ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΓΕΦΥΡΩΝ

Παρουσίαση με θέμα: "ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΓΕΦΥΡΩΝ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΓΕΦΥΡΩΝ
Επιστημονική Ομάδα ΔΠΘ: Σ. Πανταζοπούλου, Καθηγήτρια ΔΠΘ Α. Κοτσόγλου, Πολ. Μηχ., MSc, Υ.Δ. ΔΠΘ Δ. Τιμοσίδης, Πολ. Μηχ., MSc, Υ.Δ. ΔΠΘ Συμμετοχή στις Ε.Ε.: 1.3. Εφαρμογή βελτιωμένων μεθόδων ανάλυσης στη μελέτη ανοιχτών θεμάτων αλληλεπίδρασης εδάφους-επιχώματος-αντιστηρίξεως ακροβάθρου-γέφυρας (Ε.Υ.Ε.:Γ.Γκαζέτας, ΕΜΠ) 2.3. Συμπεριφορά κόμβων βάθρων και καταστρώματος και κόμβων βάθρων – φρεάτων (Ε.Υ.Ε.: Σ. Πανταζοπούλου, ΔΠΘ) 3.2. Σχεδιασμός γεφυρών με βάση την επιτελεστικότητα και με συνεκτίμηση επιχωμάτων (Ε.Υ.Ε.: Β.Κόλιας, DENCO) Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης – Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

2 2/14 1.3. Εφαρμογή βελτιωμένων μεθόδων ανάλυσης στη μελέτη ανοιχτών θεμάτων αλληλεπίδρασης εδάφους-επιχώματος-αντιστηρίξεως ακροβάθρου-γέφυρας (Ε.Υ.Ε.: Γ. Γκαζέτας, Ε.Μ.Π) ΔΠΘ: Εργασία 1.3: Σ. Πανταζοπούλου, Α. Κοτσόγλου Στόχοι Εργασίας 1.3: Αναλυτικά προσομοιώματα πρόβλεψης της σεισμικής συμπεριφοράς γεφυρών με μονολιθική σύνδεση στα ακρόβαθρα, λαμβανόμενης υπόψη της συμμετοχής των επιχωμάτων. Προσομοίωση της ενδοτικότητας των επιχωμάτων σε γέφυρες με μονολιθική σύνδεση στα ακρόβαθρα. Παραδοτέα Ενότητας 1.3: Σχέσεις υπολογισμού του ενεργού μήκους των επιχωμάτων ως συνάρτηση του μεγέθους της επιβαλλόμενης σεισμικής μετακίνησης, των χαρακτηριστικών του εδάφους και της μορφολογίας του επιχώματος. Οδηγίες για την προσομοίωση των στοιχείων αυτών κατά την ανάλυση και σεισμική αποτίμηση της γέφυρας ως σύνθετο σύστημα που αποτελείται από τον φορέα, τα μονολιθικά συνδεδεμένα ακρόβαθρα, τα επιχώματα και την θεμελίωση. Βαθμονόμηση των αναλυτικών προσομοιωμάτων με μετρήσεις πεδίου. Τεκμηρίωση και αξιολόγηση των επιπτώσεων της ενεργοποίησης των επιχωμάτων στα εντατικά μεγέθη σχεδιασμού των επιμέρους στοιχείων της γέφυρας. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

3 Αλληλεπίδραση Εδάφους-Γεφυρών
3/14 Μπορεί να οδηγήσει υπό συνθήκες σε δραματική μεταβολή των δυναμικών χαρακτηριστικών και της δυναμικής συμπεριφοράς του συνολικού φορέα. Αλληλεπίδραση Θεμελίωσης- Ανωδομής Αλληλεπίδραση Επιχώματος-Ανωδομής Ιδιαίτερα σημαντικές ζημιές ή και καταρρεύσεις τυπικών άνω διαβάσεων (Highway Overcrossings) των Η.Π.Α. Είναι ευρέως γνωστό ότι η αλληλεπίδραση εδάφους γεφυρών, μπορεί να αποτελέσει παράγοντα δραματικής μεταβολής των δυναμικών χαρακτηριστικών φορέων γεφυρών. Μεγάλος αριθμός κρίσιμων βλαβών ή και καταρρεύσεων έχει παρατηρηθεί διεθνώς, καθιστώντας επιτακτική την αναγκαιότητα για περαιτέρω μελέτη των φαινομένων. Τέτοια φαινόμενα αλληλεπίδρασης, αφορούν κυρίως την περιοχή θεμελίωσης του μεσόβαθρου, καθώς και την ευρύτερη περιοχή των ακροβάθρων. Παράλληλα, από καταγραφές επί ενοργανομένων φορέων γεφυρών του εξωτερικού, που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια αντίστοιχων ερευνητικών προγραμμάτων, έχει παρατηρηθεί ότι η σταδιακή ενεργοποίηση και η προοδευτική ενδοτικότητα των επιχωμάτων πρόσβασης υπό αυξανόμενη σεισμική ένταση, μπορεί να έχει σοβαρότατες συνέπειες στην δυναμική συμπεριφορά του συνολικού φορέα. Τα φαινόμενα είναι κρίσιμης σημασίας σε περιπτώσεις άνω διαβάσεων, μονολιθικά συνδεδεμένων με τα ακρόβαθρα, εδραζόμενων επί των επιχωμάτων πρόσβασης (όπως για παράδειγμα οι ευρισκόμενες στην περιοχή της California, ενοργανομένες Painter Street Overcrossing και Meloland Road Overcrossing). PSO Detailed Model Τυπικές άνω διαβάσεις-Η.Π.Α Μονολιθικά συνδεδεμένες γέφυρες με εύκαμπτα ακρόβαθρα εδραζόμενα επί των επιχωμάτων πρόσβασης. Ιδιαίτερα ευαίσθητες σε φαινόμενα αλληλεπίδρασης με τις παρακείμενες εδαφικές μάζες των επιχωμάτων πρόσβασης. Πρόγραμμα ενοργάνωσης “California Strong Motion Instrumentation Program (CSMIP)” Flexible Abutment Assembly PSO - Painter Street Overcrossing MRO - Meloland Road Overcrossing Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

