ΜΕΓΑΛΗ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΗ ΓΕΦΥΡΑ ΜΕ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΟΝΩΣΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΛΥΣΕΩΝ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΓΑΛΗ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΗ ΓΕΦΥΡΑ ΜΕ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΟΝΩΣΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΛΥΣΕΩΝ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΜΑΓΔΑΛΗΝΗ ΤΙΤΙΡΛΑ Διπλωματούχος Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ. Επιβλέποντες: Ιωάννης Α. Τέγος, Καθηγητής Α.Π.Θ. Στέργιος Α. Μητούλης, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Α.Π.Θ. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2011

Μεταπτυχιακή ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΓΑΛΗ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΗ ΓΕΦΥΡΑ ΜΕ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΟΝΩΣΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΛΥΣΕΩΝ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Μαγδαληνή Τιτίρλα Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ. 2

ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI POLITECHNIC SCHOOL DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING POSTGRADUATE PROGRAMMES «EARTHQUAKE RESISTANT STRUCTURES» LONG SPAN RAILWAY BRIDGE WITH SEISMIC ISOLATION STUDY OF ALTERNATIVE DESIGN CASES FOR EARTHQUAKE RESISTANCE MAGDALINI TITIRLA Civil Engineer A.U.Th. Thesis Advisors: Ioannis Α. Tegos, Professor Α.U.Th. Stergios A. Mitoulis, Postdoctoral Fellow A.U.Th. THESSALONIKI, GREECE 2011 3

LONG SPAN RAILWAY BRIDGE WITH SEISMIC ISOLATION STUDY OF ALTERNATIVE DESIGN CASES FOR EARTHQUAKE RESISTANCE By Magdalini Titirla A Thesis Submitted to School of Graduate Studies, ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of MASTER OF «EARTHQUAKE RESISTANT STRUCTURES» In CIVIL ENGINEERING THESSALONIKI, GREECE 2011 4

Πρόλογος Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η διερεύνηση εναλλακτικών λύσεων αντισεισμικού σχεδιασμού σιδηροδρομικής γέφυρας. Οι εναλλακτικές λύσεις σχεδιασμού αφορούν αφενός την αξιοποίηση των σεισμικώς ανενεργών μέχρι σήμερα ακροβάθρων και πιο συγκεκριμένα των πτερυγοτοίχων τους και αφετέρου την μονολιθική σύνδεση ενός μεσοβάθρου με το κατάστρωμα. Στην πρώτη περίπτωση ανασχεδιασμού θεωρήσαμε ότι το ακρόβαθρο, με τους ισχυρούς πτερυγοτοίχους του, το θωράκιό του, και το επίχωμα συμμετέχουν στο σύστημα παραλαβής των σεισμικών δράσεων της γέφυρας. Στην ανασχεδιασμένη γέφυρα μειώθηκε το εύρος των ακραίων αρμών, ώστε αυτοί να εξυπηρετούν μόνο λειτουργικές μετακινήσεις, δηλαδή τη συστολή ξήρανσης, τον ερπυσμό και τις θερμικώς επιβαλλόμενες καταναγκασμένες μετακινήσεις. Σημειωτέον ότι έγινε πιθανοτικός προσδιορισμός της μετακίνησης που προκαλούν οι θερμικές επιδράσεις ώστε αφενός μεν να μειωθεί ο κίνδυνος της λειτουργικής αλληλεπίδρασης καταστρώματος-δύσκαμπτου ακροβάθρου και αφετέρου να επαυξηθεί η σεισμική εμπλοκή του ακροβάθρου. Ο προτεινόμενος μη συμβατικός αντισεισμικός σχεδιασμός της γέφυρας προβλέπει επιπλέον την αφαίρεση των αποσβεστήρων ιξώδους απόσβεσης καθώς και την αντικατάσταση των ελαστομεταλλικών εφεδράνων με πυρήνα μολύβδου, με κοινά ελαστομεταλλικά εφέδρανα. Σε δεύτερη διερεύνηση επιπλέον επιχειρήθηκε η μονολιθική σύνδεση του καταστρώματος με το μεσαίο μεσόβαθρο, για το οποίο επιλέχθηκε συμπαγής κυκλική διατομή αντί της κιβωτοειδούς που διέθετε η γέφυρα αφετηρία. Με το προτεινόμενο ακρόβαθρο, η γέφυρα κατά τη διάρκεια του σεισμού αλληλεπιδρά με το ακρόβαθρο μέσω του περιορισμού της κίνησης του καταστρώματος. Αφετηρία για την παραπάνω διερεύνηση αποτέλεσε η σιδηροδρομική κοιλαδογέφυρα διπλής γραμμής από τη Χ.Θ. 59+686,91 έως τη Χ.Θ. 59+854,91 της Νέας Χάραξης της Σιδηροδρομικής Γραμμής Θεσσαλονίκης - Ειδομένης στο τμήμα Πολύκαστρο- Ειδομένη, η οποία διαθέτει ένα ισχυρό σύστημα σεισμικής μόνωσης με εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου και αποσβεστήρες. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, η προσομοίωση έγινε με τη χρήση του προγράμματος SAP2000 (v11.0.4) και οι αναλύσεις ήταν μη γραμμικές αναλύσεις χρονοϊστορίας. 5

Κλείνοντας, αισθάνομαι την υποχρέωση να ευχαριστήσω θερμά το επιβλέποντα Καθηγητή αυτής της διπλωματικής εργασίας, κύριο Τέγο Ιωάννη, για την επιστημονική και μη καθοδήγηση και συμβολή του κατά την διάρκεια εκπόνησης της. Επίσης εκφράζω θερμές ευχαριστίες στον Μεταδιδακτορικό ερευνητή του Α.Π.Θ κύριο Στέργιο Μητούλη, για την βοήθειά του, τις πολύτιμες παρατηρήσεις και τις κριτικές υποδείξεις του σε καίρια σημεία της εργασίας. 6

