ΗΜΕΡΙ Α «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΟΡΓΑΝΗΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

ΕΜΠΕΙΡΙΕΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΝΟΡΓΑΝΗ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΗΣ ΟΜΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΓΕΦΥΡΩΝ ΤΟΥ ΕΛΛΗΝΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ Β. ΛΕΚΙ ΗΣ Ρ. ΠΟΛΙΤΙΚΟΣΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΙνστιτούτοΤεχνικήςΣεισµολογίαςκαιΑντισεισµικώνΚατασκευών (ΙΤΣΑΚ) Λεωφ. ΓεωργικήςΣχολής 46,Τ.Θ. 53, 551 02 Φοίνικας, Θεσσαλονίκη www.itsak.gr ΗΜΕΡΙ Α 13/2/2009 ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΓΕΦΥΡΩΝ 1

ΑΡΧΕΣ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΥΝΑΜΙΚΩΝ ΟΚΙΜΩΝ - ΕΙ ΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΙΑΓΝΩΣΗ ΟΜΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Ακόµη καιοι πλέον ανεπτυγµένες και αποτελεσµατικές µεθοδολογίες ανάλυσης θα αποτύχουν µε µέτριας ποιότητας δεδοµένα ΑΝΑΓΚΑΙΑ Η ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΕΙ ΙΚΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΕΤΡΗΤΙΚΩΝ Ε ΟΜΕΝΩΝ ΑΠΌ ΕΛΛΗΝΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ. ΕΘΝΙΚΟ ΙΚΤΥΟ ΕΙ ΙΚΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΙΑΓΝΩΣΗΣ ΟΜΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Γιανα είναι αποτελεσµατική µία δυναµική δοκιµή πρέπει να προηγείται : 1. Κατάλληλη επιλογή του είδους της διέγερσης 2. Επιλογή του είδους δεδοµένων πουθα συλλεχθούν σεµία δεδοµένη περιοχή συχνοτήτων 3. Καθορισµός του αριθµού και της θέσης των αισθητήρων 4. Καθορισµός του τρόπου συλλογής και επεξεργασίας των δεδοµένων 5. Μελέτη της επίδρασης των περιβαλλοντικών συνθηκών ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΟΡΓΑΝΗΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Ενόργανη παρακολούθηση της δυναµικής απόκρισης µιας κατασκευής για αποτίµηση της λειτουργικής της κατάστασης και της δοµικής της ασφάλειας Σύστηµα αισθητήρων ταλάντωσης (π.χ. επιταχυνσιόµετρα, ταχυτητόµετρα, µέτρησεις µετατοπίσεων, Μηκυνσιόµετρα) Σύστηµα καταγραφής των δεδοµένων Σύστηµα επικοινωνίας Σύστηµα επεξεργασίας των δεδοµένων Μεθοδολογία αναγνώρισης δυναµικών χαρακτηριστικών Μεθοδολογία αναθεώρησης αριθµητικών προσοµοιωµάτων Μεθοδολογία εντοπισµού εµφάνισης βλαβών Μεθοδολογία βέλτιστης θέσης αισθητήρων 2

ΠΡΟΣ ΟΚΩΜΕΝΑ ΩΦΕΛΗ ΑΠΟ ΕΝΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΟΡΓΑΝΗΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ Επιβεβαίωση της καλής ποιότητας της κατασκευής µετά την περάτωση της Εντοπισµός ατελειών/λαθών λαθών κατά τη διάρκεια της κατασκευής Παρακολούθηση σε τακτά χρονικά διαστήµατα για αποτίµηση µακροχρόνιων περιβαλλοντικών καταπονήσεων (κόπωση, γήρανση) Παρακολούθηση και επιβεβαίωση της λειτουργικής κατάστασης και δοµικής ασφάλειας της κατασκευής -Σε τακτά χρονικά διαστήµατα -Μετά από σηµαντική διέγερση (σεισµός, ισχυρές καταιγίδες -τυφώνες) Επιβεβαίωση της καλής λειτουργικής κατάστασης Προσδιορισµός εµφάνισης βλαβών Εντοπισµός βλάβης (θέση και βαθµός) και της επίδρασης της στη λειτουργικότητα και ασφάλεια της κατασκευής Επιβεβαίωση της ανάγκης λήψης διορθωτικών µέτρων Ανάπτυξη µιας οικονοµικά αποτελεσµατικής στρατηγικής συντήρησης της κατασκευής ιατήρηση της δοµικής αξιοπιστίας και ασφάλειας της κατασκευής σε υψηλά επίπεδα ΑΝΑΓΚΗ ΓΙΑ ΣΥΝΤΑΞΗ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΓΕΦΥΡΩΝ 3

