Μεταπτυχιακή ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΜΕΓΑΛΟΥ ΜΗΚΟΥΣ ΜΕ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΟΝΩΣΗ ΚΑΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΣ ΜΕ ΕΜΠΛΟΚΗ ΤΟΥ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ - ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» Μεταπτυχιακή ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΜΕΓΑΛΟΥ ΜΗΚΟΥΣ ΜΕ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΟΝΩΣΗ ΚΑΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΣ ΜΕ ΕΜΠΛΟΚΗ ΤΟΥ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ Απόστολος Γ Πουτσιάκας Διπλ Πολ Μηχ ΑΠΘ Θεσσαλονίκη, Οκτώβριος 2008

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θεωρώ χρέος μου να ευχαριστήσω θερμά τον Καθηγητή και επιβλέποντα της παρούσας διπλωματικής εργασίας κ Ιωάννη Τέγο για την βοήθεια του και για τις γνώσεις που μου μετέδωσε καθ όλη τη διάρκεια των σπουδών μου Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Δρ Πολιτικό Μηχανικό Στέργιο Μητούλη για τη συνεχή επιστημονική του καθοδήγηση και για τις παρατηρήσεις του, που βελτίωσαν την ποιότητα της εργασίας Τον ευχαριστώ ακόμη για τον πολύτιμο χρόνο του που μου αφιέρωσε Ευχαριστώ πολύ την οικογένεια μου που μου συμπαραστάθηκε καθ όλη την διάρκεια των σπουδών μου και για την ολοκλήρωση της παρούσας διπλωματικής εργασίας

3

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ i ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ i ΛΙΣΤΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ iii ΛΙΣΤΑ ΠΙΝΑΚΩΝ v ΠΕΡΙΛΗΨΗ vii ABSTRACT viii ΠΡΟΛΟΓΟΣ 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΑΦΕΤΗΡΙΑ 2 11 Γενικά 2 12 Περιγραφή του φέροντος οργανισμού 2 13 Υλικά κατασκευής 3 14 Έδαφος-Σεισμικότητα 4 15 Γεωμετρία τυπικού ανοίγματος 5 16 Κατά μήκος και εγκάρσιες τομές 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΜΙΑΣ ΑΠΟΔΟΤΙΚΗΣ ΠΛΑΚΑΣ ΕΜΠΛΟΚΗΣ 7 21 Προτεινόμενη διαμόρφωση της πλάκας εμπλοκής 7 22 Αντιμετώπιση λειτουργικών προβλημάτων 9 23 Έλεγχος επάρκειας μικρο-πασσάλων έναντι των λειτουργικών απαιτήσεων 9 24 Παράμετροι αναλυτικής έρευνας Περιπτώσεις μη γραμμικής ανάλυσης που πραγματοποιήθηκαν 11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΜΗ ΣΥΜΒΑΤΙΚΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ Το στατικό σύστημα της γέφυρας Συνοριακές συνθήκες- Στήριξη του φορέα Υλικά Το υλικό των δομικών στοιχείων ανωδομής και μεσοβάθρων (CONC) Το υλικό των άκαμπτων ζωνών (STIFF) Το υλικό των μικρο-πασσάλων (STEEL) Το υλικό των ελαστομεταλλικών εφεδράνων (BEARING) Ορισμός των διατομών των γραμμικών στοιχείων Κατάστρωμα Μεσόβαθρα Μικρο-πάσσαλοι Άκαμπτες ζώνες Πλάκα εμπλοκής 24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ Γενικά Μη Γραμμική Δυναμική Ανάλυση με το SAP Μέθοδος ανάλυσης χρονοïστορίας Το στοιχείο NLLink του SAP Εφαρμογή της μη γραμμικής δυναμική ανάλυσης Απαιτήσεις του Ευρωκώδικα σχετικά με τη μη γραμμική δυναμική ανάλυση Εισαγωγή των επιταχυνσιογραφημάτων Ορισμός των μη γραμμικών δυναμικών αναλύσεων Ορισμός των ιδιοτήτων των μη γραμμικών στοιχείων 31

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ii ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣMATA Γενικά Αποτελέσματα ανάλυσης συστημάτων γεφυρών Μετακινήσεις κατά τη διαμήκη διεύθυνση της γέφυρας Μετακινήσεις κατά την εγκάρσια διεύθυνση της γέφυρας Εντατικά μεγέθη Μ22 μεσοβάθρων Εντατικά μεγέθη Μ33 μεσοβάθρων Εντατικά μεγέθη V22 μεσοβάθρων Εντατικά μεγέθη V33 μεσοβάθρων 59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΜΕΣΩ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ Γενικά Υδραυλικοί αποσβεστήρες ιξώδους συμπεριφοράς Τεχνικά χαρακτηριστικά υδραυλικών αποσβεστήρων Αποτελέσματα Μετακινήσεις κατά τη διαμήκη διεύθυνση της γέφυρας Εντατικά μεγέθη Μ33 μεσοβάθρων Εντατικά μεγέθη V22 μεσοβάθρων 67 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ Γενικά Αναδιαστασιολόγηση των εφεδράνων στην μη συμβατική γέφυρα και οικονομική σύγκριση με τα εφέδρανα της γέφυρας αφετηρίας Σύγκριση του απαιτούμενου διαμήκους οπλισμού των μεσοβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας και της γέφυρας-αφετηρία Αναδιαστασιολόγηση των αρμών συστολοδιαστολής της μη συμβατικής γέφυρας Οικονομική αξιολόγηση της πλάκας και των μικρο-πασσάλων εμπλοκής, και των υδραυλικών αποσβεστήρων Παρατηρήσεις 77 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 : ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 78 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α : ΣΥΝΘΕΤΙΚΑ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΙΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ 79 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β : ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ 85 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 92

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ iii ΛΙΣΤΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 11 : Κάτοψη του φορέα (χωρίς επικάλυψη) 5 Σχήμα 12 : Εγκάρσια τομή στη θέση του μεσόβαθρου 5 Σχήμα 13 : Κατά μήκος τομή της γέφυρας Τ8 6 Σχήμα 21 : Η προτεινόμενη διαμόρφωση του ακροβάθρου με την επέκταση της πλάκας καταστρώματος και τους μικρο-πασσάλους παγιώσεως (τομή) 8 Σχήμα 22 : Η προτεινόμενη διαμόρφωση του ακροβάθρου με την επέκταση της πλάκας καταστρώματος και τους μικρο-πασσάλους παγιώσεως (κάτοψη) 9 Σχήμα 23 : Το τρισδιάστατο ενδελεχές προσομοίωμα των μικρο-πασσάλων 10 Σχήμα 24 : Προσομοίωμα της αντίστασης του εδάφους γύρω από τους μικροπασσάλους 10 Σχήμα 31(α) : Το τρισδιάστατο προσομοίωμα της συμβατικής γέφυρας-αφετηρία14 Σχήμα 31(β) : Το προσομοίωμα της συμβατικής γέφυρας-αφετηρία 14 Σχήμα 32(α) : Το προσομοίωμα της μη συμβατικής γέφυρας με τον προτεινόμενο τύπο ακροβάθρου 15 Σχήμα 32(β) : Το προσομοίωμα της μη συμβατικής γέφυρας με τον προτεινόμενο τύπο ακροβάθρου 15 Σχήμα 33 : Η θεμελίωση των μεσόβαθρων σε κάτοψη 16 Σχήμα 34 : Καθορισμός του υλικού των δομικών στοιχείων της ανωδομής και των μεσοβάθρων 17 Σχήμα 35 : Προσομοίωση σύνδεσης ανωδομής μεσοβάθρων μέσω ελαστομεταλλικών εφεδράνων 18 Σχήμα 36 : Καθορισμός του υλικού των άκαμπτων ζωνών 18 Σχήμα 37 : Καθορισμός του υλικού των μικρο-πασσάλων 19 Σχήμα 38 : Καθορισμός του υλικού των εφεδράνων 20 Σχήμα 39 : Σύνθετη διατομή καταστρώματος 21 Σχήμα 310 : Χαρακτηριστικές ιδιότητες της διατομής του καταστρώματος 21 Σχήμα 311 : Φαίνεται η δυνατότητα που δίνεται στο μελετητή να δώσει τις τιμές που ο ίδιος επιθυμεί στους συντελεστές της διατομής του καταστρώματος 21 Σχήμα 312 : Εισαγωγή ονόματος, υλικού και τυπικών διαστάσεων της διατομής των μεσοβάθρων 22 Σχήμα 313 : Καθορισμός των συντελεστών (Modifiers) της διατομής των άκαμπτων ζωνών για τα μεσόβαθρα 22 Σχήμα 314 : Εισαγωγή ονόματος, υλικού και τυπικών διαστάσεων της διατομής των άκαμπτων ζωνών 23 Σχήμα 315 : Καθορισμός των συντελεστών (Modifiers) της διατομής των άκαμπτων ζωνών 24 Σχήμα 316 : Εισαγωγή ονόματος, υλικού και τυπικών διαστάσεων της διατομής της πλάκας εμπλοκής 24 Σχήμα 41 : Η γωνία συντεταγμένων του στοιχείου NLLink χρησιμοποιώντας την προκαθορισμένη διεύθυνση των αξόνων 27 Σχήμα 42 : Σύγκριση φάσματος απόκρισης συνθετικού επιταχυνσιογραφήματος με το φάσμα «στόχος» κατά EC 8, για την περίπτωση εδάφους κατηγορίας Α 28 Σχήμα 43 : Εισαγωγή επιταχυνσιογραφημάτων για A=016g 28 Σχήμα 44 : Εισαγωγή επιταχυνσιογραφημάτων 29 Σχήμα 45 : Ορισμός μη γραμμικών δυναμικών αναλύσεων 30 Σχήμα 46 : Παράμετροι μη γραμμικής ανάλυσης 31 Σχήμα 47 : Ορισμός ιδιοτήτων του στοιχείου NLLink που τοποθετείται στην πλάκα εμπλοκής 32 Σχήμα 48 : Ορισμός των απαιτούμενων ιδιοτήτων ελατηρίου που αντιστοιχεί στο πρώτο μέτρο του ύψους του επιχώματος 33 Σχήμα 51 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 42 Σχήμα 52 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 42 Σχήμα 53 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 43

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ iv Σχήμα 54 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 43 Σχήμα 55 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 44 Σχήμα 56 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 44 Σχήμα 57 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 45 Σχήμα 58 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy 53 Σχήμα 59 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy 53 Σχήμα 510 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy 54 Σχήμα 511 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy 54 Σχήμα 512 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy 55 Σχήμα 513 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy 55 Σχήμα 514 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy 56 Σχήμα 515 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ22 57 Σχήμα 516 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ33 58 Σχήμα 517 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V22 59 Σχήμα 518 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V33 60 Σχήμα 61 : Ιξώδης συμπεριφορά υδραυλικών αποσβεστήρων 61 Σχήμα 62 : Το σύστημα της σεισμικής μόνωσης της γέφυρας 63 Σχήμα 63 : Καθορισμός ιδιοτήτων διαμήκων αποσβεστήρων 63 Σχήμα 64 : Καθορισμός ιδιοτήτων διαμήκων αποσβεστήρων 64 Σχήμα 65 : H ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 66 Σχήμα 66 : H ποσοστιαία μείωση των μεγεθών Μ33 67 Σχήμα 67 : H ποσοστιαία μείωση των μεγεθών V22 68 Σχήμα ΠΑ1 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους Α και εδαφική επιτάχυνση Α=016g 79 Σχήμα ΠΑ2 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους Β και εδαφική επιτάχυνση Α=016g 80 Σχήμα ΠΑ3 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους C και εδαφική επιτάχυνση Α=016g 81 Σχήμα ΠΑ4 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους A και εδαφική επιτάχυνση Α=024g 82 Σχήμα ΠΑ5 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους B και εδαφική επιτάχυνση Α=024g 83 Σχήμα ΠΑ6 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους C και εδαφική επιτάχυνση Α=024g 84 Σχήμα ΠΒ1 : Εισαγωγή φασμάτων σχεδιασμού για α=0,16 87 Σχήμα ΠΒ2 : Φάσματα σχεδιασμού κατά την διαμήκη και την κατακόρυφη διεύθυνση 87 Σχήμα ΠΒ3 : Καθορισμός χαρακτηριστικών ιδιομορφών 88 Σχήμα ΠΒ4 : Καθορισμός σεισμού κατά την διαμήκη διεύθυνση 89 Σχήμα ΠΒ5 : Καθορισμός σεισμού κατά την εγκάρσια διεύθυνση 89 Σχήμα ΠΒ6 : Καθορισμός σεισμού κατά την κατακόρυφη διεύθυνση 90 Σχήμα ΠΒ7 : Καθορισμός κύριου σεισμού κατά την διαμήκη διεύθυνση 90 Σχήμα ΠΒ8 : Καθορισμός κύριου σεισμού κατά την εγκάρσια διεύθυνση 91 Σχήμα ΠΒ9 : Καθορισμός κύριου σεισμού κατά την κατακόρυφη διεύθυνση 91

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ v ΛΙΣΤΑ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 11: Ύψη μεσοβάθρων 3 Πίνακας 12: Δομικά υλικά κατασκευής 3 Πίνακας 13: Χαρακτηριστικά εφεδράνων 4 Πίνακας 21: Ονόματα προσομοιωμάτων των γεφυρών που εξετάστηκαν 12 Πίνακας 31: Ύψη μεσοβάθρων 13 Πίνακας 32: Τιμές ελατηριακών σταθερών 16 Πίνακας 51: Ονόματα προσομοιωμάτων των γεφυρών που εξετάστηκαν 34 Πίνακας 52 : ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση35 Πίνακας 53 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση 36 Πίνακας 54 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση 37 Πίνακας 55 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση 38 Πίνακας 56 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση 39 Πίνακας 57 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση 40 Πίνακας 58 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση 41 Πίνακας 59 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη εγκάρσια διεύθυνση46 Πίνακας 510 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη εγκάρσια διεύθυνση 47 Πίνακας 511 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη εγκάρσια διεύθυνση 48 Πίνακας 512 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη εγκάρσια διεύθυνση 49 Πίνακας 513 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη εγκάρσια διεύθυνση 50 Πίνακας 514 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη εγκάρσια διεύθυνση 51 Πίνακας 515 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη εγκάρσια διεύθυνση 52 Πίνακας 516 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ22 56 Πίνακας 717 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ33 57 Πίνακας 518 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V22 58 Πίνακας 519 : Επί τοις εκατό μείωση των εντατικών μεγεθών V33 59 Πίνακας 61 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση65 Πίνακας 62 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ33 66 Πίνακας 63 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V22 67 Πίνακας 71 : Στοιχεία που ελήφθησαν υπόψιν κατά την αδρομερή οικονομική αξιολόγηση69 Πίνακας 72 : Χαρακτηριστικά εφεδράνων γέφυρας-αφετηρία70 Πίνακας 73 : Χαρακτηριστικά εφεδράνων βελτιωμένης γέφυρας71

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ vi Πίνακας 74 : Έλεγχος των εφεδράνων των ακροβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας71 Πίνακας 75 : Έλεγχος των εφεδράνων των μεσοβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας71 Πίνακας 76 : Κόστος εφεδράνων γέφυρας-αφετηρία72 Πίνακας 77 : Κόστος εφεδράνων βελτιωμένης γέφυρας72 Πίνακας 78 : Εντατικά μεγέθη των μεσοβάθρων της γέφυρας-αφετηρία73 Πίνακας 79 : Εντατικά μεγέθη των μεσοβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας73 Πίνακας 710 : Απαιτούμενος οπλισμός των μεσοβάθρων της γέφυρας-αφετηρία74 Πίνακας 711 : Απαιτούμενος οπλισμός των μεσοβάθρων της βελτιωμένης γέφυρας75 Πίνακας 712 : Ποσοστιαία μείωση του απαιτούμενου διαμήκους οπλισμού των μεσοβάθρων75 Πίνακας 713 : Συνολικό κόστος κατασκευής πλάκας εμπλοκής76 Πίνακας 714 : Συνολικό κόστος κατασκευής μικρο-πασσάλων εμπλοκής76 Πίνακας 715 : Συνολικό κόστος υδραυλικών αποσβεστήρων76

10 ΠΕΡΙΛΗΨΗ vii ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία επιδιώκεται μέσω βελτιωμένης εμπλοκής του επιχώματος η αξιοποίηση της αποσβεστικής ικανότητός του με στόχο τη μείωση των αδρανειακών σεισμικών δράσεων του συστήματος Η εμπλοκή του επιχώματος επιτυγχάνεται με την επέκταση της πλάκας του καταστρώματος και στις δύο διευθύνσεις προς το επίχωμα και διαθέτει πλάτος ίσο προς την απόσταση των μεταξύ των πτερυγοτοίχων του ακροβάθρου με τους οποίους είναι απλώς εν επαφή έχουσα τη δυνατότητα να κινείται συρταρωτά μεταξύ τους Η εν λόγω πλάκα αποτελεί τον κεφαλόδεσμο μικροπασσάλων οι οποίοι είναι δυνατόν να αποτελούνται είτε από Ο/Σ είτε από χάλυβα Οι λειτουργικές ανάγκες του φορέα εξυπηρετούνται μέσω α) της ρηγμάτωσης της επεκτάσεως της πλάκας καταστρώματος, β) της ενδοτικότητας των μεταλλικών μικρο-πασσάλων και γ) της ενδοτικότητας του επιχώματος Κατά το διαμήκη σεισμό οι μικροπάσσαλοι εμπλοκής συμβάλλουν αποτελεσματικώς στην ενεργοποίηση του επιχώματος ως ανασχετήρες της σεισμικής δράσης γεγονός που εξυπηρετεί στη δραστική μείωση των αδρανειακών σεισμικών δυνάμεων Όσον αφορά την εγκάρσια διεύθυνση του σεισμού η εν λόγω πλάκα-δίσκος προσδίδει ικανοποιητικό βαθμό παγιώσεως του φορέα στο αναμορφωμένο ακρόβαθρο Η πρόταση αφορά το σύνολο των γεφυρών και ιδιαιτέρως εκείνων που κατά τον σεισμό εμφανίζουν μεγάλες μετακινήσεις Ο υπολογισμός του εντόνως μη γραμμικώς αποκρινόμενου συστήματος καταστροφής της σεισμικής ενέργειας πραγματοποιήθηκε στην παρούσα έρευνα αναλύοντας την χρονοϊστορία συνθετικών επιταχυνσιογραφημάτων ανηγμένων στα αντίστοιχα ελαστικά φάσματα του ΕΑΚ και του Ευρωκώδικα 8 Τα αποτελέσματα των αναλύσεων έδειξαν σημαντική μείωση των μετακινήσεων του καταστρώματος καθώς επίσης μείωση της επιπόνησης των μεσοβάθρων της γέφυρας