4 Αλληλεπίδραση Εδάφους-Γεφυρών
4/14 Mode Shape Amplitude 1 South Abutment Central Pier North 1979 Imperial Valley Earthq. motion Ambient vibr. Από μετρήσεις πεδίου επί των ενοργανωμένων PSO και MRO, αποδεικνύεται η προοδευτικά αυξανόμενη ενεργοποίηση των επιχωμάτων πρόσβασης ανάλογα της επιβαλλόμενης σεισμικής έντασης, παρασύροντας στην κίνησή τους τα εύκαμπτα ακρόβαθρα. Κατά την επιβολή μέσης ή ισχυρής έντασης σεισμικών διεγέρσεων, λόγω της ενεργοποίησης των ενδοτικών επιχωμάτων πρόσβασης υπό αυξανόμενες γωνιακές παραμορφώσεις, η προεντεταμένη δύσκαμπτη ανωδομή ταλαντώνεται ως άκαμπτο σώμα. Από τις καταγραφές λοιπόν που ελήφθησαν κατά την δράση ισχυρών σεισμικών διεγέρσεων στις εν’ λόγω ενοργανωμένες άνω διαβάσεις, καταδεικνύεται ότι τα επιχώματα πρόσβασης επί των οποίων εδράζονται τα ακρόβαθρα, δεν παραμένουν άκαμπτα αλλά ενεργοποιούνται τόσο λόγω των αδρανειακών δυνάμεων, όσο και λόγω της κινηματικής και αδρανειακής αλληλεπίδρασης με την ανωδομή του φορέα της γέφυρας. Αποδεικνύεται, ότι λόγω της μεγάλης δυσκαμψίας της προεντεταμένης ανωδομής αλλά και των μονολιθικά συνδεδεμένων ακροβάθρων, το μεγαλύτερο τμήμα των αδρανειακών δυνάμεων ακολουθεί εναλλακτική διαδρομή προς τα επιχώματα, η δύσκαμπτη ανωδομή ταλαντώνεται ως άκαμπτο σώμα, ενώ η συνεισφορά των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου στην ανάληψη σεισμικών δυνάμεων καθίσταται δευτερευούσης σημασίας. Λόγω της μεγάλης δυσκαμψίας της ανωδομής αλλά και των μονολιθικά συνδεδεμένων ακροβάθρων, το μεγαλύτερο τμήμα των αδρανειακών δυνάμεων ακολουθεί εναλλακτική διαδρομή προς τα επιχώματα. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

5 Αλληλεπίδραση Εδάφους-Γεφυρών
5/14 ACI-341 Τα υποστυλώματα του εύκαμπτου μεσόβαθρου καθίστανται ουραγοί της κίνησης ενώ οι απαιτήσεις σε όρους πλαστιμότητας, μετακίνησης ή στροφής αυξάνονται δραματικά. Λόγω των αυξημένων σεισμικών απαιτήσεων τίθεται σε αμφισβήτηση η αρχικά προσδιορισθείσα (εφαρμογή συμβατικών μεθόδων) ικανότητα των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου για την πραγματοποίηση των επιβαλλόμενων μετακινήσεων. Bent Column ACI-341 Τα υποστυλώματα του μεσόβαθρου λειτουργούν ως ουραγοί της κίνησης ακολουθώντας απλά την δύσκαμπτη ανωδομή. Καθώς μεγαλώνει η σεισμική ένταση και αυξάνονται οι γωνιακές παραμορφώσεις του εδαφικού υλικού, έντονη ανελαστικοποίηση αναμένεται στις περιοχές των επιχωμάτων γύρω από τα ακρόβαθρα, και συνεπώς οι απαιτήσεις σε όρους πλαστιμότητας στροφών ή και μετακινήσεων αναφορικά με τα υποστυλώματα του μεσόβαθρου, αναμένονται σημαντικά αυξημένες, σε σχέση με τις προβλεπόμενες από την εφαρμογή συμβατικών διατάξεων σχεδιασμού και όπλισης. Τα υποστυλώματα του μεσόβαθρου, λόγω της αλληλεπίδρασης αλλά και της ενδοτικότητας του εδαφικού υλικού, απαιτείται να μπορούν να ανταποκριθούν στις επιβαλλόμενες αυξημένες μετακινήσεις ενώ ταυτόχρονα θα πρέπει να φέρουν με επιτυχία τα στατικά επιβαλλόμενα φορτία της ανωδομής. Στις φωτογραφίες που προέρχονται από την έκθεση της επιτροπής ACI-341, φαίνονται σχετικές αστοχίες υποστυλωμάτων που παρατηρήθηκαν σε μεσόβαθρα γεφυρών των Ηνωμένων Πολιτειών. Η νέα λοιπόν αντιμετώπιση του θέματος της σεισμικής απόκρισης γεφυρών με συνυπολογισμό της αλληλεπίδρασής τους με το έδαφος αλλά και της ενδοτικότητας του εδαφικού υλικού, καθιστά αναγκαία την αναπροσαρμογή των κανονιστικών διατάξεων αλλά και των στρατηγικών σχεδιασμού και όπλισης. Σκοπός της παρούσας εργασίας, είναι ο προσδιορισμός την δυναμικής συμπεριφοράς φορέων γεφυρών και συνεκτίμηση της αλληλεπίδρασής τους με το έδαφος με την ανάπτυξη ολοκληρωμένης μεθοδολογίας, βασισμένης σε διδιάστατο μοντέλο ανάλυσης των επιχωμάτων πρόσβασης που αναπτύχθηκε για τον σκοπό αυτό. Σοβαρότατες βλάβες ή και καταρρεύσεις δύναται να παρατηρηθούν ιδίως σε περιπτώσεις ανεπαρκούς διαστασιολόγησης των υποστυλωμάτων (ACI-341). Συνεπώς κρίνεται αναγκαία η αναθεώρηση τόσο των μεθόδων σχεδιασμού, όσο και των αντίστοιχων στρατηγικών όπλισης των επιμέρους δομικών στοιχείων. PSO Central Bent Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

6 Προτεινόμενο Μοντέλο Επιχώματος
6/14 Επίχωμα Πρόσβασης Ισοδύναμη Ορθογωνική Διατομή >> Το προτεινόμενο αναλυτικό, μοντέλο βασίζεται στην μελέτη στοιχειώδους ορθογωνικής διατομής τμήματος επιχώματος, ενώ από την εφαρμογή της ισορροπίας δυνάμεων κατά την εγκάρσια και την διαμήκη διεύθυνση, εξάγονται οι αντίστοιχες διαφορικές εξισώσεις κίνησης. Η δυναμική απόκριση του επιχώματος, δίνεται από την λύση των αντίστοιχων διαφορικών εξισώσεων, ενώ η αλληλεπίδραση με τον φορέα της γέφυρας υπεισέρχεται στο μαθηματικό μοντέλο με την μορφή κατάλληλων συνοριακών συνθηκών. Ταυτόχρονα η ενδοτικότητα του εδαφικού υλικού ανάλογα της επιβαλλόμενης σεισμικής έντασης, λαμβάνεται υπόψη με την κατάλληλη τροποποίηση του μέτρου διάτμησης, με βάση αντίστοιχες καμπύλες που διατίθενται στην βιβλιογραφία, και το συσχετίζουν με το επίπεδο των εδαφικών γωνιακών παραμορφώσεων. Στοιχειώδες τμήμα εδάφους (Υ-Υ) Στοιχειώδες τμήμα εδάφους (Χ-Χ) >> Διαφορική εξίσωση κίνησης >> Συνοριακές Συνθήκες και Καταστατικοί Νόμοι Υλικού Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

