Ανάλυση γεφυρών με σεισμική μόνωση

• Κύριος συγγραφέας: Αλεξάκης, Χαράλαμπος
• Άλλοι συγγραφείς: Φαρδής, Μιχαήλ
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2007
• Θέματα: 624.2

Ένα από τα θέματα προβληματισμού στη σεισμική μόνωση γεφυρών μέσω δύο μονωτήρων τριβής σε συμμετρική θέση ως προς τον διαμήκη άξονα της γέφυρας είναι ο μηδενισμός του κατακορύφου φορτίου του εφεδράνου/μονωτήρα λόγω της στρεπτικής - περί το διαμήκη άξονα – ταλάντωσης του φορέα καταστρώματος, οπότε η οριζόντια ταλάντωση και η μεταβολή του κατακορύφου φορτίου των μονωτήρων οφείλονται στην απόκριση της γέφυρας κατά την εγκάρσια στον άξονά της διεύθυνση, και το συχνοτικό περιεχόμενο και οι φάσεις της οριζόντιας και της κατακόρυφης ταλάντωσης επηρεάζονται από κοινού από την ελαστική απόκριση του βάθρου και του φορέα καταστρώματος (στρεπτική ταλάντωση περί τον διαμήκη άξονα). Σκοπός της εργασίας είναι να διερευνήσει τη μεταβολή του αξονικού φορτίου στα εφέδρανα σεισμικής μόνωσης τύπου σφαιρικής επιφάνειας ολίσθησης και την πιθανότητα ανασήκωσης του φορέα καταστρώματος. Περιλαμβάνονται στο προσομοίωμα τα βάθρα και ο φορέας με τους κατάλληλους βαθμούς ελευθερίας και ιδιότητες μάζας και δυσκαμψίας. Γίνεται ανάλυση ευαισθησίας σε μία σειρά από παραμέτρους, όπως η δυσκαμψία των εφεδράνων και του βάθρου, ο λόγος μαζών και υψών φορέα καταστρώματος και βάθρου, τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του φορέα καταστρώματος, η θέση των μονωτήρων ως προς το διαμήκη άξονα της γέφυρας και η ένταση της σεισμικής διέγερσης. Διερευνάται η επιρροή των παραμέτρων αυτών στην απόκριση της γέφυρας (μετατόπιση και επιτάχυνση του φορέα καταστρώματος και του βάθρου) και στην οριζόντια δύναμη που αναλαμβάνουν τα εφέδρανα. Το συμπέρασμα είναι ότι ο κίνδυνος ανασήκωσης του φορέα καταστρώματος εξαρτάται μόνον από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της διατομής του φορέα καταστρώματος και αυξάνεται κατά πολύ για υψίκορμες διατομές. Σε διατομές με ύψος κιβωτίου παρόμοιου μεγέθους με την απόσταση μεταξύ των εφεδράνων στη στήριξη στο βάθρο, έχομε σχεδόν βέβαιη ανασήκωση του φορέα για σεισμική δράση με PGA στο βράχο πάνω από 0.5g, ή πιθανότητα ανασήκωσης 20-35% γιά PGA στο βράχο 0.4g. Οι υπόλοιπες παράμετροι διαδραματίζουν ασήμαντο ρόλο. Πραγματοποιήθηκε πειραματική και αναλυτική έρευνα σεισμικής μόνωσης γέφυρας με ελαστομεταλλικά εφέδρανα με ή χωρίς πυρήνα μολύβδου (περιλαμβανομένων ψευδοδυναμικών δοκιμών σε μεγάλη κλίμακα), με ή χωρίς πρόσθετη απόσβεση. Επιδιώκεται να προσδιοριστεί η σχέση μεταξύ της αύξησης της θεμελιώδους ιδιοπεριόδου του συστήματος και της προσθήκης αυξημένης απόσβεσης στο σύστημα σε γέφυρες με σεισμική μόνωση και τελικώς να γίνουν συστάσεις για σχεδιασμό και προδιαγραφές. Στο δεύτερο σκέλος της παρούσας διατριβής, παρουσιάζεται η αναλυτική έρευνα, η οποία βασίζεται στα αποτελέσματα τις αντίστοιχης πειραματικής. Περιγράφονται και χρησιμοποιούνται γραμμικά και μη γραμμικά αναλυτικά προσομοιώματα. Διερευνώνται οι καταλληλότερες παράμετροι ανάλυσης των προσομοιωμάτων, ώστε τα αποτελέσματα της ανάλυσης να είναι συμβατά κατά το μέγιστο δυνατόν με τα πειραματικά. Οι παράμετροι ανάλυσης συγκρίνονται με αυτές που προτείνονται από τον κατασκευαστή/προμηθευτή. Διερευνάται η καταλληλότητα του εκάστοτε προσομοιώματος για τις διάφορες εφαρμογές και γίνονται συστάσεις για την ευαισθησία του, την αποτελεσματικότητά του και τον τρόπο χρήσης του. Πέρα από την εύρεση και τον σχολιασμό των κατάλληλων παραμέτρων και συστάσεων για την βέλτιστη ανάλυση, ως γενικότερο συμπέρασμα θα μπορούσε να αναφερθεί το ότι μία «ισοδύναμη» ελαστική (γραμμική) ανάλυση, με κατάλληλη επιλογή παραμέτρων, κρίνεται αρκετά αξιόπιστη για ελαστομεταλλικά εφέδρανα. Ακόμα και η έντονη υστερητική συμπεριφορά των ελαστομεταλλικών εφεδράνων με πυρήνα μολύβδου περιγράφεται αξιόπιστα, χωρίς ένα μη-γραμμικό αναλυτικό μοντέλο (Bouc-Wen) να προσφέρει ιδιαίτερα μεγαλύτερη αξιοπιστία. Στην περίπτωση όμως συστήματος μόνωσης με αποσβεστήρα, μία γραμμική ανάλυση αδυνατεί να περιγράψει με τον καλύτερο δυνατό τρόπο την απόκριση του συστήματος, όταν αυτή καθορίζεται κυρίως από τις ιδιότητες του αποσβεστήρα. Στην τελευταία περίπτωση, ένα πιο σύνθετο μη γραμμικό μοντέλο, προσφέρει μεγαλύτερη αξιοπιστία στον μελετητή.