7

Περιεχόμενα Πρόλογος... 5 Περίληψη... 17 Abstract... 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΕΦΥΡΑΣ ΑΦΕΤΗΡΙΑΣ... 21 1.1. Περιγραφή της γέφυρας αφετηρίας... 21 1.2. Υλικά κατασκευής... 34 1.3. Δράσεις φορέα... 34 1.4 Ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου... 35 1.4.1.Ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου LRB 1200x1200x526(286) - 250... 35 1.4.2 Ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου LRB900x900x451(231)-200... 36 1.5. Υδραυλικοί αποσβεστήρες ιξώδους συμπεριφοράς... 38 1.6. Ενδοσιμότητα εδάφους-θεμελίωσης των μεσοβάθρων... 39 1.7. Προσομοίωμα φορέα στο πρόγραμμα SAP2000... 41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο : ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΣΟΒΑΘΡΩΝ... 43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : Μη γραμμική δυναμική ανάλυση χρονοϊστορίας... 45 3.1. Γενικά... 45 3.2. Επιλογή επιταχυνσιογραφημάτων... 45 3.3 Προσομοίωση φορέα στο πρόγραμμα Sap2000... 53 3.3.1 Υδραυλικοί αποσβεστήρες ιξώδους συμπεριφοράς... 53 3.3.2 Ελαστομεταλλικά εφέδρανα... 54 3.4. Σύγκριση αποτελεσμάτων αναλύσεων χρονοϊστορίας με τα αποτελέσματα της Δυναμικής ανάλυσης... 58 3.5. Σχολιασμός αποτελεσμάτων... 59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΕΝΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ... 65 4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 65 4.2. Προσομοίωση του ακροβάθρου... 67 4.2.1. Εκτίμηση της αντίστασης του ακροβάθρου με την μέθοδο του CalTrans [11]... 67 4.2.2. Εκτίμηση του εύρους των ακραίων αρμών καταστρώματος... 69 4.2.3. Υπολογισμός εύρους αρμού... 69 8

4.2.4. Δυσκαμψία στοιχείων επαφής GAP elements [8]... 71 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο : ΙΔΙΟΜΟΡΦΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΓΕΦΥΡΑΣ... 73 5.1. Εκτίμηση ιδιοπεριόδου φορέα στη διαμήκη διεύθυνση... 73 5.1.1. Χωρίς συμμετοχή ακροβάθρων... 73 5.1.2. Μέγιστη συμμετοχή ακροβάθρων... 74 5.1.3. Εκτίμηση της ιδιοπεριόδου για τις αναλύσεις χρονοϊστορίας με τη βοήθεια του προγράμματος Seismosignal... 76 5.1.4. Εκτίμηση της ιδιοπεριόδου για τις αναλύσεις χρονοϊστορίας μέσω φασμάτων απόκρισης του προγράμματος Sap2000... 79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο : ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΑΣ... 81 6.1. Επιλογή επιταχυνσιογραφημάτων... 81 6.2. Γέφυρα αφετηρίας με ελαστομεταλλικά εφέδρανα χωρίς πυρήνα μολύβδου και χωρίς αποσβεστήρες (RWD).... 81 6.2.1. Προσομοίωση ελαστομεταλλικών εφεδράνων... 82 6.2.3.Έλεγχος της σεισμικής διατμητικής παραμόρφωσης εφεδράνων [3]... 84 6.2.4. Έλεγχος μέγιστης ισοδύναμης διατμητικής παραμόρφωσης σχεδιασμού [2]... 85 6.2.5. Έλεγχος επάρκειας εφεδράνων σε Ο.Κ.Λ.... 86 6.3. Ανασχεδιασμένη γέφυρα με ισχυρή συμμετοχή ακροβάθρων, χωρίς αποσβεστήρες και με ελαστομεταλλικά εφέδρανα πυρήνα μολύβδου ( κωδικός RBD0).... 87 6.4. Ανασχεδιασμένη γέφυρα με ελαστομεταλλικά εφέδρανα χωρίς πυρήνα μολύβδου ( κωδικός RBD1 ).... 88 6.4.1. Προσομοίωση ελαστομεταλλικών εφεδράνων... 88 6.5. Ανασχεδιασμένη γέφυρα με ελαστομεταλλικά εφέδρανα χωρίς πυρήνα μολύβδου με ελάχιστο πάχος ελαστομερούς ( κωδικός RBD2).... 90 6.5.1. Προσομοίωση ελαστομεταλλικών εφεδράνων... 90 6.5.2. Επάρκεια εφεδράνου... 92 6.5.3. Έλεγχος της σεισμικής διατμητικής παραμόρφωσης εφεδράνων [2]... 92 6.6. Ανασχεδιασμένη γέφυρα με ελαστομεταλλικά εφέδρανα χωρίς πυρήνα μολύβδου με ελάχιστο δυνατό πάχος ελαστομερούς ( RBD3).... 93 6.6.1. Προσομοίωση ελαστομεταλλικών εφεδράνων... 93 6.6.2. Έλεγχος της σεισμικής διατμητικής παραμόρφωσης εφεδράνων [2]:... 97 6.6.3. Έλεγχος μέγιστης ισοδύναμης διατμητικής παραμόρφωσης σχεδιασμού [2]... 97 6.6.4. Έλεγχος επάρκειας εφεδράνων σε Ο.Κ.Λ.... 98 6.6.5. Έλεγχος για το αν παραμένει το επίχωμα στην ελαστική περιοχή... 98 9

