Αντισεισμικός σχεδιασμός γέφυρας Ο/Σ με βάση τις μετακινήσεις:
Creators: name: Γκατζόγιας, Κωνσταντίνος Ηλία
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Μετακίνηση
Σχεδιασμός βάσει μετακινήσεων
Πολυ-ιδιομορφική ανάλυση
Γέφυρες Ο/Σ
Αντισεισμικός σχεδιασμός
Αποτίμηση
Displacement
Base desing
Multi modal
R/C bridges
Earthquake resistant design
Assessment

description: Η μελέτη αφορά στη διερεύνηση της δυνατότητας εφαρμογής και της αποτελεσματικότητας μιας σύγχρονης μεθοδολογίας σχεδιασμού γεφυρών με βάση τις μετακινήσεις, η οποία εντάσσεται στο γενικότερο πλαίσιο των μεθόδων σχεδιασμού με βάση την επιτελεστικότητα. Πρόκειται για την Άμεση Μέθοδο σχεδιασμού με Βάση τις Μετακινήσεις (Α.Μ.Β.Μ.), όπως αυτή προτείνεται από τους Kowalsky (2002), Dwairi &amp; Kowalsky (2006) και αποτελεί πρακτικά, εξέλιξη παλαιότερων δημοσιεύσεων της ερευνητικής ομάδας των Priestley et al.[22, 55, 56, 58, 69, 70, 71].Μία από τις βασικότερες αδυναμίες της Άμεσης Μεθόδου σχεδιασμού Βάσει Μετακινήσεων, προέρχεται από τον συμφυή περιορισμό της σε συστήματα γεφυρών, των οποίων η απόκριση καθορίζεται κυρίαρχα, από τη θεμελιώδη ιδιομορφή τους. Οι γέφυρες από την άλλη, αποτελούν δομικά συστήματα, στα οποία συνήθως οι ανώτερες ιδιομορφές διαμορφώνουν έντονα την απόκριση, ειδικά μετά την ανελαστικοποίησή τους.Κατ’ επέκταση η αποτελεσματικότητα της υπόψη μεθοδολογίας δοκιμάζεται, με την απόπειρα εφαρμογής της σε ένα ιδιαίτερο δομικό σύστημα γέφυρας, του οποίου η εγκάρσια απόκριση καθορίζεται βάσει δύο κυρίαρχων ιδιομορφών ταλάντωσης.Πρόκειται για μια πραγματική γέφυρα τύπου άνω διάβασης της Εγνατίας Οδού και ειδικότερα το τεχνικό έργο Τ7.Η υπό μελέτη γέφυρα αποτελείται από προεντεταμένο συνεχές φορέα μεταβλητής διατομής, (μονοκυψελικό κιβώτιο), τριών ανοιγμάτων, με κατά μήκος κλίση 7%, Τα μονόστυλα μεσόβαθρα, χαρακτηρίζονται από τη μονολιθική τους σύνδεση στο φορέα και το μεταβλητό ύψος των υποστυλωμάτων, ενώ τα άκρα του φορέα εδράζονται μέσω ελαστομεταλλικών εφεδράνων στα τοιχοειδούς μορφής ακρόβαθρα.Αποδεικνύεται κατ’ αρχήν, η αδυναμία εφαρμογής της μεθόδου σε συστήματα γεφυρών των οποίων η εγκάρσια απόκριση καθορίζεται, όχι μόνο βάσει μιας κυρίαρχης ιδιομορφής, αλλά από τη συμμετοχή ανώτερων. Εν συνεχεία, διερευνώνται τα αίτια της «αστοχίας» και ενδεδειγμένοι τρόποι αντιμετώπισης, βάσει των οποίων, διατυπώνεται μια βελτιωμένη εκδοχή της μεθόδου, ικανή να λάβει υπόψη περισσότερες της μιας, σημαντικές ιδιομορφές ταλάντωσης.Αφού διατυπωθούν αναλυτικά οι πρόσθετες ή / και εναλλακτικές διαδικασίες, που ακολουθούνται για την εφαρμογή της προτεινόμενης τροποποιημένης μεθοδολογίας, αυτή εφαρμόζεται στην περίπτωση της γέφυρας Τ7 για δύο περιπτώσεις Ζωνών Σεισμικής Επικινδυνότητας (Ζ.Σ.Ε.ΙΙ &amp; ΙΙΙ) κατά Ε.Α.Κ.2000 [7]. Επιπροσθέτως, πραγματοποιείται μια διερεύνηση του ρόλου της δυστρεψίας του φορέα στο σχεδιασμό, βάσει του προτεινόμενου αλγορίθμου.Επισημαίνεται ότι η διαστασιολόγηση των υποστυλωμάτων πραγματοποιείται σε κάθε περίπτωση με το λογισμικό Fagus [35].Η νέα μεθοδολογία αποτιμάται με Ανελαστική Δυναμική Ανάλυση (Α.Δ.Α.) χρονοϊστορίας, με χρήση τόσο φυσικών όσο και συνθετικών επιταχυνσιογραφημάτων συμβατών με τη «διέγερση σχεδιασμού», η οποία αντικατοπτρίζεται στο φάσμα απόκρισης μετακινήσεων. Ειδικότερα η εκλογή και η αναγωγή των φυσικών επιταχυνσιογραφημάτων πραγματοποιείται βάσει του EC8 [26], ενώ τα συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα κατασκευάζονται με τη χρήση του λογισμικού Simqke [24]. Οι ανελαστικές αναλύσεις διενεργούνται με το λογισμικό ανάλυσης SAP2000 [75], ενώ τα δεδομένα εισαγωγής των ανελαστικών αναλύσεων (ανάλυση διατομών) προσδιορίζονται με χρήση του λογισμικού RCCOLA [49] και κατάλληλων νόμων συμπεριφοράς του χάλυβα και του σκυροδέματος.Τέλος, εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με την εφαρμογή της αρχικής μεθοδολογίας, την πρόταση και εφαρμογή της νέας και την τελική αποτίμηση της προτεινόμενης μεθοδολογίας, ενώ επισημαίνονται οι κατευθύνσεις προς τις οποίες απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση.