ΣΥΝΤΑΞΗ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΓΕΦΥΡΩΝ Συστήµατα Παρακολούθησης οµικής Κατάστασης (Structural Health Monitoring Systems) Επί τόπου καταγραφή της συµπεριφοράς µιας γέφυρας επαρκώς καιµε ακρίβεια Εκτίµηση της λειτουργικότητας / επιτελεστικότητας της για διάφορα φορτία λειτουργίας Ανίχνευση βλαβών ή φθορών και προσδιορισµός της δοµικής κατάστασης και ασφάλειας του έργου ΣΥΝΤΑΞΗ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΓΕΦΥΡΩΝ Συστήµατα Παρακολούθησης οµικής Κατάστασης (Structural Health Monitoring Systems) Στατικές επιτόπου δοκιµές * οκιµές απόκρισης * ιαγνωστικές δοκιµές * οκιµές επαλήθευσης υναµικές επιτόπου δοκιµές * οκιµές ιστορικού των τάσεων * οκιµές µεταβολής της δυναµικής φόρτισης * οκιµές σε περιβαλλοντικές διεγέρσεις * οκιµές ελεύθερης ταλάντωσης (pullout) Περιοδική Συνεχής παρακολούθηση παρακολούθηση * οκιµές πεδίου * Ενεργός παρακολούθηση * οκιµές για * Παθητική διακρίβωση παρακολούθηση αλλαγών στην κατασκευή 4

ΣΥΝΤΑΞΗ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΓΕΦΥΡΩΝ ΕΝΟΡΓΑΝΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΕ ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΓΕΦΥΡΕΣ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ ΑΠΟΤΟ ΙΤΣΑΚ 5

ΚΑΛΩ ΙΩΤΗ ΓΕΦΥΡΑ ΕΥΡΙΠΟΥ ΓΕΦΥΡΑ ΕΥΡΙΠΟΥ 6

ΓΕΦΥΡΑ ΕΥΡΙΠΟΥ - ΙΑΤΑΞΗ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗΣ 0.21 20.00 0.20 0.19 Vertical Acceleration 0.18 Base of Pier M5 PSA (%g) 0.17 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 Response Spectra 1-M5TRIL, 2% damping 1-M5TRIL, 5% damping 1-M5TRIV, 2% damping 1-M5TRIV, 5% damping Acceleration (cm/sec 2 ) 10.00 0.00-10.00 Middle of Central Deck 0.03 0.02 0.01 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Period (sec) -20.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 Time (sec) 60.00 Longitutinal Acceleration 60.00 40.00 Base of Pier M5 Top of Pier M5 Middle of Central Deck 40.00 Longitutinal Acceleration Top of Pier M5 Acceleration (cm/sec 2 ) 20.00 0.00-20.00 Acceleration (cm/sec 2 ) 20.00 0.00-20.00-40.00-40.00-60.00-60.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 Time (sec) 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 Time (sec) 7

ΓΕΦΥΡΑ ΕΥΡΙΠΟΥ / ΣΕΙΣΜΟΣ 4/1997 (M w =4.5, 50 km ΝΑ) ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΜΕΝΕΣ Ι ΙΟΜΟΡΦΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Ιδιοµορφή 2-output / Quasi Newton gradient-based Ιδιοπερίοδος (sec) ζ (%) 1 - - 2-output / Υβριδικός γενετικός αλγόριθµος Ιδιοπερίοδος (sec) 1.1344 1.1172 * ζ (%) 4-output / Υβριδικός γενετικός αλγόριθµος Ιδιοπερίοδος (sec) 0.9556 1.1644 1.1172 * ζ (%) 1.5015 2 - - - - 0.3618 1.6149 3 0.2923 0.7151 0.2924 0.8194 0.2921 0.8960 4 0.2109 2.6941 0.2114 1.9659 - - 5 0.1894 0.6642 0.1910 0.7439 0.1811 1.1464 6 0.1757 0.9914 0.1755 0.8410 0.1762 0.3351 Gradient-based : Αρχικές εκτιµήσεις παραµέτρων / Περιοχή συχνοτήτων για βελτιστοποίηση * : Αναλυτικό προσοµοίωµα Υβριδικός γενετικός αλγόριθµος : Πεδίο διακύµανσης τιµών / Περιοχή συχνοτήτων για βελτιστοποίηση ΓΕΦΥΡΕΣ ΕΓΝΑΤΙΑΣ Ο ΟΥ 2ηΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 8