11 ABSTRACT viii ABSTRACT The present dissertation proposes an external restraining sub-structure which reduces the seismic actions of bridges This objective is examined through the possibility of improved seismic participation of the approach embankments, which dissipate part of the induced seismic energy The seismic participation of the embankments, which are seismically inactive, according to current conceptual design of bridges, is achieved through the extension of the continuous deck slab onto the embankments A part of the length of this continuity slab constitutes the pile cap of steel piles, which are located behind the foundation of the abutment and which restrain the slab, and by extension the bridge deck The transverse width of this slab is equal to the distance between the wing-walls, with which it is in contact, and has the ability to slide between The serviceability requirements of the deck are accommodated by: (a) the flexibility of the piles, (b) the looseness of the backfill and (c) the in-service allowable cracking of the continuity slab The steel-piles provide the strong participation of the embankment, which reduces the seismic actions of the bridge by means of its damping capabilities The proposed technique concerns all bridge structures, especially those exhibiting large displacements during earthquake The calculation of the system was realised in the present research, using synthetic time histories The results of analyses showed important reduction of deck s displacements and also reduction of response quantities of the piers

12 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 1 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μείωση των σεισμικών δράσεων σχεδιασμού γεφυρών Ο/Σ με την αξιοποίηση της αποσβεστικής ικανότητας των επιχωμάτων μέσω καταλλήλου εξωτερικού συστήματος ανασχέσεως Συγκεκριμένα, διερευνήθηκε η δυνατότητα εφαρμογής μιας ομάδας μικρο-πασσάλων, η οποία παγιώνει την επέκταση της πλάκας του καταστρώματος επί των επιχωμάτων Η προτεινόμενη διάταξη έχει την ικανότητα να μειώνει τις μετακινήσεις του καταστρώματος και κατ επέκτασιν να μειώνει τις δράσεις σχεδιασμού και το κόστος κατασκευής των γεφυρών Στόχος της εργασίας είναι ο προσδιορισμός της αντισεισμικής αποδοτικότητας του προτεινόμενου συστήματος ανασχέσεως και η παράλληλη αντιμετώπιση των λειτουργικών προβλημάτων που αναφύονται Η προτεινόμενη διάταξη εμπλοκής είναι δυνατό να εφαρμοστεί σε όλες τις γέφυρες με συνεχή πλάκα καταστρώματος Η προαναφερθείσα πλάκα συνεχείας, η οποία χάρη στη σεισμική εμπλοκή που προσφέρει, ονομάστηκε πλάκα εμπλοκής, έχει πλάτος ίσο με την απόσταση μεταξύ των πτερυγοτοίχων, με τους οποίους είναι εν επαφή και έχει την δυνατότητα να ολισθαίνει μεταξύ τους Η πλάκα αυτή αποτελεί και τον κεφαλόδεσμο των μεταλλικών πασσάλων, οι οποίοι εξυπηρετούν διπλό σκοπό: α) αφενός παρέχουν ενδοτικότητα, η οποία είναι απαραίτητη για την εκτόνωση ενός μέρους του λειτουργικού καταναγκασμού του καταστρώματος, αφετέρου β) περιορίζουν την σεισμική μετακίνηση της πλάκας εμπλοκής και κατ επέκταση την μετακίνηση του καταστρώματος Η μείωση αυτή των μετακινήσεων του καταστρώματος είναι επιθυμητή και ευεργετική για την γέφυρα, καθώς ανακουφίζει την καταπόνηση των εφεδράνων, των μεσοβάθρων και των θεμελίων τους Παρακάτω περιγράφονται συνοπτικά τα κεφάλαια της εργασίας Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η γέφυρα-αφετηρία, της Εγνατίας Οδού που αξιοποιήθηκε στο πλαίσιο της διενεργούμενης παραμετρικής διερεύνησης και βελτιώθηκε με την παραπάνω διάταξη εμπλοκής Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται το προτεινόμενο σύστημα ανασχέσεως το οποίο περιλαμβάνει την πλάκα εμπλοκής, τους μεταλλικούς πασσάλους και το καταλλήλως διαμορφωμένο μεταβατικό επίχωμα Αντιμετωπίζονται επίσης αναλυτικώς τα λειτουργικά προβλήματα που ανέκυψαν από την εφαρμογή της προτεινόμενης λύσεως και αναλύονται οι παράμετροι της παρούσας έρευνας Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται το στατικό σύστημα της γέφυρας-αφετηρίας και δίνονται αναλυτικά στοιχεία για την προσομοίωση των αναλυθέντων συστημάτων γεφυρών Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η μέθοδος ανάλυσης που εφαρμόστηκε στα συστήματα γεφυρών Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται σε μορφή πινάκων και διαγραμμάτων τα συγκριτικά αποτελέσματα των αναλύσεων μεταξύ της γέφυρας-αφετηρία και των μη συμβατικών γεφυρών Στο έκτο κεφάλαιο περιγράφεται η συμβατική αντιμετώπιση της σεισμικής δράσης μέσω υδραυλικών αποσβεστήρων, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων και γίνεται μια σύγκριση με την μη συμβατική λύση που περιγράφηκε παραπάνω Τέλος, στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται μια αδρομερής οικονομική αξιολόγηση της μη συμβατικής προτεινόμενης βελτίωσης

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ - ΑΦΕΤΗΡΙΑ 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ - ΑΦΕΤΗΡΙΑ 11 Γενικά Στην παρούσα εργασία αξιοποιήθηκε ως γέφυρα-αφετηρία η κοιλαδογέφυρα Τ8, ΧΘ ,22, έως ΧΘ ,78 του δεξιού κλάδου του υποτιμήματος Αγ Μαρίνα Ράχες του οδικού άξονα ΠΑΘΕ Η γέφυρα-αφετηρία έχει συνολικό μήκος L=34,75 + 3*36, ,75 = 177,5m 12 Περιγραφή του φέροντος οργανισμού Σύμφωνα με την μελέτη οδοποιίας στη θέση του έργου ο άξονας χάραξης του δεξιού κλάδου της αρτηρίας οριζοντιογραφικά βρίσκεται σε κυκλικό τόξο ακτίνας R=3000 m, ενώ η ερυθρά κινείται σε ύψος 20,0 m το πολύ, πάνω από το φυσικό έδαφος, συναντώντας, με μικρή γωνία λοξότητας, εδαφική πτύχωση (κοιλάδα) στις βόρειες παρυφές του ρυμοτομικού σχεδίου της Στυλίδας Σαν τέτοια τυπική αξονική απόσταση μεταξύ των βάθρων καλύπτει όλες τις περιπτώσεις το μήκος των 36,0 m, δηλαδή μήκος προκατασκευασμένων δοκών 35,0m και θεωρητικό άνοιγμα δοκού 33,5 m Έτσι η γέφυρα διαμορφώνεται από πέντε (5) τέτοια ανοίγματα Η σύνθεση της διατομής αυτής κατά πλάτος, δηλαδή εγκάρσια, αποτελείται από έξι (6) τέτοιες δοκούς μορφής διπλού ταύ, ύψους 2,0 m σε αξονικές αποστάσεις 2,50m, με πλάκα καταστρώματος πάχους 25 cm, δηλαδή συνολικό ύψος φορέα 2,25m Η πλάκα καταστρώματος διαμορφώνεται από προκατασκευασμένες πλάκες πάχους 10cm, που στηρίζονται στο πάνω πέλμα των δοκών, και χυτή επί τόπου στρώση πάχους 15 cm, με την οποία διαμορφώνεται τελικά το συνολικό πάχος των 25 cm της πλάκας καταστρώματος και η τελική πλακοδοκός Το βάρος των προκατασκευασμένων δοκών ανέρχεται σε 72,6 tn, η δε προέντασή τους είναι σε κλίνη με άμεση σύνδεση και σε μία φάση Η προένταση των δοκών αποτελείται από 40 και 46, για τις ακραίες και μεσαίες δοκούς αντίστοιχα, ευθύγραμμα συρματόσχοινα, ονομαστικής διαμέτρου 0,6, δηλαδή διατομής 139 χλστ 2 καθενός Η μικρή καμπυλότητα σε κάτοψη του καταστρώματος διαμορφώνεται από τις προεξοχές του χυτού επί τόπου πεζοδρομίου πέραν της ακραίας δοκού, πλάτους cm προς τη μία και cm προς την άλλη πλευρά Η σκυροδέτηση της περιοχής αυτής του πεζοδρομίου, παρά το περιορισμένο πλάτος της, προϋποθέτει την πρόβλεψη ανθεκτικών σε κάμψη ηλεκτροσυγκολλημένων κλωβών οπλισμού μορφής δικτυώματος (Gitterträger ή trallici) στις γειτονικές προκατασκευασμένες πλάκες, ώστε το εν λόγω προέχον τμήμα να σκυροδετηθεί στηριζόμενο στους κλωβούς αυτούς με την πρόβλεψη επίσης προκατασκευασμένων τμημάτων για τις εξωτερικές επιφάνειες Τα μεσόβαθρα κάθε κλάδου είναι μονόστυλα, από στύλους κυκλικής δακτυλιοειδούς διατομής εξωτερικής διαμέτρου 3,0 m και εσωτερικής 2,0 m, δηλαδή πάχους 50cm Στην κεφαλή των στύλων διαμορφώνεται δοκός έδρασης μορφής άκμονος, πλάτους 3,5 m, με πρόβλεψη κενού 1,0 m μεταξύ των μετώπων των εκατέρωθεν δοκών για ενδεχόμενη χρήση caro ponte κατά την τοποθέτηση των δοκών Τα ύψη των μεσοβάθρων φαίνονται στον πίνακα 11

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ - ΑΦΕΤΗΡΙΑ 3 Μεσόβαθρο Ύψος Μ1 Μ2 Μ3 Μ4 18,20 m 16,50 m 15,30 m 13,60 m Πίνακας 11: Ύψη μεσοβάθρων Οι αμφιέρειστοι φορείς συνδέονται στη θέση των μεσόβαθρων με πλάκα σύζευξης (πέλμα συνεχείας) προς αποφυγή των ενδιαμέσων αρμών, δηλαδή της δαπάνης προμήθειας, εγκατάστασης και συντήρησης σε συνδυασμό με τη βελτίωση του αισθήματος άνεσης κατά την κυκλοφορία των οχημάτων Αρμοί προβλέπονται μόνο στα ακρόβαθρα, ενώ η επισκεψιμότητα του εσωτερικού των στύλων των μεσοβάθρων εξασφαλίζεται μέσω ανθρωποθυρίδας ανοίγματος 0,80x0,80 m από την πάνω επιφάνεια της δοκού έδρασης Για τη διερεύνηση του εδάφους θεμελίωσης εκτελέσθηκαν στην περιοχή του έργου έξι (6) ερευνητικές γεωτρήσεις (ΝΤ35 έως ΝΤ40) με ανάλογες δοκιμές πεδίου ή εργαστηρίου, σύμφωνα με το εγκεκριμένο πρόγραμμα γεωτεχνικών ερευνών Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των εν λόγω ερευνών προέκυψε, ότι το υπέδαφος αποτελείται επιφανειακά από χάλικες και κροκάλες έως πολύ πυκνό αμμοχάλικο, και βαθύτερα από γεωϋλικά σχιστοκερατολιθικής διάπλασης Ως εκ τούτου η θεμελίωση των βάθρων προβλέπεται βαθειά με πασσάλους, περιορισμένου σχετικά μήκους 13 Υλικά κατασκευής Η κατασκευή του έργου έγινε με τα εξής υλικά: Σκυρόδεμα Σκυρόδεμα καθαριότητας C8/10 (Β10) Σκυρόδεμα προστασίας στεγάνωσης C16/20 Πάσσαλοι, κεφαλόδεσμοι, ακρόβαθρα, πτερυγότοιχοι, πλάκες πρόσβασης, πεζοδρόμια Μεσόβαθρα, φορείς ανωδομής C20/25 (Β25) C30/37 (B35) Χάλυβας Χαλαρός οπλισμός S500s (BSt 500/550 RU) Τένοντες St 1570/1770 Πίνακας 12: Δομικά υλικά κατασκευής Οι δοκοί στηρίζονται στα βάθρα σε κυκλικά ελαστομεταλλικά εφέδρανα τύπου ALGABLOC NBC4, ενώ ανάλογα εφέδρανα τύπου ALGABLOC NB διατάσσονται μεταξύ φορέα και αντισεισμικών stoppers Στα πεζοδρόμια τοποθετούνται χαλύβδινα στηθαία ασφαλείας τύπου ΣΤΕ-1, κιγκλιδώματα και στύλοι ηλεκτροφωτισμού

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ - ΑΦΕΤΗΡΙΑ 4 Η υγρομόνωση του καταστρώματος της γέφυρας επιτυγχάνεται με διπλή στρώση ασφαλτόπανου ή ειδική μεμβράνη, ενώ των επιφανειών των βάθρων κλπ που επιχώνονται, με διπλή στρώση ασφαλτικού Προβλέπεται τέλος αντιρρυπαντική επάλειψη των ορατών επιφανειών, στις οποίες είναι δυνατόν να γίνει αναγραφή συνθημάτων Θέση Τύπος Διαστάσεις E (MPa) G (kpa) Ακρόβαθρα Algabloc Ø500x226(110)mm Μεσόβαθρα NBC4 Ø450x211(99)mm Πίνακας 13: Χαρακτηριστικά εφεδράνων 14 Έδαφος Σεισμικότητα Από την τεχνική έκθεση της οριστικής μελέτης της υπόψη γέφυρας λαμβάνουμε τα εξής: Ζώνη Σεισμικής Επικινδυνότητας: ΙΙ α 0 =024 Συντελεστής Θεμελίωσης: θ=10 Συντελεστής Σπουδαιότητας: Σύμφωνα με την έκθεση αντικειμένου εργασιών, ο αντισεισμικός υπολογισμός εκτελείται με συντελεστή σπουδαιότητας γ Ι =10 Κατηγορία εδάφους: Σύμφωνα με την γεωτεχνική μελέτη που έγινε στη θέση του έργου, το έδαφος από άποψη σεισμικής επικινδυνότητας κατατάσσεται στην κατηγορία εδάφους Β Τ 1 = 0,15s, Τ 2 = 0,60s Συντελεστής Μετελαστικής Συμπεριφοράς (q): Σύμφωνα με τις οδηγίες για την αντισεισμική μελέτη γεφυρών [4] «όταν σημαντικό μέρος της σεισμικής μετακίνησης προέρχεται από στοιχείο που παραμένει ελαστικό (πχ ελαστομεταλλικό εφέδρανο), η συμπεριφορά του συστήματος είναι σκόπιμο να ληφθεί πρακτικά ελαστική και πρέπει να χρησιμοποιείται τιμή q = 10 Το τελευταίο αυτό ισχύει κατά κανόνα όταν η σεισμική στήριξη του φορέα πραγματοποιείται κυρίως μέσω ελαστομεταλλικών εφεδράνων» Ποσοστό απόσβεσης: ζ=5% η=10

16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ - ΑΦΕΤΗΡΙΑ 5 15 Γεωμετρία τυπικού ανοίγματος Σχήμα 11 : Κάτοψη του φορέα (χωρίς επικάλυψη) 16 Κατά μήκος και εγκάρσιες τομές Σχήμα 12 : Εγκάρσια τομή στη θέση του μεσόβαθρου

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ - ΑΦΕΤΗΡΙΑ 6 Σχήμα 13 : Κατά μήκος τομή της γέφυρας Τ8

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ-ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΚΑΣ ΕΜΠΛΟΚΗΣ 7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΜΙΑΣ ΑΠΟΔΟΤΙΚΗΣ ΠΛΑΚΑΣ ΕΜΠΛΟΚΗΣ 21 Προτεινόμενη διαμόρφωση της πλάκας εμπλοκής Στο πλαίσιο της παρούσας διερεύνησης προτείνεται η δυνατότητα εφαρμογής μιας ομάδας μικρο-πασσάλων, η οποία παγιώνει την επέκταση της πλάκας του καταστρώματος επί των επιχωμάτων Η καινοτομία συνίσταται στην αξιοποίηση της αποσβεστικής ικανότητας αλλά και της δυσκαμψίας του επιχώματος [12] καθώς και στην επέκταση της πλάκας καταστρώματος μεταξύ των πτερυγοτοίχων και την έδραση αυτής επί ομάδα μεταλλικών μικρο-πασσάλων Με το προτεινόμενο ακρόβαθρο είναι δυνατόν να απαλλαγεί το σύστημα από τους αρμούς, γεγονός που συνιστά σημαντικό πλεονέκτημα για την ανθεκτικότητα της γέφυρας και την οδηγητική λειτουργικότητά της Προπαντός όμως επιτυγχάνεται σημαντική ανακούφιση των μεσοβάθρων, μέσω της μεταφοράς σημαντικού μέρους των σεισμικών δράσεων στα ακρόβαθρα, τα οποία αναβαθμίζονται σε πλέον σημαντικούς αντισεισμικούς παράγοντες των γεφυρών Η ανακούφιση των μεσοβάθρων δεν εξυπηρετεί μόνο την οικονομική πλευρά των γεφυρών αλλά και την αισθητική τους καθόσον τα λεπτότερα μεσόβαθρα συνδέονται με αισθητικές όψεις των γεφυρών Η διαμόρφωση της περιοχής του ακροβάθρου που εξετάστηκε προβλέπει την επέκταση της πλάκας του καταστρώματος, πάχους 25cm, μεταξύ των πτερυγοτοίχων και την έδρασή της επί ομάδα μεταλλικών μικρο-πασσάλων Στην περίπτωση αυτή σημαντική είναι η συνεισφορά της αντίστασης του επιχώματος η οποία λαμβάνεται υπόψη μέσω κατάλληλα υπολογισμένων ελατηρίων Η προαναφερθείσα πλάκα, η οποία χάρη στη σεισμική εμπλοκή που προσφέρει, ονομάστηκε πλάκα εμπλοκής, έχει πλάτος ίσο με την απόσταση μεταξύ των πτερυγοτοίχων, με τους οποίους είναι εν επαφή και έχει την δυνατότητα να ολισθαίνει «συρταρωτά» μεταξύ τους Η ίδια πλάκα αποτελεί και τον κεφαλόδεσμο των μεταλλικών μικρο-πασσάλων, οι οποίοι εξυπηρετούν διπλό σκοπό : α) αφενός παρέχουν ενδοτικότητα, η οποία είναι απαραίτητη για την εκτόνωση ενός μέρους του λειτουργικού καταναγκασμού του καταστρώματος, αφετέρου β) περιορίζουν την σεισμική μετακίνηση της πλάκας εμπλοκής και κατ επέκταση την μετακίνηση του καταστρώματος Οι μεταλλικοί μικρο-πάσσαλοι είναι διατομής ΙΡΕ, έχουν μήκος 10m και διατάσσονται σε δυο παρατάξεις των 48 πασσάλων στις άκρες της πλάκας εμπλοκής, προκειμένου η εν λόγω πλάκα να έχει αυξημένη αντίσταση σε στροφές περί τον κατακόρυφο άξονα των πασσάλων και κατ επέκταση να αντιστέκεται στις εγκάρσιες μετακινήσεις του καταστρώματος Μια αναλυτική διερεύνηση της επιρροής του μήκους των μικρο-πασσάλων έχει δείξει ότι η εφαρμογή πασσάλων μικρότερου μήκους (L PILE =10/2=5m), οδηγεί στην ίδια αντισεισμική εμπλοκή του συστήματος πλάκας εμπλοκής επιχώματος, καθώς η αντίσταση του εδάφους προκαλεί την οιονεί πάκτωση αυτών σε βάθος d=5m, από την στέψη του επιχώματος [12] Συνεπώς, το μήκος των μεταλλικών πασσάλων που βρίσκεται σε βάθος d>5m, είναι ουσιαστικώς σεισμικώς και λειτουργικώς ανενεργό Το ύψος των 10m επιλέχθηκε με σκοπό την αποφυγή των καθιζήσεων της πλάκας εμπλοκής μέσω της πλευρικής τριβής που αναπτύσσεται στη διατομή των μικρο-πασσάλων Η διαμήκης όπλιση αυτής της πλάκας εμπλοκής επιτρέπει την ρηγμάτωση της σε κατάσταση λειτουργικότητας Πρέπει να σημειωθεί πως η πλάκα αυτή λειτουργεί σαν ελκυστήρας κατά τη διάρκεια της συστολής του καταστρώματος και σαν θλιπτήρας

