Αναλυτική Και Πειραματική Έρευνα Επί Των Δυνατοτήτων Αξιοποίησης Των Ακροβάθρων Στην Αντισεισμικότητα Των Γεφυρών

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας Διατριβής αποτελεί η αναλυτική και πειραματική διερεύνηση επί της αντισεισμικής μηχανικής απόκρισης και απόδοσης ενός απλού και καινοτόμου μηχανισμού ανάσχεσης των σεισμικών μετακινήσεων του φορέα των γεφυρών κατά την διαμήκη διεύθυνση. Αδρομερώς περιγραφόμενος ο προτεινόμενος Μηχανισμός συνίσταται από τοιχοειδές εξάρτημα σε κάθε άκρο του φορέα της γέφυρας, συνδεόμενο μονολιθικώς με τον φορέα και εδραζόμενο επί πυθμένος καταλλήλου διαμήκους εντορμίας που διαμορφώνεται στο άνω πέλμα του οικείου κεφαλοδέσμου. Το εύρος της εντορμίας ρυθμίζεται καταλλήλως ώστε τα εναπομείναντα κενά εκατέρωθεν του τοιχοειδούς εξαρτήματος εδράσεως του φορέα να επιτρέπουν την ακώλυτη εκδήλωση των λειτουργικών συστολοδιαστολών του φορέα, αλλά τα τοιχώματα της εντορμίας να παρεμποδίζουν δραστικώς την ελεύθερη ταλάντωση του φορέα κατά τον σεισμό, καθώς το μέγεθος των σεισμικών μετακινήσεων είναι πολλαπλάσιο εκείνων που δημιουργούν οι λειτουργικές απαιτήσεις. Για την ένταξη του Μηχανισμού στο υπολογιστικό προσομοίωμα εφαρμόζονται οι κανονιστικές διατάξεις που αναφέρονται στη διαχείριση του προβλήματος των αντισεισμικών ανασχετήρων (stoppers) των γεφυρών.Στο αναλυτικό σκέλος της έρευνας εξετάστηκαν γέφυρες όλων των κατασκευαστικών ειδών, οι οποίες διαστασιολογήθηκαν εκάστη σε δύο παραλλαγές, η μία χωρίς τον προτεινόμενο μηχανισμό και η άλλη με τον προτεινόμενο μηχανισμό. Εκτός της εφαρμογής του Μηχανισμού σε συγκεκριμένες περιπτώσεις γεφυρών διενεργήθηκε μια πολυπαραμετρική διερεύνηση της συμπεριφοράς του προτεινόμενου μηχανισμού ώστε να προκύψει η αποδοτικότητα του.. Όσον αφορά το αναλυτικό σκέλος, προτάθηκε επίσης μια μεθοδολογία για την βελτίωση της κανονικότητας των μονολιθικών γεφυρών. Στο πειραματικό σκέλος της έρευνας εξετάστηκε η επιρροή των κυριότερων παραμέτρων, όπως το εύρος των λειτουργικών διακένων (gap) και το άνοιγμα διατμήσεως του τοιχοειδούς εδράσεως στα μηχανικά χαρακτηριστικά του Μηχανισμού καθώς και ένας τρόπος αποφυγής των εφεδράνων στα πλησιέστερα προς τα ακρόβαθρα μεσόβαθρα (ο οποίος μελετήθηκε και αναλυτικά με εφαρμογή σε μεγάλη οδογέφυρα της Εγνατίας Οδού), ο οποίος συνίσταται στην παρεμπόδιση της ενσωμάτωσης στο σκυρόδεμα των διαμήκων καμπτικών οπλισμών σε κατάλληλες θέσεις και σε κατάλληλο μήκος. Συμπερασματικά αναφέρεται πως μέσω του καινοτόμου μηχανισμού stopper είναι δυνατή η διοχέτευση καταλλήλου τμήματος των σεισμικών αδρανειακών δράσεων στα ακρόβαθρα ώστε να μην υποαπασχολούνται τα μεσόβαθρα, γεγονός που θα οδηγούσε αφενός σε λύσεις αντιοικονομικού ελαχίστου οπλισμού και αφετέρου θα διετάρασσε την κανονικότητα του συστήματος με αποτέλεσμα την κανονιστική ποινή της μειώσεως της τιμής του συντελεστή συμπεριφοράς. Η μεταφορά των σεισμικών δράσεων στα ακρόβαθρα γίνεται κατευθείαν στο θεμέλιο, οπότε η παραλαβή τους είναι δραστικώς ευχερέστερη, καθόσον αυτές δεν συνοδεύονται από σεισμικές ροπές ανατροπής. Αναφορικώς με την πρόταση για την αδάπανη κανονικοποίηση των υπό δυσμενή γεωμετρία ανισοϋψών βάθρων γεφυρών, αυτή συνεπάγεται όχι μόνον αυξημένη αξιοπιστία έναντι του σεισμικού πλήγματος αλλά και σημαντικό οικονομικό όφελος στην εξασφάλιση της αντισεισμικότητας. Επίσης, η αξιοποίηση της δυνατότητας αποφυγής της πρόσφυσης σε κατάλληλες θέσεις και μήκη των καμπτικών διαμήκων οπλισμών των μεσοβάθρων δίνει την δυνατότητα της αποφυγής εφεδράνων και της επεκτάσεως της μονολιθικότητας ακόμη και στις περιπτώσεις ακραίων (πλησιέστερων προς τα ακρόβαθρα) μεσοβάθρων, τα οποία ως γνωστόν απειλούνται από τους λειτουργικούς καταναγκασμούς στις γέφυρες μεγάλου μήκους. Εν κατακλείδι, όπως προέκυψε και από το αναλυτικό σκέλος της Διατριβής, η εφαρμογή του μηχανισμού μειώνει δραστικά το λεγόμενο αντισεισμικό κόστος, ενώ ταυτόχρονα αυξάνει την αξιοπιστία των αντισεισμικών προβλέψεων των γεφυρών.