανεμημένα ανά 12 μ. κατά μήκος του καταστρώματος (Σχ. 9). Σχήμα 9 : Το κατάστρωμα Για να παραλάβει το σεισμό σχεδιασμού, το κατάστρωμα συνδέεται στο ύψος των πυλώνων με σύστημα σεισμικής μόνωσης και απόσβεσης το οποίο συνίσταται από αποσβεστήρες. Κατά τη διάρκεια του σεισμού σχεδιασμού, λοιπόν, οι αποσβεστήρες με φέρουσα ικανότητα 320 τόνων ο καθένας καλούνται να παραλάβουν εγκάρσιες σχετικές μετατοπίσεις του καταστρώματος της τάξης των ±1,60 μέτρων, με ταχύτητες που προσεγγίζουν τα 1.6 m/s. Για το σύστημα καλωδίωσης επιλέγει αυτό των παράλληλων τενόντων επτά συρματόσχοινων (Σχ. 10). Το σύστημα αυτό έχει το πλεονέκτημα της εύκολης το ποθέτησης και αλλαγής των καλωδίων καθώς και τον πλήρη έλεγχο της ομοιόμορφης τάνυσης όλων των τενόντων ενός καλωδίου ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή γεωμετρία του καταστρώματος. Σχήμα 10: Σύστημα καλωδίωσης παράλληλοι τένοντες τύπου Freyssinet Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 9/13 Π. Παπανικόλας

10 Το σύστημα αυτό επιτρέπει την ανεξάρτητη ρύθμιση του κάθε καλωδίου κατά τη διάρκεια ζωής του έργου, χωρίς διακοπή της κυκλοφορίας. Αξίζει επίσης να αναφερθεί ότι σύμφωνα με τις συμβατικές υποχρεώσεις η γέφυρα θα παραμένει σε λειτουργία κατά τη διάρκεια αντικατάστασης ενός καλωδίου, ενώ θα έχει περιορισμένες τοπικές βλάβες σε περίπτωση ατυχηματικής φόρτισης που θα έχει ως αποτέλεσμα την καταστροφή δύο συνεχόμενων καλωδίων. 5. Ανθεκτικότητα Σκυροδέματος Τα τεχνικά της ζεύξης των δύο διαύλων θα βρίσκονται σε περιβάλλον υψηλής διάβρωσης. Η μελέτη για τη σύνθεση των διαφόρων τύπων σκυροδέματος θα πρέπει να βασίζεται σε ειδικές προδιαγραφές αντοχής και ανθεκτικότητας στο χρόνο, καθώς και στις ιδιαιτερότητες των μεθόδων κατασκευής του Έργου. Η ικανοποιητική λειτουργία των γεφυρών χωρίς ανάγκη μεγάλων επισκευών, για μια ελάχιστη διάρκεια ζωής 120 χρόνων, θα πρέπει να αποτελεί μία από τις βασικότερες συμβατικές υποχρεώσεις του έργου. Για να επιτευχθεί τούτο, το σκυρόδεμα θα πρέπει να έχει φυσική και χημική ανθεκτικότητα, ώστε να μπορεί να προστατευτεί ο οπλισμός του από τη διάβρωση καθ όλη τη περίοδο των 120 χρόνων. Η επιλογή των τσιμέντων, των αδρανών, των βασικών παραμέτρων των συνθέσεων σκυροδέματος αλλά και της επικάλυψης έχουν ως βασικό σκοπό την πλήρωση αυτής της ανθεκτικότητας. Προτείνεται η χρήση σκυροδεμάτων υψηλής αντοχής, π.χ. C60/75. Η επικάλυψη στις ζώνες υψηλού κινδύνου θα πρέπει να είναι c=10cm, χωρίς όμως να παρουσιάζεται επιδερμική ρηγμάτωση. Εκτός της ανάγκης για τσιμέντα χαμηλής περιεκτικότητας σε αλκαλικά (για κάθε ενδεχόμενο) και χλώρια, προτείνεται τσιμέντο τύπου BFS CEM III/A 42.5 με 60% σκωρία (με βάση το DIN 1164), που είναι γνωστό για τις ιδιότητες του σε ότι αφορά την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος σε θαλάσσιες περιοχές. Η ελάχιστη ποσότητα τσιμέντου θα πρέπει να είναι 400 kg/m3, ενώ ο λόγος νερού / τσιμέντου να μη ξεπερνά το 0,40. Η μελέτη της σύνθεσης των σκυροδεμάτων καθορίζεται επίσης από κατασκευαστικές ιδιαιτερότητες, όπως: Ογκώδεις σκυροδετήσεις με χρήση τσιμέντων χαμηλής θερμότητας ενυδάτωσης, Ύπαρξη τμημάτων με μεγάλα πυκνότητα οπλισμού (έως και 900 kg/m 3 ) που απαιτούν τη χρήση ενός σκυροδέματος με πολύ καλή ρευστότητα, αλλά