6.6.6. Μέγιστο κρουστικό φορτίο που αναπτύσσεται στο ακρόβαθρο... 99 6.7. Ανασχεδιασμένη γέφυρα με σεισμικός ενεργά ακρόβαθρα και μονολιθική σύνδεση του μεσοβάθρου Μ2.... 100 6.7.1 Μέγιστο κρουστικό φορτίο που αναπτύσσεται στο ακρόβαθρο της γέφυρας RM... 101 6.7.2. Έλεγχος για το αν παραμένει το επίχωμα πίσω από το ακρόβαθρο της γέφυρας RM στην ελαστική περιοχή... 103 6.8. Συγκριτικά αποτελέσματα... 105 6.8.1. Φάσματα απόκρισης βάσης... 105 6.8.2. Φάσματα απόκρισης καταστρώματος... 106 6.8.3. Μέγιστες μετακινήσεις του καταστρώματος [9]... 114 6.8.4. Μέγιστες ροπές στον πόδα των μεσοβάθρων... 120 6.8.5. Μέγιστες τέμνουσες των μεσοβάθρων... 123 6.9. Σχολιασμός αποτελεσμάτων... 125 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο : ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΗ ΣΥΜΒΑΤΙΚΩΝ ΑΚΡΟΒΑΘΡΩΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΓΕΦΥΡΕΣ RDB3 ΚΑΙ RM... 126 7.1. Γενικά... 126 7.2. Διαστασιολόγηση πτερυγοτοίχων για την γέφυρα RBD3... 127 7.3. Διαστασιολόγηση πτερυγοτοίχων για την γέφυρα RΜ... 128 7.4 Σύγκριση ποσοστών διαμήκους οπλισμού των ακροβάθρων για τις γέφυρες REF, RBD3, RM.. 129 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ο : ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΣΟΒΑΘΡΩΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΓΕΦΥΡΕΣ RDB3 ΚΑΙ RM.. 130 8.1 Διαστασιολόγηση των μεσοβάθρων της γέφυρας RBD3... 130 8.1.1. Έλεγχος έναντι μεγεθών ορθής έντασης... 130 8.1.2. Έλεγχος έναντι αστοχίας από διάτμηση... 139 8.1.3. Έλεγχος περίσφιγξης... 143 8.2 Διαστασιολόγηση των μεσοβάθρων της γέφυρας RΜ... 147 8.2.2. Έλεγχος έναντι αστοχίας από διάτμηση... 152 8.2.3. Έλεγχος περίσφιγξης... 153 8.3 Σύγκριση ποσοστών διαμήκους οπλισμού των μεσοβάθρων για τις γέφυρες REF, RBD3, RM... 154 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ο : ΈΛΕΓΧΟΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΤΩΝ ΑΚΡΟΒΑΘΡΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΕΣΟΒΑΘΡΩΝ... 155 9.1. Υπολογισμός φέρουσας ικανότητας μεμονωμένου πασσάλου στην περιοχή των ακροβάθρων... 155 9.1.1. Αντίσταση σε τριβή:... 155 9.1.2. Αντίσταση σε αιχμή:... 156 9.2. Υπολογισμός φέρουσας ικανότητας μεμονομένου πασσάλου στην περιοχή των μεσοβάθρων... 157 10

9.2.1. Αντίσταση τριβής:... 157 9.2.2. Αντίσταση αιχμής:... 158 9.3. Έλεγχος επάρκειας πασσαλοθεμελίωσης των ακροβάθρων της γέφυρας RBD3... 158 9.4. Έλεγχος επάρκειας πασσαλοθεμελίωσης των μεσοβάθρων της γέφυρας RBD3... 162 9.5. Έλεγχος επάρκειας πασσαλοθεμελίωσης των ακροβάθρων της γέφυρας RΜ... 166 9.4. Έλεγχος επάρκειας πασσαλοθεμελίωσης των μεσοβάθρων της γέφυρας RΜ... 169 9.4.1. Έλεγχος επάρκειας θεμελίωσης μεσοβάθρων στην διαμήκη διεύθυνση:... 170 9.4.2. Έλεγχος επάρκειας θεμελίωσης μεσοβάθρων στην εγκάρσια διεύθυνση:... 174 9.4.3. Οπλισμός πασσάλων... 177 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 ο : ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΟΣΤΟΥΣ... 181 10.1 Εισαγωγή... 181 10.2. Προσδιορισμός του κόστους των ελαστομεταλλικών εφεδράνων [17]... 181 10.2.1. Ελαστομεταλλικά εφέδρανα 1200x1200x526(286)-250... 181 10.2.2. Ελαστομεταλλικά εφέδρανα 900x900x451(231)-200... 182 10.2.3. Ελαστομεταλλικά εφέδρανα 1200x1200x260(100)... 183 10.2.4. Ελαστομεταλλικά εφέδρανα 900x900x265(100)... 184 10.3. Κόστος γέφυρας αφετηρίας REF... 185 10.4. Κόστος γέφυρας RBD3... 187 10.5. Κόστος γέφυρας RM... 189 10.6. Συγκριτική μελέτη κόστους κατασκευής... 191 10.7. Συγκριτική μελέτη κόστους στην διάρκεια ζωής του έργου ( 120 χρόνια)... 196 10.8 Σχολιασμός αποτελεσμάτων... 198 10.8.1. Φάσματα απόκρισης καταστρώματος... 198 10.8.2. Μέγιστες μετακινήσεις καταστρώματος... 198 10.8.3. Αναδιαστασιολόγηση μεσοβάθρων... 198 10.8.4. Αναδιαστασιολόγηση ακροβάθρων... 199 10.8.5. Κόστος σεισμικής μόνωσης... 199 10.8.6. Αρχικό κόστος κατασκευής εναλλακτικών λύσεων... 199 10.8.7. Τελικό κόστος κατασκευής εναλλακτικών λύσεων... 199 10.9 Συμπεράσματα... 200 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α... 203 Βιβλιογραφία... 209 11