7 Συγκριτική Διερεύνηση Παρεχόμενων Αποτελεσμάτων με Αναλύσεις Μοντέλων Πεπερασμένων Στοιχείων
7/14 Επίχωμα PSO Θεμελιώδης ιδιομορφή, Μοντέλα Πεπερασμένων Στοιχείων (Εγκάρσια και Διαμήκης Διέγερση), G=8Mpa Διαμήκης Διεύθυνση Εγκάρσια Διεύθυνση Διαμήκης Διεύθυνση Εγκάρσια Διεύθυνση Τα παρεχόμενα από το προτεινόμενο αναλυτικό μοντέλο αποτελέσματα, συγκρίθηκαν με λεπτομερή μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων και η σύγκλιση που παρατηρείται κρίνεται απολύτως ικανοποιητική. Στα διαγράμματα που παρατίθενται, μπορούμε να δούμε, την υπολογιζόμενη ενεργό μάζα, τις ιδιοσυχνότητες και τους συντελεστές συμμετοχής σε αντιπαραβολή με τα αποτελέσματα των μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

8 Αδρανειακή και Κινηματική Αλληλεπίδραση με την Γέφυρα
8/14 Αλληλεπίδραση με την Γέφυρα Εγκάρσια Διαμήκης Αδρανειακή Αλληλεπίδραση: Προσθήκη συγκεντρωμένης μάζας στο άκρο του επιχώματος για τον συνυπολογισμό της συμμετέχουσας μάζας ανωδομής που αποδίδεται στον κοινό βαθμό ελευθερίας ανωδομής-επιχώματος. Κινηματική Αλληλεπίδραση: Προσθήκη ελατηρίου στο άκρο του επιχώματος για τον συνυπολογισμό των αντιστάσεων του φορέα της γέφυρας που αποδίδονται στον κοινό βαθμό ελευθερίας επιχώματος-ανωδομής. Η αλληλεπίδραση με τον φορέα της γέφυρας συνυπολογίζεται στο προτεινόμενο μοντέλο με την προσθήκη κατάλληλων συνοριακών συνθηκών. Σχηματικά, η συμμετέχουσα μάζα της ανωδομής στην κίνηση του επιχώματος, αποδίδεται στην θέση του κοινού βαθμού ελευθερίας επιχώματος-ακρόβαθρου, ενώ οι αντιστάσεις λόγω της δυσκαμψίας του μεσόβαθρου, αποδίδονται με την μορφή αντίστοιχου προσαρτημένου ελατηρίου στο άκρο. Η δυναμική απόκριση του συστήματος λοιπόν, μπορεί να προσδιορίζεται με την χρήση αντίστοιχου μοντέλου ισοδύναμου μονοβάθμιου ταλαντωτή και με την διενέργεια ισοδύναμων ελαστικών αναλύσεων. Εισαγωγή αλληλεπίδρασης στο μαθηματικό μοντέλο με την μορφή Συνοριακών Συνθηκών >> Ισορροπία Δυνάμεων: Εφαρμογή ισορροπίας δυνάμεων στην συγκεντρωμένη μάζα. Fabut Finert -Uemb Fabut Finert -Uemb Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

9 Αδρανειακή και Κινηματική Αλληλεπίδραση με την Γέφυρα
9/14 Υπερωθητική Ανάλυση: Η δυσκαμψία του φορέα της γέφυρας που αποδίδεται στον κοινό ακραίο κόμβο αλληλεπίδρασης υπολογίζεται με την διεξαγωγή υπερωθητικών αναλύσεων στα επιμέρους συστήματα (Ακρόβαθρο, Μεσόβαθρο). Προσδιορισμός Καμπύλης Αντίστασης του Ακρόβαθρου Προσδιορισμός Καμπύλης Αντίστασης Μεσόβαθρου Παράλληλα, οι αντιστάσεις του μεσόβαθρου αλλά και της πασσαλοθεμελίωσης στην θέση του εύκαμπτου ακρόβαθρου, υπολογίζονται με την διενέργεια υπερωθητικών αναλύσεων χρησιμοποιώντας είτε απλοποιημένα, είτε περισσότερο σύνθετα και λεπτομερή μοντέλα. Στις εικόνες, περιγράφεται σχηματικά η διαδικασία προσδιορισμού των αντίστοιχων καμπυλών αντοχής για το μεσόβαθρο και το ακρόβαθρο. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

10 Κρίσιμο μήκος συμμετοχής επιχώματος στην συνολική απόκριση
10/14 Προσδιορισμός κρίσιμου μήκους συμμετέχοντος επιχώματος στην απόκριση του συνολικού φορέα: Καθώς μέρος των παρακείμενων επιχωμάτων πρόσβασης αλληλεπιδρά με την ανωδομή, ο προσδιορισμός του κρίσιμου μήκους συμμετοχής τους στην συνολική απόκριση αναδεικνύεται σε σημαντικότατο παράγοντα για την ρεαλιστική εκτίμηση των μεγεθών που απαιτούνται κατά τον σχεδιασμό ή την αποτίμηση. y Ως κρίσιμο μήκος συμμετέχοντος επιχώματος ορίζεται το μήκος πέρα του οποίου η κίνηση του επιχώματος δεν επηρεάζεται από την επιβαλλόμενη λόγω της ανωδομής συνοριακή συνθήκη στο άκρο. Κατά την δυναμική απόκριση της γέφυρας, υπάρχουν τμήματα των επιχωμάτων πρόσβασης τα οποία συμμετέχουν στην κίνηση του συστήματος και συνεπώς καθορίζουν την σεισμική του συμπεριφορά. Η ποσοτικοποίηση της συμμετοχής των επιχωμάτων πρόσβασης στην συνολική απόκριση της γέφυρας, πραγματοποιείται με την εισαγωγή στις αναλύσεις της έννοιας του κρίσιμου μήκους συμμετέχοντος επιχώματος. Το κρίσιμο μήκος στην παρούσα εργασία δεν προκύπτει εμπειρικά αλλά υπολογίζεται με βάση την διαφορική εξίσωση κίνησης, αφού εισαχθούν οι κατάλληλες συνοριακές συνθήκες στο μαθηματικό μοντέλο. Ως κρίσιμο μήκος συμμετέχοντος επιχώματος ορίζεται το μήκος πέρα του οποίου η κίνηση του επιχώματος δεν επηρεάζεται από την επιβαλλόμενη λόγω της ανωδομής συνοριακή συνθήκη στο άκρο. Μαθηματικά η προηγούμενη έκφραση μπορεί να διατυπωθεί με δύο απαιτήσεις: - Στην θέση του κρίσιμου μήκους, να υπάρχει μηδενισμός της μεταβολής των σχετικών μετακινήσεων κατά μήκος του άξονα y. - Στην θέση του κρίσιμου μήκους και πέραν αυτής, οι μετακινήσεις επιχώματος να είναι ανεξάρτητες του y (να έχουμε δηλαδή συμπεριφορά διατμητικής δοκού). Συνοριακές συνθήκες στο μαθηματικό μοντέλο Boundary Conditions Στην θέση του κρίσιμου μήκους, μηδενισμός της μεταβολής των σχετικών μετακινήσεων κατά μήκος του άξονα y. Στην θέση του κρίσιμου μήκους οι μετακινήσεις επιχώματος ανεξάρτητες του y (συμπεριφορά διατμητικής δοκού). Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