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ-ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΚΑΣ ΕΜΠΛΟΚΗΣ 8 κατά τη διαστολή του καταστρώματος Ωστόσο, η διαστολή του καταστρώματος δεν είναι κρίσιμη για την πλάκα συνεχείας, εξαιτίας των υπαρχόντων ρηγματώσεων της, οι οποίες πρέπει να κλείσουν προκειμένου να ενεργοποιηθεί η δυστένειά της οι οποίες πρέπει να κλείσουν προκειμένου να ενεργοποιηθεί η γεωμετρική δυστένειά της Σε κάθε περίπτωση, το κλείσιμο των ρηγματώσεων είναι σπάνιο φαινόμενο, εξαιτίας του μόνιμου ερπυσμού και της συστολής ξήρανσης του καταστρώματος και η σύνθλιψη του καταστρώματος δεν είναι κρίσιμη για τη λειτουργικότητα Η ρηγμάτωση της πλάκας αυτής περιορίζεται μέσω κατάλληλης οπλίσεως, σε ρωγμές των οποίων το εύρος είναι λειτουργικώς αποδεκτό, δηλαδή w cr =0,1 έως 0,2mm [2], [7] Με τις παραπάνω επιλογές σχεδιασμού, αφενός προκύπτει ένα συνεχές κατάστρωμα και αφετέρου, εξασφαλίζεται η μεγιστοποίηση της αντισεισμικής εμπλοκής του επιχώματος, το οποίο, έχει τη δυνατότητα να αποσβένει μεγάλο μέρος της εισαγόμενης σεισμικής ενέργειας του καταστρώματος Κατά τη διάρκεια του σεισμού, λαμβάνει χώρα η αναμενόμενη αλληλεπίδραση επιχώματος πασσάλων καταστρώματος Συγκεκριμένα, το επίχωμα διεγείρει τους πασσάλους και κατ επέκταση το κατάστρωμα και αντιστρόφως, η πλάκα εμπλοκής μεταφέρει τα αδρανειακά φορτία του καταστρώματος στην ομάδα των μεταλλικών μικροπασσάλων και κατ επέκταση στο επίχωμα Όσον αφορά την δυνατότητα εμπλοκής στην εγκάρσια διεύθυνση της γέφυρας, διαπιστώθηκε ότι η πλάκα εμπλοκής, λειτουργούσα ως δίσκος, περιορίζει σημαντικά τις μετακινήσεις και τις στροφές, περί τον κατακόρυφο άξονα, του καταστρώματος στις θέσεις πάνω από τα ακρόβαθρα Σχήμα 21 : Η προτεινόμενη διαμόρφωση του ακροβάθρου με την επέκταση της πλάκας καταστρώματος και τους μικρο-πασσάλους παγιώσεως (κατά μήκος τομή)

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ-ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΚΑΣ ΕΜΠΛΟΚΗΣ 9 Σχήμα 22 : Η προτεινόμενη διαμόρφωση του ακροβάθρου με την επέκταση της πλάκας καταστρώματος και τους μικρο-πασσάλους παγιώσεως (κάτοψη) 22 Αντιμετώπιση λειτουργικών προβλημάτων Λόγο των θερμοκρασιακών μεταβολών, της συστολής ξήρανσης και του ερπυσμού η μετακίνηση του καταστρώματος που προκύπτει κατά την διαστολή του 0 5 είναι ίση με L = 55 C 177,5m 10 = 9,8cm, η οποία ισοκατανέμεται στα δυο άκρα τής γέφυρας, δηλαδή μετακίνηση 4,9cm σε κάθε άκρο της Στην παρούσα εργασία επιδιώκεται η απορρόφηση του λειτουργικού καταναγκασμού μέσω : α) της ρηγμάτωσης της επεκτάσεως της πλάκας καταστρώματος, β) της ενδοτικότητας των μεταλλικών μικρο-πασσάλων και γ) της ενδοτικότητας του επιχώματος Από υπολογισμό της λειτουργικής ενδοτικότητας της πλάκας εμπλοκής βρέθηκε ότι αυτή μέσω κατάλληλης όπλισης, είναι δυνατό να αναπτύξει έως και 8 ρωγμές ανά μέτρο μήκους της, εύρους w cr =0,15mm η κάθε μία, ήτοι : Σw cr /m=1,2mm/m Έχοντας επιλέξει ένα μήκος πλάκας 15m, αυτή είναι σε θέση να παραλάβει μετακίνηση (1,2mm/m *15m) 18mm, από την προκύπτουσα μετακίνηση του καταστρώματος κατά την θερμοκρασιακή διαστολή του Την υπόλοιπη μετακίνηση (3,1cm) καλείται να παραλάβει η ομάδα των μικρο-πασσάλων 23 Έλεγχος επάρκειας μικρο-πασσάλων έναντι των λειτουργικών απαιτήσεων Για την επάρκεια των μεταλλικών μικρο-πασσάλων έναντι των λειτουργικών καταναγκασμών της γέφυρας, πραγματοποιήθηκαν στατικές γραμμικές αναλύσεις σε έναν πάσσαλο αλλά και στην ομάδα των 96 πασσάλων, ούτος ώστε να διαπιστωθεί αν είναι δυνατό να παραλάβουν, ελαστικώς, μετακίνηση ίση με 3,08cm Ο ενδελεχής αυτός έλεγχος περιελάμβανε ένα τρισδιάστατο προσομοίωμα των 96 πασσάλων με τον κεφαλόδεσμό τους και προσομοίωση του εδάφους με ελατήρια (Σχήμα 23), που αντιστοιχούν στη καμπύλη P-y του API [6] (Σχήμα 24) H διαδικασία που εφαρμόστηκε είναι ίδια με αυτή που περιγράφεται στο [7] Η αντίσταση αστοχίας, Ρ u, της χαλαρής άμμου καθορίστηκε βάσει του [8] Τα γνωστά φαινόμενα αλληλεπίδρασης της ομάδας πασσάλων αγνοήθηκαν [9]

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ-ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΚΑΣ ΕΜΠΛΟΚΗΣ 10 Σχήμα 23 : Το τρισδιάστατο ενδελεχές προσομοίωμα των μικρο-πασσάλων Aντίσταση του εδάφους - Ρ Kh2=Kh1/4 Kh1 Dy=25mm Παραμόρφωση του εδάφους - y Σχήμα 24 : Προσομοίωμα της αντίστασης του εδάφους γύρω από τους μικρο-πασσάλους 24 Παράμετροι αναλυτικής έρευνας Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της αποδοτικότητας έναντι των λειτουργικών και αντισεισμικών απαιτήσεων της γέφυρας του προτεινόμενου συστήματος ανασχέσεως

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ-ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΚΑΣ ΕΜΠΛΟΚΗΣ 11 Προκειμένου να πραγματοποιηθεί η παραμετρική διερεύνηση των γεφυρών με τον καινοτόμο μορφολογικά τύπο ακροβάθρου, χρησιμοποιήθηκε ως γέφυρααφετηρία η γέφυρα Τ8 του οδικού άξονα ΠΑΘΕ Η επιλογή των παραμέτρων της αναλυτικής έρευνας έγινε λαμβάνοντας υπόψη τόσο τις λειτουργικές, όσο και τις αντισεισμικές ανάγκες των αναβαθμισμένων γεφυρών Εξετάστηκε η επιρροή των τεσσάρων παρακάτω παραγόντων: 1) Η κατηγορία εδάφους και η εδαφική επιτάχυνση : Για τα συστήματα γεφυρών (γέφυρα-αφετηρία και μη συμβατική γέφυρα) πραγματοποιήθηκε μη γραμμική δυναμική ανάλυση ïστορίας χρονο με συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του Ευρωκώδικα 8 για κατηγορία εδάφους A,B και C και για κορυφαία εδαφική επιτάχυνση 0,16g και 0,24g 2) Η διατομή των μεταλλικών μικρο-πασσάλων : Διερευνήθηκαν διαφορετικές διατομές μεταλλικών μικρο-πασσάλων οι οποίες επιλέχθηκαν με βάση τις λειτουργικές απαιτήσεις της γέφυρας και στη συνέχεια μελετήθηκε η σεισμική αποδοτικότητα της κάθε διατομής Εξετάστηκαν τέσσερις διαφορετικές διατομές ΙΡΕ (ΙΡΕ120, ΙΡΕ 160, ΙΡΕ 240, ΙΡΕ 330) 3) Η πυκνότητα του εδάφους του επιχώματος : Μελετήθηκαν επιχώματα πυκνής και χαλαρής άμμου, με γωνίες τριβής φ=40 0 και φ=30 0 αντιστοίχως, και προσδιορίστηκε η επιρροή τους στην λειτουργικότητα και την αντισεισμικότητα της προτεινόμενης εμπλοκής 4) Η παρεμβολή μίας στρώσης EPS κάτω από τον κεφαλόδεσμο των μικρο-πασσάλων: Μελετήθηκε η ύπαρξη στρώσης ΕPS κάτω από την πλάκα εμπλοκής με σκοπό την εκτόνωση της καταπόνησης των μικροπασσάλων 25 Περιπτώσεις μη γραμμικής ανάλυσης που πραγματοποιήθηκαν Τα προκύψαντα συστήματα γεφυρών ανήλθαν σε εφτά Όλα τα συστήματα υποβλήθηκαν σε μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις χρονο ïστορίας Στην παρούσα παράγραφο έγινε μία προσπάθεια να κωδικοποιηθούν τα προσομοιώματα των γεφυρών με τα οποία πραγματοποιήθηκαν οι αναλύσεις ώστε με σύντομο τρόπο να γίνεται σαφές ποια είναι τα χαρακτηριστικά του κάθε προσομοιώματος που επιλύθηκε Ακολούθως δίνονται υπό μορφή πίνακα τα ονόματα των συστημάτων γεφυρών που εξετάσθηκαν Σε κάθε ένα από τα παρακάτω προσομοιώματα πραγματοποιήθηκαν μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις χρονοïστορίας, με συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του Ευρωκώδικα 8 [10] για κατηγορία εδάφους A,B και C και για κορυφαία εδαφική επιτάχυνση 0,16g και 0,24g

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ-ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΚΑΣ ΕΜΠΛΟΚΗΣ 12 Όνομα προσομοιώματος 1) Γέφυρα αφετηρία 2) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής : ΙΡΕ120- Έδαφος επιχώματος : πυκνή άμμος φ=40 0 3) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής : ΙΡΕ120- Έδαφος επιχώματος : χαλαρή άμμος φ=30 0 4) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής : ΙΡΕ160- Έδαφος επιχώματος : πυκνή άμμος φ= EPS 10cm 5) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής : ΙΡΕ160- Έδαφος επιχώματος : χαλαρή άμμος φ=30 0 6) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής : ΙΡΕ240- Έδαφος επιχώματος : πυκνή άμμος φ= EPS 35cm 7) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής : ΙΡΕ240- Έδαφος επιχώματος : χαλαρή άμμος φ=30 0 8) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής : ΙΡΕ330-Έδαφος επιχώματος : χαλαρή άμμος φ=30 0 Πίνακας 21: Ονόματα προσομοιωμάτων των γεφυρών που εξετάστηκαν Από τα παραπάνω συστήματα γεφυρών επιλέχθηκε, ως το αποδοτικότερο, η βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής: IPE330 και έδαφος επιχώματος: χαλαρή άμμος φ=30 0

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΜΗ ΣΥΜΒΑΤΙΚΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΜΗ ΣΥΜΒΑΤΙΚΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 31 Το στατικό σύστημα της γέφυρας Το στατικό σύστημα της γέφυρας αποτελείται από τον φορέα και τα βάθρα Ο φορέας είναι συνολικού μήκους 177,5m και αποτελείται από τρία ανοίγματα των 36m και δύο των 34,75m Η ανάλυση της γέφυρας με τη μέθοδο της μη γραμμικής ανάλυσης χρονοïστορίας γίνεται με τη βοήθεια του προγράμματος SAP 2000, με την έκδοση 11 [1] Η διακριτοποίηση τόσο του καταστρώματος, όσο και των βάθρων γίνεται με γραμμικά πεπερασμένα στοιχεία που διαθέτει το παραπάνω πρόγραμμα Η διατομή του καταστρώματος είναι σύνθετη Αποτελείται από έξι (6) τέτοιες δοκούς μορφής διπλού ταύ, ύψους 2,0 m σε αξονικές αποστάσεις 2,50m, με πλάκα καταστρώματος πάχους 25 cm, δηλαδή συνολικό ύψος φορέα 2,25m Τα μεσόβαθρα κάθε κλάδου είναι μονόστυλα, από στύλους κυκλικής δακτυλιοειδούς διατομής εξωτερικής διαμέτρου 3,0 m και εσωτερικής 2,0 m, δηλαδή πάχους 50cm Η σύνδεσή τους με το κατάστρωμα γίνεται μέσω κυκλικών ελαστομεταλλικών εφεδράνων Στην εγκάρσια διεύθυνση, η διασφάλιση της στατικής ακεραιότητας της γέφυρας (αποφυγή απώλειας στήριξης) πραγματοποιείται με τη χρήση ανασχετήρων (STOPPERS) Στο σχήμα 31 που ακολουθεί δίνεται το προσομοίωμα της συμβατικής γέφυρας ενώ στο σχήμα 32 φαίνεται το προσομοίωμα της μη συμβατικής γέφυρας με τον προτεινόμενο τύπο ακροβάθρου Στον πίνακα 31 που ακολουθεί δίνονται τα ύψη των μεσοβάθρων για τη γέφυρα αφετηρία Μεσόβαθρο Ύψος Μ1 Μ2 Μ3 Μ4 18,20 m 16,50 m 15,30 m 13,60 m Πίνακας 31: Ύψη μεσοβάθρων Περαιτέρω πληροφορίες για τα υλικά και τις διατομές των δομικών στοιχείων παρατίθενται στις παραγράφους 33 και 34

25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 14 Σχήμα 31(α) : Το τρισδιάστατο προσομοίωμα της συμβατικής γέφυρας-αφετηρία Σχήμα 31(β) : Το προσομοίωμα της συμβατικής γέφυρας-αφετηρία

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 15 Σχήμα 32(α) : Το προσομοίωμα της μη συμβατικής γέφυρας με τον προτεινόμενο τύπο ακροβάθρου Σχήμα 32(β) : Το προσομοίωμα της μη συμβατικής γέφυρας με τον προτεινόμενο τύπο ακροβάθρου

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ Συνοριακές συνθήκες- Στήριξη του φορέα Η θεμελίωση κάθε βάθρου της γέφυρας γίνεται επί ομάδας πασσάλων (3x3), οι οποίοι συνδέονται με κεφαλόδεσμο πάχους t=2,0m και διαστάσεων κάτοψης 7,5x7,5 Οι πάσσαλοι αυτοί είναι έγχυτοι κυκλικής διατομής διαμέτρου 1,0m και έχουν μήκος 7m στα μεσόβαθρα Μ1, Μ2 και Μ3, ενώ στο μεσόβαθρο Μ4 έχουν μήκος 13m Σχήμα 33 : Η θεμελίωση των μεσόβαθρων σε κάτοψη Το έδαφος θεμελίωσης προσομοιώνεται με οριζόντια και κατακόρυφα ελατήρια Οι τιμές των ελατηριακών σταθερών δίνονται στον πίνακα που ακολουθεί : Μ1 Μ2 Μ3 Μ4 K x = 1, kn/m 1, kn/m 1, kn/m 3, kn/m K y = 1, kn/m 1, kn/m 1, kn/m 3, kn/m K z = 1, kn/m 9, kn/m 1, kn/m 9, kn/m K rx = 5, kn/rad 4, kn/rad 5, kn/rad 4, kn/rad K ry = 5, kn/rad 4, kn/rad 5, kn/rad 4, kn/rad K rz = 4, kn/rad 4, kn/rad 4, kn/rad 4, kn/rad Πίνακας 32: Τιμές ελατηριακών σταθερών 33 Υλικά Για την προσομοίωση του συστήματος στο πρόγραμμα είναι απαραίτητος ο καθορισμός των ιδιοτήτων των υλικών Κάθε δομικό στοιχείο κατασκευάζεται από σκυρόδεμα διαφορετικής ποιότητας (Πίνακας 22), σύμφωνα με τη μελέτη Τα τρία υλικά που τελικά επιλέχθηκαν για να προσδώσουν τα χαρακτηριστικά τους στην κατασκευή είναι τα ακόλουθα : 1) CONC για τα δομικά στοιχεία που προσομοιώνουν την ανωδομή και τα μεσόβαθρα 2) STIFF για τις άκαμπτες ζώνες (για την σύνδεση του καταστρώματος με τα εφέδρανα) 3) STEEL για τα στοιχεία που προσομοιώνουν τους μεταλλικούς μικροπασσάλους 4) BEARING για τα ελαστομεταλλικά εφέδρανα

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 17 Σημειώνεται ότι τα τρία πρώτα παραπάνω υλικά είναι ισότροπα, δηλαδή η συμπεριφορά τους είναι ανεξάρτητη από την διεύθυνση της φόρτισης ή την διεύθυνση του δοµικού στοιχείου Ο προσδιορισμός της μάζας των υλικών είναι δυνατόν να γίνει είτε από τον χρήστη του προγράμματος είτε αυτόματα από το ίδιο το πρόγραμμα Στην δεύτερη περίπτωση το SAP δίνει την δυνατότητα για καθορισμό της μάζας που θα λάβει υπόψιν του κατά τις επιλύσεις, από: τα στοιχεία προσομοίωσης (elements) και τις πρόσθετες μάζες ή απευθείας από τις εξωτερικές φορτίσεις ή από όλα τα παραπάνω Στην περίπτωση της γέφυρας που εξετάστηκε επιλέχθηκε η δεύτερη από τις παραπάνω περιπτώσεις, δηλαδή κατά την ανάλυση οι μάζες της κατασκευής να υπολογίζονται αυτόματα από τα φορτία της (ίδιο βάρος κατασκευής, πρόσθετες μάζες, εξωτερικές φορτίσεις) Κατά συνέπεια τα υλικά εισάγονται στο πρόγραμμα όχι με μηδενική μάζα αλλά σε κάθε υλικό συμπληρώνουμε τα ανάλογα δεδομένα 331 Το υλικό των δομικών στοιχείων ανωδομής και μεσοβάθρων (CONC) Το υλικό αυτό θα προσδώσει στη συνέχεια τις ιδιότητες του, στα στοιχεία (frame elements) του καταστρώματος και των μεσοβάθρων της γέφυρας Σχήμα 34 : Καθορισμός του υλικού των δομικών στοιχείων της ανωδομής και των μεσοβάθρων