και με ελεγχόμενο μέγεθος αδρανών (μέγιστη διάμετρος 20 mm), ίσως και τη χρήση αυτό-συμπυκνωμένου σκυροδέματος, Κατασκευαστικές μέθοδοι (όπως είναι αντλήσεις σε μήκος 500 μ., μεταφορά του σκυροδέματος που ξεπερνά τις δύο ώρες και ακολουθείται από κατακόρυφη άντληση μέχρι και 100 μ. ύψος, κτλ...) που απαιτούν τη χρήση σκυροδεμάτω ν με μεγάλη ρευστότητα και αντλησιμότητα, αλλά και διατήρηση για 2 και 3 ώρες αυτών των ιδιοτήτων, Εντατικό πρόγραμμα εργασιών που απαιτεί την απόκτηση σχετικά υψηλών αντοχών σε λίγες ώρες, για γρήγορο ξεκαλούπωμα και αναρρίχηση του μεταλλότυπου ή προώθηση του φορείου. Στο παράρτημα Α δίνεται πίνακας με τις ποσότητες σκυροδέματος που καταναλώθηκαν για τη θαλάσσια ζεύξη του Ρίου-Αντιρρίου, ανά τμήμα κατασκευής. Συνολικά ενσωματώθηκαν 210,000 κυβικά σκυροδέματος και 70,000 τόνοι οπλισμού (διαμέτρου Φ25 με Φ45mm). Στον Πίνακα δίνονται επίσης ο τύπος και οι ποσότητες τσιμέντου. Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 10/13 Π. Παπανικόλας

11 6. Μέθοδος Κατασκευής Καλωδιωτής Γέφυρας Η μέθοδος κατασκευής καλωδιωτών γεφυρών σε δίαυλους με μεγάλα βάθη απαιτεί ειδικό εξοπλισμό (πλωτοί γερανοί μεγάλης ανυψωτικής ικανότητας, ειδικά μηχανοποιημένα φορεία, ξηρές δεξαμενές πλωτών προκατασκευών, μεγάλης έκτασης εργοτάξια, κλπ.) και έμπειρους μηχανικούς. Επιγραμματικά, η μέθοδος κατασκευής της Γέφυρας του Ρίου- Αντιρρίου είναι η ακόλουθη: - Λιμενικά έργα: Εκσκαφές, ενίσχυση υπεδάφους με πασσάλους. Επίχωση πυθμένα για τη δημιουργία της επιφάνειας έδρασης του βάθρου με διάστρωση μια ελεγχόμενης διαβάθμισης αδρανών υλικών. - Κατασκευή πελμάτων βάθρων (διαμέτρου 90μ) σε ξηρά δεξαμενή. - Μεταφορά πελμάτων και ολοκλήρωση κατασκευής βάθρων εν πλω. - - Μεταφορά βάθρων και καταπόντιση στην τελική θέση θεμελίωσης. Ολοκλήρωση της κατασκευής των πυλώνων. - Προκατασκευή τμημάτων του σύμμεικτου φορέα στην ξηρά. - Πλωτή μεταφορά και ανάρτηση των τμημάτων του φορέα με τη μέθοδο της αμφίπλευρης προβολοδόμησης. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει και την τάνυση των καλωδίων. - Ολοκλήρωση της γέφυρας με υδατοστεγάνωση, αρμούς, στηθαία, οδοστρωσία κ.τ.λ. 7. Κόστος Κατασκευής Η Γέφυρα του Ρίου-Αντιρρίου κατασκευάστηκε με το σύστημα της παραχώρησης (μελέτη, κατασκ ευή, λειτουργία, μεταβίβαση). Ο πρ οϋπολογισμός και οι πηγές χρηματοδότησης δίνονται στον Πίνακα 2. Πίνακας 2 Προϋπολογισμός και Χρηματοδότηση της Γέφυρας Ρίου-Αντιρρίου (σε εκατομμύρια Ευρώ) Προϋπολογισμός Πηγές Χρηματοδότηση Μελέτη κατασκευή 585 Συμβολή Δημοσίου 310 Έξοδα παραχωρησιούχου Χρηματοοικονομικά, κ.τ.λ. 165 Ίδια Κεφάλαια 70 Δάνειο Ε.Τ.Επ. 370 ΣΥΝΟΛΟ: 750 ΣΥΝΟΛΟ: 750 Με βάση την εμπειρία που αποκτήθηκε από την μελέτη και κατασκευή της ζεύξης του Ρίου-Αντιρρίου, ο προϋπολογισμός μελέτης και κατασκευής των γεφυρών των διαύλων της διπλής ζεύξης του Μαλιακού, εκτιμήθηκε σε: 800 εκατομμύρια Ευρώ για τον Δίαυλο Κνημίδας, και 700 εκατομμύρια Ευρώ για τον Δίαυλος Ωρεών. Στον προϋπολογισμό του ενάμιση δισεκατομμυρίου Ευρώ επιλέγει ο τύπος της καλωδιωτής γέφυρας (παρόμοιας με του Ρίου-Αντιρρίου) για τα μεσαία ανοίγματα των διαύλων της Κνημίδας και των Ωρεών, με μήκη 2250μ και 2300μ, αντιστοίχως. Για όλες τις θαλάσσιες προσβάσεις, προτείνεται ο τύπος της σύμμικτης γέφυρας με ανοίγματα της τάξης των 70 80μ. Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 11/13 Π. Παπανικόλας