11 Υπολογισμός Δυναμικής Απόκρισης Γέφυρας
11/14 Δυναμική Συμπεριφορά Συνολικού Φορέα Με γνωστά τα δυναμικά χαρακτηριστικά του επιχώματος πρόσβασης, η δυναμική απόκριση του συνολικού φορέα υπολογίζεται με την εφαρμογή απλοποιημένων μοντέλων. Τα δυναμικά χαρακτηριστικά του επιχώματος αποδίδονται στους κοινούς βαθμούς ελευθερίας με την μορφή Συγκεντρωμένων μαζών, Ελατηρίων και Αποσβεστήρων. Επαναληπτικές υπολογιστικές διαδικασίες απαιτούνται με την εφαρμογή των δύο μοντέλων (μοντέλο επιχώματος-μοντέλο φορέα) μέχρι την σύγκλιση των παρεχόμενων αποτελεσμάτων στις θέσεις των κοινών βαθμών ελευθερίας. Συνεπώς, η δυναμική απόκριση του συνολικού φορέα της γέφυρας, μπορεί να υπολογίζεται με την χρήση απλοποιημένων μοντέλων, κατά τα οποία η συνεισφορά των επιχωμάτων πρόσβασης συνεκτιμάται, με την προσθήκη συγκεντρωμένων μαζών, ελατηρίων και αποσβεστήρων στους κοινούς βαθμούς ελευθερίας επιχώματος-ανωδομής. Τα στοιχεία αυτά, αντιστοιχούν στην αδρανειακή και την κινηματική αλληλεπίδραση αντίστοιχα, αλλά και στην ενδοτικότητα του εδαφικού υλικού για δεδομένο επίπεδο γωνιακών παραμορφώσεων. Επαναληπτικές διαδικασίες υπολογισμών με βάση τα δύο μοντέλα που προτείνονται απαιτούνται, (το μοντέλο δηλαδή του επιχώματος και της γέφυρας όπως μπορούμε να δούμε και στην σχηματική απεικόνιση) με σκοπό τον προσδιορισμό της δυσκαμψίας του μεσόβαθρου που αποδίδεται στους ακραίους κοινούς βαθμούς ελευθερίας ανωδομής-επιχώματος, λόγω του γεγονότος ότι μετά την διαρροή του μεσόβαθρου δεν είναι γνωστό το επίπεδο των επιβαλλόμενων μετακινήσεων. Η διαδικασία θεωρείται συγκλίνουσα όταν οι παρεχόμενες χρονοιστορίες από τα δύο εφαρμοζόμενα μοντέλα συμπίπτουν κατά τους κρίσιμους παλμούς των μεγίστων. Απλοποιημένο μοντέλο φορέα γέφυρας Μοντέλο επιχώματος Spring Deck Mass Embankment Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

12 Αποτελέσματα Δυναμικής Απόκρισης της PSO
12/14 Απόκριση της PSO με χρήση του προτεινόμενου μοντέλου κατά την επιβολή των δύο συνιστωσών της σεισμικής διέγερσης Petrolia 1992 Main event, Rio Dell, California, USΑ. Σύγκριση καταγεγραμμένων και προβλεπόμενων αποκρίσεων (Σχετικές Μετακινήσεις mm) Εγκάρσια Διεύθυνση Συμβατικός Σχεδιασμός PSO Μεσόβαθρο, Χρονοιστορία μεσόβαθρου (Σχετικές μετακινήσεις) Εγκάρσια (mm) Διαμήκης (mm) Τα εξαγόμενα αποτελέσματα από την εφαρμογή της μεθόδου στην άνω διάβαση Painter Street Overcrossing είναι πολύ ενδιαφέροντα. Οι προβλεπόμενες αποκρίσεις της γέφυρας κατά την εγκάρσια και κατά την διαμήκη διεύθυνση απεικονίζονται στα πρώτα δύο διαγράμματα. Οι αποκρίσεις αυτές αφορούν τον κύριο σεισμό της διέγερσης στην περιοχή Petrolia, Rio dell που έπληξε την γέφυρα το Στο κάτω μέρος, αντιπαραβάλλονται οι προβλέψεις του μοντέλου κατά την εγκάρσια διεύθυνση με τις αντίστοιχες μετρήσεις που ελήφθησαν από τα καταγραφικά μηχανήματα. Διαπιστώνεται η πολύ καλή σύγκλιση των καταγεγραμμένων και προβλεπόμενων σχετικών μετακινήσεων. Το ερώτημα που τίθεται είναι, ποια θα ήταν η πρόβλεψη στην περίπτωση που σχεδιάζαμε την γέφυρα, αγνοώντας παντελώς την ενεργοποίηση των επιχωμάτων πρόσβασης και την αλληλεπίδρασή τους με τον φορέα. Στο αντίστοιχο διάγραμμα, παρατηρούμε ότι οι προβλεπόμενες μετακινήσεις για την περίπτωση θεώρησης άκαμπτων επιχωμάτων δεν ξεπερνά τα 5mm έναντι των 65 mm που δίνουν οι πραγματικές καταγραφές. Από τα προηγούμενα συνάγεται, η δραματική διαφοροποίηση της δυναμικής συμπεριφοράς του φορέα, αλλά και η αντίστοιχη αύξηση της απαιτούμενης πλαστιμότητας των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου, τα οποία καλούνται να πραγματοποιήσουν κατά πολύ αυξημένες μετακινήσεις. Συνεπώς ο σχεδιασμός των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου, θα έπρεπε να τείνει προς την κατεύθυνση καλά περισφιγμένων και μικρότερων διατομών, με αυξημένες τιμές διαθέσιμης πλαστιμότητας, που να επιτρέπουν την ανάληψη των στατικών φορτίων και παράλληλα την πραγματοποίηση των απαιτούμενων μετακινήσεων. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