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 18 Tο υλικό αυτό είναι σκυρόδεμα ποιότητας C30/37 (B45) επομένως το μέτρο ελαστικότητας του είναι Ε= kpa Επίσης τίθεται το ειδικό βάρος σκυροδέματος γ=25 kν/m 3 Η μάζα του σκυροδέματος δίνεται ίση με 255 t/m Το υλικό των άκαμπτων ζωνών (STIFF) To υλικό STIFF είναι το υλικό που τοποθετείται σε άκαμπτες ζώνες της γέφυρας οι οποίες βρίσκονται στην περιοχή πάνω από την κεφαλή του μεσόβαθρου Οι άκαμπτες ζώνες προσομοιώνουν την εκκεντρότητα του κβ του καταστρώματος από την κεφαλή των εφεδράνων (Σχήμα 35) Σχήμα 35 : Προσομοίωση σύνδεσης ανωδομής μεσοβάθρων μέσω ελαστομεταλλικών εφεδράνων Σχήμα 36 : Καθορισμός του υλικού των άκαμπτων ζωνών Το υλικό STIFF περιγράφει τα άκαμπτα προφανώς στοιχεία της κατασκευής μας Στα κελιά Mass per unit volume και Weight per unit volume βάζουμε την τιμή μηδέν

30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 19 (0), διότι η μάζα των ζωνών αυτών εμπεριέχεται μέσα στα πραγματικά δομικά στοιχεία που ενώνονται μεταξύ τους με άκαμπτες ζώνες Τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά του υλικού είναι σταθερά (Ε,ν) 333 Το υλικό των μικρο-πασσάλων (STEEL) Το υλικό αυτό θα προσδώσει στη συνέχεια τις ιδιότητές του στα στοιχεία των μικρο-πασσάλων Σχήμα 37 : Καθορισμός του υλικού των μικρο-πασσάλων 344 Το υλικό των ελαστομεταλλικών εφεδράνων (BEARING) Τα ελαστομεταλλικά εφέδρανα προσομοιώθηκαν με στοιχεία δοκού Το υλικό που θα προσδώσει τις ιδιότητές του στα στοιχεία αυτά, είναι ανισότροπο και οι ιδιότητές του φαίνονται παρακάτω

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 20 Σχήμα 38 : Καθορισμός του υλικού των εφεδράνων 34 Ορισμός των διατομών των γραμμικών στοιχείων 341 Κατάστρωμα Ο ορισμός της διατομής του καταστρώματος έγινε με τη χρήση της εντολής Section Designer Η πορεία ορισμού της έχει ως εξής: Define Frame Sections Add new property Section designer Στο παράθυρο που εμφανίζεται δίνουμε τις συντεταγμένες της σύνθετης διατομής (πλάκα καταστρώματος προεντεταμένα δοκάρια) και έτσι ορίζεται η διατομή Στη συνέχεια ορίζουμε το υλικό CONC και δίνουμε όνομα στη διατομή Πολύ σημαντικές είναι ακόμα και η επιλογές: Section Properties Set Modifiers

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 21 Σχήμα 39 : Σύνθετη διατομή καταστρώματος Σχήμα 310 : Χαρακτηριστικές ιδιότητες της διατομής του καταστρώματος Το κατάστρωμα αποκρίνεται με δυσκαμψία Σταδίου Ι (μειώνεται μόνο η δυστρεψία του Ι τ ) Σχήμα 311 : Φαίνεται η δυνατότητα που δίνεται στο μελετητή να δώσει τις τιμές που ο ίδιος επιθυμεί στους συντελεστές της διατομής του καταστρώματος

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ Μεσόβαθρα Τα μεσόβαθρα κάθε κλάδου είναι μονόστυλα, από στύλους κυκλικής δακτυλιοειδούς διατομής εξωτερικής διαμέτρου 3,0 m και εσωτερικής 2,0 m, δηλαδή πάχους 50cm Η διατομή αυτή των μεσοβάθρων ορίζεται στο πρόγραμμα μέσω της εντολής Add Pipe Σχήμα 312 : Εισαγωγή ονόματος, υλικού και τυπικών διαστάσεων της διατομής των μεσοβάθρων Τα μεσόβαθρα αποκρίνονται με τη μειωμένη δυσκαμψία Σταδίου ΙΙ (Κ ιι =0,40Κ ι ) Σχήμα 313 : Καθορισμός των συντελεστών (Modifiers) της διατομής των άκαμπτων ζωνών για τα μεσόβαθρα

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ Μικρο-πάσσαλοι Η ομάδα των 96 μικρο-πασσάλων προσομοιώνεται με ένα στοιχείο δοκού, οι δυσκαμψίες του οποίου ισοδυναμούν με τις αντίστοιχες δυσκαμψίες της ομάδας των 96 πασσάλων Ο ορισμός της διατομής του στοιχείου αυτού γίνεται με χρήση της επιλογής Add General, και είναι διαφορετικός για κάθε διατομή που επιλέγεται 344 Άκαμπτες ζώνες Η διατομή αυτή όπως και οι προηγούμενες έχει τις δικές τις ιδιότητες Αυτό που την κάνει να ξεχωρίζει από τις υπόλοιπες είναι η αυξημένη δυσκαμψία της σχετικά με τα άλλα μέλη του φορέα Για να επιτευχθεί αυτή η αυξημένη δυσκαμψία, δημιουργείται μία διατομή (Rectangular) στην οποία δίνεται το όνομα STIFF όπως επίσης και το υλικό STIFF το οποίο έχει προηγουμένως ορισθεί και ορίζονται τυπικές διαστάσεις, έστω 1x1 Σχήμα 314 : Εισαγωγή ονόματος, υλικού και τυπικών διαστάσεων της διατομής των άκαμπτων ζωνών Ειδική βαρύτητα πρέπει να δοθεί στους συντελεστές αυτής της διατομής αφού τελικά αυτοί είναι που της προσδίδουν τα ιδιαίτερα χαρίσματά της Σε αυτούς λοιπόν τους Modifiers φροντίζεται να γίνουν δύο ενέργειες Δημιουργούνται τέτοιες συνθήκες έτσι ώστε κατά την ανάλυση της κατασκευής να μην ληφθεί υπόψη η μάζα και το βάρος αυτής της διατομής, αφού η ύπαρξή της είναι καθαρά θεωρητική Έτσι μηδενίζονται οι ανάλογες επιλογές που αντιστοιχούν στους συντελεστές: Mass και Weight Αύξηση της δυσκαμψίας, δεστένιας και δυστρεψίας αυτής της διατομής κατά ένα ποσό μεγαλύτερο των άλλων διατομών Για αυτή την διαδικασία όλοι οι υπόλοιποι συντελεστές που αναφέρονται σε τέτοια μεγέθη, υπεύθυνα για τις

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ 24 ιδιότητες που μόλις αναφέρθηκαν αυξάνονται Έτσι ενώ σε άλλες διατομές κυριαρχούσε η τιμή της μονάδας, σε αυτή διατομή STIFF επιλέγεται η τιμή 100 Σχήμα 315 : Καθορισμός των συντελεστών (Modifiers) της διατομής των άκαμπτων ζωνών 345 Πλάκα εμπλοκής Η πλάκα εμπλοκής είναι ορθογωνικής διατομής w slab xt slab =14,2x0,25m, αποτελεί δε την επέκταση του άνω πέλματος της διατομής του καταστρώματος Σχήμα 316 : Εισαγωγή ονόματος, υλικού και τυπικών διαστάσεων της διατομής της πλάκας εμπλοκής

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 41 Γενικά Η ανάλυση χρονοïστορίας (γραμμική ή μη γραμμική) είναι η βήμα προς βήμα ανάλυση της δυναμικής απόκρισης των κατασκευών όταν αυτές υποβληθούν σε χρονικά μεταβαλλόμενη φόρτιση Στην περίπτωση της μη γραμμικής ανάλυσης χρονοïστορίας η δυσκαμψία, η απόσβεση και η φόρτιση είναι συνάρτηση των μετακινήσεων, των ταχυτήτων και του χρόνου Η δυναμική εξίσωση ισορροπίας η οποία πρέπει να επιλυθεί είναι η παρακάτω: Όπου: K u(t) + C u(t) + M u(t) = r(t) (41) K : είναι το μητρώο δυσκαμψίας της κατασκευής C : είναι το μητρώο απόσβεσης της κατασκευής M : είναι το διαγώνιο μητρώο μάζας της κατασκευής u,u,u : είναι οι μετακινήσεις, οι ταχύτητες και οι επιταχύνσεις της κατασκευής Στην περίπτωση που ως φόρτιση χρησιμοποιηθεί η εδαφική επιτάχυνση οι μετακινήσεις, οι ταχύτητες και οι επιταχύνσεις λαμβάνονται σχετικές ως προς την εδαφική κίνηση r: είναι η επιβαλλόμενη φόρτιση Η επιβαλλόμενη φόρτιση r(t) είναι τυχαία συνάρτηση μεταβαλλόμενη στο χώρο και στον χρόνο Μπορεί να γραφεί ως το πεπερασμένο άθροισμα του γινομένου των χωρικών διανυσμάτων φόρτισης p i με τις χρονικές συναρτήσεις f i (t): f i(t) pi (62) i r(t) = 42 Μη Γραμμική Δυναμική Ανάλυση με το SAP Μέθοδος ανάλυσης χρονοïστορίας To SAP 2000 δίνει τη δυνατότητα πραγματοποίησης μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης με δύο τρόπους: με απευθείας ολοκλήρωση (direct integration time history analysis) των εξισώσεων κίνησης χωρίς τη χρήση της ιδιομορφικής επαλληλίας με ιδιομορφική επαλληλία (modal time history analysis), γνωστή ως Ταχεία μη Γραμμική Ανάλυση (Fast Nonlinear Analysis-FNA) Τα αποτελέσματα της FNA είναι εξαιρετικά ταχύτατα σε σχέση με την απευθείας ολοκλήρωση και προσεγγίζουν με ικανοποιητική ακρίβεια τα αποτελέσματά της

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 26 Για την πραγματοποίηση της μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης απαραίτητη είναι η χρήση εξειδικευμένων μη γραμμικών στοιχείων σύζευξης (ΝLLINK) που περιγράφονται στην επόμενη παράγραφο 422 Το στοιχείο NLLink του SAP200 Τα στοιχεία NLLink χρησιμοποιούνται για να μοντελοποιήσουν τοπικές μη γραμμικότητες των κατασκευών Τα στοιχεία NLLink συμπεριφέρονται μη γραμμικά μόνο για μη γραμμικό υπολογισμό χρονοïστορίας για δεδομένο επιταχυνσιογράφημα Κατά τον στατικό υπολογισμό (κατακόρυφα φορτία, σεισμική ανάλυση με στατικά οριζόντια φορτία κλπ) καθώς και κατά τη φασματική δυναμική ανάλυση τα στοιχεία NLLink συμπεριφέρονται γραμμικά, δηλαδή σε όλες αυτές τις περιπτώσεις τα στοιχεία NLLink συμπεριφέρονται σαν γραμμικά ελαστικά ελατήρια σύνδεσης των στοιχείων μεταξύ τους, που έχουν δυσκαμψία ίση με την ενεργό Ke δυσκαμψία η οποία ορίζεται μαζί με τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά (Effective Stiffness) Κάθε στοιχείο NLLink μπορεί να είναι είτε «ελατήριο» στήριξης ενός κόμβου (μηδενικού μήκους), είτε συνδετικό στοιχείο μεταξύ δύο κόμβων Τα χαρακτηριστικά για τον ένα ή τον άλλο τύπο ορίζονται με τον ίδιο τρόπο Κάθε στοιχείο θεωρείται ότι αποτελείται από έξι διαφορετικά «ελατήρια», ένα για κάθε ένα από τα έξι φορτία διατομής που μεταβιβάζουν (αξονική, τέμνουσες, ροπή στρέψης και καμπτικές ροπές Κάθε ένα από τα NLLink στοιχεία διαθέτει διπλό σύνολο ιδιοτήτων: Γραμμική ενεργή δυσκαμψία (effective stiffness) και απόσβεση (effective damping) που χρησιμοποιούνται σε όλες τις γραμμικές αναλύσεις Μία προαιρετική μη γραμμική σχέση τάσης- παραμόρφωσης που χρησιμοποιείται μόνο για μη γραμμικές αναλύσεις χρονικής εξέλιξης Αν οι προαιρετικές μη γραμμικές ιδιότητες ( nonlinear properties) δεν οριστούν για κάποιο βαθμό ελευθερίας, τότε η γραμμική δυσκαμψία (linear stiffness) πρέπει οπωσδήποτε να δοθεί και χρησιμοποιείται και στη γραμμική ανάλυση (nonlinear time history) Για κάθε διαφορετικό NLLink στοιχείο που θα χρησιμοποιηθεί στο φορέα ορίζεται ένα σύνολο ιδιοτήτων (Properties) για τους έξι βαθμούς ελευθερίας Κάθε NLLink Property αποτελείται από τη μάζα (mass), το βάρος (weight) και μέχρι έξι γραμμικές και μη γραμμικές σχέσεις τάσεων- παραμορφώσεων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ένα ή περισσότερα στοιχεία NLLink Οι τύποι μη γραμμικής συμπεριφοράς που μπορούν να μοντελοποιηθούν με αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν: Ιξοελαστικούς αποσβεστήρες (Viscoelastic Damper) Διάκενο/gap (παραλαμβάνει μόνο θλίψη) και άγκιστρο (hook) (μόνο εφελκυσμό) Πλαστικότητα/ Uniaxial Plasticity Μόνωση βάσης διαξονικής πλαστικότητας /Biaxial plasticity base isolator Μόνωση βάσης τριβής- εκκρεμούς/ Friction-Pendulum base isolator Κάθε στοιχείο έχει το δικό του τοπικό σύστημα συντεταγμένων (Σχήμα 61) για τον καθορισμό των ιδιοτήτων του και των σχέσεων τάσης- παραμόρφωσης Οι άξονες αυτού του τοπικού συστήματος ορίζονται με τους αριθμούς 1,2 και 3 Ο πρώτος άξονας με κατεύθυνση κατά μήκος του στοιχείου σχετίζεται με την αξονική παραμόρφωση Οι άλλοι δύο άξονες βρίσκονται στο επίπεδο που είναι κάθετο στο

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 27 στοιχείο ενώ ο προσανατολισμός τους καθορίζεται από το χρήστη Οι κατευθύνσεις τους σχετίζονται με τις τέμνουσες παραμορφώσεις του στοιχείου Σχήμα 41 : Η γωνία συντεταγμένων του στοιχείου NLLink χρησιμοποιώντας την προκαθορισμένη διεύθυνση των αξόνων Στα διαθέσιμα αποτελέσματα περιλαμβάνονται οι παραμορφώσεις του στοιχείου και τα φορτία διατομής στους κόμβους του στοιχείου Το στοιχείο NLLink πάντα ενεργοποιεί και τους έξι βαθμούς ελευθερίας στον έναν ή στους δύο συνδεδεμένους κόμβους του 43 Εφαρμογή της μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης 431 Απαιτήσεις του Ευρωκώδικα σχετικά με τη μη γραμμική δυναμική ανάλυση Σύμφωνα με τον Ευροκώδικα 8 (Part 2, 4243) [10] για την επίτευξη της μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης με χρονοϊστορίες θα πρέπει να γίνει ανάλυση για τουλάχιστον 7 ζεύγη ή τριάδες χρονοϊστοριών, οπότε, σ αυτή την περίπτωση επιτρέπεται οι τιμές σχεδιασμού των μεγεθών απόκρισης να λαμβάνονται ίσες με το μέσο όρο των αποτελεσμάτων Σε περίπτωση που η ανάλυση γίνει για λιγότερα από 7 ζεύγη ή τριάδες χρονοϊστοριών τότε θα λαμβάνονται υπόψη ως τιμές σχεδιασμού οι μέγιστες τιμές από τα αποτελέσματα της ανάλυσης 432 Εισαγωγή των επιταχυνσιογραφημάτων Στη συγκεκριμένη περίπτωση επιλέγεται να πραγματοποιηθεί μη γραμμική δυναμική ανάλυση για 5 ζεύγη οριζοντίων χρονοϊστοριών Όπως αναφέρθηκε και σε προηγούμενο κεφάλαιο η ανάλυση πραγματοποιείται με χρήση κατάλληλα επιλεγμένων συνθετικών επιταχυνσιογραφημάτων συμβατών με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του Ευρωκώδικα 8 για κατηγορία εδάφους A,B και C και για εδαφική επιτάχυνση 016g Στις περιπτώσεις των αναλύσεων για Α=024g τα παραπάνω συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα πολλαπλασιάζονται με συντελεστή 024/016=15

39 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 28 Σχήμα 42 : Σύγκριση φάσματος απόκρισης συνθετικού επιταχυνσιογραφήματος με το φάσμα «στόχος» κατά EC 8, για την περίπτωση εδάφους κατηγορίας Α Το SAP δίνει την δυνατότητα για εισαγωγή του επιταχυνσιογραφήματος μέσω αρχείου txt το οποίο όμως πρέπει να βρίσκεται μέσα στον ίδιο φάκελο με το αρχείο της επίλυσης Η διαδικασία εισαγωγής περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα: Define Functions Time History Function from file Add new function Σχήμα 43 : Εισαγωγή επιταχυνσιογραφημάτων για A=016g Στην συνέχεια με την επιλογή Browse εισάγεται το επιταχυνσιογράφημα από το αρχείο txt που επιθυμούμε Τα επιταχυνσιογραφήματα μετά την παραπάνω διαδικασία εισαγωγής τους στο πρόγραμμα εμφανίζονται με την ακόλουθη μορφή

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 29 Σχήμα 44 : Εισαγωγή επιταχυνσιογραφημάτων Με την παραπάνω διαδικασία εισάγονται συνολικά στο SAP 15 συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα, 5 για κάθε μία από τις 3 κατηγορίες εδάφους για Α=016g 433 Ορισμός των μη γραμμικών δυναμικών αναλύσεων Σε κάθε περίπτωση γέφυρας (συμβατικής και αναβαθμισμένης) πραγματοποιούνται 30 μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις Ο ορισμός κάθε μιας από αυτές στο SAP γίνεται ως εξής: Define Analysis Cases Add New Case Analysis Case Type: Time History

41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 30 Σχήμα 45 : Ορισμός μη γραμμικών δυναμικών αναλύσεων Για την εισαγωγή κάθε μιας από τις περιπτώσεις των μη γραμμικών δυναμικών περιπτώσεων ανάλυσης είναι απαραίτητη η εισαγωγή των παρακάτω δεδομένων: Τύπος Ανάλυσης (Γραμμικός ή Μη Γραμμικός): Επιλέγεται η πραγματοποίηση μη γραμμικής ανάλυσης Μέθοδος Ανάλυσης χρονοïστορίας (Time History Type): Στη συγκεκριμένη περίπτωση επιλέγεται η μέθοδος της απευθείας ολοκλήρωσης των εξισώσεων κίνησης Αρχικές Συνθήκες(Μηδενικές ή συνέχεια από το τέλος προηγούμενης μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης): Επιλέγεται η πραγματοποίηση ανάλυσης με μηδενικές αρχικές συνθήκες Τύπος φόρτισης: Επιτάχυνση Διεύθυνση φόρτισης Συνάρτηση φόρτισης (Function): Επιλέγονται τα επιταχυνσιογραφήματα που ορίστηκαν στην προηγούμενη παράγραφο Συντελεστής μεγέθυνσης (scale factor) Αριθμός Βημάτων (Number of Output Time Steps): Επιλέγεται steps=2000 Μέγεθος Βήματος(Output Time Step Size): Επιλέγεται dt=001sec Απόσβεση (Damping) Μέθοδος σύγκλισης στο πεδίο του χρόνου: Επιλέγεται η μέθοδος Newmark

