Μελέτη σύμμικτης γέφυρας με δοκούς μορφής μικροκιβωτίων.

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία, που εκπονείται στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος “Δομοστατικός σχεδιασμός και ανάλυση των κατασκευών”, μελετάται η απόκριση μιας αμφιέρειστης σύμμικτης γέφυρας με δοκούς μορφής αεροστεγών μικροκιβωτίων, ανοίγματος 50 m. Η σύνδεση καταστρώματος ακροβάθρων πραγματοποιείται μέσω ελαστομεταλλικών εφεδράνων. Η μελέτη και ο αντισεισμικός σχεδιασμός της γέφυρας γίνεται σύμφωνα με τις διατάξεις των Ευρωκωδίκων, των Οδηγιών για την Αντισεισμική Μελέτη Γεφυρών (ΟΑΜΓ) και των Οδηγιών για Σεισμική Μόνωση (ΟΣΜ). Για την ανάλυση του φορέα χρησιμοποιείται το πρόγραμμα SAP2000, v.14.0.0. Το μοντέλο προσομοίωσης γίνεται με τη βοήθεια εσχάρας δοκών (διαμήκων και εγκάρσιων στοιχείων δοκού) για την πλάκα καταστρώματος, στοιχείων δοκού κατά τη διαμήκη έννοια για τα μικροκιβώτια και στοιχείων συνδέσμου (link elements) για τη μεταξύ τους διατμητική σύνδεση. Οι στηρίξεις στα ακρόβαθρα προσομοιώνονται με στοιχεία συνδέσμου (link elements) επίσης, στα οποία προσδίδονται οι σταθερές ελατηρίου για τις τρείς διευθύνσεις βαθμών ελευθερίας (στροφικών και μετακινησιακών). Η ανάλυση των δοκών βάσει του ως άνω προσομοιώματος στηρίζεται στη μέθοδο των επιμέρους διατομών και το αποτέλεσμα «διαβάζεται» στο χάλυβα και στο σκυρόδεμα χωριστά. Για τις απαραίτητες αναλύσεις διατομών και την εύρεση της καμπτικής αντοχής τους χρησιμοποιείται το πρόγραμμα Response-2000. Οι συγκεκριμένες αναλύσεις προκύπτουν από την ανάγκη διαστασιολόγησης της πλάκας καταστρώματος. Για τους απαιτούμενους ελέγχους χρησιμοποιείται το πρόγραμμα Mathcad. Ο έλεγχος της πλάκας, των δοκών και της μεταξύ τους σύνδεσης γίνεται για τους απαιτούμενους συνδυασμούς στην Ο.Κ.Α. και στην Ο.Κ.Λ., αφού προηγηθεί μια γραμμική ανάλυση στο SAP. Ο έλεγχος των εφεδράνων γίνεται για το δυσμενέστερο σεισμικό συνδυασμό, αφού προηγηθεί μια δυναμική φασματική ανάλυση στο SAP. Σημειώνεται η δυνατότητα του λογισμικού SAP2000 να εισάγει στο προσομοίωμα τις χρονικά εξαρτώμενες παραμέτρους των υλικών όπως είναι ο ερπυσμός και η συστολή ξήρανσης του σκυροδέματος. Σημαντική είναι επίσης και η δυνατότητα δημιουργίας φάσεων κατασκευής στο μοντέλο.

The present study, which is written in the context of the postgraduate program “Analysis and Design of Earthquake Resistant Structures”, focuses on the response of a straight, composite bridge with small, airtight box-girders and a 50m span. It rests on its two abutments through elastomeric bearing supports. The bridge is designed according to the provisions of the Eurocodes, the Design of Earthquake Resistant Bridges and the Seismic Isolation of Bridges. SAP2000, v.14.0.0 is the computer program used for the analysis of the structure. The model uses grillage members (linear beam elements in the x and y directions) to simulate the slab deck, linear beam elements to simulate the box girders in the longitudinal direction and link elements for their shear connection. Link elements are also used for the supports on the abutments. Their spring properties are given for the Degrees’ of freedom three directions (rotational and movement). The analysis of the composite section, which is based on the previous model, is described by the partial section method and the results on the concrete and steel elements are separate. Response-2000 is used for the analysis of the sections and the estimation of their bending resistance, where necessary. Mathcad is used to complete the requisite design of the elements. The slab, the girders and their connection are checked for the serviceability and ultimate limit states, only after the linear analysis on SAP2000 is completed. The bearings are checked for the worst seismic combination, after the response spectrum analysis on SAP2000 is completed. Notice that SAP provides the possibility to enter the time dependent properties of the materials such as creep and shrinkage of concrete. It is also important to notice the staged construction analysis that SAP provides.