13 Συμπεράσματα 13/14 Η αλληλεπίδραση εδάφους γεφυρών δύναται να αποτελέσει παράγοντα δραματικής μεταβολής των δυναμικών χαρακτηριστικών του συνολικού φορέα της γέφυρας. Κατά την εφαρμογή του προτεινόμενου αναλυτικού μοντέλου, υπολογίζονται τα δυναμικά χαρακτηριστικά φορέων γεφυρών με συνεκτίμηση της αλληλεπίδρασης επιχώματος-ανωδομής τόσο κατά την εγκάρσια όσο και κατά την διαμήκη διεύθυνση. Το κρίσιμο μήκος συμμετοχής επιχώματος στην απόκριση του συνολικού συστήματος, προσδιορίζεται με την χρήση αντίστοιχων σχέσεων ως συνάρτηση της επιβαλλόμενης έντασης, της μορφολογίας του εδάφους αλλά και της γεωμετρίας του φορέα. Το συνολικό σύστημα «Ανωδομή-Βάθρα-Θεμελίωση-Επιχώματα» προσομοιώνεται με την εφαρμογή απλοποιημένων μοντέλων με την χρήση συγκεντρωμένων μαζών, ελατηρίων και αποσβεστήρων για τον συνυπολογισμό της αδρανειακής, της κινηματικής αλληλεπίδρασης καθώς και της ενδοτικότητας του εδαφικού υλικού αντίστοιχα. Τα αναλυτικά εξαγόμενα από την εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου στην ενοργανωμένη άνω διάβαση PSO βρίσκονται σε πλήρη σύγκλιση με τις αντίστοιχες καταγεγραμμένες αποκρίσεις. Κατά την ενεργοποίηση των επιχωμάτων πρόσβασης, λόγω της δημιουργίας εναλλακτικού μηχανισμού ανάληψης της σεισμικής τέμνουσας, οι απαιτήσεις παραμορφωσιμότητας των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου είναι σημαντικά αυξημένες. Συμπερασματικά λοιπόν αναφέρουμε ότι: Η αλληλεπίδραση εδάφους γεφυρών, μπορεί να αποτελέσει παράγοντα δραματικής μεταβολής της δυναμικής απόκρισης και της σεισμικής συμπεριφοράς φορέων γεφυρών. Με την εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου παρέχονται αξιόπιστα αποτελέσματα ενώ με τον επαναπροσδιορισμό των επιπέδων επιτελεστικότητας, παρέχονται νέες δυνατότητες σχεδιασμού, διαστασιολόγησης και αποτίμησης του συνολικού φορέα. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

14 Σχετικές Δημοσιεύσεις
14/14 «Bridge-Embankment Interaction Under Transverse Ground Excitation» Kotsoglou A. and Pantazopoulou S., Earthquake Engineering and Structural Dynamics, (In Press 2007) 2. «Soil-Structure Interaction: Capacity Curve Evaluation and Seismic Assessment of Highway Overcrossings», Kotsoglou, A. and Pantazopoulou, S., 4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, Thessaloniki, Greece, June 2007 3. «Seismic Performance and Limit State Assessment of Highway Overcrossings», Kotsoglou, A. and Pantazopoulou, S., COMPDYN Computational Methods In Structural Dynamics and Earthquake Engineering, Rethymno, Greece, June 2007 4. «Σεισμική Συμπεριφορά Γεφυρών Οπλισμένου Σκυροδέματος με Συνεκτίμηση της Αλληλεπίδρασής τους με το Έδαφος και της Ενδοτικότητας των Επιχωμάτων Πρόσβασης», Κοτσόγλου, A. και Πανταζοπούλου, Σ., 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος ΤΕΕ, Οκτωβρίου 2006, Αλεξανδρούπολη 5. «Modeling of Embankment Flexibility and Soil-Structure Interaction in Integral Bridges», Kotsoglou, A. and Pantazopoulou, S., 1st European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, Geneva, Switzerland 3-8 September 2006 6. «Dynamic Response of Short Integral Concrete Bridges Considering Soil-Structure Interaction and Embankment Flexibility», Kotsoglou, A. and Pantazopoulou, S., 2nd International FIB Congress, Naples, Italy, 5-8 June 2006 Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

15 Ευχαριστίες Η παρούσα εργασία χρηματοδοτείται από την Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ) στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος «Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών ΑΣ.Προ.Γε» Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

16 ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΓΕΦΥΡΩΝ
Επιστημονική Ομάδα ΔΠΘ: Σ. Πανταζοπούλου, Καθηγήτρια ΔΠΘ Α. Κοτσόγλου, Πολ. Μηχ., MSc, Υ.Δ. ΔΠΘ Δ. Τιμοσίδης, Πολ. Μηχ., MSc, Υ.Δ. ΔΠΘ Συμμετοχή στις Ε.Ε.: 1.3. Εφαρμογή βελτιωμένων μεθόδων ανάλυσης στη μελέτη ανοιχτών θεμάτων αλληλεπίδρασης εδάφους-επιχώματος-αντιστηρίξεως ακροβάθρου-γέφυρας (Ε.Υ.Ε.: Γ.Γκαζέτας, ΕΜΠ) 2.3. Συμπεριφορά κόμβων βάθρων και καταστρώματος και κόμβων βάθρων – φρεάτων (Ε.Υ.Ε.: Σ. Πανταζοπούλου, ΔΠΘ) 3.2. Σχεδιασμός γεφυρών με βάση την επιτελεστικότητα και με συνεκτίμηση επιχωμάτων (Ε.Υ.Ε.: Β.Κόλιας, DENCO) Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης – Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

17 3.2. Σχεδιασμός γεφυρών με βάση την επιτελεστικότητα και με συνεκτίμηση των επιχωμάτων.
(Ε.Υ.Ε.: Β. Κόλιας, DENCO) ΔΠΘ: Εργασία 3.2: Σ. Πανταζοπούλου, Α. Κοτσόγλου 2/11 Στόχοι Εργασίας 3.2: Ορισμός στόχων επιτελεστικότητας για γέφυρες με μονολιθική σύνδεση ακροβάθρων- ανωδομής σε όρους μετακινήσεων. Ορισμός μοντέλου σχεδιασμού για τα διάφορα επίπεδα σεισμικού κινδύνου σχεδιασμού, με συνεκτίμηση των επιχωμάτων. Διαστασιολόγηση βάθρων και λοιπών στοιχείων για πραγματοποίηση των μετακινήσεων σχεδιασμού και ανάληψη των λοιπών φορτίων. Παραδοτέα Ενότητας 3.2: Στόχοι επιτελεστικότητας για γέφυρες με μονολιθική σύνδεση ακροβάθρων-ανωδομής σε όρους μετακινήσεων. Μοντέλο σχεδιασμού με συνεκτίμηση των επιχωμάτων για χρήση σε συνδυασμό με ανελαστικά φάσματα σχεδιασμού για τον προσδιορισμό της απαιτούμενης πλαστιμότητας και μετακίνησης διαρροής. Οδηγίες για την διαδικασία διαστασιολόγησης βάθρων και λοιπών στοιχείων, για πραγματοποίηση των μετακινήσεων σχεδιασμού και ανάληψη των λοιπών φορτίων της ανωδομής. Παραδείγματα εφαρμογής της προτεινόμενης μεθόδου και συγκριτική διερεύνηση των αποτελεσμάτων σε σχέση με αυτά της ισχύουσας διαδικασίας σχεδιασμού. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