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 31 Μη γραμμικές παράμετροι (Nonlinear Parameters): Η επίλυση των μη γραμμικών εξισώσεων σε κάθε χρονικό βήμα γίνεται μέσω διαδοχικών επαναλήψεων Γι αυτό το λόγο είναι πιθανό να απαιτείται ο επαναπροσδιορισμός των μητρώων μάζας και απόσβεσης Οι επαναλήψεις συνεχίζονται μέχρι να επιτευχθεί σύγκλιση μεταξύ δύο διαδοχικών επιλύσεων Εάν ωστόσο δεν μπορεί να επιτευχθεί σύγκλιση το πρόγραμμα υποδιαιρεί το χρονικό βήμα σε μικρότερα και επαναλαμβάνει την επίλυση Οι παράμετροι οι οποίες είναι απαραίτητες για τον έλεγχο της παραπάνω επαναληπτικής διαδικασίας και που ορίζονται στην ενότητα αυτή είναι οι εξής: Μέγιστο μέγεθος βήματος μετά την υποδιαίρεση (maximum substep size) Ελάχιστο μέγεθος βήματος μετά την υποδιαίρεση(minimum substep size) Μέγιστος αριθμός επαναλήψεων (Maximum Iterations Per Step) Σχετικό περιθώριο ανοχής σύγκλισης (Iteration Convergence Tolerance) Συνήθως, κρατάμε ως τιμές των παραπάνω παραμέτρων αυτές που έχει το πρόγραμμα ως προκαθορισμένες (default) και οι οποίες φαίνονται στο σχήμα 46 Με την παραπάνω διαδικασία ορίζονται συνολικά για κάθε γέφυρα που αναλύεται 30 περιπτώσεις μη γραμμικών δυναμικών αναλύσεων Σχήμα 46 : Παράμετροι μη γραμμικής ανάλυσης 434 Ορισμός των ιδιοτήτων των μη γραμμικών στοιχείων Για την πραγματοποίηση μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης είναι απαραίτητη η χρήση των εξειδικευμένων στοιχείων σύζευξης (NLLINKS) που περιγράφηκαν παραπάνω Στοιχεία σύζευξης χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση τοπικών μη γραμμικοτήτων των κατασκευών (πχ στις θέσεις στις οποίες αναμένουμε να έχουμε σχηματισμό πλαστικών αρθρώσεων κατά τη διάρκεια υπολογισμού της χρονοïστορίας του φορέα)

43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 32 Το μη γραμμικό στοιχείο που χρησιμοποιήθηκε στην πλάκα εμπλοκής Ο τύπος του στοιχείου NLLink που επιλέγεται για την πλάκα εμπλοκής είναι MultiLinear Elastic, ενώ, μη γραμμικές ιδιότητες ορίζονται μόνο για την περίπτωση του αξονικού βαθμού ελευθερίας Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στον ορισμό της μάζας του NLLink η οποία θα πρέπει να είναι αρκετά μικρή σε σχέση με τη συνολική μάζα του φορέα, αφού το άθροισμα τους επηρεάζει την τιμή των ιδιοπεριόδων του φορέα Ο καθορισμός της μάζας του NLLink στοιχείου είναι υποχρεωτικός εφόσον πρόκειται για στοιχείο NLLink που μεταφέρει κατά τη μη γραμμική ανάλυση αξονική (όπως εδώ) ή διατμητική δύναμη, γιατί αν δε δοθεί τιμή στη μάζα το στοιχείο δε λειτουργεί κανονικά Σε περίπτωση φορέα όπου τα στοιχεία NLLink θα τοποθετηθούν για προσομοίωση πλαστικών αρθρώσεων, η μάζα των NLLink μπορεί να δοθεί μηδενική Σχήμα 47 : Ορισμός ιδιοτήτων του στοιχείου NLLink που τοποθετείται στην πλάκα εμπλοκής Το μη γραμμικό στοιχείο που χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της αντίστασης του εδάφους Ο τύπος του στοιχείου NLLink που επιλέγεται για την πλάκα εμπλοκής είναι Plastic (Wen), ενώ, μη γραμμικές ιδιότητες ορίζονται για την περίπτωση των βαθμών ελευθερίας που αντιστοιχούν στη διαμήκη και στην εγκάρσια διεύθυνση της γέφυρας

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ 33 Σχήμα 48 : Ορισμός των απαιτούμενων ιδιοτήτων ελατηρίου που αντιστοιχεί στο πρώτο μέτρο του ύψους του επιχώματος

45 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 51 Γενικά Παρακάτω δίνονται τα αποτελέσματα της έρευνας που διεξήχθη προκειμένου να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα των συστημάτων που προτάθηκαν Από την πληθώρα των αποτελεσμάτων της ανάλυσης επιλέχθηκαν να παρουσιαστούν μόνο οι μετακινήσεις της κορυφής των μεσοβάθρων, τόσο κατά τη διαμήκη όσο και κατά την εγκάρσια διεύθυνση, οι οποίες αποτέλεσαν και το μέτρο σύγκρισης των εναλλακτικών λύσεων, καθώς επίσης και τα εντατικά μεγέθη των μεσοβάθρων του αποδοτικότερου συστήματος από αυτά που εξετάσθηκαν Αρχικά παρουσιάζονται οι θεμελιώδεις ιδιοπερίοδοι όλων των συστημάτων των γεφυρών που μελετήθηκαν κατά τη διαμήκη, όσο και κατά την εγκάρσια διεύθυνσή τους Παρακάτω, δίνονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων υπό μορφή πινάκων, και υπό μορφή διαγραμμάτων τα οποία αναπαριστούν την ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων του καταστρώματος Όνομα προσομοιώματος Τx Ty 1) Γέφυρα αφετηρία 1,728 0,851 2) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους ΙΡΕ120- Έδαφος επιχώματος : φ=40 ο 1,258 0,746 3) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους ΙΡΕ120- Έδαφος επιχώματος : φ=30 ο 1,306 0,762 4) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους ΙΡΕ160- Έδαφος επιχώματος : φ=40 ο - EPS 10cm 1,054 0,731 5) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους ΙΡΕ160- Έδαφος επιχώματος : φ=30 ο 1,072 0,748 6) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους ΙΡΕ240- Έδαφος επιχώματος : φ=40 ο - EPS 35cm 0,811 0,713 7) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους ΙΡΕ240- Έδαφος επιχώματος : φ=30 ο 0,780 0,727 8) Βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους ΙΡΕ330- Έδαφος επιχώματος : φ=30 ο 0,633 0,711 Πίνακας 51: Ονόματα προσομοιωμάτων των γεφυρών που εξετάστηκαν

46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Αποτελέσματα ανάλυσης συστημάτων γεφυρών 521 Μετακινήσεις κατά τη διαμήκη διεύθυνση της γέφυρας 2) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ120- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=40 Ο Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,077 0,061 0,116 0,091 21,03 Μ1 0,077 0,061 0,116 0,092 20,75 Μ2 0,077 0,061 0,116 0,092 20,59 Μ3 0,077 0,061 0,116 0,092 20,59 Μ4 0,077 0,061 0,116 0,092 20,78 Α2 0,077 0,061 0,116 0,091 21,04 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,110 0,089 0,165 0,133 19,56 Μ1 0,110 0,089 0,165 0,133 19,29 Μ2 0,110 0,089 0,165 0,133 19,33 Μ3 0,110 0,089 0,165 0,133 19,14 Μ4 0,110 0,089 0,165 0,133 19,29 Α2 0,110 0,089 0,165 0,133 19,55 ΕΔΑΦΟΣ C Ux Μη Ux A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,131 0,097 0,197 0,146 26,05 Μ1 0,131 0,098 0,197 0,146 25,81 Μ2 0,131 0,098 0,197 0,146 25,67 Μ3 0,131 0,098 0,197 0,146 25,68 Μ4 0,131 0,098 0,197 0,146 25,82 Α2 0,131 0,097 0,197 0,146 26,06 Πίνακας 52 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση

47 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 36 3) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ120- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,077 0,065 0,116 0,098 15,36 Μ1 0,077 0,065 0,116 0,098 15,08 Μ2 0,077 0,065 0,116 0,099 14,94 Μ3 0,077 0,065 0,116 0,098 14,96 Μ4 0,077 0,065 0,116 0,098 15,12 Α2 0,077 0,065 0,116 0,098 15,36 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,110 0,090 0,165 0,135 18,17 Μ1 0,110 0,090 0,166 0,136 17,94 Μ2 0,110 0,091 0,166 0,136 17,82 Μ3 0,110 0,091 0,165 0,136 17,81 Μ4 0,110 0,090 0,165 0,136 17,95 Α2 0,110 0,090 0,165 0,135 18,17 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,131 0,093 0,197 0,139 29,35 Μ1 0,131 0,093 0,197 0,140 29,15 Μ2 0,131 0,093 0,197 0,140 29,04 Μ3 0,131 0,093 0,197 0,140 29,05 Μ4 0,131 0,093 0,197 0,140 29,15 Α2 0,131 0,093 0,197 0,139 29,36 Πίνακας 53 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 37 4) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ160- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=40 Ο - EPS 10cm ΕΔΑΦΟΣ Α Ux Μη Ux A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,077 0,044 0,116 0,066 42,79 Μ1 0,077 0,044 0,116 0,066 42,47 Μ2 0,077 0,045 0,116 0,067 42,21 Μ3 0,077 0,045 0,116 0,067 42,21 Μ4 0,077 0,044 0,116 0,067 42,43 Α2 0,077 0,044 0,116 0,066 42,80 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,110 0,067 0,165 0,101 38,84 Μ1 0,110 0,068 0,165 0,102 38,45 Μ2 0,110 0,068 0,165 0,102 38,24 Μ3 0,110 0,068 0,165 0,102 38,23 Μ4 0,110 0,068 0,165 0,102 38,46 Α2 0,110 0,067 0,165 0,101 38,85 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,131 0,080 0,197 0,120 39,11 Μ1 0,131 0,081 0,197 0,121 38,73 Μ2 0,131 0,081 0,197 0,121 38,51 Μ3 0,131 0,081 0,197 0,121 38,51 Μ4 0,131 0,081 0,197 0,121 38,72 Α2 0,131 0,080 0,197 0,120 39,11 Πίνακας 54 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση

49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 38 5) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ160- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,077 0,045 0,116 0,068 41,57 Μ1 0,077 0,045 0,116 0,068 41,20 Μ2 0,077 0,045 0,116 0,068 41,00 Μ3 0,077 0,045 0,116 0,068 41,01 Μ4 0,077 0,045 0,116 0,068 41,23 Α2 0,077 0,045 0,116 0,068 41,58 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,110 0,068 0,165 0,101 38,77 Μ1 0,110 0,068 0,165 0,102 38,40 Μ2 0,110 0,068 0,165 0,102 38,20 Μ3 0,110 0,068 0,165 0,102 38,20 Μ4 0,110 0,068 0,165 0,102 38,40 Α2 0,110 0,068 0,165 0,101 38,76 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,131 0,082 0,197 0,123 37,26 Μ1 0,131 0,083 0,197 0,124 36,88 Μ2 0,131 0,083 0,197 0,124 36,67 Μ3 0,131 0,083 0,197 0,124 36,66 Μ4 0,131 0,083 0,197 0,124 36,88 Α2 0,131 0,082 0,197 0,123 37,25 Πίνακας 55 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 39 6) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ240- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=40 Ο - EPS 35cm ΕΔΑΦΟΣ Α Ux Μη Ux A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,077 0,037 0,116 0,056 51,67 Μ1 0,077 0,038 0,116 0,057 51,00 Μ2 0,077 0,038 0,116 0,057 50,63 Μ3 0,077 0,038 0,116 0,057 50,64 Μ4 0,077 0,038 0,116 0,057 51,01 Α2 0,077 0,037 0,116 0,056 51,67 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,110 0,051 0,165 0,077 53,68 Μ1 0,110 0,052 0,165 0,077 53,05 Μ2 0,110 0,052 0,165 0,078 52,71 Μ3 0,110 0,052 0,165 0,078 52,70 Μ4 0,110 0,052 0,165 0,077 53,05 Α2 0,110 0,051 0,165 0,077 53,67 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,131 0,060 0,197 0,090 54,22 Μ1 0,131 0,061 0,197 0,091 53,60 Μ2 0,131 0,061 0,197 0,092 53,26 Μ3 0,131 0,061 0,197 0,092 53,26 Μ4 0,131 0,061 0,197 0,091 53,61 Α2 0,131 0,060 0,197 0,090 54,22 Πίνακας 56 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση

51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 40 7) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ240- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,077 0,036 0,116 0,054 53,23 Μ1 0,077 0,037 0,116 0,055 52,53 Μ2 0,077 0,037 0,116 0,055 52,13 Μ3 0,077 0,037 0,116 0,055 52,14 Μ4 0,077 0,037 0,116 0,055 52,54 Α2 0,077 0,036 0,116 0,054 53,23 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,110 0,050 0,165 0,075 54,50 Μ1 0,110 0,051 0,165 0,076 53,82 Μ2 0,110 0,051 0,165 0,077 53,45 Μ3 0,110 0,051 0,165 0,077 53,45 Μ4 0,110 0,051 0,165 0,076 53,78 Α2 0,110 0,050 0,165 0,075 54,50 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,131 0,061 0,197 0,092 53,05 Μ1 0,1315 0,062 0,197 0,093 52,37 Μ2 0,131 0,063 0,197 0,094 52,00 Μ3 0,131 0,063 0,197 0,094 52,00 Μ4 0,131 0,062 0,197 0,093 52,38 Α2 0,131 0,061 0,197 0,092 53,06 Πίνακας 57 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση

52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 41 8) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ330- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,077 0,028 0,116 0,042 63,94 Μ1 0,077 0,028 0,116 0,043 63,03 Μ2 0,077 0,029 0,116 0,043 62,54 Μ3 0,077 0,029 0,116 0,043 62,55 Μ4 0,077 0,028 0,116 0,043 63,05 Α2 0,077 0,028 0,116 0,042 63,96 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,110 0,042 0,165 0,064 61,47 Μ1 0,110 0,043 0,165 0,065 60,53 Μ2 0,110 0,044 0,165 0,066 60,01 Μ3 0,110 0,044 0,165 0,066 60,01 Μ4 0,11 0,043 0,165 0,065 60,53 Α2 0,110 0,042 0,165 0,064 61,48 Ux Μη Ux ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Ux Μη Ux μετακινήσεων Α1 0,131 0,046 0,197 0,069 64,93 Μ1 0,131 0,047 0,197 0,071 64,08 Μ2 0,131 0,048 0,197 0,072 63,62 Μ3 0,131 0,048 0,197 0,072 63,62 Μ4 0,131 0,047 0,197 0,071 64,09 Α2 0,131 0,046 0,197 0,069 64,94 Πίνακας 58 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση

53 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 42 Σχήμα 51 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux Σχήμα 52 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux

54 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 43 Σχήμα 53 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux Σχήμα 54 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux

55 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 44 Σχήμα 55 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux Σχήμα 56 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 45 Σχήμα 57 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Μετακινήσεις κατά την εγκάρσια διεύθυνση της γέφυρας 2) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ120- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=40 Ο Μη ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,033 0,025 0,049 0,037 24,21 Μ2 0,049 0,041 0,074 0,061 17,49 Μ3 0,048 0,040 0,072 0,060 17,19 Μ4 0,030 0,023 0,046 0,035 23,66 Α ΕΔΑΦΟΣ B Μη A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,046 0,038 0,070 0,058 16,58 Μ2 0,069 0,063 0,104 0,094 9,44 Μ3 0,067 0,061 0,101 0,092 8,77 Μ4 0,042 0,036 0,064 0,054 15,14 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,049 0,044 0,073 0,066 9,57 Μ2 0,073 0,071 0,110 0,107 2,80 Μ3 0,071 0,069 0,107 0,104 2,69 Μ4 0,045 0,040 0,068 0,061 10,16 Α Πίνακας 59 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά την εγκάρσια διεύθυνση

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 47 3) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ120- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Μη ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,033 0,027 0,049 0,041 17,80 Μ2 0,049 0,043 0,074 0,065 11,83 Μ3 0,048 0,042 0,072 0,064 11,69 Μ4 0,030 0,025 0,046 0,037 17,50 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,046 0,040 0,070 0,060 13,65 Μ2 0,069 0,064 0,104 0,096 7,75 Μ3 0,067 0,062 0,101 0,093 7,11 Μ4 0,042 0,037 0,064 0,056 12,21 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,049 0,048 0,073 0,072 1,14 Μ2 0,073 0,077 0,110 0,115-4,92 Μ3 0,071 0,074 0,107 0,112-4,91 Μ4 0,045 0,044 0,068 0,066 2,08 Α Πίνακας 510 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά την εγκάρσια διεύθυνση

59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 48 4) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ160- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=40 Ο - EPS10cm ΕΔΑΦΟΣ Α Μη A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,033 0,024 0,049 0,036 25,92 Μ2 0,049 0,040 0,074 0,061 18,17 Μ3 0,048 0,039 0,072 0,059 17,76 Μ4 0,030 0,022 0,046 0,034 25,07 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,046 0,036 0,070 0,055 21,21 Μ2 0,069 0,060 0,104 0,091 12,67 Μ3 0,067 0,059 0,101 0,088 12,08 Μ4 0,042 0,034 0,064 0,051 20,01 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,049 0,043 0,073 0,065 11,47 Μ2 0,073 0,070 0,110 0,105 4,48 Μ3 0,071 0,068 0,107 0,102 4,03 Μ4 0,045 0,040 0,068 0,060 11,19 Α Πίνακας 511 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά την εγκάρσια διεύθυνση

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 49 5) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ160- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Μη ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,033 0,025 0,049 0,038 23,28 Μ2 0,049 0,041 0,074 0,062 16,90 Μ3 0,048 0,040 0,072 0,060 16,65 Μ4 0,030 0,023 0,046 0,035 22,78 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,046 0,039 0,070 0,058 16,22 Μ2 0,069 0,063 0,104 0,094 9,25 Μ3 0,067 0,061 0,101 0,092 8,59 Μ4 0,042 0,036 0,064 0,054 14,74 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,049 0,045 0,073 0,067 8,14 Μ2 0,073 0,072 0,110 0,108 1,47 Μ3 0,071 0,070 0,107 0,105 1,37 Μ4 0,045 0,041 0,068 0,062 8,78 Α Πίνακας 512 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά την εγκάρσια διεύθυνση

61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 50 6) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ240- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=40 Ο - EPS35cm ΕΔΑΦΟΣ Α Μη A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,033 0,023 0,049 0,035 28,51 Μ2 0,049 0,039 0,074 0,059 20,51 Μ3 0,048 0,038 0,072 0,058 20,04 Μ4 0,030 0,022 0,046 0,033 27,51 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,046 0,034 0,070 0,052 25,19 Μ2 0,069 0,058 0,104 0,087 16,10 Μ3 0,067 0,057 0,101 0,085 15,31 Μ4 0,042 0,032 0,064 0,048 23,50 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,049 0,042 0,073 0,063 14,10 Μ2 0,073 0,069 0,110 0,104 5,46 Μ3 0,071 0,067 0,107 0,101 4,98 Μ4 0,045 0,037 0,068 0,055 18,19 Α Πίνακας 513 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά την εγκάρσια διεύθυνση

