ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΓΕΦΥΡΩΝ-ΜΕΛΕΤΗ ΓΕΦΥΡΩΝ ΜΕ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΟΝΩΣΗ

SEISMIC RETROFIT OF BRIDGES-DESIGN METHODS FOR SEISMICALLY ISOLATED BRIDGES (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. ΚΑΔΡΑΣ, ΑΝΤΩΝΙΟΣ
  3. Σεισμική Μηχανική και Αντισεισμικές Κατασκευές (ΣΜΑ)
  4. Σεπτέμβριος 2016 [2016-09]
  5. Ελληνικά
  6. 296
  7. ΠΑΝΑΓΙΩΤΑΚΟΣ, ΤΗΛΕΜΑΧΟΣ
  8. ΣΑΠΟΥΝΤΖΑΚΗΣ, ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ
  9. Σεισμική Μόνωση, Μονωτήρες, Αποσβεστήρες, Ενεργός Ακαμψία, Ενεργός Ιδιοπερίοδος, Ισοδύναμη Ιξώδη Απόσβεση, Θεμελιώδη Ιδιομορφή, Πολύ-Ιδιομορφική Φασματική Ανάλυση, Ελαστομεταλλικά Εφέδρανα, Εφέδρανα Τριβής.
  10. 1
  11. 69
  12. Περιέχει: Σχήματα, πίνακες.
    • Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στην «Αντισεισμική Ενίσχυση Γεφυρών-Μελέτη Γεφυρών με Σεισμική Μόνωση» και αποτελείται από 4 κεφάλαια. Στο 1ο κεφάλαιο γίνεται μία συνοπτική αλλά ουσιώδης περιγραφή της έννοιας της σεισμικής μόνωσης και περιγράφεται πως αυτή υλοποιείται μέσω των μονωτήρων-εφέδρανα. Αναφέρονται οι βασικές αρχές που διέπουν αυτούς και πως αυτοί επηρεάζουν την ακαμψία-ευκαμψία, την απόσβεση ενέργειας και την ιδιοπερίοδο των γεφυρών έναντι σεισμικών διεγέρσεων και φορτίων λειτουργίας. Περιγράφονται οι βασικοί τύποι εφεδράνων, οι απαιτήσεις συμπεριφοράς τους, ενώ γίνεται μνεία σε παράγοντες που ενδέχεται να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητα της σεισμικής μόνωσης γεφυρών όπως το βάρος της ανωδομής, τα μαλακά εδάφη θεμελίωσης και η ευκαμψία των βάθρων της γέφυρας. Επίσης γίνεται αναφορά στους παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των εφεδράνων όπως η διακύμανση των ιδιοτήτων τους, η γήρανση, η θερμοκρασία και η ιστορία φόρτισης. Στο ίδιο κεφάλαιο αναφέρεται η έννοια της απόσβεσης της κατασκευής η οποία διακρίνεται στην ένφυτη (inherent damping) και στη προστιθέμενη (added damping) και πως προσεγγίζεται αυτή με την ισοδύναμη ιξώδη απόσβεση. Επίσης περιγράφεται πως η απόσβεση επιδρά στην απόκριση της κατασκευής έναντι σεισμικής διέγερσης. Όμοια όπως και για τα εφέδρανα περιγράφονται οι βασικές κατηγορίες διατάξεων απόσβεσης ενέργειας-αποσβεστήρες και πως εφαρμόζονται αυτές για τη παραλαβή των μετακινήσεων από τις σεισμικές διεγέρσεις και ανεμοπιέσεις. Στο 2ο κεφάλαιο αναφέρονται οι βασικές μεθόδοι ανάλυσης και σχεδιασμού που χρησιμοποιούνται στις σεισμικά μονωμένες γέφυρες, οι οποίες είναι οι ακόλουθες; • Η μέθοδος της θεμελιώδους ιδιομορφής ή απλοποιητική μέθοδος (the foundamental mode method). • Η πολυ-ιδιομορφική φασματική ανάλυση (multimode spectrum analysis). • Η μέθοδος με μη γραμμικές χρονοϊστορίες (nonlinear time-history analysis). Στη συνέχεια του 2ο κεφαλαίου γίνεται αναφορά στο σχεδιασμό των σεισμικά μονωμένων γεφυρών έναντι σεισμικών διεγέρσων και πιο συγκεκριμένα: • Στο σχεδιασμό του συστήματος σεισμικής μόνωσης. • Στο σχεδιασμό ανωδομής (καταστρώματος) και υποδομής (βάθρων). • Στη ικανότητα οριζόντιας επαναφοράς του συστήματος. • Στη μεταβλητότητα των παραμέτρων σχεδιασμού των μονωτήρων. • Στο συντελεστή συμπεριφοράς q σε σεισμικά μονωμένες γέφυρες. • Στην αλληλοεπίδραση του εδάφους θεμελίωσης-κατασκευής. Στη συνέχεια δομείται το κεφάλαιο 3 που εστιάζεται στη μεθοδολογία παραμετρικής ανάλυσης και σχεδιασμού σε ένα παράδειγμα σεισμικά μονωμένης γέφυρας. Η μεθοδολογία που αναπτύσσεται χρησιμοποιεί αρχικά τη μέθοδο της θεμελιώδους ιδιομορφής (απλοποιητική μέθοδο) για τις πρώτες αρχικές εκτιμήσεις των μετακινήσεων και τη μετέπειτα χρήση αυτών μέσω μίας επαναληπτικής επίλυσης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της πολυ-ιδιομορφικής ανάλυσης. Τα βασικά βήματα περιγράφονται πιο κάτω: • Βήμα Α: Δεδομένα γέφυρας και τοποθεσίας • Βήμα Β: Ανάλυση της γέφυρας στη διαμήκη διεύθυνση. • Βήμα Γ: Ανάλυση της γέφυρας στη εγκάρσια διεύθυνση. • Βήμα Δ: Συνδυασμός αποτελεσμάτων και προσδιορισμός σχεδιαστικών τιμών. • Βήμα Ε: Σχεδιασμός εφεδράνων. Οι παραμετρικές αναλύσεις της γέφυρας βασίζονται σε αλλαγή του τύπου των εφεδράνων, του ύψους των μεσοβάθρων, του σεισμικού συντελεστή, του τύπου του εδάφους και της γωνίας λοξότητας της γέφυρας. Στο 4ο και τελευταίο κεφάλαιο συνοψίζονται τα αποτελέσματα από τις παραμετρικές αναλύσεις και εξάγονται συμπεράσματα για τις μετακινήσεις καταστρώματος, τις σχετικές μετακινήσεις των εφεδράνων και πως αυτά συμπεριφέρονται υπό τη σεισμική διέγερση, τις διατμητικές και κατακόρυφες δυνάμεις των εφεδράνων, τις καμπτικές ροπές και διατμητικές δυνάμεις στη βάση των μεσοβάθρων και τις διαστάσεις των εφεδράνων βάσει Ευρωκώδικα και Αμερικάνικων Κανονισμών.