Λίστα Σχημάτων Σχήμα 1. 1: Μηκοτομή της γέφυρας αφετηρίας... 23 Σχήμα 1.2: Διατομή καταστρώματος στο άνοιγμα... 25 Σχήμα 1. 3: Τομή καταστρώματος γέφυρας στη στήριξη του μεσοβάθρου... 26 Σχήμα 1.4: Ελαστομεταλλικό εφέδρανο με πυρήνα μολύβδου... 27 Σχήμα 1.5: Λεπτομέρεια έδρασης φορέα στα μεσόβαθρα... 28 Σχήμα 1.6: Λεπτομέρεια έδρασης φορέα στα ακρόβαθρα... 28 Σχήμα 1.7: Εγκάρσια τομή καταστρώματος στη θέση του ακροβάθρου... 30 Σχήμα 1.8: Κατά μήκος τομή φορέα στο ακρόβαθρο... 31 Σχήμα 1.9: Κάτοψη της πασσαλοθεμελίωσης των μεσοβάθρων... 32 Σχήμα 1.10:Κάτοψη της πασσαλοθεμελίωσης των ακροβάθρων... 33 Σχήμα 1. 11: Διάγραμμα ελαστοπλαστικής συμπεριφοράς για ΚΤΠΣ LRB(1200x1200/286-250)... 36 Σχήμα 1.12: Διάγραμμα ελαστοπλαστικής συμπεριφοράς για ΚΤΠΣ-LRB(900x900/231-200)... 37 Σχήμα 1.13: Ιξώδης συμπεριφορά αποσβεστήρα F=Cv a ( C=2350 kn(m/s) a, a=0.15)... 38 Σχήμα 1.14: Τρόπος προσομοίωσης πασσαλοθεμελίωσης... 39 Σχήμα 1.15: Προσομοίωμα γέφυρας αφετηρία στο πρόγραμμα SAP2000... 41 Σχήμα 1.16: Απλοποιημένος συμβολισμός γέφυρας αφετηρία REF... 42 Σχήμα 2. 1: Διατομή μεσοβάθρων... 43 Σχήμα 2.2: Διάταξη οπλισμού μεσοβάθρων της γέφυρας αφετηρία... 44 Σχήμα 3.1: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης Edessa x... 47 Σχήμα 3.2: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης Edessa y... 47 Σχήμα 3.3: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης Forgaria x... 48 Σχήμα 3.4:Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης Forgaria y... 48 Σχήμα 3.5: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης Thessaloniki x... 49 Σχήμα 3.6: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης Thessaloniki y... 49 Σχήμα 3.7: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης STH03... 50 Σχήμα 3.8: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης STH06... 50 Σχήμα 3.9: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης STH07... 51 Σχήμα 3.10: Διάγραμμα Sa t για την σεισμική διέγερση βάσης STH08... 51 Σχήμα 3.11: Αναπτυσσόμενη ταχύτητα αποσβεστήρα Α1 για διαμήκη διέγερση (EDESSA X)... 60 Σχήμα 3.12: Συμπεριφορά εφεδράνου Μ1 για διέγερση στη διαμήκη διεύθυνση (EDESSAX)... 60 Σχήμα 3.13: Συμπεριφορά εφεδράνου Μ1 για διέγερση στη διαμήκη διεύθυνση (STH03X)... 61 Σχήμα 3.14:Συμπεριφορά εφεδράνου Μ3 για διέγερση στη διαμήκη διεύθυνση (STH06X)... 61 Σχήμα 4.1: Κατά μήκος τομή της ανασχεδιασμένης γέφυρας στο ακρόβαθρο... 72 Σχήμα 5.1: Ιδιότητες στοιχείων gap elements για τον προσδιορισμό της ιδιοπεριόδου χωρίς την συμμετοχή των ακροβάθρων... 73 Σχήμα 5.2: Ιδιότητες στοιχείων Gap elements για τον προσδιορισμό της ιδιοπεριόδου με την μέγιστη συμμετοχή των ακροβάθρου-επιχώματος.... 75 12

Σχήμα 5.3: Διάγραμμα επιταχύνσεων του σημείου 14 ( μέσο καταστρώματος) για την σεισμική διέγερση Edessa x... 76 Σχήμα 5.4: Διάγραμμα επιταχύνσεων του σημείου 14 ( μέσο καταστρώματος) για την σεισμική διέγερση STH07... 77 Σχήμα 5.5:Φάσμα Fourier για την σεισμική διέγερση Edessa x... 78 Σχήμα 5.6: Φάσμα Fourier για την σεισμική διέγερση STH07... 78 Σχήμα 5.7: Φάσμα απόκρισης του καταστρώματος για την σεισμική διέγερση Edessa x... 79 Σχήμα 5.8: Φάσμα απόκρισης του καταστρώματος για την σεισμική διέγερση STH07... 80 Σχήμα 6.1: Προσομοίωμα γέφυρας RBD3 στο πρόγραμμα SAP2000... 95 Σχήμα 6.2: Απλοποιημένος συμβολισμός της γέφυρας RBD3... 96 Σχήμα 6.3: Μέγιστη σεισμική διατμητική παραμόρφωση των εφεδράνων... 97 Σχήμα 6.4: Χρονοϊστορία κρουστικού φορτίου που αναπτύσσεται στο ακρόβαθρο της ανασχεδιασμένης γέφυρας RBD3 από την σεισμική διέγερση STH06 x... 99 Σχήμα 6.5: Διατομή μεσοβάθρων της ανασχεδιασμένης γέφυρας RM.... 100 Σχήμα 6.6: Χρονοϊστορία κρουστικού φορτίου που αναπτύσσεται στο ακρόβαθρο της ανασχεδιασμένης γέφυρας RM από την σεισμική διέγερση STH06 x... 101 Σχήμα 6.7: Προσομοίωμα γέφυρας RM στο πρόγραμμα SAP2000... 102 Σχήμα 6. 8: Απλοποιημένος συμβολισμός για την γέφυρα RM... 103 Σχήμα 6.9: Φάσματα απόκρισης βάσης... 105 Σχήμα 6.10: Φάσματα απόκρισης καταστρώματος για την σεισμική διέγερση Edessa x των γεφυρών REF, RBD0, RBD3, RM... 108 Σχήμα 6.11 : Φάσματα απόκρισης καταστρώματος για την σεισμική διέγερση Forgaria x των γεφυρών REF, RBD0, RBD3, RM... 109 Σχήμα 6.12: Φάσματα απόκρισης καταστρώματος για την σεισμική διέγερση Thessaliniki x των γεφυρών REF, RBD0, RBD3, RM... 110 Σχήμα 6.13: Φάσματα απόκρισης καταστρώματος για την σεισμική διέγερση STH03 x των γεφυρών REF, RBD0, RBD3, RM... 111 Σχήμα 6.14: Φάσματα απόκρισης καταστρώματος για την σεισμική διέγερση STH06 x των γεφυρών REF, RBD0, RBD3, RM... 112 Σχήμα 6.15 Φάσματα απόκρισης καταστρώματος για την σεισμική διέγερση STH07 x των γεφυρών REF, RBD0, RBD3, RM... 113 Σχήμα 6.16: Ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων του καταστρώματος της γέφυρας RBD3 σε σχέση με την γέφυρα REF... 117 Σχήμα 6. 17: Ποσοστιαία μείωση των μετακινήσεων του καταστρώματος της γέφυρας RΜ σε σχέση με την γέφυρα REF... 118 Σχήμα 6.18: Συγκεντρωτικό διάγραμμα ποσοστιαίας μείωσης των μέγιστων μετακινήσεων του καταστρώματος των γεφυρών RBD3 και RΜ σε σχέση με την γέφυρα REF... 119 Σχήμα 6.19: Ποσοστιαία μείωσης ροπών στον πόδα των μεσοβάθρων... 122 Σχήμα 6.20: Ποσοστιαία μείωση τεμνουσών των μεσοβάθρων της γέφυρας RBD3σε σχέση με την γέφυρα αφετηρίας REF... 124 13

