Αντισεισμικός σχεδιασμός με βάση τις μετακινήσεις γέφυρας Ο/Σ με ψηλά μεσόβαθρα:
Creators: name: Γιατράς, Μιχαήλ Χαραλάμπους
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Σχεδιασμός με βάση τις μετακινήσεις
Αντισεισμικός σχεδιασμός
Ψηλά μεσόβαθρα
Displacement based design
Earthquake resistant design
Tall piers

description: Η διπλωματική αυτή εργασία ασχολείται με την εφαρμογή μιας σύγχρονης μεθοδολογίας σχεδιασμού γεφυρών με βάση τις μετακινήσεις σε μια γέφυρα της Εγνατίας Οδού με ψηλά μεσόβαθρα. Πρόκειται για την Άμεση Μέθοδο με Βάση τις Μετακινήσεις (Α.Μ.Β.Μ) όπως αυτή προτείνεται από τους Dwairi &amp; Kowalsky (2006), η οποία αποτελεί εξέλιξη παλαιότερων δημοσιεύσεων της ερευνητικής ομάδας των Priestley et al. Η εν λόγω γέφυρα είναι η 2η Χαραδρογέφυρα του οδικού τμήματος της Παράκαμψης της Καβάλας, η οποία εκτείνεται μεταξύ της Χ.Θ. 2+418,50 έως Χ.Θ. 2+598,50. Ο φορέας είναι τεσσάρων ανοιγμάτων και αποτελείται από προκατασκευασμένες δοκούς οι οποίες εδράζονται επί εφεδράνων στις θέσεις των βάθρων. Κύριο χαρακτηριστικό της γέφυρας αυτής είναι τα τρία ψηλά της μονόστυλα μεσόβαθρα, ύψους 30m, 54m και 30m, αντίστοιχα. Η προσομοίωση και οι όποιες αναλύσεις απαιτήθηκαν, πραγματοποιήθηκαν στο πρόγραμμα SAP 2000 v11.0.4. την προσομοίωση ακολουθεί η ανάλυση της γέφυρας για τα κατακόρυφα φορτία. Αποδεικνύεται καταρχήν, η αδυναμία εφαρμογής της μεθόδου σε γέφυρες με ψηλά μεσόβαθρα όπου η σεισμική επικινδυνότητα κυμαίνεται σε χαμηλά επίπεδα (ζώνη Ι) και δεν είναι εφικτή η ανάπτυξη μετακινήσεων τέτοιων ώστε να παρουσιαστεί διαρροή στους στύλους των μεσοβάθρων. Εν συνεχεία, εφαρμόζεται η μέθοδος για τη ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙΙ, όπου παρουσιάζεται το πρόβλημα ανάληψης μεγάλου ποσοστού τέμνουσας βάσης από τα εφέδρανα στις θέσεις των ακροβάθρων.Η μείωση της δυσκαμψίας των εφεδράνων αυτών (άρα και μείωση της παραλαμβανόμενης τέμνουσας) δεν ήταν εφικτή, οπότε επιχειρήθηκε να παρακαμφθεί το πρόβλημα αυτό με τη χρησιμοποίηση εφεδράνων ολίσθησης και εφεδράνων υψηλής απόσβεσης με μικρό μέτρο διάτμησης. Συγκεκριμένα για την πρώτη λύση προέκυψαν σχετικά μεγάλες διατομές στους στύλους των μεσοβάθρων, ενώ αντίθετα έγινε μείωση της διατομής και του ποσοστού οπλισμού για τη δεύτερη λύση. Ο αρχικός φορέας της γέφυρας σχεδιάστηκε και με τη συμβατική μέθοδο σχεδιασμού με βάση τις δυνάμεις, σύμφωνα με τα όσα ορίζει η εγκύκλιος Ε39/99. Τα αποτελέσματα προέκυψαν πολύ οικονομικότερα από το σχεδιασμό με βάση τις μετακινήσεις, αφού κρίσιμα προέκυψαν τα κατακόρυφα φορτία της γέφυρας, ο υπολογισμός των οποίων έγινε με βάση τον Ευρωκώδικα.Επιπλέον, πραγματοποιείται αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς της εν λόγω γέφυρας, μέσω ανελαστικής δυναμικής ανάλυσης, χρησιμοποιώντας δυο πακέτα συνθετικών επιταχυνσιογραφημάτων συμβατά με το φάσμα σχεδιασμού του Ευρωκώδικα 8. Τα ανωτέρω πακέτα επιταχυνσιογραφημάτων αναφέρονται σε χαρακτηριστική ιδιοπερίοδο του φάσματος σχεδιασμού με Τd=4sec και Τd=2sec. Τα αποτελέσματα της αποτίμησης επιβεβαιώνουν ότι ο σχεδιασμός με βάση τις μετακινήσεις της εν λόγω γέφυρας με το φάσμα του Ευρωκώδικα για Τd=2sec δε θα ήταν εφικτός, παρόλα αυτά η γέφυρα κρίνεται ασφαλής. Τέλος τα αποτελέσματα της αποτίμησης για Τd=4 sec συνηγορούν στο ότι η μέθοδος σχεδιασμού με βάση τις μετακινήσεις δε δίνει πάντοτε ασφαλή αποτελέσματα.
description: This graduate thesis focuses on the application of a modern displacement-based bridge design method on a bridge with tall columns along ‘Egnatia Odos’. The so-called Direct Displacement Based Design method (D.D.B.D.), proposed by Dwairi &amp; Kowalsky (2006) and build upon the previous work of Priestley et al. The main characteristic of that bridge are the three tall single-column piers of 30m, 54m and 30m of height respectively. The simulation and all the required analyses were realized with the structural analysis program SAP 2000 v11.0.4.Firstly the incapability of the method to bridges with tall middle columns in low seismic areas (Zone I) where the displacements occurring are not big enough to cause yielding in the columns is proved. After that, the method is implemented for Seismic Zone III where the issue of receiving a large portion of the seismic base shear by the abutments arises. The decrease of the abutments’ stiffness was not feasible so we attempted to tackle the problem using elastomeric bearings and abutments with high dissipation and small shear modulus. The first solution resulted in big areas for the columns while for the second solution there was a decrease of the area and reinforcement. The former structural system of the bridge was designed according to the conventional forces-based design method according to E39/99. The results turned out to be much less costly than those of displacement based design method, since the critical loads turned out to be the vertical ones which were calculated according to the Eurocode. Moreover, a seismic response assessment took place for the bridge via inelastic dynamic analysis, using two packages of accelerographs compatible with the design spectrum of Eurocode 8. The above packages are referring to a natural frequency of the design spectrum with Td=4sec and Td=2sec. The results of the assessment confirm that the displacement based design of that bridge with the Eurocode spectrum for Td=2sec would not be doable. Finally the assessment confirmed that in terms of displacements the design is judged to be dangerous.