Επιρροή της λοξότητας σε γέφυρα από οπλισμένο σκυρόδεμα με κιβωτιοειδή διατομή, εδραζόμενη σε ελαστομεταλλικά εφέδρανα.:
Creators: name: Καραγεωργίου, Γεώργιος Κλεάνθη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Ελαστομεταλλικά εφέδρανα
Γέφυρες με λοξότητα
Καμπύλες Τρωτότητας
Elastomeric Bearings
Skewed Bridges
Fragility curves

description: Elastomeric bearings are widely used for seismic protection of buildings and bridges and also for vibration isolation due to their combination of their horizontal flexibility and vertical stiffness. The first two chapters were covered in the presentation of the different types of bearings and how their mechanical properties can be approached and simulated in a numerical model. Subsequently, a presentation of the types of bridges in Greece and especially of the categorization of bridges of Egnatia Odos was made. The case of skew bridges, which are very common at highway and especially necessary in limited space (when the bridge crosses rivers or other extreme grade changes) in not included. Skew is defined when the longitudinal axis is not at a right angle to the abutment. The presence of skew in a bridge makes the analysis and the design of bridge decks complex one, subsequently, the angle of skew has a considerable effect on the behavior of the bridge. In the present work, the application study of a skew bridge of Egnatia Odos A.E. has been examined and damages were identified in the deck and in the bearings. The bridge, with a skew angle approximately 38 degrees, was analyzed with SAP2000 to identify if the damages came from the presence of the skew which was not calculated during the initial design of the bridge. First of all the analysis showed that the bearings did not take over the same intensity but there is a significant difference between the intensity of each bearing with the others. The load tends to take a “short cut” between the obtuse corners of the span, and slab primarily bends along the line joining the obtuse angled corners. As a result bearings which are located near to the obtuse corner take over much more intensity than bearings near to the acute angle. The distribution depends on the angle of skew, the larger the angle, the more notable the load difference between the bearings. There was also a significant difference between the internal forces of the skew bridge, compared to one a similar one, but without skew. Furthermore, the analysis results showed that the distribution of the loads, among the bearings depends on their stiffness. In addition, the reduction of the stiffness of the bearing located near the obtuse corner, affects the distribution of the gravity load. The last part of this study consisted of the identification of the effect of skew in the seismic response of the bridge. For this analysis two bridges were compared, the actual one of the application study referring on skew of 38 degrees and one with the same geometrical characteristic but without skew. Several non-linear time history analyses were performed using 300 seismic ground motions inputs. The comparison between the two cases and the conclusion results of the application study based on the derivation of fragility curves for both cases.
description: Τα εφέδρανα με βάση το ελαστομερές χρησιμοποιούνται ευρέως για την σεισμική προστασία κτιρίων και γεφυρών όπως και για την προστασία των κατασκευών έναντι κάθε είδους δονήσεων χάρη στον συνδυασμό της ευκαμψίας που προσφέρουν κατά τις οριζόντιες διευθύνσεις και την μεγάλη δυσκαμψία κατά την κατακόρυφη. Τα πρώτα δύο κεφάλαια της διπλωματικής εργασίας αφιερώθηκαν στην περιγραφή των διαφόρων τύπων ελαστομεταλλικών εφεδράνων, των ιδιοτήτων τους, και στους τρόπους προσομοίωσης τους. Στη συνέχεια, παρουσιάστηκαν οι διάφοροι τύποι των γεφυρών που συναντώνται στον Ελλαδικό χώρο και ειδικότερα η κατηγοριοποίηση των γεφυρών της Εγνατίας Οδού. Στην παραπάνω κατηγοριοποίηση, δεν έχει ληφθεί υπόψη η παρουσία λοξότητας στην γέφυρα, ένα φαινόμενο που παρατηρείται πολύ συχνά στους μεγάλους αυτοκινητοδρόμους κυρίως όταν διασταυρώνονται με ποτάμια με γωνία διαφορετική των 90 μοιρών ή σε περιπτώσεις ακραίων εδαφικών ανωμαλιών, οπότε και η παρουσία λοξότητας κρίνεται συνήθως απαραίτητη. Ως λοξότητα ορίζεται η διαφορά της γωνίας που σχηματίζει το κατάστρωμα με τα βάθρα σε σχέση με την καθετότητα. Η γωνία της λοξότητας παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάλυση και στον σχεδιασμό του καταστρώματος, καθιστώντας το ιδιαίτερα πολύπλοκο. Οι γέφυρες με γωνία μικρότερη των 20 μοιρών θεωρούνται ως κανονικές γέφυρες και αγνοείται η λοξότητα τους, για γέφυρες όμως με λοξότητα μεγαλύτερη των 20 μοιρών, η λοξότητα διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην απόκριση της γέφυρας. Στην παρούσα εργασία, επιθεωρήθηκε μια λοξή γέφυρα της Εγνατίας Οδού και παρατηρήθηκαν βλάβες τόσο στο κατάστρωμα όσο και στα εφέδρανα. Η γέφυρα, με λοξότητα περίπου 38 μοιρών, προσομοιώθηκε στο πρόγραμμα SAP2000 και πραγματοποιήθηκε η ανάλυση της ώστε να διαπιστωθεί κατά πόσο οι βλάβες που παρατηρήθηκαν οφείλονται στην παρουσία λοξότητας. Πρώτα απ’ όλα, αποδείχθηκε ότι τα εφέδρανα δεν παίρνουν την ίδια ένταση αλλά υπάρχει σημαντική ανισοκατανομή της έντασης μεταξύ των εφεδράνων. Το φορτίο τείνει να χρησιμοποιήσει το συντομότερο δρόμο προς τις στηρίξεις, αυτόν της μικρής διαγωνίου, με αποτέλεσμα το κατάστρωμα να τείνει να καμφθεί γύρω από αυτή την διαγώνιο. Ως αποτέλεσμα, τα εφέδρανα που είναι τοποθετημένα κοντά στην αμβλεία γωνία, δέχονται πολύ μεγαλύτερη δύναμη σε σχέση με τα εφέδρανα της οξείας γωνίας. Η κατανομή της έντασης εξαρτάται από λοξότητα της γέφυρας, όσο μεγαλύτερη είναι η λοξότητα τόσο μεγαλύτερη η διαφορά μεταξύ των φορτίων που αναλαμβάνουν τα εφέδρανα. Υπάρχει επίσης σημαντική διαφορά της έντασης του καταστρώματος του λοξού φορέα σε σχέση με πρότυπο ίδιο φορέα χωρίς λοξότητα. Επίσης, αποδείχθηκε ότι η κατανομή της έντασης των εφεδράνων εξαρτάται από την δυσκαμψία τους. Ακόμη, η μείωση της ατένειας του εφεδράνου που βρίσκεται στην αμβλεία γωνία και δέχεται την μεγαλύτερη ένταση, επηρεάζει την κατανομή του κατακόρυφου φορτίου. Στο τελευταίο κομμάτι της εργασίας, εξετάστηκε η επιρροή της λοξότητας στην σεισμική απόκριση της γέφυρας. Για την ανάλυση συγκρίθηκαν δύο φορείς, ο υφιστάμενος με λοξότητα 38 μοιρών και ένας πρότυπος με ίδια χαρακτηριστικά (μήκος, εφέδρανα κ.τ.λ.) αλλά με χωρίς λοξότητα. Πραγματοποιηθήκαν πολλές μη γραμμικές αναλύσεις χρονοιστορίας. Από την ανάλυση εξήχθησαν οι καμπύλες τρωτότητας και με βάση αυτές έγινε η σύγκριση των φορέων.