12 8. Συμπεράσματα Τα συμπεράσματα που ακολουθούν αναφέρονται στα τεχνικά γεφύρωσης των διαύλων Κνημίδας και Ωρεών και βασίζονται στις πληροφορίες που υπάρχουν στη μελέτη σκο πιμότητας της ENVIROPLA N ΜΕΛΕΤΗΤΙΚΗ, και την εμπειρία που αποκτήθηκε από την κατασκευή της Γέφυρας Ρίου-Αντιρρίου αλλά και των χερσαίων κοιλάδο-γεφυρών της Εγνατία Οδός. Εκτεταμένες γεωτεχνικές, σεισμολογικές/τεκτονικές και ανεμολογικές έρευνες απαιτούνται για τον χαρακτηρισμό του φυσικού περιβάλλοντος και τον προσδιορισμό των παραδοχών σχεδιασμού. Για τον προσδιορισμό του σεισμικού φάσματος σχεδιασμού θα πρέπει να πραγματοποιηθεί ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας, για μέγιστη πιθανότητα υπέρβασης 5%, στα 120 χρόνια διάρκειας ζωής του έργου. Τα αποτελέσματα των ερευνών αυτών θα αποτελέσουν τη βάση για τα Κ.Μ.Ε και το Τ.Σ.Υ. Να οριστούν οι διαστάσεις των διαύλων ναυσιπλοΐας. Προτείνεται κατ ελάχιστο 500μ πλάτος επί 50μ ύψος. Για τα κεντρικά ανοίγματα των διαύλων προτείνεται καλωδιωτή γέφυρα πολλαπλών ανοιγμάτων της τάξης των 600μ. Ο αριθμός των ανοιγμάτων θα οριστεί με βάση λεπτομερή γεωλογία και βυθομέτρηση της περιοχής. Για τις θαλάσσιες προσβάσεις προτείνονται γέφυρες με σύμμικτο φορέα με ανοίγματα της τάξης των 80μ. Η κατασκευή των προσβάσεων να γίνει με τη μέθοδο της προώθησης. Μια αρχική χονδροειδή εκτίμηση του κόστους κατασκευής των τεχνικών ζεύξεων των διαύλων Κνημίδας και Ωρεών, είναι της τάξης του ενάμιση δισεκατομμυρίου Ευρώ. Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 12/13 Π. Παπανικόλας

13 Παράρτημα Α Ποσότητες και Ποιότητα Σκυροδέματος Concrete Location Concrete Type Theoretical Quantities (m3) w/c Ratio Cement Dosage (kg/m3) Cement Type Pylon Head C60/ , Mix 1/3 CEM I 52.5 & 2/3 CEM III 42.5 Pylon legs C60/ , Mix 1/3 CEM I 52.5 & 2/3 CEM III 42.5 Viaduct Deck C60/ , CEM I 52.5 (100% CEM I) or CEM III 42.5 (100% CEM III) IN SITU Pylon Base C50/ , CEM III 42.5 Pier Head C45/ , CEM III 42.5 Patras Pier Head Slab C45/ , CEM III 42.5 Patras Octogon (except splash zone) C45/ , CEM III 42.5 Patras Octogon (splash zone) C45/ , CEM III 42.5 Patras Octogon connection M4 C50/ , CEM III 42.5 Patras Octogon connection (M1, M2, M3) C60/ , CEM III 42.5 Pier Shaft Slab C45/ , CEM III 42.5 Patras Shaft slab wall (splash zone) C45/ , CEM III 42.5 Patras Pier Shaft Slab (including precast) C45/ , CEM III 42.5 Patras Cone climbings (splash zone) C45/ , CEM III 42.5 Patras Cone climbings (except splash zone) C45/ , CEM III 42.5 Patras WET DOCK Ballasting concrete , CEM II 32.5 Patras Cone C45/ , CEM III 42.5 Patras Footing Top Slabs C45/ , CEM III 42.5 Patras Ring Slabs C45/ , CEM III 42.5 Patras External Wall C45/ , CEM III 42.5 Patras Temp. Cofferdams C45/ , CEM III 42.5 Patras Walls for trim tanks C45/ , CEM III 42.5 Patras Radial Beams C45/ , CEM III 42.5 Patras External Ring Wall C45/ , CEM III 42.5 Patras Diaphragm Walls C45/ , CEM III 42.5 Patras Internal Ring Wall C45/ , CEM III 42.5 Patras Raft C45/ , CEM III 42.5 Patras DRY DOCK TOTAL MAIN VIADUCT ONLY Διπλή Ζεύξη Μαλιακού Κόλπου 13/13 Π. Παπανικόλας