Γεωδαιτική μελέτη δομικής συμπεριφοράς σύμμικτης καλωδιωτής πεζογέφυρας

Abstract

Μια σημαντική προϋπόθεση για την επικύρωση του σχεδιασμού ενός τεχνικού έργου, την αξιολόγησή του ως κατασκευή αλλά και για την συντήρησή του είναι η παρακολούθηση δομικής συμπεριφοράς τεχνικών έργων (μελέτη υγείας κατασκευών - structural health monitoring). Τα τεχνικά έργα είναι αποδέκτες δυναμικών φορτίσεων που προκαλούν παραμορφώσεις σε αυτά, οι επιπτώσεις των οποίων μπορούν να αποβούν έως και καταστροφικές για το έργο. Η αναγκαιότητα της μελέτης υγείας των κατασκευών αναλύεται σε δυο άξονες, αφενός στο γεγονός ότι η γνώση των αποτελεσμάτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την διόρθωση κατασκευαστικών ατελειών μέχρι και το σημείο να διαπιστωθεί ότι ένα τεχνικό έργο κρίνεται ακατάλληλο. Ανάλογα τον τύπο και το μέγεθος του έργου οι πηγές των δυναμικών φορτίσεων πρέπει να μελετηθούν πριν την κατασκευή τους, έτσι ώστε να γίνει ποσοτική περιγραφή των φαινομένων αυτών και των επιπτώσεων που θα έχουν στην κατασκευή σε όλη την διάρκεια της ζωής της. Παραδοσιακά, τέτοιου είδους μελέτες έχουν επιτευχθεί στην περίοδο λειτουργίας του τεχνικού έργου κυρίως με επιταχυνσιόμετρα. Ωστόσο είναι αδύνατον να προκύψει μια ολοκληρωμένη μελέτη των συνιστωσών της μικρομετακίνησης ενός τεχνικού έργου μόνο με την χρήση επιταχυνσιομέτρου. Ένα ολοκληρωμένο δορυφορικό και αδρανειακό σύστημα είναι ένας πολύ ικανός τρόπος για εκτίμηση πλήρους κλίμακας κατασκευαστικών μεγεθών. Εάν τώρα συνδυαστεί το δορυφορικό-αδρανειακό σύστημα με μετρήσεις ρομποτικού γεωδαιτικού σταθμού τελευταίας γενιάς (RTS) και με μετρήσεις ψηφιακού χωροβάτη ακριβείας, προκύπτει πλέον μια ενοποιημένη λύση η οποία μπορεί να εξάγει τα μέγιστα δεδομένα της δομικής συμπεριφοράς του τεχνικού έργου. Στην παρούσα εργασία εφαρμόσθηκε ο παραπάνω συνδυασμός εξοπλισμού στην πεζογέφυρα που κατασκευάστηκε στην λεωφόρο Κηφισίας και συνδέει τους δήμους Φιλοθέης και Χαλανδρίου στο ύψος του κολεγίου Αθηνών. Για πιο αποδοτικά αποτελέσματα πραγματοποιήθηκε ταυτόχρονη καταγραφή σε δυο διατομές του καταστρώματος και μάλιστα όχι σε τυχαία περίοδο λειτουργίας, αλλά σε εξαναγκασμένες φορτίσεις ώστε να έχουμε πιο σαφή εικόνα της συμπεριφοράς της γέφυρας. Μια σημαντική καινοτομία, σε σύγκριση με παρόμοιες μελέτες που έχουν δημοσιευτεί, εκτός του πλήθους εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκε είναι ότι πραγματοποιήθηκε μεγάλο εύρος μετρήσεων και στην περίοδο κατασκευής της πεζογέφυρας, με αποτέλεσμα να έχουμε σαφή εικόνα για την δομική συμπεριφορά της τόσο σε περίοδο λειτουργίας αλλά και πως παραμορφωνόταν σε κάθε φάση της κατασκευής.

Accurate in situ measurement of the full-scale structural responses, especially for tall buildings and bridges under severe loading conditions, is an important requirement for validating their design, evaluating their construction as well as facilitating their maintenance. Structures are subject to loads which cause deformities to them, whose consequences can prove disastrous. The necessity of structural health monitoring is twofold, first the fact that knowledge of results can be used to correct manufacturing defects and second that these results can be used to verify whether the structure is inappropriate. Traditionally such response has been measured using accelerometers. However, it is impossible to measure the static components of motion only with acceleration sensors. Therefore, an integrated system comprising of GPS and accelerometers is necessary, as it is an efficient way for a full structural health monitoring. If now, the integration of GPS-INS is combined with a robotic theodolite (RTS) and precise leveling, the result is a more integrated solution which can extract the maximum data from the structural behavior. In this paper, the aforementioned combination of equipment on a pedestrian bridge was implemented. The bridge was located in the urban area of Athens, crossing over a main highway. For most effective results, simultaneous recording of two sections of the deck was performed. This was not done during a random period of operation. Instead, forced loads were applied during the measurements in order to have a clearer picture of the bridge’s behavior. Apart from the variety of equipment that was used, another important innovation, compared to similar studies that have been published in the past, is that a big part of the measurements took place during the bridge’s construction period too. This way, a clear picture of the structural behavior in both periods was acquired.