ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΓΕΦΥΡΩΝ
με Βάση τις Μετακινήσεις
Β. Γ. Μπαρδάκης, Υποψήφιος Διδάκτορας, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
Τ. Β. Παναγιωτάκος, Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
Μ. Ν. Φαρδής, Καθηγητής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
Λέξεις κλειδιά: γέφυρες Ο/Σ, βάθρα Ο/Σ, σχεδιασμός με βάση τις μετακινήσεις, αντισεισμικός σχεδιασμός
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Στο σεισμικό σχεδιασμό νέων δομημάτων ή στην αποτίμηση υφισταμένων με βάση τις μετακινήσεις, βασική παράμετρος της απόκρισης είναι οι σεισμικές μετακινήσεις. Η εργασία προτείνει μεθοδολογία αντισεισμικού σχεδιασμού με βάση τις μετακινήσεις για γέφυρες με φορέα Π/Σ, μονολιθικά συνδεδεμένο με μεσόβαθρα Ο/Σ. Περιλαμβάνει μια απλή διαδικασία για την εκτίμηση των απαιτούμενων ανελαστικών παραμορφώσεων, με βάση ελαστική φασματική ανάλυση, δηλ. επεκτείνοντας τον κανόνα των «Ίσων Μετακινήσεων» στο επίπεδο μέλους. Η διαδικασία αναπτύσσεται και βαθμονομείται με τη βοήθεια μή-γραμμικών δυναμικών αναλύσεων (χρόνο-ιστορίας) και εφαρμόζεται σε μια αντιπροσωπευτική γέφυρα τριών ανοιγμάτων που κατασκευάζεται με προβολοδόμηση.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Στο σεισμικό σχεδιασμό νέων δομημάτων ή στην αποτίμηση υφισταμένων με βάση τις μετακινήσεις, η βασική παράμετρος της απόκρισης είναι οι σεισμικές μετακινήσεις: τα κριτήρια σχεδιασμού και οι έλεγχοι ασφαλείας εκφράζονται σε όρους μετακινήσεων ή παραμορφώσεων, αντί δυνάμεων.
Η ιδέα σχεδιασμού με βάση τις μετακινήσεις έχει προχωρήσει πολύ περισσότερο για τα κτίρια παρά για τις γέφυρες. Καθόσον μας ενδιαφέρει ο σχεδιασμός βάσει κανονισμών, η σημερινή κατάσταση της γνώσης για τον σχεδιασμό νέων κτιρίων παρουσιάζεται στο Παράρτημα Ι-Μέρος 2 του SEAOC Blue Book 1999 (SEAOC, 1999). Εκεί προτείνονται δύο μέθοδοι σχεδιασμού με βάση τις μετακινήσεις: η «’μεση» και η των «Ίσων-μετακινήσεων». Στην πρώτη, που προτάθηκε από τον Priestley στα μέσα της δεκαετίας του '90 (Priestley et al, 1995a, 1995b, 1997) καθορίζεται στην αρχή μια συνολική μετακίνηση-στόχος, Δ1; ενός ισοδύναμου προς το κτίριο μονοβάθμιου συστήματος, με βάση όρια σχετικών μετακινήσεων ορόφων που καθορίζονται ανάλογα με το υλικό κατασκευής, το δομικό σύστημα και τη στάθμη του σεισμού. Για κανονικά κτίρια, προτείνονται και τροποποιητικοί συντελεστές - εξαρτώμενοι απ' το δομικό σύστημα και τον αριθμό των ορόφων. Από το φάσμα μετακινήσεων του σεισμού σχεδιασμού και την τιμή της συνολικής μετακίνησης-στόχου, At, προκύπτει, για τιμή του συντελεστή απόσβεσης που καθορίζεται ανάλογα με το υλικό κατασκευής, το δομικό σύστημα και τη στάθμη του σεισμού, η ενεργός ιδιοπερίοδος στη μέγιστη μετακίνηση της απόκρισης. Αυτή χρησιμοποιείται (για γνωστή συνολική μάζα) για να υπολογισθεί η επιβατική δυσκαμψία του ισοδυνάμου συστήματος στη μέγιστη μετακίνηση. Η απαιτούμενη τέμνουσα βάσεως καθορίζεται στη συνέχεια ως το γινόμενο της επιβατικής δυσκαμψίας επί τη συνολική μετακίνηση-στόχο, At. Η κατανομή της στα μέλη του συστήματος και η διαστασιολόγησή τους για τις απαιτήσεις αντοχής που προκύπτουν έτσι γίνεται όπως στο συμβατικό σχεδιασμό με βάση τις δυνάμεις. Στο τέλος γίνεται ανελαστική στατική ανάλυση (pushover) μέχρι τη συνολική μετακίνηση-στόχο, At για να ελεγχθεί ότι δεν εξαντλούνται τα όρια των σχετικών μετακινήσεων ορόφων και η διαθέσιμη πλαστιμότητα των πλάστιμων μελών. Η διαδικασία ολοκληρώνεται με ικανοτικό σχεδιασμό έναντι των ψαθυρών τρόπων αστοχίας, ώστε να εξασφαλισθεί ο επιθυμητός μηχανισμός ανελαστικής συμπεριφοράς.