Έλεγχος Παλαιάς Χαλύβδινης Σιδηροδρομικής Γέφυρας με τους Ευρωκωδικες και τους Γερμανικούς Κανονισμούς - Προσδιορισμός Δυναμικού Συντελεστή Ταλάντωσης -Σύγκριση και Σχόλια     

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Παπαρίζος Βασίλειος                                                    
Επιβλέπων Καθηγητής: Ερμόπουλος Ι., Καθηγητής       
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2003 

 

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι ο συγκριτικός έλεγχος επάρκειας επιλεγμένων στοιχείων παλαιάς χαλύβδινης σιδηροδρομικής γέφυρας με τους Ευρωκώδικες 1 και 3 (1993) και τους Γερμανικούς κανονισμούς DIN 4114 (1983), καθώς και ο προσδιορισμός του δυναμικού συντελεστή ταλάντωσης.

Η γέφυρα ανήκει στο σιδηροδρομικό δίκτυο Πελοποννήσου και βρίσκεται στη Χ.Θ. 104+672 τμήμα Μύλων – Καλαμάτας. Η κατασκευή της πραγματοποιήθηκε στα τέλη του 19ου αιώνα, ενώ έκτοτε έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές προσπάθειες ενισχύσεων. Πρόκειται για αμφιέρειστο τρισδιάστατο δικτύωμα μήκους 51.60 μέτρων σχηματισμένο από διατομές που έχουν προκύψει με ήλωση τεμαχίων L και λάμων. Η στατική επίλυση του φορέα πραγματοποιήθηκε με το πρόγραμμα SAP 2000 v.8.0.8. Τονίζεται ότι ο Ευρωκώδικας ως  πιο σύγχρονος διέπεται από αρκετά διαφορετικές αρχές σε σχέση με τον DIN· άλλωστε ο Ευρωκώδικας συνιστά έλεγχο βάση της οριακής κατάστασης αστοχίας, ενώ ο DIN βάση των επιτρεπομένων τάσεων.

Στα θλιβόμενα μέλη του άνω πέλματος, σχήματος ταυ, λόγω του μεγάλου μήκους της προεξέχουσας λάμας, ο EC3, λαμβάνοντας υπόψη φαινόμενα τοπικού λυγισμού και κύρτωσης, προτείνει σημαντική απομείωση της διατομής και τελικά προκύπτει κρισιμότερος του DIN κατά 95-115% για τις κρίσιμες φορτίσεις (άνεμος). Αντίθετα, η λιγότερο συντηρητική μεθοδολογία του EC3 όσον αφορά τον εφελκυσμό καθιστά τους δύο κανονισμούς πρακτικά ισοδύναμους στους ελέγχους των μελών του κάτω πέλματος. Τα κεντρικά διαγώνια μέλη των δικτυωτών δοκών εμφανίζονται συχνά να εφελκύονται, αλλά κρίσιμη είναι η περίπτωση της θλίψης. Εδώ η επίδραση της ροπής λόγω ανεμοπίεσης είναι καθοριστική στη διαμόρφωση μιας διαφοράς της τάξεως του 20-25% υπέρ του Ευρωκώδικα, διότι για αυτόν προκύπτουν συντελεστές συμμετοχής ροπής ky-kz της τάξεως του 1.15 έναντι 0.90 για τον DIN. Ταυτόσημες παρατηρήσεις ισχύουν και για τις –θλιβόμενες– μηκίδες, όπου ο EC3 εμφανίζεται και πάλι δυσμενέστερος: από 5% για τις φορτίσεις με πέδηση, 15% όταν συνδυάζεται και η ανεμοπίεση ή ο σεισμός έως και 20% για τα κρουστικά φορτία. Τα έτερα μέλη του καταστρώματος –οι διαδοκίδες– καταπονούνται αποκλειστικά σε ροπή κατά τον ισχυρό, αλλά κυρίως κατά τον ασθενή άξονα. Για τους συνδυασμούς G+Q o DIN λόγω χαμηλής επιτρεπόμενης τάσης εμφανίζεται δυσμενέστερος κατά 10%, ενώ στις άλλες περιπτώσεις ο EC3 κατά 15%. Για τις μηκίδες και τις διαδοκίδες, οι οποίες ελέγχονται με δυναμικό συντελεστή 1.67, έναντι 1.04 όπως τα υπόλοιπα μέλη, το κριτήριο αστοχίας άγγιξε το 1.60 και 2.70 αντίστοιχα. Το κριτήριο αυτό έδωσε επίσης υψηλές τιμές (2.10) για τους  κάτω χιαστί αντιανέμιους συνδέσμους και συγκεκριμένα για τους συνδυασμούς με σεισμό ή άνεμο (G+W), ενώ εδώ η διαφορά υπέρ του EC3 κυμάνθηκε στο 15%.

Στο δεύτερο μέρος της μελέτης προσδιορίζεται ο δυναμικός συντελεστής ταλάντωσης της γέφυρας από δεδομένα που προέκυψαν από επιτόπου μετρήσεις. Η εξαγωγή της τιμής του μεγέθους αναγωγής (στατική τάση) προκύπτει φιλτράρωντας κατάλληλα το μετρούμενο δυναμικό μεγέθος με το λογισμικό DADISP, ενώ υπάρχουν διαθέσιμες και δοκιμαστικές στατικές μετρήσεις. Για τις διαδοκίδες προκύπτει μια μέση τιμή του συντελεστή της τάξεως του 27% αντί του προτεινόμενου 67% από τον DIN. Αντίθετα, υπέρβαση του κανονιστικού μεγέθους (4%) έχουμε για τα μέλη εκτός καταστρώματος: η μέση τιμή για τα άνω πέλματα και τα πλάγια χιαστί προκύπτει 12%, για τα κάτω πέλματα 6%, ενώ για τα εγκάρσια χιαστί 47%. Τέλος, παρατηρείται, και μια αυξητική τάση του δυναμικού Συντελεστή Ταλάντωσης αυξανομένης της ταχύτητας.