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 51 7) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ240- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Μη ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,033 0,024 0,049 0,036 26,53 Μ2 0,049 0,040 0,074 0,060 18,69 Μ3 0,048 0,039 0,072 0,059 18,28 Μ4 0,030 0,022 0,046 0,034 25,65 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,046 0,036 0,070 0,054 21,55 Μ2 0,069 0,060 0,104 0,091 12,84 Μ3 0,067 0,059 0,101 0,088 12,24 Μ4 0,042 0,034 0,064 0,051 20,29 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,049 0,043 0,073 0,064 12,04 Μ2 0,073 0,070 0,110 0,105 4,82 Μ3 0,071 0,068 0,107 0,102 4,37 Μ4 0,045 0,040 0,068 0,060 11,72 Α Πίνακας 514 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά την εγκάρσια διεύθυνση

63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 52 8) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ330- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Μη ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,033 0,023 0,049 0,035 29,20 Μ2 0,049 0,039 0,074 0,059 21,01 Μ3 0,048 0,038 0,072 0,057 20,53 Μ4 0,030 0,022 0,046 0,033 28,23 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ B A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,046 0,034 0,070 0,052 25,69 Μ2 0,069 0,058 0,104 0,087 16,37 Μ3 0,067 0,056 0,101 0,085 15,58 Μ4 0,042 0,032 0,064 0,048 23,92 Α Μη ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Μη μετακινήσεων Α Μ1 0,049 0,041 0,073 0,062 14,77 Μ2 0,073 0,069 0,110 0,103 6,02 Μ3 0,071 0,067 0,107 0,101 5,53 Μ4 0,045 0,039 0,068 0,058 14,44 Α Πίνακας 515 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά την εγκάρσια διεύθυνση

64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 53 Σχήμα 58 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy Σχήμα 59 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy

65 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 54 Σχήμα 510 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy Σχήμα 511 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 55 Σχήμα 512 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy Σχήμα 513 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy

67 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 56 Σχήμα 514 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Uy 523 Εντατικά μεγέθη Μ22 μεσοβάθρων 8) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ330- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Μ22 (knm) Μ22 (knm) Μη ΕΔΑΦΟΣ Α Μ22 (knm) Μ22 (knm) Μη Εντατικών Μεγεθών Μ22 Μ ,50 Μ ,62 Μ ,66 Μ ,92 ΕΔΑΦΟΣ B Μ22 (knm) Μ22 (knm) Μη Α=0,24g Μ22 (knm) Μ22 (knm) Μη Εντατικών Μεγεθών Μ22 Μ ,18 Μ ,27 Μ ,98 Μ ,96 ΕΔΑΦΟΣ C Μ22 (knm) Μ22 (knm) Μη Α=0,24g Μ22 (knm) Μ22 (knm) Μη Εντατικών Μεγεθών Μ22 Μ ,88 Μ ,44 Μ ,37 Μ ,21 Α=0,24g Πίνακας 516 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ22

68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 57 Σχήμα 515 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ Εντατικά μεγέθη Μ33 μεσοβάθρων 8) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ330- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο Μ33 (knm) Μ33 (knm) Μη ΕΔΑΦΟΣ Α Μ33 (knm) Μ33 (knm) Μη Εντατικών Μεγεθών Μ33 Μ ,71 Μ ,63 Μ ,01 Μ ,75 ΕΔΑΦΟΣ B Μ33 (knm) Μ33 (knm) Μη Α=0,24g Μ33 (knm) Μ33 (knm) Μη Εντατικών Μεγεθών Μ33 Μ ,99 Μ ,54 Μ ,81 Μ ,84 ΕΔΑΦΟΣ C Μ33 (knm) Μ33 (knm) Μη Α=0,24g Μ33 (knm) Μ33 (knm) Μη Εντατικών Μεγεθών Μ33 Μ ,64 Μ ,07 Μ ,91 Μ ,38 Α=0,24g Πίνακας 517 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ33

69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 58 Σχήμα 516 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ Εντατικά μεγέθη V22 μεσοβάθρων 8) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ330- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο V22 (kn) V22 (kn) Μη ΕΔΑΦΟΣ Α V22 (kn) V22 (kn) Μη Εντατικών Μεγεθών V22 Μ ,48 Μ ,85 Μ ,55 Μ ,40 ΕΔΑΦΟΣ B V22 (kn) V22 (kn) Μη Α=0,24g V22 (kn) V22 (kn) Μη Εντατικών Μεγεθών V22 Μ ,29 Μ ,16 Μ ,25 Μ ,82 ΕΔΑΦΟΣ C V22 (kn) V22 (kn) Μη Α=0,24g V22 (kn) V22 (kn) Μη Εντατικών Μεγεθών V22 Μ ,59 Μ ,79 Μ ,93 Μ ,92 Α=0,24g Πίνακας 518 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V22

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 59 Σχήμα 517 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V Εντατικά μεγέθη V33 μεσοβάθρων 8) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΜΙΚΡΟ-ΠΑΣΣΑΛΟΥΣ ΙΡΕ330- ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ φ=30 Ο V33 (kn) V33 (kn) Μη ΕΔΑΦΟΣ Α V33 (kn) V33 (kn) Μη Εντατικών Μεγεθών V33 Μ ,44 Μ ,75 Μ ,91 Μ ,96 ΕΔΑΦΟΣ B V33 (kn) V33 (kn) Μη Α=0,24g V33 (kn) V33 (kn) Μη Εντατικών Μεγεθών V33 Μ ,07 Μ ,79 Μ ,25 Μ ,76 ΕΔΑΦΟΣ C V33 (kn) V33 (kn) Μη Α=0,24g V33 (kn) V33 (kn) Μη Εντατικών Μεγεθών V33 Μ ,43 Μ ,19 Μ ,39 Μ ,39 Α=0,24g Πίνακας 519 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V33

71 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 60 Σχήμα 518 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V33

72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΜΕΣΩ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ 61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΜΕΣΩ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ 61 Γενικά Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται μία προσπάθεια συμβατικής αντιμετωπίσεως της σεισμικής δράσης με την εφαρμογή ενός συστήματος σεισμικής μόνωσης Συγκεκριμένα, επιχειρείται η εφαρμογή μίας λύσης σεισμικής μόνωσης η οποία κατασκευαστικώς συνδυάζει από τη μία την εφαρμογή ελαστομεταλλικών εφεδράνων, ίδιων με αυτά που χρησιμοποιήθηκαν στην γέφυρα αφετηρία, και από την άλλη τη χρήση υδραυλικών αποσβεστήρων Η σύγκριση αφορά όχι μόνο το μέγεθος των μετακινήσεων αλλά και το μέγεθος της καταπονήσεως των μεσοβάθρων, καθώς αυτή προέκυψε ισχυρά εξαρτώμενη από το είδος του χρησιμοποιούμενου υδραυλικού αποσβεστήρα 62 Υδραυλικοί αποσβεστήρες ιξώδους συμπεριφοράς Η διάταξη σεισμικής μόνωσης, που προτείνεται σε αυτό το κεφάλαιο, βασίζεται στη χρήση υδραυλικών αποσβεστήρων ιξώδους συμπεριφοράς σε συνδυασμό με τα ήδη υπάρχοντα ελαστομεταλλικά εφέδρανα Με τον συνδυασμό αυτό επιτυγχάνεται αύξηση της ιδιοπεριόδου του συστήματος μέσω των εφεδράνων, ενώ η χρήση των υδραυλικών αποσβεστήρων ιξώδους συμπεριφοράς αυξάνει την απόσβεση του συστήματος Έτσι, επιτυγχάνεται μείωση της σεισμικής έντασης στη γέφυρα και περιορισμός των μετακινήσεων Οι αποσβεστήρες είναι ειδικά χαλύβδινα εμβολα, τα οποία μέσω υδραυλικής λειτουργιάς μπορούν να αποδίδουν μέρος της ενέργειας, η οποία παράγεται κατά την κίνηση του καταστρώματος Ο καταστατικός νόμος λειτουργιάς των υδραυλικών αποσβεστήρων είναι εκθετικός, της μορφής : F D = C * ν α (61) όπου C σταθερά απόσβεσης της μονάδας, ν η ταχύτητα και α κατάλληλος εκθέτης μεταξύ 0,03 και 0,4 για τους συνήθεις αποσβεστήρες της ευρωπαϊκής βιομηχανίας παραγωγής Η αντίδραση είναι μηδενική στη μέγιστη σχετική μετακίνηση του μονωτήρα d bd, και συνεπώς ο αποσβεστήρας δεν συνεισφέρει στην ενεργό δυσκαμψία του συστήματος μόνωσης Η απαιτούμενη στήριξη για τους αποσβεστήρες είναι σφαιρικές και στα δυο άκρα ώστε ο τελευταίος να μην καταπονείται σε κάμψη, και να υπάρχει η δυνατότητα να αντιμετωπιστούν εγκάρσιες στον άξονά του μετακινήσεις και κατασκευαστικές ανοχές Επισημαίνεται ότι ο αποσβεστήρας έχει μια δυσκαμψία στην αξονική παραμόρφωση, η οποία προέρχεται από την συμπιεστότητα του ιξώδους υλικού που περιέχει Έτσι η σωστή προσομοίωση του αποσβεστήρα είναι με ένα γραμμικό ελατήριο (Κ) στη σειρά με ένα αποσβεστήρα (C, α) Εάν στο σύστημα αυτό ο εκθέτης α είναι μηδέν τότε η αντίδραση του αποσβεστήρα είναι σταθερή και ανεξάρτητη της ταχύτητας Αντίθετα εάν ο εκθέτης α είναι μονάδα τότε η αντίδρασή του εξαρτάται από την ταχύτητα Για δυναμική καταπόνηση η δυσκαμψία είναι πολύ μικρή και αμελείται κατά το σχεδιασμό Σε στατικά φορτία όμως υπάρχει κάποια δυσκαμψία

73 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΜΕΣΩ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ 62 Η σχέση δύναμης-μετακίνησης ενός στοιχείου με ιξώδη συμπεριφορά, ανάλογα με τον εκθέτη α της ταχύτητας, για ημιτονοειδή κίνηση, περιγράφεται μέσω των ακόλουθων εξισώσεων και δίνεται στο ακόλουθο σχήμα Σχήμα 61 : Ιξώδης συμπεριφορά υδραυλικών αποσβεστήρων [5] Επισημαίνεται ότι σύμφωνα με την παρ 5223 των «Οδηγιών για την μελέτη γεφυρών με σεισμική μόνωση», στους υδραυλικούς αποσβεστήρες με πολύ μικρο εκθέτη α, είναι αναγκαία η προσομοίωση με εν σειρά διάταξη ιξώδους στοιχείου και γραμμικού ελατηρίου (που αντιστοιχεί στην συμπιεστότητα του υγρού), ώστε η σχέση ταχύτητας-δύναμης να αποδίδει με ικανοποιητική προσέγγιση τα πειραματικά αποτελέσματα Αυτό όμως έχει αμελητέα επίδραση στην αποσβενόμενη ενέργεια ανά κύκλο Ε D Επισημαίνεται, επίσης, ότι στις παραπάνω οδηγίες δεν γίνεται αναφορά σε μεταβλητότητα των ιδιοτήτων συσκευών ιξώδους απόσβεσης και έτσι δεν υπάρχουν άνω και κάτω όρια στις ιδιότητες του 63 Τεχνικά χαρακτηριστικά υδραυλικών αποσβεστήρων Υδραυλικοί αποσβεστήρες χρησιμοποιήθηκαν μόνο κατά την διαμήκη διεύθυνση της γέφυρας, καθώς οι εγκάρσιες μετακινήσεις του καταστρώματος δεσμεύονται από stoppers Κατά τη διαμήκη διεύθυνση της γέφυρας διατάσσονται συνολικά τέσσερις υδραυλικοί αποσβεστήρες οι οποίοι είναι τοποθετημένοι στα Μ 1, Μ 2, Μ 3 και Μ 4 μεσόβαθρα Εξετάσθηκαν συστήματα γεφυρών με αποσβεστήρες των οποίων η σταθερά απόσβεσης είχε τιμές C=1400 KN/(m/s) α, C=800 KN/(m/s) α και C=600 KN/(m/s) α Στην παράγραφο 63 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της σεισμικώς μονωμένης γέφυρας με υδραυλικούς αποσβεστήρες με χαρακτηριστική τιμή C=600 KN/(m/s) α Οι μεγαλύτερης τιμής C αποσβεστήρες οδήγησαν στην αύξηση των ροπών σχεδιασμού των μεσοβάθρων καθώς οι δυνάμεις απόσβεσης ήταν πολύ μεγάλες Η σχετικώς μικρή τιμή του εκθέτη α=0,15, συνεπάγεται την σχεδόν σταθερή αντίσταση του αποσβεστήρα Η προσομοίωση των στοιχείων αυτών έγινε με τη βοήθεια του μη γραμμικού στοιχείου που διαθέτει το πρόγραμμα SAP2000, Damper Παρακάτω φαίνονται οι ιδιότητες των αποσβεστήρων

74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΜΕΣΩ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ 63 Στο σύστημα της γέφυρας με τους υδραυλικούς αποσβεστήρες που φαίνεται στο σχήμα 62, πραγματοποιήθηκαν μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις χρονοïστορίας, με τα ίδια συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα που χρησιμοποιήθηκαν και στις παραγράφους 432 και 433 Σχήμα 62 : Το σύστημα της σεισμικής μόνωσης της γέφυρας Σχήμα 63 : Καθορισμός ιδιοτήτων διαμήκων αποσβεστήρων

75 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΜΕΣΩ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ 64 Σχήμα 64 : Καθορισμός ιδιοτήτων διαμήκων αποσβεστήρων

76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΜΕΣΩ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ Αποτελέσματα 641 Μετακινήσεις κατά τη διαμήκη διεύθυνση της γέφυρας 9) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΥΣ ΑΠΟΣΒΕΣΤΗΡΕΣ C=600 KN/(m/s) α Ux Αναβαθμισμένης Ux ΕΔΑΦΟΣ Α A=024g Ux Αναβαθμισμένης Ux μετακινήσεων Α1 0,077 0, ,116 0, ,35 Μ1 0,077 0, ,116 0, ,36 Μ2 0,077 0, ,116 0, ,31 Μ3 0,077 0, ,116 0, ,32 Μ4 0,077 0, ,116 0, ,27 Α2 0,077 0, ,116 0, ,26 ΕΔΑΦΟΣ B Ux Αναβαθμισμένης Ux A=024g Ux Αναβαθμισμένης Ux μετακινήσεων Α1 0,110 0, ,165 0, ,08 Μ1 0,110 0, ,165 0, ,22 Μ2 0,110 0, ,165 0, ,10 Μ3 0,110 0, ,165 0, ,09 Μ4 0,110 0, ,165 0, ,07 Α2 0,110 0, ,165 0, ,03 Ux Αναβαθμισμένης Ux ΕΔΑΦΟΣ C A=024g Ux Αναβαθμισμένης Ux μετακινήσεων Α1 0,131 0, ,197 0, ,10 Μ1 0,131 0, ,197 0, ,12 Μ2 0,131 0, ,197 0, ,14 Μ3 0,131 0, ,197 0, ,10 Μ4 0,131 0, ,197 0, ,08 Α2 0,131 0, ,197 0, ,06 Πίνακας 61 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων κατά τη διαμήκη διεύθυνση

77 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΜΕΣΩ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ 66 Σχήμα 65 : Η ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων Ux 642 Εντατικά μεγέθη Μ33 μεσοβάθρων 9) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΥΣ ΑΠΟΣΒΕΣΤΗΡΕΣ C=600 KN/(m/s) α Μ33 (knm) Μ33 (knm) με αποσβεστήρες ΕΔΑΦΟΣ Α Μ33 (knm) Μ33 (knm) με αποσβεστήρες Εντατικών Μεγεθών Μ33 Μ ,36 Μ ,10 Μ ,92 Μ ,76 ΕΔΑΦΟΣ B Μ33 (knm) Μ33 (knm) με αποσβεστήρες Α=0,24g Μ33 (knm) Μ33 (knm) με αποσβεστήρες Εντατικών Μεγεθών Μ33 Μ ,39 Μ ,42 Μ ,44 Μ ,13 ΕΔΑΦΟΣ C Μ33 (knm) Μ33 (knm) με αποσβεστήρες Α=0,24g Μ33 (knm) Μ33 (knm ) με αποσβεστήρες Εντατικών Μεγεθών Μ33 Μ ,10 Μ ,07 Μ ,51 Μ ,31 Α=0,24g Πίνακας 62 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών Μ33

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΜΕΣΩ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ 67 Σχήμα 66 : Η ποσοστιαία μείωση των μεγεθών Μ Εντατικά μεγέθη V22 μεσοβάθρων 9) ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΓΕΦΥΡΑ ME ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΥΣ ΑΠΟΣΒΕΣΤΗΡΕΣ C=600 KN/(m/s) α V22 (kn) V22 (kn) με αποσβεστήρες ΕΔΑΦΟΣ Α V22 (kn) V22 (kn) με αποσβεστήρες Εντατικών Μεγεθών V22 Μ ,11 Μ ,75 Μ ,21 Μ ,46 ΕΔΑΦΟΣ B V22 (kn) V22 (kn) με αποσβεστήρες Α=0,24g V22 (kn) V22 (kn) με αποσβεστήρες Εντατικών Μεγεθών V22 Μ ,95 Μ ,55 Μ ,69 Μ ,88 ΕΔΑΦΟΣ C V22 (kn) V22 (kn) με αποσβεστήρες Α=0,24g V22 (kn) V22 (kn) με αποσβεστήρες Εντατικών Μεγεθών V22 Μ ,93 Μ ,81 Μ ,40 Μ ,41 Α=0,24g Πίνακας 63 : Η ποσοστιαία μείωση των εντατικών μεγεθών V22

79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΜΕΣΩ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ 68 Σχήμα 67 : Η ποσοστιαία μείωση των μεγεθών V22