    • The present thesis refers to the seismic retrofit of bridge structures and the design of bridges with seismic isolation. The thesis consists of 4 chapters. The first chapter briefly and substantially summarizes the concept of seismic isolation, describing how it is achieved by means of the bridge bearing isolators. Reference is made to the basic principles of the bridge seismic isolators and the way they affect the bridge stiffness-flexibility, the energy dissipation and the fundamental period of the bridges against the seismic and service loads. The basic types of bridge bearings and the requirements of their behavior are described, with further reference to the factors that can potentially influence the effectiveness of the seismic isolation such as the self-weight of the superstructure, the soft soil conditions as well as the flexibility of the bridge piers. Furthermore a reference is made on the factors that affect the seismic performance of the bridge bearings such as the variation of their properties, the fatigue, the temperature conditions, and their loading history. In the same chapter the concept of the damping in the structures is analyzed which is classified in two parts: the inherent damping and the added damping and its approach of determination the equivalent viscous damping. Consequently a description is made on how the damping affects the response of the structure against the earthquake generated excitation. Similarly as for the bridge bearings, the basic categories of energy dissipation devices in bridges are described as well as the way they are applied in order to withstand the displacements caused by the seismic and wind forces. In the second chapter, are described the basic methods of analysis and design used for the seismic isolated bridges as follows: • The fundamental mode method. • The multimode spectrum analysis. • The non-linear time-history analysis. Consequently, a reference is made to the design of seismically isolated bridges and more precisely: • The design of the seismic isolation system. • The design of the superstructure (deck) and the substructure (piers). • The ability of the seismic isolation systems restoration. • The variability of the isolation design parameters. • The ‘behavior factor’ q of the seismic isolated bridges. • The soil – bridge structure interaction. Subsequently, chapter 3 focuses on the method of parametric analysis and design by means of an example of a seismic isolated bridge. The method initially makes use of the fundamental mode in order to estimate the initial displacements which are then employed my means of an iterative method using the multimode spectrum analysis. The basic steps are the following: • Step A: Bridge data information and location. • Step B: Analysis of the bridge at the longitudinal direction. • Step C: Analysis of the bridge at the transversal direction. • Step D: Load combination results and identification of the design values. • Step E: Bearing design. The parametric analysis of the bridge is based on the alteration of the bearing type, the height of the piers, the seismic coefficient, the soil type and the angle of skew of the bridge. The 4th chapter summarizes the results of the parametric analysis and the conclusions for the displacement of the bridge deck, the relative displacements between the bearing components and their behavior under seismic load, the shear and vertical bearing forces, the bending moments and the shear forces at the base of the piers and the dimensions of the bearings according to the Eurocodes and the American standards.
  14. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.