Σχήμα 7.1: Κατά μήκος τομή της ανασχεδιασμένης γέφυρας στο ακρόβαθρο... 126 Σχήμα 8.1: Διατομή μεσοβάθρων γέφυρας RBD3... 130 Σχήμα 8.2: Διαστασιολόγηση του μεσοβάθρου Μ1... 134 Σχήμα 8.3: Διαστασιολόγηση του μεσοβάθρου Μ2... 136 Σχήμα 8.4: Διαστασιολόγηση του μεσοβάθρου Μ3... 138 Σχήμα 8.5: Οπλισμός μεσοβάθρου Μ1 της γέφυρας RBD3... 145 Σχήμα 8.6: Οπλισμός μεσοβάθρου Μ2 της γέφυρας RBD3... 146 Σχήμα 8.7: Διατομή μεσοβάθρων της γέφυρας RM... 147 Σχήμα 8.8: Διαστασιολόγηση του μεσοβάθρου Μ1... 148 Σχήμα 8.9: Διαστασιολόγηση του μεσοβάθρου Μ2... 150 Σχήμα 8.10: Διαστασιολόγηση του μεσοβάθρου Μ3... 151 Σχήμα 8.11: Οπλισμός κυκλικών μεσοβάθρων γέφυρας RM... 153 Σχήμα 9.1: Κάτοψη πασσαλοθεμελίωσης στην περιοχή των ακροβάθρων... 159 Σχήμα 9.2: Μεταφορά εντατικής καταστάσεως μέσω της πλάκας στους πασσάλους... 160 Σχήμα 9.3: Αξονικό φορτίο... 161 Σχήμα 9.4: Κάτοψη πασσαλοθεμελίωσης μεσοβάθρων... 162 Σχήμα 9.5: Εντατικά μεγέθη... 163 Σχήμα 9.6: Μεταφορά εντατικής καταστάσεως μέσω της πλάκας στους πασσάλους... 164 Σχήμα 9.7: Αξονικό φορτίο... 165 Σχήμα 9.8: Κάτοψη πασσαλοθεμελίωσης στην περιοχή των ακροβάθρων... 166 Σχήμα 9.9: Μεταφορά εντατικής καταστάσεως μέσω της πλάκας στους πασσάλους... 167 Σχήμα 9.10: Αξονικό φορτίο... 168 Σχήμα 9.11: Κάτοψη πασσαλοθεμελίωσης μεσοβάθρων... 170 Σχήμα 9.12: Εντατικά μεγέθη... 171 Σχήμα 9.13: Μεταφορά εντατικής καταστάσεως μέσω της πλάκας στους πασσάλους... 172 Σχήμα 9.14: Αξονικό φορτίο... 173 Σχήμα 9.15: Εντατικά μεγέθη... 174 Σχήμα 9.16: Μεταφορά εντατικής καταστάσεως μέσω της πλάκας στους πασσάλους... 175 Σχήμα 9.17: Αξονικό φορτίο... 176 Σχήμα 10.1: Λεπτομέρεια ελαστομεταλλικού εφεδράνου με πυρήνα μολύβδου 1200x1200x526(286)-250... 182 Σχήμα 10.2: Λεπτομέρεια ελαστομεταλλικού εφεδράνου με πυρήνα μολύβδου 900x900/231-200... 183 Σχήμα 10.3: Λεπτομέρεια ελαστομεταλλικού εφεδράνου 1200x1200x260(100)... 184 Σχήμα 10.4: Λεπτομέρεια ελαστομεταλλικού εφεδράνου 900x900x265(100)... 184 Σχήμα 10.5: Σχηματική απεικόνιση γέφυρας αφετηρίας REF... 185 Σχήμα 10.6: Σχηματική απεικόνιση γέφυρας RBD3... 188 Σχήμα 10.7: Σχηματική απεικόνιση γέφυρας RM... 190 Σχήμα 10.8: Κατανομή κόστους κατασκευής... 192 Σχήμα 10.9: Ποσοστιαίος διαχωρισμός συνολικού κόστους κατασκευής ανά στοιχείο επί του αρχικού κόστους της κάθε γέφυρας.... 194 14

Σχήμα 10.10: Ποσοστιαία μείωση κόστους κατασκευής των γεφυρών RBD3 και RM σε σχέση με την γέφυρα αναφοράς REF... 195 Σχήμα 10.11: Ποσοστιαία μείωση κόστους γεφυρών στην διάρκεια ζωής του έργου ( 120 χρόνια)... 197 15