80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ 71 Γενικά Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται μια αδρομερής οικονομική αξιολόγηση της προτεινόμενης μη συμβατικής λύσης με την παγίωση της επέκτασης της πλάκας του καταστρώματος επί των επιχωμάτων μέσω μεταλλικών μικρο-πασσάλων (Σχήμα 21 & 22) Η αξιολόγηση αυτή στηρίζεται στα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν στο κεφάλαιο 5 της παρούσας διπλωματικής εργασίας, και αφορά την βελτιωμένη γέφυρα με μικρο-πασσάλους εμπλοκής, διατομής : ΙΡΕ330 και έδαφος επιχώματος : χαλαρή άμμος φ=30 0 Η σημαντική μείωση των μετακινήσεων του καταστρώματος της γέφυρας στη θέση των μεσοβάθρων, επιφέρει σημαντική μείωση της γεωμετρίας των ελαστομεταλλικών εφεδράνων Επίσης, λόγω του ότι με την προτεινόμενη λύση επιδιώκεται η απορρόφηση του λειτουργικού καταναγκασμού μέσω της ρηγμάτωσης της επεκτάσεως της πλάκας καταστρώματος, της ενδοτικότητας των μεταλλικών μικρο-πασσάλων και της ενδοτικότητας του επιχώματος, η ύπαρξη αρμών διαστολής μπορεί να αποφευχθεί Τέλος, η σημαντική μείωση των εντατικών μεγεθών στη βάση των μεσοβάθρων έχει ως αποτέλεσμα την μείωση των διατομών τους και του απαιτούμενου οπλισμού Ωστόσο,η προτεινόμενη μη συμβατική λύση επιβαρύνει το κόστος της γέφυρας με την αγορά και τοποθέτηση των μεταλλικών μικρο-πασσάλων εμπλοκής καθώς επίσης και με την κατασκευή των πλακών εμπλοκής στα δύο άκρα της γέφυρας Στον πίνακα 51 παρατίθενται τα στοιχεία, καθώς και οι ποσότητές τους, τα οποία ελήφθησαν υπόψιν κατά την αδρομερή οικονομική αξιολόγηση Στοιχείο Ποσότητα Εφέδρανα ακρόβαθρων 12 Εφέδρανα μεσόβαθρων 48 Αρμοί διαστολής καταστρώματος 2 Απαιτούμενος διαμήκης οπλισμός μεσόβαθρων Μικρο-πάσσαλοι εμπλοκής, μήκους 10m Πλάκα εμπλοκής, μήκους 15m 2 Πίνακας 71 : Στοιχεία που ελήφθησαν υπόψιν κατά την αδρομερή οικονομική αξιολόγηση Η σύγκριση μεταξύ της γέφυρας-αφετηρία και της μη συμβατικής γέφυρας επιλέχθηκε να γίνει με την πλέον χρησιμοποιούμενη μέθοδο της δυναμικής φασματικής ανάλυσης, η οποία μέθοδος περιγράφεται στο παράρτημα Β

81 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Αναδιαστασιολόγηση των εφεδράνων στην μη συμβατική γέφυρα και οικονομική σύγκριση με τα εφέδρανα της γέφυρας αφετηρίας Ο αντισεισμικός έλεγχος των ελαστομεταλλικών εφεδράνων γίνεται με την δυναμική φασματική μέθοδο, όπως ορίζουν οι οδηγίες για μελέτη γεφυρών με σεισμική μόνωση [5] Στη γέφυρα-αφετηρία χρησιμοποιούμαι εφέδρανα ελαστομεταλλικά με τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Θέση Τύπος Διαστάσεις E (MPa) G (kpa) Ακρόβαθρα Μεσόβαθρα Algabloc NBC4 Ø500x226(110)mm Ø450x211(99)mm Πίνακας 72 : Χαρακτηριστικά εφεδράνων γέφυρας-αφετηρία Ο έλεγχος επάρκειας του εφεδράνου συνίσταται στον υπολογισμό της ανηγμένης συνολικής διατμητικής παραμόρφωσης ε b,d η οποία οφείλει να είναι ίση ή μικρότερη από ε u,k /1,15 (ε u,k =7,0) και της επιμέρους αντίστοιχης σεισμικής ε s,d, η οποία πρέπει να είναι 2 Η μέγιστη ισοδύναμη διατμητική παραμόρφωση σε κάθε διεύθυνση σχεδιασμού του εφεδράνου (ε b,d ) θα υπολογίζεται ως το άθροισμα των ακόλουθων μεγεθών που αντιστοιχούν στην σεισμική κατάσταση σχεδιασμού: ε b,d = ε s,d + ε c,d + ε α,d (81) όπου: ε s,d είναι η διατμητική παραμόρφωση που αντιστοιχεί στην συνολική μέγιστη μετακίνηση του εφεδράνου ε c,d είναι η διατμητική παραμόρφωση σχεδιασμού που οφείλεται στην αξονική θλίψη ε α,d είναι η διατμητική παραμόρφωση που αντιστοιχεί στην συνολική στροφή σχεδιασμού του εφεδράνου Τα μεγέθη ε s,d, ε c,d και ε α,d υπολογίζονται σύμφωνα με τις παρακάτω διατάξεις : Η ανηγμένη διατμητική παραμόρφωση λόγω μετακίνησης ε sd θα υπολογίζεται από την σχέση : ded ε sd =,όπου Σ ti d ED, είναι η συνολική μέγιστη σεισμική μετακίνηση σχεδιασμού του εφεδράνου ίση 2 2 προς ded = d Edx + d Edy όπου d Edx, d Edy είναι οι σύγχρονες συνιστώσες της d ED Σt i το συνολικό πάχος του ελαστομερούς Η ανηγμένη διατμητική παραμόρφωση λόγω θλίψεως ε c,d θα υπολογίζεται από την σχέση : 1, 5 σ e ε cd =,όπου S G b G b το μέτρο διάτμηση του εφεδράνου σ e η μέγιστη ενεργή ορθή τάση του εφεδράνου ίση προς Ν sd /A r Ν sd το μέγιστο θλιπτικό φορτίο εφεδράνου υπό το σεισμικό συνδυασμό

82 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 71 S ο συντελεστής σχήματος του εφεδράνου, ίσος προς D/(4t i ) για κυκλικά εφέδρανα (t i είναι το τυπικό πάχος μιας μεμονωμένης στρώσης του ελαστομερούς) A r η ελάχιστη ενεργός επιφάνεια του εφεδράνου ίση προς (δ-sinδ) D 2 /4 για κυκλικά εφέδρανα με δ=2arccos(d Ed /D) ε Η ανηγμένη διατμητική παραμόρφωση λόγω στροφών θα υπολογίζεται για κυλινδρικά εφέδρανα από την σχέση : 2 2 = D α / (2 tσ t ) όπου α = α + α αx και αy είναι αντίστοιχα οι γωνίες στροφής 2 αd i i x y περί άξονες εγκάρσιους προς τις διαστάσεις bx και by των εφεδράνων Να σημειωθεί ότι η ανηγμένη διατμητική παραμόρφωση λόγω στροφών δεν λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό της μέγιστης ισοδύναμης διατμητικής παραμόρφωσης λόγω πολύ μικρών τιμών των στροφών του εφεδράνου Η αναδιαστασιολόγηση των εφεδράνων της μη συμβατικής γέφυρας αποτέλεσε μια επαναλαμβανόμενη διαδικασία αναλύσεων και ελέγχων Από την διαδικασία αυτή προέκυψαν τα χαρακτηριστικά των νέων εφεδράνων της μη συμβατικής γέφυρας, τα οποία παρουσιάζονται στον πίνακα 73 Θέση Τύπος Διαστάσεις E (MPa) G (kpa) Ακρόβαθρα Algabloc Ø350x61(33)mm Μεσόβαθρα NBC4 Ø300x61(32)mm Πίνακας 73 : Χαρακτηριστικά εφεδράνων βελτιωμένης γέφυρας Στους πίνακες 74 και 75 παρουσιάζεται ο έλεγχος των νέων εφεδράνων των ακροβάθρων και των μεσοβάθρων αντίστοιχα, της μη συμβατικής γέφυρας G (Kpa) D Σt i t i d Edx d Edy ,33 0,033 0,011 0,061 0 d Ed δ (rad) S A r (m 2 ) N sd (kn) σ e (kpa) 0,061 2,79 7,95 0, ος Έλεγχος επάρκειας : ε s,d = 1,84 < 2 2 ος Έλεγχος επάρκειας : ε b,d = 5,18 < 6,09 (ε u,k /1,15) Πίνακας 74 : Έλεγχος των εφεδράνων των ακροβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας G (Kpa) D Σt i t i d Edx d Edy ,30 0,032 0,008 0,041 0 d Ed δ (rad) S A r (m 2 ) N sd (kn) σ e (kpa) 0,041 2,87 9,38 0, ος Έλεγχος επάρκειας : ε s,d = 1,70 < 2 2 ος Έλεγχος επάρκειας : ε b,d = 4,41 < 6,09 (ε u,k /1,15) Πίνακας 75 : Έλεγχος των εφεδράνων των μεσοβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας Το κόστος αγοράς των εφεδράνων για τις δύο περιπτώσεις των συστημάτων γεφυρών παρουσιάζεται στους πίνακες 76 και 77

83 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 72 Θέση Αριθμός Διαστάσεις Κόστος εφεδράνου Ακρόβαθρα 12 Ø500x226(110)mm 1150 Μεσόβαθρα 48 Ø450x211(99)mm 720 Πίνακας 76 : Κόστος εφεδράνων γέφυρας-αφετηρία Θέση Αριθμός Διαστάσεις Κόστος εφεδράνου Ακρόβαθρα 12 Ø350x61(33)mm 260 Μεσόβαθρα 48 Ø300x61(32)mm 185 Πίνακας 77 : Κόστος εφεδράνων βελτιωμένης γέφυρας Κόστος εφεδράνων γέφυραςαφετηρία Κόστος εφεδράνων βελτιωμένης γέφυρας Το ποσοστό μείωσης του κόστους των εφεδράνων μεταξύ της γέφυρας-αφετηρία και της μη συμβατικής γέφυρας ανέρχεται σε 75 % 73 Σύγκριση του απαιτούμενου διαμήκους οπλισμού των μεσοβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας και της γέφυρας-αφετηρία Η διαστασιολόγηση των μεσοβάθρων γίνεται με βάση την ανηγμένη ροπή και το ανηγμένο αξονικό που δίνονται αντίστοιχα από τις παρακάτω σχέσεις: M Sd,2 M Sd,3 NSd µ 2 = µ 3 = v = Ac h fcd Ac h fcd Ac fcd Το σκυρόδεμα είναι ποιότητας C30/37 και ο χάλυβας συμβατικού οπλισμού Β500cΤο εμβαδόν του μεσοβάθρου είναι A c =3,927m 2 Στους πίνακες που ακολουθούν παρουσιάζονται τα εντατικά μεγέθη των μεσοβάθρων που προκύπτουν από την δυναμική φασματική μέθοδο ανάλυσης για την γέφυρα-αφετηρία και για τη μη συμβατική γέφυρα με τα νέα εφέδρανα Μεσόβαθρο Σεισμικός συνδυασμός Ν (kn) M 22 (knm) M 33 (knm) M 1 X , , ,30 M 1 X , , ,63 M 1 Y , , ,91 M 1 Y , , ,24 M 1 Z -8461, , ,82 M 1 Z , , ,1 M 2 X , , ,05 M 2 X , , ,65 M 2 Y , , ,47 M 2 Y , , ,07 M 2 Z -8251, , ,83 M 2 Z , , ,43

84 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 73 Μεσόβαθρο Σεισμικός συνδυασμός Ν (kn) M 22 (knm) M 33 (knm) M 3 X , , ,77 M 3 X , , ,77 M 3 Y , , ,29 M 3 Y , , ,29 M 3 Z -8159, , ,97 M 3 Z , , ,97 M 4 X , , ,07 M 4 X , , ,45 M 4 Y , , ,45 M 4 Y , , ,83 M 4 Z -8053, , ,64 M 4 Z , , ,02 Πίνακας 78 : Εντατικά μεγέθη των μεσοβάθρων της γέφυρας-αφετηρία Μεσόβαθρο Σεισμικός συνδυασμός Ν (kn) M 22 (knm) M 33 (knm) M 1 X , , ,39 M 1 X , , ,71 M 1 Y , , ,56 M 1 Y , , ,88 M 1 Z -8783, , ,29 M 1 Z , , ,60 M 2 X , , ,22 M 2 X , , ,55 M 2 Y , , ,56 M 2 Y , , ,90 M 2 Z -8419, , ,68 M 2 Z , , ,01 M 3 X , , ,68 M 3 X , , ,33 M 3 Y , , ,98 M 3 Y , , ,62 M 3 Z -8309, , ,69 M 3 Z , , ,33 M 4 X , , ,18 M 4 X , , ,21 M 4 Y , , ,08 M 4 Y , , ,11 M 4 Z -8351, , ,17 M 4 Z , , ,20 Πίνακας 79 : Εντατικά μεγέθη των μεσοβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας

85 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 74 Το ελάχιστο και το μέγιστο ποσοστό διαμήκη οπλισμού είναι 1% και 4% αντίστοιχα Οπότε ο ελάχιστος και μέγιστος οπλισμός που προκύπτει είναι: mina s = 0,01 A c = 0,01 3, = 392,7cm 2 maxa s = 0,04 A c = 0,04 3, = 1570,8cm 2 fcd Το απαιτούμενο εμβαδόν οπλισμού προκύπτει από τη σχέση: As, tot = ω Ac f Στους πίνακες 78 και 79 υπολογίζεται ο απαιτούμενος οπλισμός, σε cm 2, των μεσοβάθρων για την γέφυρα-αφετηρία και για την μη συμβατική γέφυρα αντίστοιχα Μεσόβαθρο ν μ 2 μ 3 ω Α υπολ Α απ M 1-0,136 0,0266 0,0985 0,19 392,7 M 1-0,168-0,0266-0,0985 0,19 392,7 M 1-0,138 0,0889 0,0299 0,16 392,7 M 1-0,166-0,0889-0,0299 0,16 392,7 392,7 M 1-0,107 0,0266 0,0312 0,1 392,7 M 1-0,196-0,0266-0,0312 0,1 392,7 M 2-0,134 0,0464 0,0963 0,20 392,7 M 2-0,164-0,0464-0,0963 0,20 392,7 M 2-0,135 0,1547 0,0289 0,3 542,3 M 2-0,163-0,1547-0,029 0,32 578,5 578,5 M 2-0,104 0,0464 0,0292 0,12 392,7 M 2-0,194-0,0464-0,0292 0,12 392,7 M 3-0,133 0,0519 0,0957 0,20 392,7 M 3-0,162-0,0519-0,0957 0,20 392,7 M 3-0,134 0,1732 0,0288 0,37 668,9 M 3-0,161-0,1732-0,0288 0,39 705,1 705,1 M 3-0,103 0,0519 0,0291 0,1 392,7 M 3-0,192-0,0519-0,0292 0,1 392,7 M 4-0,131 0,0401 0,0927 0,20 392,7 M 4-0,161-0,0401-0,0927 0,20 392,7 M 4-0,132 0,1338 0,0280 0,22 397,7 M 4-0,160-0,1339-0,0280 0,24 433,9 M 4-0,102 0,0401 0,0288 0,1 392,7 M 4-0,190-0,0401-0,0288 0,1 392,7 Πίνακας 710 : Απαιτούμενος οπλισμός των μεσοβάθρων της γέφυρας-αφετηρία yd 433,9 Μεσόβαθρο ν μ 2 μ 3 ω Α υπολ Α απ M 1-0,137 0,0200 0,0493 0,1 392,7 M 1-0,163-0,0200-0,0491 0,1 392,7 M 1-0,138 0,0668 0,0152 0,1 392,7 M 1-0,162-0,0668-0,0150 0,1 392,7 392,7 M 1-0,111 0,0200 0,0164 0,1 392,7 M 1-0,189-0,0200-0,0162 0,1 392,7

86 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 75 Μεσόβαθρο ν μ 2 μ 3 ω Α υπολ Α απ M 2-0,136 0,0390 0,0469 0,1 392,7 M 2-0,163-0,0390-0,0471 0,1 392,7 M 2-0,136 0,1301 0,0143 0,19 392,7 M 2-0,162-0,1301-0,0145 0,21 392,7 392,7 M 2-0,107 0,0390 0,0143 0,1 392,7 M 2-0,192-0,0390-0,0144 0,1 392,7 M 3-0,134 0,0439 0,0456 0,1 392,7 M 3-0,161-0,0439-0,0456 0,1 392,7 M 3-0,132 0,1464 0,0137 0,27 488,1 M 3-0,161-0,1464-0,0137 0,29 524,6 524,6 M 3-0,105 0,0439 0,0138 0,1 392,7 M 3-0,190-0,0439-0,0138 0,1 392,7 M 4-0,132 0,0304 0,0436 0,1 392,7 M 4-0,157-0,0305-0,0443 0,1 392,7 M 4-0,132 0,1015 0,0132 0,12 392,7 M 4-0,156-0,1015-0,0139 0,13 392,7 M 4-0,106 0,0304 0,0144 0,1 392,7 M 4-0,183-0,0304-0,0150 0,1 392,7 392,7 Πίνακας 711 : Απαιτούμενος οπλισμός των μεσοβάθρων της βελτιωμένης γέφυρας Δεδομένου ότι η διατομή των μεσοβάθρων της μη συμβατικής γέφυρας παραμένει η ίδια με αυτή της γέφυρας-αφετηρία, η μείωση του απαιτούμενου διαμήκους οπλισμού είναι σημαντική Οι ποσοστιαίες μειώσεις του απαιτούμενου διαμήκους οπλισμού για κάθε μεσόβαθρο παρουσιάζονται στον πίνακα 712 Μεσόβαθρο Α απ μεσοβάθρου της γέφυραςαφετηρία Α απ μεσοβάθρου της μη συμβατικής γέφυρας M 1 392,7 cm 2 392,7 cm 2 0 M 2 578,5 cm 2 392,7 cm 2 32 M 3 705,1 cm 2 524,6 cm 2 26 M 4 433,9 cm 2 392,7 cm 2 9,5 Πίνακας 712 : Ποσοστιαία μείωση του απαιτούμενου διαμήκους οπλισμού των μεσοβάθρων 74 Αναδιαστασιολόγηση των αρμών συστολοδιαστολής της μη συμβατικής γέφυρας Όπως αναφέρθηκε και στην παράγραφο 22 της παρούσας εργασίας, επιδιώκεται η απορρόφηση του λειτουργικού καταναγκασμού της γέφυρας μέσω : α) της ρηγμάτωσης της επεκτάσεως της πλάκας καταστρώματος, β) της ενδοτικότητας των μεταλλικών μικρο-πασσάλων και γ) της ενδοτικότητας του επιχώματος Με την προτεινόμενη μη συμβατική λύση, είναι δυνατόν να απαλλαγεί το σύστημα από τους

87 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 76 αρμούς συστολοδιαστολής, γεγονός που συνιστά σημαντικό πλεονέκτημα για την ανθεκτικότητα της γέφυρας και την οδηγητική λειτουργικότητά της Η μη αναγκαία τοποθέτηση των αρμών διαστολής του καταστρώματος επιφέρει μείωση του κόστους κατασκευής της, καθώς το κόστος αγοράς των δύο αρμών (ALGAFLEX T200) της γέφυρας-αφετηρία ανέρχεται 2x920=1840 Πέρα όμως από το κόστος αγοράς των αρμών διαστολής, σημαντικό είναι και το κέρδος κατά την διάρκεια ζωής του έργου, δεδομένου ότι πρέπει να γίνεται συντήρηση και αντικατάσταση αυτών ανά διαστήματα τα οποία ορίζει ο κατασκευαστής τους 75 Οικονομική αξιολόγηση της πλάκας και των μικρο-πασσάλων εμπλοκής, και των υδραυλικών αποσβεστήρων Στους πίνακες 713 και 714 παρουσιάζεται το κόστος των στοιχείων που είναι απαραίτητα για την υλοποίηση του προτεινόμενου συστήματος σεισμικής ανασχέσεως Στο πίνακα 715 υπολογίζεται το συνολικό κόστος των υδραυλικών αποσβεστήρων που χρησιμοποιήθηκαν για την συμβατική αντιμετώπιση της σεισμικής δράσης μέσω συστήματος σεισμικής μόνωσης Πλάκα εμπλοκής Πάχος πλάκας εμπλοκής 0,30 m Συνολικό κόστος Μήκος πλάκας εμπλοκής 15x2=30m κατασκευής πλάκας Πλάτος πλάκας εμπλοκής 14,2m εμπλοκής Κόστος οπλισμένου σκυροδέματος/ m Πίνακας 713 : Συνολικό κόστος κατασκευής πλάκας εμπλοκής Μικρο-πάσσαλοι εμπλοκής Αριθμός μικρο-πασσάλων 2x96=192 Συνολικό κόστος Μήκος μικρο-πάσσαλου 10m μικροπασσάλων Βάρος/m διατομής IPE330 49,1Kg εμπλοκής Κόστος μεταλλικού μικρο-πάσσαλου/kg 1,02 Πίνακας 714 : Συνολικό κόστος κατασκευής μικρο-πασσάλων εμπλοκής Υδραυλικοί αποσβεστήρες Υδραυλικοί Κόστος Συνολικό κόστος Ποσότητα αποσβεστήρες αποσβεστήρα αποσβεστήρων VD 3000/ Πίνακας 715 : Συνολικό κόστος υδραυλικών αποσβεστήρων