description: The main objective of this thesis is to investigate the applicability and the efficiency of a contemporary seismic design methodology for concrete bridges which emphasizes the use of displacements as a measure of earthquake damage and is based on the rules of performance based design methods. The so-called Direct Displacement Based Design method (D.D.B.D.), proposed by Kowalsky (2002) and Dwairi &amp; Kowalsky (2006) and builds upon the previous work of Priestley et al. [22, 54, 55, 57, 68, 69, 70].One of the main deficiencies of the D.D.B.D. method arises from its inherent restriction to structures wherein the fundamental mode dominates the response. Bridges, on the other hand, are structures wherein higher modes usually play a more critical role than in buildings, especially in the inelastic range. Hence, in this study the applicability and efficiency of the D.D.B.D. method is investigated by applying it to an actual bridge, whose transverse response is determined by two dominant modes. In particular, it is applied to the bridge T7 of Egnatia Highway.The bridge under consideration is constituted of a continuous pre-stressed concrete box girder with variable section. The three-span bridge superstructure has a constant longitudinal inclination at 7%. The main characteristics of the single column centre piers are the variability of height and the fixed support conditions to the deck. Another crucial characteristic is the provision of bearing support to the superstructure, via a seat-type abutment.Τhe conclusions of this implementation demonstrate the inapplicability of the D.D.B.D. method to bridges whose transverse response is determined not only by the dominant mode, but also by the participation of higher modes. The reasons for the failure of this design procedure are determined and ways to resolve these issues are suggested.As a result, the present study proposes an improved version of the above methodology in order to consider higher mode effects.After formulating the additional and / or alternative processes that are needed to follow in order to implement the suggested modified methodology, the resulting algorithm is applied to the bridge T7 in two cases of seismic zones;more specifically, for Seismic Zones ΙΙ &amp; ΙΙΙ, according to the Greek Seismic Code, Ε.Α.Κ.2000 [7]. Moreover, based on the suggested algorithm, the effect of torsional stiffness of the pre-stressed concrete box girder at the design procedure is investigated. In any case, the design of the columns is performed using the Fagus [35] software. The new methodology is evaluated by a series of nonlinear time history analyses, with the use of natural and artificial accelerograms, being compatible with the elastic response spectra from E.A.K.2000. In particular the natural accelerograms are specified according to EC8 [26] and the artificial ones are generated with the use of the Simqke [24] software. In order to perform the nonlinear analyses, the analysis program SAP2000 [74] is used, whereas the input data (e.g. section’s analysis) are determined using the RCCOLA [49] software and appropriate material constitutive laws. Finally, after summarizing all the conclusions on the applications of the D.D.B.D. method this study presents the final evaluation of the new suggested method and proposes possible directions towards which further research is needed.