18 Ορισμός Στόχων Επιτελεστικότητας Ορισμός Μετακίνησης Στόχου
3/11 Κριτήρια Επιτελεστικότητας Επίπεδα Λειτουργίας Δυνατότητα κυκλοφορίας μετά το πέρας του σεισμικού συμβάντος Απαιτούμενο χρονικό διάστημα για την αποκατάσταση της κυκλοφορίας ATC-32 ACI-341 AASHTO (LRFD 2001) CALTRANS (SDC 1999) EUROCODE 8 Ανάλογα των χαρακτηριστικών των αναμενόμενων σεισμών σχεδιασμού καθώς και της εκτιμώμενης συχνότητας εμφάνισής τους, παρέχονται κριτήρια επιτελεστικότητας φορέων γεφυρών από πλήθος διεθνών κανονιστικών διατάξεων αλλά και αντίστοιχων επιστημονικών αναφορών. Βασικό χαρακτηριστικό τους αποτελεί ο ορισμός επιπέδων λειτουργίας και ασφάλειας με εκτίμηση τόσο της μετασεισμικής ικανότητας ανάληψης του κυκλοφοριακού φόρτου όσο και της αντίστοιχης στατικής και δυναμικής επάρκειας του φορέα που οριοθετείται με τον αντίστοιχο προσδιορισμό των αναμενόμενων βλαβών καθώς και του αντίστοιχου απαιτούμενου χρόνου αποκατάστασής τους. Στην περίπτωση μονολιθικά συνδεδεμένων φορέων εδραζόμενων επί των επιχωμάτων πρόσβασης (Highway Overcrossings), η δημιουργία εναλλακτικού μηχανισμού ανάληψης της σεισμικής τέμνουσας βάσει των εξαγόμενων της ενότητας 1.3 και η συνεχής μεταβολή των δυναμικών χαρακτηριστικών του συστήματος λόγω της προοδευτικής ενεργοποίησης των επιχωμάτων υπό αυξανόμενη σεισμική ένταση, καθιστούν αναγκαίο τον προσδιορισμό στόχων επιτελεστικότητας σε όρους μετακινήσεων ή στροφών ώστε να είναι δυνατός ο επαρκής σχεδιασμός των επιμέρους δομικών στοιχείων έναντι των σεισμικών δράσεων. Επίπεδα Ασφαλείας Έκταση παρατηρούμενων βλαβών λόγω της σεισμικής διέγερσης Απαιτούμενο χρονικό διάστημα για αποκατάσταση των βλαβών Ορισμός Μετακίνησης Στόχου Δημιουργία εναλλακτικού μηχανισμού ανάληψης της σεισμικής τέμνουσας λόγω της ενεργοποίησης των επιχωμάτων πρόσβασης. Αυξημένες απαιτήσεις παραμορφωσιμότητας για τα υποστυλώματα του μεσόβαθρου. Υπολογισμός των σεισμικών απαιτήσεων για τα υποστυλώματα του μεσόβαθρου με βάση τα νέα δεδομένα σε όρους πλαστιμότητας μετακινήσεων ή στροφών. Σχεδιασμός και Διαστασιολόγηση έναντι των αναπροσαρμοσμένων σεισμικών απαιτήσεων Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

19 Μοντέλο Σχεδιασμού 4/11 Μεθοδολογία Σχεδιασμού Μονολιθικών Γεφυρών με Συνεκτίμηση της Αλληλεπίδρασης Εδάφους Γεφυρών Επιλογή ικανού αριθμού αντιπροσωπευτικών επιταχυνσιογραφημάτων για σχεδιασμό. Δημιουργία αντίστοιχων ομάδων επιταχυνσιογραφημάτων διαδοχικά αυξανόμενης έντασης. Διαδοχική εφαρμογή του μοντέλου (Kotsoglou and Pantazopoulou 2007) και υπολογισμός του κρίσιμου μήκους συμμετοχής επιχώματος και των αντίστοιχων δυναμικών του χαρακτηριστικών. Υπολογισμός της δυναμικής απόκρισης του συνολικού φορέα με βάση το προτεινόμενο μοντέλο της ενότητας 1.3 (Kotsoglou and Pantazopoulou 2007). Υπολογισμός της μέγιστης προκύπτουσας μετακίνησης του φορέα και των αντίστοιχων δυνάμεων που παραλαμβάνουν τα επιμέρους δομικά στοιχεία (βάθρα, πασσαλοθεμελίωση, επιχώματα κλπ) και εξαγωγή ζεύγους τιμών «Δύναμη- Μετακίνηση» για κάθε επίπεδο επιβαλλόμενης έντασης. Δημιουργία υπερωθητικής καμπύλης η οποία διέρχεται από τα ζεύγη τιμών που έχουν προσδιοριστεί. Για τον σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε μοντέλο σχεδιασμού για χρήση σε συνδυασμό με ελαστικά ή ανελαστικά φάσματα, βάσει του αναλυτικού μοντέλου προσομοίωσης φορέων γεφυρών με συνυπολογισμό της αλληλεπίδρασης επιχώματος-ανωδομής της ενότητας 1.3. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η συνεχής μεταβολή των δυναμικών χαρακτηριστικών του φορέα ανάλογα της επιβαλλόμενης σεισμικής έντασης καθώς και του βαθμού συμμετοχής των παρακείμενων εδαφικών μαζών στην συνολική απόκριση, καθιστούν αναγκαία την συνεχή αναπροσαρμογή των χαρακτηριστικών του μοντέλου σχεδιασμού. Στην παρούσα εργασία προτείνεται διαδοχική εφαρμογή του μοντέλου Kotsoglou and Pantazopoulou 2007 της ενότητας 1.3 κατά την επαναληπτικά αυξανόμενη επιβολή επιλεγμένων επιταχυνσιογραφημάτων (IDA-Incremental Dynamic Analysis) και εξαγωγή ζευγών τιμών «Δύναμης-Μετακίνησης Κορυφής», η προβολή των οποίων επί κοινού συστήματος αξόνων παρέχει την αντίστοιχη υπερωθητική καμπύλη του συστήματος. Με τον τρόπο αυτό τα επιμέρους χαρακτηριστικά που υπεισέρχονται στις αναλύσεις (πχ. Κρίσιμο μήκος συμμετοχής επιχώματος, συμμετέχουσα μάζα και δυσκαμψία επιχώματος κλπ) αναπροσαρμόζονται κατάλληλα ανάλογα του επιπέδου της επιβαλλόμενης έντασης. Τα επιμέρους βήματα της προτεινόμενης μεθοδολογίας παρατίθενται στην παρούσα διαφάνεια. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