Λίστα Πινάκων Πίνακας 1. 1: Τιμές των παραμέτρων σχεδιασμού των εφεδράνων LRB 1200x1200/286-250... 36 Πίνακας 1.2: Τιμές των παραμέτρων σχεδιασμού των εφέδρανων LRB 1200x1200/286-250... 37 Πίνακας 1.3: Μητρώο δυσκαμψίας βάθρων-θεμελίωσης για την εύκαμπτη περίπτωση... 40 Πίνακας 1.4: Μητρώο δυσκαμψίας βάθρων-θεμελίωσης για την δύσκαμπτη περίπτωση... 40 Πίνακας 2.1: Σύγκριση μέγιστων ροπών ( kn) μεσοβάθρων λόγω δυναμικής ανάλυσης και ανάλυσης χρονοϊστορίας... 43 Πίνακας 3.1: Υπολογισθέντες μετακινήσεις από τις αναλύσεις χρονοϊστορίας στη διαμήκη διεύθυνση... 58 Πίνακας 3.2: Υπολογισθείσες μετακινήσεις από τις αναλύσεις χρονοϊστορίας στην εγκάρσια διεύθυνση 59 Πίνακας 5.1: Εκτίμηση ιδιοπεριόδου για όλα τα επιταχυνσιογραφήματα μέσω των φασμάτων Fourier. 77 Πίνακας 5.2: Εκτίμηση ιδιοπεριόδου για όλα τα επιταχυνσιογραφήματα μέσω των φασμάτων απόκρισης... 80 Πίνακας 6.1: Μέγιστη σεισμική διατμητική παραμόρφωση των εφεδράνων... 85 Πίνακας 6.2: Υπολογισμός της μέγιστης ισοδύναμης διατμητικής παραμόρφωσης σχεδιασμού... 86 Πίνακας 6.3: Μέγιστη σεισμική διατμητική παραμόρφωση των εφεδράνων της γέφυρας RBD2... 92 Πίνακας 6.4: υπολογισμός της μέγιστης ισοδύναμης διατμητικής παραμόρφωσης σχεδιασμού... 97 Πίνακας 6.5: Μέγιστες μετακινήσεις καταστρώματος (m)... 115 Πίνακας 7.1: Ποσοστά διαμήκους οπλισμού ( ) στους πτερυγοτοίχους και στο θωράκιο... 129 Πίνακας 8.1: Εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στο μεσόβαθρο Μ1... 133 Πίνακας 8.2: Εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στο μεσόβαθρο Μ2... 135 Πίνακας 8.3: Εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στο μεσόβαθρο Μ3... 137 Πίνακας 8.4: Εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στο μεσόβαθρο Μ1 της γέφυρας RM... 147 Πίνακας 8.5: Εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στο μεσόβαθρο Μ2... 149 Πίνακας 8.6: Εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στο μεσόβαθρο Μ3... 151 Πίνακας 8. 7: Ποσοστά διαμήκους οπλισμού ( ) στα μεσόβαθρα... 154 Πίνακας 10.1: Προϋπολογισμός εργασιών γέφυρας αφετηρίας REF... 186 Πίνακας 10.2: Κόστος κατασκευής γέφυρας RM... 188 Πίνακας 10.3: Κόστος κατασκευής της γέφυρας RM... 190 Πίνακας 10.4: Κόστος κατασκευής γεφυρών REF, RBD3 και RM... 191 Πίνακας 10.5: Κόστος γεφυρών REF, RBD3 και RM σε διάρκεια 120 χρόνων... 196 16

Περίληψη Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η διερεύνηση της σεισμικής αποδοχής ενός ισχυρού ακροβάθρου στην αντισεισμική θωράκιση, αξιοποιώντας την αντίσταση των ισχυρών σεισμικώς ενεργών πτερυγοτοίχων. Ο αντισεισμικός ανασχεδιασμός της σεισμικώς μονωμένης σιδηροδρομικής γέφυρας με εμπλοκή των ακροβάθρων, επιτυγχάνεται μέσω της ενεργοποίησης των υπαρχόντων μελών δηλαδή των πτερυγοτοίχων και του επιχώματος, τα οποία αναλαμβάνουν μέρος της σεισμικής δράσης μέσω της κρουστικής αλληλεπίδρασης ακροβάθρου και καταστρώματος. Μελετήθηκαν δύο (2) εναλλακτικές περιπτώσεις ανασχεδιασμού, μία με συμμετοχή του σεισμικώς ενεργού ακροβάθρου και μία με μονολιθική σύνδεση του μεσαίου μεσοβάθρου με το κατάστρωμα και με συμμετοχή του ακροβάθρου. Στις ανασχεδιασμένες γέφυρες μειώθηκε το εύρος των ακραίων αρμών, ώστε αυτοί να εξυπηρετούν μόνο λειτουργικές μετακινήσεις, δηλαδή τη συστολή ξήρανσης, τον ερπυσμό και τις θερμικώς επιβαλλόμενες καταναγκασμένες μετακινήσεις. Σημειωτέον ότι έγινε πιθανοτικός προσδιορισμός της μετακίνησης που προκαλούν οι θερμικές επιδράσεις ώστε αφενός μεν να μειωθεί ο κίνδυνος της λειτουργικής αλληλεπίδρασης καταστρώματος - δύσκαμπτου ακροβάθρου και αφετέρου να επαυξηθεί η σεισμική εμπλοκή του ακροβάθρου. Ο προτεινόμενος μη συμβατικός αντισεισμικός σχεδιασμός της γέφυρας προβλέπει επιπλέον την αφαίρεση των υδραυλικών αποσβεστήρων ιξώδους απόσβεσης καθώς και την αντικατάσταση των ελαστομεταλλικών εφεδράνων με πυρήνα μολύβδου, με κοινά ελαστομεταλλικά εφέδρανα. Ως γέφυρα αφετηρία αξιοποιήθηκε η σιδηροδρομική κοιλαδογέφυρα διπλής γραμμής από τη Χ.Θ. 59+686,91 έως τη Χ.Θ. 59+854,91 της Νέας Χάραξης της Σιδηροδρομικής Γραμμής Θεσσαλονίκης - Ειδομένης στο τμήμα Πολυκάστρου- Ειδομένης, η οποία διαθέτει ένα ισχυρό σύστημα σεισμικής μόνωσης με ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου και υδραυλικούς αποσβεστήρες ιξώδους συμπεριφοράς. Ο ανασχεδιασμός της γέφυρας έδειξε ότι οι δύο εναλλακτικές λύσεις είναι σαφώς οικονομικότερες, συγκρινόμενες με την γέφυρα αφετηρία, η οποία διαθέτει ένα δαπανηρό σύστημα μόνωσης με ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου και υδραυλικούς αποσβεστήρες ιξώδους συμπεριφοράς. 17

