Διερεύνηση της Δυναμικής Απόκρισης και της Σεισμικής Συμπεριφοράς Γεφυρών με Σεισμική Μόνωση μέσω Απλοποιημένου Λογισμικού Προδιαστασιολόγησης:
Creators: name: Γιώτη, Μαγδαληνή Απόστολου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: σεισμική μόνωση
προδιαστασιολόγηση εφεδράνων
ευκαμψία μεσοβάθρων
ευκαμψία καταστρώματος
seismic isolation
preliminary design of bearings
flexibility of piers
flexibility of deck

description: Στο Εργαστήριο Αντοχής των Υλικών και των Κατασκευών του Α.Π.Θ. έχει αναπτυχθεί, στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος ‘’Βελτίωση της αντισεισμικής προστασίας γεφυρών’’ του Πόλου Καινοτομίας, χρηματοδοτούμενο από τη Γ.Γ.Ε.Τ., ένα λογισμικό για τον προκαταρτικό σχεδιασμό της σεισμικής μόνωσης των γεφυρών. Στη μεθοδολογία που εφαρμόζεται στο λογισμικό, δεν ελήφθει υπόψη η ενδοτικότητα των μεσοβάθρων και η εντός επιπέδου παραμόρφωση του καταστρώματος στην εγκάρσια διεύθυνση. Οι παραδοχές αυτές έγιναν για το λόγο ότι οι γέφυρες αναλύονται από το λογισμικό μόνο κατά τη διαμήκη διεύθυνσή τους με τη θεώρηση ισοδύναμου μονοβάθμιου συστήματος και με τη θεώρηση ότι η εγκάρσια ταλάντωση του καταστρώματος δεσμεύεται από τα μεσόβαθρα μέσω stoppers. Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας διερευνήθηκε η επιρροή της ευκαμψίας των μεσοβάθρων και του καταστρώματος στο σχεδιασμό του συστήματος σεισμικής μόνωσης, το οποίο σημειωτέον αποτελείται από κοινά ελαστομεταλλικά εφέδρανα. Απώτερος στόχος της εργασίας ήταν η εύρεση και διατύπωση μίας απλής κατά το δυνατόν μεθοδολογίας, η οποία θα ήταν δυνατό να συμπεριληφθεί στο ήδη υπάρχον λογισμικό. Ο παραπάνω στόχος επετεύχθη ακολουθώντας την εξής μεθοδολογία: (α)Διερευνήθηκε η επιρροή 10 διαφορετικών διατομών μεσοβάθρων κλιμακούμενου ύψους (από 8m, 10m, 15m, 20m), τα οποία αντιστοιχούν σε τυπικές περιπτώσεις γεφυρών της Εγνατίας Οδού. Επιπλέον, (β) διερευνήθηκαν τρεις διατομές καταστρώματος (κιβωτιοειδής, πλακογέφυρα και κατάστρωμα με προκατασκευασμένες προεντεταμένες δοκούς) κλιμακούμενου μήκους από 50m έως 200m. Σημειωτέον ότι η εκτεταμένη παραμετρική διερεύνηση προέκυψε συνδυάζοντας διαφορετικές διατομές και ύψη μεσοβάθρων και διαφορετικά καταστρώματα και τελικά προέκυψαν 191 διαφορετικά προσομοιώματα. (γ) Έγινε σύγκριση της απόκρισης σε επίπεδο μετακινήσεων, σχετικών μετακινήσεων των εφεδράνων και των ιδιοπεριόδων του ισοδύναμου μονοβάθμιου συστήματος με απλοποιημένα δισδιάστατα προσομοιώματα, που καταστρώθηκαν στο πρόγραμμα SAP2000. (δ) Έγινε επαλήθευση (validation) μέσω μίας πραγματικής γέφυρας της Εγνατίας Οδού και (ε) διατυπώθηκε η επιρροή των παραμέτρων με απλές εξισώσεις ή λογικές εκτιμήσεις βάσει των αποτελεσμάτων, έτσι ώστε να είναι δυνατή η εισαγωγή τους με απλό αλλά δόκιμο τρόπο στο υπάρχον λογισμικό.(στ) Επίσης, χρησιμοποιήθηκε το φάσμα του Ευρωκώδικα 8. Η έρευνα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η επιρροή της ευκαμψίας των μεσοβάθρων κατά τη διαμήκη διεύθυνση της γέφυρας οδηγεί σε αύξηση των απαιτήσεων του συστήματος μόνωσης, εξαιτίας της αύξησης της σχετικής μετακίνησης των εφεδράνων και την κατ’ επέκταση αύξηση του ελέγχου της διατμητικής παραμόρφωσης λόγω των σεισμικών μετακινήσεων. Μικρότερη βρέθηκε ότι είναι η επιρροή του της ευκαμψίας του καταστρώματος και των μεσοβάθρων κατά την εγκάρσια διεύθυνση.
description: Abstract
description: Seismic design of isolated bridges involves conceptual, preliminary and detailed structural design. However, preliminary design can be proved a non-straightforward procedure because of the sensitivity of bridge response on the initial decisions made by the designer, as well as on a series of broader criteria such as serviceability, target performance level and cost-effectiveness of the various design alternatives. Given the lack of detailed design guidelines to ensure compliance with the above requirements, a “trial and error” procedure is typically followed in the design office to decide on the most appropriate design scheme of the isolation system; the latter typically based on engineering judgment to balance performance with cost. To this end, the particular research effort aims to develop a decision-making system for the optimal preliminary design of seismically isolated bridges. The proposed decision-making process is based on the current design provisions of Eurocode 8, but is complemented by additional criteria set according to expert judgment and laboratory testing, while using a combined cost/performance criterion. Initially, deep investigation was performed in the framework of the RIP Research Programm for the seismic design of the isolation system of bridges. All the analyses assumed that the bridge response as a SDOF system in the longitudinal direction, the piers do not deflect, while in the transverse direction the bearings’ movements are restricted due to the existence of stoppers (seismic links). Software is also developed for the implementation of the system. In this dissertation, the two following parameters were farther investigated considering that they influence the design of the seismic isolation system: (a) the flexibility of the piers in both directions (longitudional, transverse) and (b) the flexibility of the deck in the transverse direction, which affects the design of the isolation system in case transverse displacements are not distracted by stoppers. Simple equations and analyses-based coefficients were used to express the above parameters as described above at (a) and (b) respectively. The dissertation concludes with the validation of the methodology and software developed through more rigorous MDOF numerical analysis for the case of real bridge systems.