20 (Kotsoglou and Pantazopoulou 2007) Output (Displacements)
Μοντέλο Σχεδιασμού 5/11 Μεθοδολογία Σχεδιασμού Μονολιθικών Γεφυρών – Incremental Dynamic Analysis Μοντέλο Ανάλυσης (Kotsoglou and Pantazopoulou 2007) Input (Acceleration) Output (Displacements) Σχηματικά, η υπερωθητική καμπύλη του συστήματος προκύπτει από την διαδοχική εφαρμογή του προτεινόμενου αναλυτικού μοντέλου της ενότητας 1.3 κατά την επιβολή σταδιακά αυξανόμενης σεισμικής έντασης. >> Τα χαρακτηριστικά του αναλυτικού προσομοιώματος δεν παραμένουν σταθερά, αλλά μεταβάλλονται ανάλογα της επιβαλλόμενης σεισμικής έντασης. Τα δυναμικά χαρακτηριστικά του συστήματος καθώς και το κρίσιμο μήκος συμμετέχοντος επιχώματος Lc υπολογίζονται για κάθε επίπεδο σεισμικής έντασης. Pushover Curve Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

21 Επιτελεστικότητα - Σεισμική Αποτίμηση της PSO
6/11 Με εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου προσδιορίζεται η υπερωθητική καμπύλη του συνολικού φορέα, με συνυπολογισμό της ανάλογα της επιβαλλόμενης σεισμικής έντασης, σταδιακής ενεργοποίησης των επιχωμάτων πρόσβασης και των φαινομένων αλληλεπίδρασης. Η ικανότητα παραμόρφωσης των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου παρέχεται από γνωστά μοντέλα της διεθνούς βιβλιογραφίας. Panagiotakos and Fardis 2001 Lehman et al. 1998 Priestley et al. 1996 Ικανότητα Υποστυλωμάτων Μελετώντας λοιπόν την σεισμική συμπεριφορά του φορέα της γέφυρας, η αναγνώριση διαφορετικών επιπέδων επιτελεστικότητας ανάλογα της επιβαλλόμενης σεισμικής έντασης, λόγω της προοδευτικής συμμετοχής των επιχωμάτων πρόσβασης στην συνολική απόκριση, αναδεικνύεται σε κυρίαρχο παράγοντα κατά τον σχεδιασμό και την αποτίμηση. Με χρήση του αναλυτικού προτεινόμενου μοντέλου, παρέχεται η δυνατότητα για τον υπολογισμό της υπερωθητικής καμπύλης του συνολικού φορέα με συνεκτίμηση του βαθμού αλληλεπίδρασης με το έδαφος, και συνεπώς για τον ορισμό νέων αναπροσαρμοσμένων επιπέδων επιτελεστικότητας του συστήματος. Στις απεικονίσεις μπορούμε να δούμε την καμπύλη αντοχής του μεσόβαθρου, την υπερωθητική καμπύλη του συνολικού φορέα, η οποία υπολογίστηκε με χρήση του προτεινόμενου μοντέλου με συνυπολογισμό της συμμετοχής των επιχωμάτων, καθώς και τον συσχετισμό των σεισμικών απαιτήσεων με την αντίστοιχη ικανότητα του συστήματος. (Δηλαδή το φάσμα επιταχύνσεων-μετακινήσεων ADRS και την αντίστοιχη υπερωθητική καμπύλη). Η οριακή ικανότητα των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου, η οποία μπορεί να υπολογίζεται με βάση πλήθος σχετικών μοντέλων που διατίθενται στην διεθνή βιβλιογραφία, καθορίζει και την αντοχή θραύσης στην υπερωθητική καμπύλη που έχει κατασκευασθεί, ενώ είναι εμφανής η συνεισφορά των επιχωμάτων στην ανάληψη των σεισμικών απαιτήσεων του συστήματος. Η Σεισμική αποτίμηση της γέφυρας πραγματοποιείται με τον συσχετισμό του φάσματος A.D.R.S και της αντίστοιχης καμπύλης αντοχής του συνολικού φορέα (Pushover Curve). Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

22 Επιτελεστικότητα - Σεισμική Αποτίμηση της PSO
7/11 Με εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου υπολογίστηκαν οι σεισμικές απαιτήσεις των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου της PSO σε όρους μετακίνησης κορυφής βάσει της νέας θεώρησης. Πραγματοποιήθηκε συσχέτιση των αποτελεσμάτων με την σεισμική ένταση και τα κριτήρια επιτελεστικότητας διεθνών κανονισμών ή επιστημονικών αναφορών. Από την εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου επί της ενοργανωμένης άνω διάβασης PSO με την χρήση πλήθους επιλεγμένων χαρακτηριστικών επιταχυνσιογραφημάτων, υπολογίστηκαν οι αναμενόμενες μετακινήσεις κορυφής του μεσόβαθρου και τα αποτελέσματα αντιπαραβάλλονται με την επιβαλλόμενη σεισμική ένταση καθώς και τα αντίστοιχα κριτήρια επιτελεστικότητας που προβλέπονται από το ACI-341 report. Από την μελέτη των διαγραμμάτων ορίζονται κριτήρια επιτελεστικότητας σε όρους μετακίνησης κορυφής για τα υποστυλωματα του μεσόβαθρου. Από τα εξαγόμενα αποτελέσματα κατά την εφαρμογή της μεθόδου παρατηρούνται ιδιαίτερα αυξημένες απαιτήσεις μετακίνησης κορυφής έναντι ισχυρών σεισμικών συμβάντων (Takatori-Kobe 1995). Partial Replacement Repairable Damage No Significant Damage Upper limit Lower limit Average Line Απόκριση της PSO ανάλογα της επιβαλλόμενης έντασης και συσχετισμός με κριτήρια επιτελεστικότητας (ACI-341) Από τα εξαγόμενα αποτελέσματα κατά την εφαρμογή της μεθόδου παρατηρούνται ιδιαίτερα αυξημένες απαιτήσεις μετακίνησης κορυφής έναντι ισχυρών σεισμικών συμβάντων (Takatori-Kobe 1995). Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