Abstract This dissertation studies the seismic efficiency of an unconventional abutment, that has wing-walls with high capacity, which participate in the earthquake resisting system of the bridge also assisted by the backfill soil. This design concept aims at reducing effectively the seismic demand of the piers, their foundations and bearings and hence to reduce the initial structural cost of the bridge, taking to account that the reference bridge had an expensive seismic isolation system. The primary feature of the proposed jointless abutment is the decoupling of the in-service response of the bridge from the backfill soil and the utilization of the resistance of the abutment s wing walls and the backfill soil during earthquake. This objective was achieved by accommodating the in-service constraint movements of the deck through the flexibility of the IAB and via as small as possible clearances. During an earthquake the bridge interacts with the abutment and the backfill soil and hence the displacements of the deck are effectively reduced. The investigation utilized bridge in order to identify the effectiveness of the new concept in terms of earthquake resistance and cost effectiveness. The re-design of the bridge, showed that the proposed abutment with the backfill soil lead to a more economic design of the bridge, due to the reduced seismic demand of the unconventional bridge, as compared to the reference bridge that was equipped with a heavy seismic isolation system with lead rubber bearings and expensive hydraulic dampers. 18

ΜΕΡΟΣ Α ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΑΦΕΤΗΡΙΑΣ 19

20

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΕΦΥΡΑΣ ΑΦΕΤΗΡΙΑΣ 1.1. Περιγραφή της γέφυρας αφετηρίας Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της σεισμικά μονωμένης σιδηροδρομικής κοιλαδογέφυρας ( Τεχνικό έργο της ΕΡΓΑ ΟΣΕ Τ4 ), η οποία ανήκει στη σιδηροδρομική γραμμή Θεσσαλονίκης - Ειδομένης και πιο συγκεκριμένα στο τμήμα Πολυκάστρου Ειδομένης ( Εικόνα 1). Κύριος του έργου είναι τα ΕΡΓΑ ΟΣΕ Α.Ε. Η μελέτη της γέφυρας έχει εκπονηθεί από την ΜΕΤΕΕ ΣΥΣΜ Α. Ε. ( όσο αφορά το τμήμα της στατικής μελέτης, με σύμβουλο τον Καθηγητή Α. Κάππο), από την ΓΕΩΓΝΩΣΗ Α.Ε. ( το τμήμα της γεωτεχνικής μελέτης) και τέλος η τοπογραφική αποτύπωση από τον Ι. Πίλτσης. Η κατασκευή έγινε από την εταιρείαα ΜΗΧΑΝΙΚΗ Α.Ε.. Εικόνα 0.1: Θέση του έργου 21

Τα μεσόβαθρα του φορέα είναι μονόστυλα κοίλης ορθογωνικής διατομής εξωτερικών διαστάσεων 3,0x5,5m με πάχος τοιχωμάτων 0,45m. Τα μεσόβαθρα έχουν καθαρά ύψη 18,35m, 21,80m και 14,35m διαδοχικά. Η γέφυρα διαμορφώνεται από συνεχή φορέα κιβωτιοειδούς διατομής ύψους 3,6m, τεσσάρων ανοιγμάτων 39,0 + 2 x 45,0 + 39,0 = 168,0m, με αρμούς μόνο στα ακρόβαθρα, ενώ έχει σταθερή κλίση κατά μήκος 2% ( Σχήμα 1.1). 22

Σχήμα 1. 1: Μηκοτομή της γέφυρας αφετηρίας 23

Το συνολικό πλάτος του καταστρώματος είναι 13,4 m με προβόλους μήκους 3,2 m. Το πλάτος του κιβωτίου είναι 7,0 m άνω και 5,5 m κάτω, με συνέπεια οι κορμοί να είναι κεκλιμένοι. Το πάχος της άνω πλάκας στο εσωτερικό του κιβωτίου και της κάτω πλάκας είναι 0,3 m, ενώ το πάχος των κορμών είναι 0,6 m ( Σχήμα 1.2 ). Στις περιοχές των στηρίξεων του φορέα το πάχος της πάνω και κάτω πλάκας αυξάνεται σε 0,5 m (εκτός της κάτω πλάκας στην περιοχή των ακροβάθρων, της οποίας το πάχος αυξάνεται σε 0,85 m) και των κορμών του κιβωτίου σε 1,0 m ( Σχήμα 1.3 ). Για την άνω πλάκα του κιβωτίου προβλέπεται εγκάρσια προένταση σύμφωνα με τις σχετικές διατάξεις του κανονισμού DS 804 [7] για κλάση UIC71 και ταχύτητα μελέτης ν<200 km/h και κατ εφαρμογή των Οδηγιών Εκπόνησης Μελετών της ΕΡΓΑ Ο.Σ.Ε. Α.Ε.[8] 24

Σχήμα 1.2: Διατομή καταστρώματος στο άνοιγμα 25

Σχήμα 1. 3: Τομή καταστρώματος γέφυρας στη στήριξη του μεσοβάθρου 26

Προβλέπεται σεισμική μόνωση στο φορέα της ανωδομής με σκοπό τη μείωση της απόκρισης της γέφυρας (δυνάμεις, μετακινήσεις) υπό οριζόντια σεισμικά φορτία. Κατά τον σχεδιασμό του συστήματος σεισμικής μόνωσης επιδιώκεται η απομείωση της σεισμικής απόκρισης με την αύξηση της δυνατότητας απορρόφησης ενέργειας από την κατασκευή και με την επιμήκυνση των θεμελιωδών ιδιοπεριόδων της κατασκευής. Πρόσθετα δεδομένα για την επιλογή των στοιχείων του συστήματος μόνωσης είναι η ικανότητα παραλαβής των κατακόρυφων φορτίων της ανωδομής, η δυνατότητα επανακέντρωσης του φορέα μετά από έναν σεισμό, η επαρκής δυσκαμψία υπό λειτουργικές οριζόντιες δράσεις (άνεμος, τροχοπέδηση) και η κατά το δυνατόν μικρότερη εξάρτηση των μηχανικών ιδιοτήτων των μονωτήρων από παράγοντες, όπως η γήρανση και η θερμοκρασία του περιβάλλοντος. [4] Σε κάθε μεσόβαθρο προβλέπεται η τοποθέτηση δύο (2) ελαστομεταλλικών εφεδράνων με πυρήνα μολύβδου (LRB) φέρουσας ικανότητας σε κατακόρυφο φορτίο 22 500 kn. Μια τυπική μορφή ελαστομεταλλικού εφεδράνου με πυρήνα μολύβδου παρουσιάζεται στο σχήμα 1.4. Σχήμα 1.4: Ελαστομεταλλικό εφέδρανο με πυρήνα μολύβδου Η διάσταση των εφεδράνων των μεσόβαθρων είναι 1200x1200/286-250 ( διαστάσεις σε κάτοψη 1200 x 1200 mm - συνολικό πάχος ελαστομερούς t el = 26 x 11 = 286 mm - διάμετρος πυρήνα μολύβδου 250 mm) (Σχήμα 1.5). 27

