Η επιρροή των αρμών στη σεισμική απόκριση γεφυρών από οπλισμένο σκυρόδεμα
Creators: name: Γκέκτση, Αναστασία Ευάγγελου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Αρμοί
Γέφυρα
Σεισμική απόκριση
Joints
Bridge
Seismic performance

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η επιρροή του εύρους των διαμήκων και εγκάρσιων αρμών στη σεισμική απόκριση γεφυρών από οπλισμένο σκυρόδεμα. Για τον σκοπό αυτό επιλέγεται η μελέτη μιας σεισμικά μονωμένης γέφυρας, της σιδηροδρομικής κοιλαδογέφυρας Τ4, που βρίσκεται στο τμήμα Πολύκαστρο – Ειδομένη. Η γέφυρα αποτελείται από συνεχή φορέα τεσσάρων ανοιγμάτων, με συνολικό μήκος 168 m και διαθέτει τρία μεσόβαθρα. Επιπλέον, η γέφυρα διαθέτει διαμήκεις αρμούς στις θέσεις των ακροβάθρων. Προβλέπεται σύστημα σεισμικής μόνωσης του φορέα με σκοπό την μείωση της απόκρισής του. Συγκεκριμένα, η έδραση του φορέα στα μεσόβαθρα και τα ακρόβαθρα υλοποιείται μέσω δύο ελαστομεταλλικών εφεδράνων με πυρήνα μολύβδου. Ακόμα, προβλέπεται η τοποθέτηση δύο υδραυλικών αποσβεστήρων σε κάθε ακρόβαθρο, με σκοπό την αύξηση της απόσβεσης του συστήματος, καθώς επίσης και η ύπαρξη μιας διατμητικής κλείδας για την δέσμευση της εγκάρσιας διεύθυνσης του φορέα στα ακρόβαθρα. Δημιουργείται το αριθμητικό προσομοίωμα της γέφυρας, προκειμένου να μελετηθεί η επιρροή των αρμών στην διαμήκη διεύθυνση της γέφυρας. Επιπλέον δημιουργείται ένα δεύτερο προσομοίωμα της γέφυρας, στο οποίο θεωρούνται εγκάρσιοι αρμοί για την μελέτη της επιρροής τους στη σεισμική συμπεριφορά της γέφυρας. Οι εγκάρσιοι αρμοί δεν υπάρχουν στην αρχική μελέτη της γέφυρας, καθώς πρόκειται για σιδηροδρομική γέφυρα, όπου απαγορεύεται η ύπαρξη αρμών για την πρόληψη των εκτροχιασμών. Εξετάζονται τρία σενάρια αρμών για την διαμήκη και εγκάρσια διεύθυνση της γέφυρας, τα οποία περιλαμβάνουν το ½, 1 και 2 φορές το εύρος σχεδιασμού που προτείνει ο EC8-2. Για την διερεύνηση της επιρροής των αρμών πραγματοποιούνται μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις ιστορικού της απόκρισης. Χρησιμοποιούνται συνολικά δέκα τεχνητά επιταχυνσιογραφήματα, πέντε για κάθε διεύθυνση της γέφυρας, την διαμήκη και την εγκάρσια. Οι αναλύσεις πραγματοποιούνται για δύο επίπεδα σεισμικής διέγερσης, το σεισμό σχεδιασμού και τον διπλάσιο του σεισμού σχεδιασμού. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται για την προσομοίωση και διεξαγωγή των αναλύσεων είναι το OpenSees. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων προκύπτει ότι η μείωση του εύρους των αρμών έχει θετική επίδραση σε ό,τι αφορά τα εντατικά μεγέθη των βάθρων. Ωστόσο, το κλείσιμο του αρμού επιβαρύνει τα ακρόβαθρα. Η επιβάρυνση αυτή των ακροβάθρων μπορεί να θεωρηθεί ανεκτή λόγω της μεγάλης δυσκαμψίας των ακροβάθρων και των μεγάλων δυνάμεων που μπορούν να φέρουν. Το μέγεθος της επιβάρυνσης μπορεί να ελεγχθεί προσαρμόζοντας κατάλληλα το εύρος των αρμών.
description: In the present thesis the effect of joint gap size on the seismic performance of bridges is investigated. The bridge that is selected for this purpose is the railway bridge T4 that connects Polykastro – Eidomeni, which is provided with an isolation system. The bridge consists of a four-span deck and three piers, with a total length of 168 m. The bridge also consists of expansion joints along the longitudinal axis of the bridge and is provided with an isolation system with the aim of reducing the structural response to seismic loading. Lead-rubber bearings are provided at each pier to deck connection and system damping is further increased through the use of two fluid viscous dampers at each abutment. There are also shear keys at the abutments that restrain the transverse displacement of the bridge at the abutments. A finite element model of the bridge is created, in order to investigate the effect of expansion joints in the longitudinal axis of the bridge. It is noted that there are no expansion joints along the transverse axis at the original study of the bridge, in order to prevent derailments. However, in order to investigate the effect of the expansion joints in the transverse direction, too, a second model is created, that is provided with expansion joints along the transverse axis of the bridge. The gap sizes under study were ½, 1 and 2 times the ΕC8-2 design gap size for each horizontal direction. The bridge was subjected to nonlinear dynamic response history analysis – direct integration. A series of five artificial accelerograms were used for both models and two seismic levels were examined. The first seismic level stands for the design seismic level and the second stands for the twice the design seismic level. The analyses are performed using OpenSees. By examining different gap ‘scenarios’, it was found that this size can significantly affect some key response quantities. More specifically, it was found that the reduction of gap sizes causes the pier moments and shears to decrease. However, the reduction of gap sizes increases the loads at the abutments. This can be considered tolerable due to the large stiffness values and ultimate capacity of the abutment – backfill systems. A certain level of safety is assured if there is the appropriate adjustment of gap sizes.