23 Επιτελεστικότητα - Σεισμική Αποτίμηση της PSO
8/11 Από τα αναλυτικά εξαγόμενα προκύπτει η ανεπάρκεια των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου κατά τον συσχετισμό των προσδιορισμένων σεισμικών απαιτήσεων βάσει του προτεινόμενου μοντέλου με τα αντίστοιχα κριτήρια του CALTRANS SDC 1999. Συνεπώς ο σχεδιασμός και η διαστασιολόγηση των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου με βάση την κλασική θεώρηση (μεγάλες διατομές μικρής παραμορφωσιμότητας) κρίνεται ανεπαρκής λόγω της ενεργοποίησης και της συμμετοχής των επιχωμάτων στην συνολική απόκριση του συστήματος. Υπερωθητική Καμπύλη μεσόβαθρου της PSO και οριακή μετακίνηση από CALTRANS SDC 1999 Μελετώντας τα διαγράμματα της προηγούμενης διαφάνειας, προκύπτει η ανεπάρκεια των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου κατά τον συσχετισμό των προσδιορισμένων σεισμικών απαιτήσεων βάσει του προτεινόμενου μοντέλου με τα αντίστοιχα κριτήρια πχ. του CALTRANS SDC 1999. Συνεπώς ο σχεδιασμός και η διαστασιολόγηση των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου με βάση την κλασική θεώρηση (μεγάλες διατομές μικρής παραμορφωσιμότητας) κρίνεται ανεπαρκής λόγω των επιπρόσθετων απαιτήσεων που επιβάλλονται κατά την ενεργοποίηση και της συμμετοχή των επιχωμάτων στην συνολική απόκριση του συστήματος. Ο Σχεδιασμός των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου, μπορεί να πραγματοποιείται βάσει της μετακίνησης στόχου που προσδιορίζεται από την εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου κατά το οποίο συνυπολογίζονται οι επιπτώσεις της αλληλεπίδρασης εδάφους-ανωδομής. Μικρές διατομές μεγάλης παραμορφωσιμότητας προτείνονται κατά τον σχεδιασμό, ώστε τα υποστυλώματα του μεσόβαθρου να φέρουν με επιτυχία τα φορτία βαρύτητας της ανωδομής και παράλληλα να πραγματοποιούν με επιτυχία τις αυξημένες απαιτούμενες μετακινήσεις. Στρατηγικές Σχεδιασμού >> Μικρές διατομές μεγάλης παραμορφωσιμότητας προτείνονται κατά τον σχεδιασμό, ώστε τα υποστυλώματα του μεσόβαθρου να φέρουν με επιτυχία τα φορτία βαρύτητας της ανωδομής και παράλληλα να πραγματοποιούν με επιτυχία τις αυξημένες απαιτούμενες μετακινήσεις. Συνεπώς, ο σχεδιασμός των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου, μπορεί να πραγματοποιείται βάσει της μετακίνησης στόχου που προσδιορίζεται από την εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

24 Συμπεράσματα 9/11 Λόγω της αδρανειακής και κινηματικής αλληλεπίδρασης αλλά και της ενδοτικότητας των επιχωμάτων πρόσβασης, οι πραγματικές απαιτήσεις των υποστυλωμάτων του μεσόβαθρου αυξάνονται σημαντικά σε σχέση με τις προβλέψεις κατά τον σχεδιασμό με συνήθεις συμβατικές μεθόδους. Με την εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου σχεδιασμού προσδιορίζονται οι απαιτήσεις του συστήματος σε όρους πλαστιμότητας μετακινήσεων ή στροφής με συνεκτίμηση της σταδιακής ενεργοποίησης του εναλλακτικού μηχανισμού ανάληψης της σεισμικής τέμνουσας καθώς και της συμμετοχής των επιχωμάτων πρόσβασης στην συνολική απόκριση. Σύμφωνα με τα αναλυτικά εξαγόμενα, προτείνεται ο σχεδιασμός μικρότερων διατομών με ικανή περίσφιξη για τα υποστυλώματα του μεσόβαθρου ώστε να παρέχεται επαρκής παραμορφωσιμότητα για την πραγματοποίηση των ιδιαίτερα αυξημένων απαιτήσεων μετακίνησης κορυφής στην περιοχή του μεσόβαθρου. Με βάση τα παραπάνω, ορίστηκαν κριτήρια επιτελεστικότητας φορέων γεφυρών με συνεκτίμηση της αλληλεπίδρασης εδάφους-ανωδομής, σε όρους μετακίνησης στόχου ανάλογα του επιπέδου της επιβαλλόμενης σεισμικής έντασης. Πραγματοποιήθηκε η τεκμηρίωση της διαδικασίας σχεδιασμού με εφαρμογή της προτεινόμενης μεθοδολογίας επί της ενοργανωμένης PSO. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

25 Σχετικές Δημοσιεύσεις
10/11 «Bridge-Embankment Interaction Under Transverse Ground Excitation» Kotsoglou A. and Pantazopoulou S., Earthquake Engineering and Structural Dynamics, (In Press 2007) 2. «Soil-Structure Interaction: Capacity Curve Evaluation and Seismic Assessment of Highway Overcrossings», Kotsoglou, A. and Pantazopoulou, S., 4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, Thessaloniki, Greece, June 2007 3. «Seismic Performance and Limit State Assessment of Highway Overcrossings», Kotsoglou, A. and Pantazopoulou, S., COMPDYN Computational Methods In Structural Dynamics and Earthquake Engineering, Rethymno, Greece, June 2007 4. «Σεισμική Συμπεριφορά Γεφυρών Οπλισμένου Σκυροδέματος με Συνεκτίμηση της Αλληλεπίδρασής τους με το Έδαφος και της Ενδοτικότητας των Επιχωμάτων Πρόσβασης», Κοτσόγλου, A. και Πανταζοπούλου, Σ., 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος ΤΕΕ, Οκτωβρίου 2006, Αλεξανδρούπολη 5. «Modeling of Embankment Flexibility and Soil-Structure Interaction in Integral Bridges», Kotsoglou, A. and Pantazopoulou, S., 1st European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, Geneva, Switzerland 3-8 September 2006 6. «Dynamic Response of Short Integral Concrete Bridges Considering Soil-Structure Interaction and Embankment Flexibility», Kotsoglou, A. and Pantazopoulou, S., 2nd International FIB Congress, Naples, Italy, 5-8 June 2006 Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007

26 Ευχαριστίες 11/11 Η παρούσα εργασία χρηματοδοτείται από την Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ) στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος «Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών ΑΣ.Προ.Γε» Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑσΠροΓε-Αντισεισμική Προστασία Γεφυρών, Απρίλιος 2007