Σχήμα 1.5: Λεπτομέρεια έδρασης φορέα στα μεσόβαθρα Σε κάθε ακρόβαθρο προβλέπεται η τοποθέτηση δύο (2) ελαστομεταλλικών εφεδράνων με πυρήνα μολύβδου (LRB) φέρουσας ικανότητας σε κατακόρυφο φορτίο 12 500kN. Η διάσταση των εφεδράνων των ακροβάθρων είναι 900x900/231-200 (διαστάσεις σε κάτοψη 900x900 mm - συνολικό πάχος ελαστομερούς t el = 21 x 11 = 231 mm - διάμετρος πυρήνα μολύβδου 200 mm) (Σχήμα 1.6). Σχήμα 1.6: Λεπτομέρεια έδρασης φορέα στα ακρόβαθρα 28

Στα ακρόβαθρα η δέσμευση της εγκάρσιας κίνησης της γέφυρας επιτυγχάνεται μέσω ενός εφεδράνου διατμητικής κλείδας τύπου ΑLGA MSK, φέρουσας ικανότητας σε κατακόρυφο φορτίο 6 500 kn, το οποίο είναι κινητό στη διαμήκη διεύθυνση για την αποφυγή σχετικών μετακινήσεων στην επιδομή της γραμμής μεταξύ επιχώματος και φορέα (Σχήμα 1.7). Λόγω των αυξημένων λειτουργικών και σεισμικών μετακινήσεων της ανωδομής στη διαμήκη διεύθυνση προτείνεται η διακοπή των σιδηροτροχιών στις θέσεις των ακροβάθρων και η τοποθέτηση ειδικών συσκευών διαστολής με δυνατότητα παραλαβής ταχέως επιβαλλομένων (σεισμικών) μετακινήσεων. Με σκοπό την αύξηση της απόσβεσης του συστήματος προβλέπεται επίσης η τοποθέτηση τεσσάρων (4) υδραυλικών αποσβεστήρων ιξώδους συμπεριφοράς (viscous dampers) με λειτουργία στη διαμήκη διεύθυνση. Συγκεκριμένα προβλέπονται δύο (2) αποσβεστήρες απλής δράσης μεγίστου φορτίου 2000kN σε κάθε ακρόβαθρο της γέφυρας (Σχήμα 1.8). Πίσω από τα ακρόβαθρα διαμορφώνεται χώρος για την τοποθέτηση των υδραυλικών αποσβεστήρων, την πρόσβαση στο εσωτερικό του φορέα, την επιθεώρηση και την αλλαγή των εφεδράνων καθώς και την αποθήκευση υλικών, που αφορούν τη συντήρηση της γέφυρας (Σχήμα 1.8). 29

Σχήμα 1.7: Εγκάρσια τομή καταστρώματος στη θέση του ακροβάθρου 30

Σχήμα 1.8: Κατά μήκος τομή φορέα στο ακρόβαθρο 31

Σύμφωνα με την αξιολόγηση της γεωτεχνικής έρευνας,, η οποία έγινε από την εταιρεία ΓΕΩΓΝΩΣΗ Α.Ε., οι τρεις (3) γεωτρήσεις στις θέσεις των ακροβάθρων Α1, Α2 και του μεσοβάθρου Μ2 έδειξαν ότι το υπέδαφος μέχρι βάθους 6,4-7,7m αποτελείται από πολύ πυκνό αργιλοϊλυώδες αμμοχάλικο ή πολύ πυκνή αργιλοϊλυώδη άμμο, ενώ σε βάθος 6,4-7,7m συναντάται το βραχώδες υπόβαθρο: γάββροι, κατακερματισμένοι μέτρια έως κατά θέσεις πλήρως αποσαθρωμένοι - εδαφοποιημένοι (ζώνες διάτμησης). Δεδομένου ότι η επιτρεπόμενη τιμή της τάσης εδάφους είναι μεγάλη (σσ επ = 0,45Mpa) θα μπορούσε να προβλεφθεί επιφανειακή θεμελίωση των μεσόβαθρων. Λαμβάνοντας όμως υπόψη τα μεγάλα μεγέθη των ροπών στη βάση των μεσόβαθρων η διαστασιολόγηση των πελμάτων μιας επιφανειακής θεμελίωσης οδηγεί σε πολύ μεγάλες διαστάσεις θεμελίων. Βάση της μελέτης εφαρμογής προέκυψε σαν αναγκαία επιλογή η υιοθέτηση θεμελίωσης των μεσόβαθρων σε κεφαλόδεσμο με πασσάλους (παρά την αναμενόμενη κάποια δυσκολία διάτρησης). Στην περιοχή των μεσοβάθρων οι κεφαλόδεσμοι είναι διαστάσεων σε κάτοψη 11,0x11,0m πάχους 2,0m και εδράζονται σε 16 πασσάλους διαμέτρου 80cm και μήκους 15,0m, οι οποίοι διατάσσονται σε τετραγωνικό κάνναβο 4 x 4 πλευράς 3,0m ( Σχήμα 1.9). Σχήμα 1.9: Κάτοψη της πασσαλοθεμελίωσης των μεσοβάθρων 32