ΕΓΝΑΤΙΑ Ο ΟΣ 9

2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 10

2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗ ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 2001-2003 2003 12

2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ - EΝΟΡΓΑΝΩΣΗ Moving Sensors Moving Sensors Reference Sensors Moving Sensors : Vertical Sensor : Longitutinal Sensor : Transverse Sensor 2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 13

2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗ ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 2004 -ΣΗΜΕΡΑ 14

ΚΙΝΗΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΓΕΦΥΡΩΝ ειγµατοληψία µεταβλητού βήµατος µέχρι 200 sps ιακριτότητα 24 bits Dynamic range 114 db (στα 0 50Ηz) Common start common time Υποστήριξη 24 (2 x 12) αισθητήρων Ύπαρξη modem κινητής τηλεφωνίας Καλώδια σύνδεσης αισθητήρων καταγραφικού µήκους 3000 m Λογισµικό ελέγχου συστήµατος και επεξεργασίας καταγραφών 2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 17

2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ Σύγκριση µεταξύ µετρούµενων και προβλεπόµενων χρονικών ιστοριών αποκρίσεων 1 2 C-span 6 7 D-span 0 2 4 6 8 10 12 5 0-5 0 2 4 6 8 10 12 4 2 0-2 -4 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 18

2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ Αναγνωρισµένες ιδιοµορφικές παράµετροι 2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΜΕΝΕΣ Ι ΙΟΜΟΡΦΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Εγκάρσια Σηµεία Μέτρησης (Μόνο εξιά) 1 2 3 5 6 7 8 9 1 3 4 5 6 7 8 9 10 1.209 sec 1.628 sec 19

2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ Προς αναθεώρηση παράµετροι (δυσκαµψίες) Παράµετρος Αρχική τιµή Βέλτιστη τιµή θ 1 (deck) 1.0 1.5550 θ2 (bearings A2) 1.0 7.7926 θ3 3 (bearings A1) 1.0 6.8228 θ4 4 (piers M1, M3) 1.0 1.4030 θ5 5 (pier M2) 1.0 1.3514 θ6 6 (bearings M1, M3) 1.0 6.7420 θ7 7 ( bearings M2) 1.0 6.2160 2 η ΧΑΡΑ ΡΟΓΕΦΥΡΑ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ Mode Μετρηθείσες ιδιοσυχνότητες (Hz) Προβλεπόµενες ιδιοσυχνότητες (Hz) ιαφορά (%) 1st transverse 0.8068 1st longitudinal 1.2930 1st rot. z-axez 1.6140 2nd transverse 2.3580 1st bending 3.4050 2nd bending 3.4550 3rd bending 3.5100 0.8063-0.50 1.208-6.45 1.444-10.0 2.580 8.50 3.470 1.90 3.518 1.80 3.571 1.70 20

ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΠΟΛΥΜΥΛΟΣ( ΠΟΛΥΜΥΛΟΣ) ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) 21

ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) 22

ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) T3RT 100 U3LL100 U3LV 100 U3RT 100 Aκρόβαθρο T2 ΠΟΛΥΜΥΛΟΣ 30m B2RV 40 B2RT 40 B2LV 40 35m M2RV 10 M2 LL 10 U2LV 40 U2LT 40 M2LV 10 M2RT 10 U2LL 40 35m A2RV40 Βάση Πυλώνα M2 A2LV 40 A2RT 40 30m SRV 100 T1RT 100 SRT 100 U1LV 100 U1LL 100 SLV 100 U1RT 100 Aκρόβαθρο T1 ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) 24

ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) ΓΕΦΥΡΑΓ9 (ΘΕΣΗ 5.1) 26

ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) Τ=0.47 sec Τ=0.49 sec 27

ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) Τ=1.62 sec Τ=0.89 sec Εφέδρανα ; ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) 28

ΓΕΦΥΡΑΓ9 9 (ΘΕΣΗ( 5.1) Τ=0.89 sec Τ=0.85 sec Τ=0.84 sec Τ=0.83 sec Τ=0.47 sec Τ=0.49 sec Mέτρηση Ανάλυση ΠΡΟΣ ΟΚΩΜΕΝΑ ΩΦΕΛΗ ΑΠΟ ΕΝΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΟΡΓΑΝΗΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ Επιβεβαίωση της καλής ποιότητας της κατασκευής µετά την περάτωση της Εντοπισµός ατελειών/λαθών λαθών κατά τη διάρκεια της κατασκευής Παρακολούθηση σε τακτά χρονικά διαστήµατα για αποτίµηση µακροχρόνιων περιβαλλοντικών καταπονήσεων (κόπωση, γήρανση) Παρακολούθηση και επιβεβαίωση της λειτουργικής κατάστασης και δοµικής ασφάλειας της κατασκευής -Σε τακτά χρονικά διαστήµατα -Μετά από σηµαντική διέγερση (σεισµός, ισχυρές καταιγίδες -τυφώνες) Επιβεβαίωση της καλής λειτουργικής κατάστασης Προσδιορισµός εµφάνισης βλαβών Εντοπισµός βλάβης (θέση και βαθµός) και της επίδρασης της στη λειτουργικότητα και ασφάλεια της κατασκευής Επιβεβαίωση της ανάγκης λήψης διορθωτικών µέτρων Ανάπτυξη µιας οικονοµικά αποτελεσµατικής στρατηγικής συντήρησης της κατασκευής ιατήρηση της δοµικής αξιοπιστίας και ασφάλειας της κατασκευής σε υψηλά επίπεδα 29

ιεγέρτης εκκέντρων µαζών ΙΕΓΕΡΤΗΣ ΕΚΚΕΝΤΡΩΝ ΜΑΖΩΝ 30

ΙΕΓΕΡΤΗΣ ΕΚΚΕΝΤΡΩΝ ΜΑΖΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΚΚΕΝΤΡΩΝ ΜΑΖΩΝ ΙΕΓΕΡΤΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΚΚΕΝΤΡΩΝ ΜΑΖΩΝ - ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΣΚΗΣΗΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ 31

ΙΕΓΕΡΤΗΣ ΙΕΓΕΡΤΗΣ ΕΚΚΕΝΤΩΝ ΜΑΖΩΝ ΒΑΣΙΚΑ ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Αυτόµατη ρύθµιση συχνοτήτων διέγερσης αρχής και τέλους µε προκαθορισµένο βήµα για ενδιάµεσες συχνότητες διέγερσης (εύρος 0.1Ηz έως 20.0.0Ηz) Άσκηση δύναµης µέχρι 50kN knσε συχνότητες 10.5Ηz έως 20Ηz. ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΑ Επιταχυνσιόµετρα, ±1g, ±5V/g Μετρητές µετατόπισης ±12.5mm ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ιακριτότητα 24 bits Υποστήριξη 8 αισθητηρίων ειγµατοληψία µέχρι 100000 sps (Τυπικά < 100 Hz) ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Ενοργάνωση κατασκευών Μεθοδολογία αναγνώρισης δυναµικών χαρακτηριστικών Αποτίµηση των πραγµατικών ιδιοµορφικών χαρακτηριστικών (ιδιοµορφές, απόσβεση) Μεθοδολογία αναθεώρησης προσοµοιωµάτων Π.Σ. + Σύστηµα ενόργανης παρακολούθησης κατασκευών Αξιόπιστα αναλυτικά προσοµοιώµατα Μη καταστροφικές µέθοδοι Αυξηµένη δοµική ασφάλεια / Μείωση κόστους συντήρησης (π.χ. τηλεµατική διάγνωση βλαβών / αποτίµηση δοµικής ασφάλειας) 32