88 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 : ΑΔΡΟΜΕΡΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Παρατηρήσεις Στο παρόν κεφάλαιο έγινε μια προσπάθεια οικονομικής αξιολόγησης της μη συμβατικής λύσης που ερευνήθηκε στην παρούσα εργασία Η αδρομερής αυτή οικονομική αξιολόγηση του προτεινόμενου συστήματος σεισμικής ανασχέσεως έδειξε ότι η λύση είναι οικονομική και ανταγωνιστική της συμβατικής καθώς αφενός αποφορτίζονται τα μεσόβαθρα, τα θεμέλιά τους και τα εφέδρανα, αφετέρου μειώνεται σημαντικά το κόστος αντικατάστασης των αναλωσίμων στοιχείων (εφεδράνων και αρμών) Συγκριτικά με την συμβατική αντιμετώπιση της σεισμικής δράσης μέσω συστήματος σεισμικής μόνωσης, η μη συμβατική λύση υπερτερεί οικονομικώς, εφόσον για την αγορά των τεσσάρων υδραυλικών αποσβεστήρων πρέπει να δαπανηθεί ένα σημαντικό ποσό που επιβαρύνει το κόστος κατασκευής της γέφυρας

89 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 : ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 : ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η παρούσα εργασία αποτελεί μία πρόταση για μια νέα αντισεισμική διάταξη αφορώσα το σχεδιασμό νέων γεφυρών, η οποία συνίσταται στη μέσω της επεκτάσεως, εκατέρωθεν της γέφυρας, της πλάκας καταστρώματος προς τα μεταβατικά επιχώματα των άκρων και της έδρασης αυτής επί καννάβου μεταλλικών πασσάλων μορφής ΙΡΕ, δια των οποίων εξασφαλίζεται σημαντική εμπλοκή του επιχώματος Μετά την αντιμετώπιση των αναφυέντων και οξέων λειτουργικών προβλημάτων φαίνεται να υπερισχύουν τα ευνοϊκά για την αντισεισμικότητα πλεονεκτήματα τα οποία συνοψίζονται στα εξής: Η μέθοδος που προτείνεται στην παρούσα εργασία, είναι δυνατό να εφαρμοστεί τόσο σε προκατασκευασμένες γέφυρες όσο και σε γέφυρες με κιβωτιοειδή φορέα ανωδομής Οι λειτουργικές ανάγκες του καταστρώματος αντιμετωπίζονται με την επιλογή ευκάμπτων μεταλλικών πασσάλων, την ρυθμιζόμενη ενδοτικότητα του επιχώματος και την μέσω της ρηγμάτωσης της πλάκας εμπλοκής εκτόνωση των καταπονήσεων εκ των καταναγκασμών Η επέκταση της πλάκας καταστρώματος προς το επίχωμα και η εμπλοκή της με αυτό με μεταλλικούς πασσάλους διατομής ΙPE 330 είναι δυνατό να εφαρμοστεί σε γέφυρες με μέγιστο μήκος συνεχούς καταστρώματος L=180m Για γέφυρες μεγαλυτέρου μήκους οι μεταλλικοί πάσσαλοι είναι δυνατόν να αντεπεξέλθουν στις λειτουργικές απαιτήσεις των καταναγκασμών με την αξιοποίηση καταλλήλων κατασκευαστικών μέτρων, όπως για παράδειγμα με την παρεμβολή μίας στρώσης ΕPS (διογκωμένης πολυστερίνης) μεταξύ της πλάκας εμπλοκής και του επιχώματος Η προτεινόμενη, στην παρούσα, μέθοδος αντισεισμικής βελτίωσης των γεφυρών ουσιαστικώς μειώνει δραστικά τα σεισμικά αδρανειακά φορτία με αποτέλεσμα την ελάφρυνση της καταπονήσεως των μεσοβάθρων και των θεμελιώσεών της κατά 55% περίπου για το διαμήκη και κατά 25% για τον εγκάρσιο σεισμό σχεδιασμού καθώς επίσης την μείωση των διαμήκων μετακινήσεων της γέφυρας κατά 65% και των εγκαρσίων μετακινήσεων κατά 30% περίπου Η μέθοδος ενδείκνυται, κυρίως, για γέφυρες οι οποίες αποκρίνονται με μεγάλες μετακινήσεις, όπως γέφυρες που είναι θεμελιωμένες σε μαλακά εδάφη, σε περιοχές υψηλής σεισμικότητας και σε γέφυρες που έχουν εύκαμπτο σύστημα παραλαβής των σεισμικών δράσεων (πχ πλωτά επί εφεδράνων συστήματα ή/και γέφυρες με υψηλά μεσόβαθρα) Η διερεύνηση της αποδοτικότητας της συμβατικής αντιμετώπισης του σεισμικού προβλήματος με τη χρήση των συσκευών σεισμικής μόνωσης έδειξε ότι οι υδραυλικοί αποσβεστήρες είναι δυνατό να μειώσουν τις διαμήκεις σεισμικές μετακινήσεις σε ποσοστά της τάξης του 33% Ωστόσο, η λύση υπολείπεται της προτεινόμενης διατάξεως ανασχέσεως ως προς την αποδοτικότητά της Τέλος, τονίζεται ότι η συμβατική λύση απαιτεί συντήρηση και αντικατάσταση των συσκευών σεισμικής μόνωσης, γεγονός που επιβαρύνει το τελικό κόστος της κατασκευής Η αδρομερής οικονομική αξιολόγηση του προτεινόμενου συστήματος σεισμικής ανασχέσεως έδειξε ότι η λύση είναι οικονομική και ανταγωνιστική της συμβατικής καθώς αφενός αποφορτίζονται τα μεσόβαθρα, τα θεμέλιά τους και τα εφέδρανα αφετέρου μειώνεται σημαντικά το κόστος αντικατάστασης των αναλωσίμων στοιχείων (εφεδράνων και αρμών) Η μικρή οικονομική επιβάρυνση από την εφαρμογή του προτεινόμενου συστήματος αντισταθμίζεται και υπερκαλύπτεται από το κόστος αντικατάστασης

90 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α 79 ΠΑΡΑΣΤΗΜΑ Α : ΣΥΝΘΕΤΙΚΑ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΙΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Σχήμα ΠΑ1 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους Α και εδαφική επιτάχυνση Α=016g

91 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α 80 Σχήμα ΠΑ2 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους Β και εδαφική επιτάχυνση Α=016g

92 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α 81 Σχήμα ΠΑ3 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους C και εδαφική επιτάχυνση Α=016g

93 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α 82 Σχήμα ΠΑ4 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους A και εδαφική επιτάχυνση Α=024g

94 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α 83 Σχήμα ΠΑ5 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους B και εδαφική επιτάχυνση Α=024g

95 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α 84 Σχήμα ΠΑ6 : Συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα συμβατά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού του EC 8 για κατηγορία εδάφους C και εδαφική επιτάχυνση Α=024g

96 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β 85 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β : ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΒ1 Χαρακτηριστικά της μεθόδου Η παράγραφος 25 της Ε39/99 [4] προβλέπει για την εφαρμογή της μεθόδου: 1Η ανάλυση μπορεί να γίνει κατά τμήματα της γέφυρας με την προϋπόθεση ότι έχουν πρακτικά ανεξάρτητη στατική λειτουργία 2Ο τρόπος προσομοίωσης και ο βαθμός διακριτοποίησης του συστήματος σε δίκτυο πεπερασμένων στοιχείων πρέπει να αποδίδει με ικανοποιητική προσέγγιση την κατανομή των δυσκαμψιών και των μαζών και τις συνθήκες στήριξης 3Θα γίνονται εύλογες παραδοχές για την προσομοίωση του τρόπου στήριξης και την συμπεριφορά της θεμελίωσης Οι εκτιμήσεις τιμών της δυσκαμψίας για τον υπολογισμό θα είναι υψηλές για τον υπολογισμό των εσωτερικών δυνάμεων και χαμηλές για τον υπολογισμό των μετακινήσεων, γεγονός που δίνει και κάθε φορά τα δυσμενέστερα αποτελέσματα Η προσέγγιση με παραδοχή πλήρους πάκτωσης στην ανάλυση που γίνεται είναι δυσμενής για τα σεισμικά εντατικά μεγέθη και συνεπώς είναι αποδεκτή από σύμφωνα με την παράγραφο Σ25(2) της Εγκυκλίου 1Το πλήθος των δυναμικών ελευθεριών κίνησης πρέπει να είναι τέτοιο ώστε να αποδίδονται με ικανοποιητική προσέγγιση οι σεισμικές κινήσεις της γέφυρας Θα εξετάζονται όλες οι ιδιομορφές που έχουν σημαντική συμμετοχή στην συνολική στατική απόκριση Σε γέφυρες στις οποίες η συνολική μάζα μπορεί να θεωρηθεί ως το άθροισμα των συνολικών <<δρωσών ιδιομορφικών μαζών>>, το παραπάνω κριτήριο ικανοποιείται εάν το άθροισμα των δρωσών ιδιομορφικών μαζών για τις ιδιομορφές που εξετάζονται, αντιστοιχεί τουλάχιστον στο 90% της συνολικής μάζας της γέφυρας 2Γενικά η επαλληλία των επιπονήσεων και μετακινήσεων των ιδιομορφών επιτρέπεται να γίνεται με τη μέθοδο της τετραγωνικής ρίζας του αθροίσματος των τετραγώνων (SRSS) ή με άλλον ακριβέστερο κανόνα Στην περίπτωση της γέφυρας που μελετούμε επιλέξαμε η ιδιομορφική επαλληλία να γίνει με τον κανόνα της πλήρους τετραγωνικής επαλληλίας Στην περίπτωση αυτή ισχύει: E= ( Σ Σ Ε r E ) i (ΠΒ1) j i ij j όπου Εi και Εj ιδιομορφικές αποκρίσεις I και j αντίστοιχα ΠΒ2 Φάσμα σχεδιασμού Οι σεισμικές δράσεις σχεδιασμού καθορίζονται με το φάσμα των οριζοντίων επιταχύνσεων του Ελληνικού Αντισεισμικού Κανονισμού [3] Στις γέφυρες και επειδή τα ανοίγματα είναι μεγάλα, όπως στην περίπτωση που εξετάζουμε, σαφώς θα λάβουμε υπόψη μας και την κατακόρυφη συνιστώσα του σεισμού Το φάσμα επιταχύνσεων είναι το ελαστικό φάσμα του ΕΑΚ (παράρτημα Α), αφού σύμφωνα με τις οδηγίες για την αντισεισμική μελέτη γεφυρών «όταν σημαντικό μέρος της σεισμικής μετακίνησης προέρχεται από στοιχείο που παραμένει ελαστικό (πχ ελαστομεταλλικό εφέδρανο), η συμπεριφορά του συστήματος είναι σκόπιμο να ληφθεί πρακτικά ελαστική και πρέπει να χρησιμοποιείται τιμή q = 10»

97 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β 86 T Φ ( T) = A γ 1 + ( η β 1 ) 0 T 0,15 e I o T1 ( T) A γ η β 0,15 T 0,60 Φ = e I o T2 Φ e( T) = A γi η βo 0,60 < T T Όπου : Α=α*g :Με το α καθορίζεται η επιτάχυνση ως ποσοστό της επιτάχυνσης ανάλογα με τη ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας στην οποία είναι κατασκευασμένο το έργο μας και δίνεται από τον πίνακα 22 του ΕΑΚ 2000 [3] και g= 9,81 m/sec 2 η επιτάχυνση της βαρύτητας γ Ι = ο συντελεστής σπουδαιότητας της κατασκευής q = ο συντελεστής μετελαστικής συμπεριφοράς της κατασκευής 7 n= o διορθωτικός συντελεστής για ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης 2 + ζ Οι τιμές του ποσοστού απόσβεσης ζ λαμβάνονται από τον Πίνακα 28 του ΕΑΚ2000: Για οπλισμένο σκυρόδεμα: ζ=5% Για προεντεταμένο σκυρόδεμα: ζ=4% Επειδή η προένταση του καταστρώματος της γέφυρας δεν λήφθηκε υπόψη κατά τη διαμόρφωση του στατικού της προσομοιώματος λαμβάνεται τελικά ζ=5% η=1,0 (Η προένταση του φορέα της ανωδομής όπως προαναφέρθηκε δεν λήφθηκε υπόψη κατά τη προσομοίωση της γέφυρας αφού εκείνο που ενδιαφέρει κυρίως είναι η ένταση στα μεσόβαθρα λόγω σεισμού) θ= συντελεστής επιρροής της θεμελίωσης ο οποίος λαμβάνεται θ=1 β ο = 2,5 είναι ο συντελεστής φασματικής ενίσχυσης Οι χαρακτηριστικές περίοδοι Τ 1 και Τ 2, για έδαφος Β είναι Τ 1 =0,15sec και Τ 2 =0,60sec Η κατακόρυφη συνιστώσα θα λαμβάνεται σύμφωνα με την παράγραφο 232 του ΕΑΚ, με τις ακόλουθες αλλαγές Α ν =0,9 Α, β ο =3,0, Τ 1 =0,05sec, T 2 =0,15sec ανεξαρτήτως κατηγορίας εδάφους ΠΒ3 Καθορισμός του φάσματος σχεδιασμού στο πρόγραμμα SAP 2000 Η εισαγωγή του φάσματος γίνεται με καθορισμό των συντεταγμένων του, δηλαδή των ζευγών ιδιοπεριόδος Τ επιτάχυνση Rd(T) Το βήμα που επιλέχθηκε για τις τιμές των Τ ήταν της τάξης του 0,1sec Πρέπει να σημειωθεί ότι το πρόγραμμα SAP ανάμεσα στις τιμές των ιδιοπεριόδων που ορίσαμε κάνει γραμμική παρεμβολή Το SAP δίνει την δυνατότητα για εισαγωγή του φάσματος μέσω αρχείου txt το οποίο όμως πρέπει να βρίσκεται μέσα στον ίδιο φάκελο με το αρχείο της επίλυσης Για την εισαγωγή των φασμάτων ακολουθείται η παρακάτω πορεία: Define Functions Response Spectrum Spectrum from file Add new function

98 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β 87 Σχήμα ΠΒ1 : Εισαγωγή φασμάτων σχεδιασμού για α=0,16 Τα φάσματα μετά την παραπάνω διαδικασία εισαγωγής τους στο πρόγραμμα εμφανίζονται με την ακόλουθη μορφή Σχήμα ΠΒ2 : Φάσματα σχεδιασμού κατά την διαμήκη και την κατακόρυφη διεύθυνση ΠΒ4 Ιδιομορφικές και Χωρικές Επαλληλίες Κατά την επίλυση θα πρέπει να καθορίσουμε συγκεκριμένους σεισμικούς συνδυασμούς δράσεων (SEISMOSX24,SEISMOSY24,SEISMOSZ24), οι οποίοι μεταξύ των άλλων συμπεριλαμβάνουν και τις αντίστοιχες δράσεις ελέγχου (ΕΧ,ΕΥΕΖ)

99 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β 88 Σε αυτό το στάδιο ορίζουµε τις εξής έξι διαφορετικές καταστάσεις που φαίνονται παρακάτω: 1) Σεισµός κατά την διεύθυνση Χ (διαµήκης διεύθυνση)(χ) 2) Σεισµός κατά την διεύθυνση Υ (εγκάρσια διεύθυνση)(υ) 3) Σεισµός κατά την διεύθυνση Ζ (κατακόρυφη διεύθυνση)(ζ) 4) Κύριος σεισµός κατά Χ (ΕΧ) ή (X + 0,30Y + 030Z) 5) Κύριος σεισµός κατά Υ (ΕΥ) ή (0,30X + Y + 0,30Z) 6) Κύριος σεισµός κατά Ζ (ΕΖ) ή (0,30X + 0,30Y + 0,7Z) Σημείωση: Οι τρεις πρώτες αφορούν την εισαγωγή του φάσματος και την επίλυση της γέφυρας για την εύρεση των 12 ιδιομορφών, δηλαδή είναι ιδιοµορφικές επαλληλίες κατά τις οποίες όπως αναφέραμε παραπάνω υπολογίζεται για κάθε συνιστώσα του σεισμού η πιθανή ακραία τιμή τυχόντος μεγέθους απόκρισης (με ακαθόριστο πρόσημο) Οι τρεις τελευταίες αφορούν τις δράσεις ελέγχου, είναι δηλαδή οι χωρικές επαλληλίες κατά τις οποίες υπολογίζεται η πιθανή ακραία τιμή τυχόντος μεγέθους απόκρισης για ταυτόχρονη δράση των τριών συνιστωσών του σεισμού (με ακαθόριστο πρόσημο) Θα πρέπει να αναφερθεί ότι πριν από την διαδικασία του προσδιορισμού των παραπάνω καταστάσεων πρέπει να ονομάσουμε και να καθορίσουμε τα χαρακτηριστικά της ιδιομορφικής ανάλυσης της οποίας τις ιδιομορφές θα χρησιμοποιήσουμε Καθορίζονται κατ αρχήν οι ιδιομορφικές επαλληλίες Η πορεία προσδιορισμού είναι η εξής: Define Analysis Cases Add New Case Analysis Case Type: Modal Σχήμα ΠΒ3 : Καθορισμός χαρακτηριστικών ιδιομορφών Ο καθορισμός των ιδιομορφικών επαλληλιών για κάθε διεύθυνση γίνεται με την διαδικασία που περιγράφεται από τις επιλογές: Define Analysis Cases Add New Case Analysis Case Type: Response Spectrum

100 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β 89 Σχήμα ΠΒ4 : Καθορισμός σεισμού κατά την διαμήκη διεύθυνση Σχήμα ΠΒ5 : Καθορισμός σεισμού κατά την εγκάρσια διεύθυνση

101 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β 90 Σχήμα ΠΒ6 : Καθορισμός σεισμού κατά την κατακόρυφη διεύθυνση Ο καθορισμός των χωρικών επαλληλιών γίνεται με την διαδικασία: Define Combinations Σχήμα ΠΒ7 : Καθορισμός κύριου σεισμού κατά την διαμήκη διεύθυνση

102 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β 91 Σχήμα ΠΒ8 : Καθορισμός κύριου σεισμού κατά την εγκάρσια διεύθυνση Σχήμα ΠΒ9 : Καθορισμός κύριου σεισμού κατά την κατακόρυφη διεύθυνση