Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας αποτελεί η εφαρμογή εναλλακτικών μεθόδων ανάλυσης και σχεδιασμού  τοξωτής μεταλλικής γέφυρας. Οι μέθοδοι αυτές βρίσκονται στο νέο υπό διαμόρφωση κείμενο του Ευρωκώδικα 3 και αναφέρονται σε πλαισιακές κατασκευές. Στόχος της εργασίας είναι η εφαρμογή των μεθόδων σε ένα φορέα με διαφορετική γεωμετρία από εκείνη των πλαισίων, όπως είναι ο φορέας μίας τοξωτής γέφυρας. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου εξετάστηκε μία ήδη διαστασιολογημένη τοξωτή μεταλλική γέφυρα με τις διατάξεις των υφιστάμενων Κανονισμών. Σε αυτήν τη γέφυρα εφαρμόστηκαν οι νέες μέθοδοι, με κατάλληλες τροποποιήσεις ώστε να είναι δυνατή η εφαρμογή τους σε έναν τοξωτό φορέα. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε μέσω σύγκρισης των βαθμών αξιοποίησης των μελών της γέφυρας.

Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποιες βασικές έννοιες για την ανάλυση των μεταλλικών κατασκευών. Συγκεκριμένα εξετάζονται οι έννοιες της γεωμετρικής μη γραμμικότητας και της αρχικής ατέλειας στις μεταλλικές κατασκευές. Επίσης, παρουσιάζονται οι μέθοδοι, που περιέχονται στο νέο Ευρωκώδικα 3 και χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία. Οι μέθοδοι αυτές είναι η Μ1, η Μ2, η Μ3 και η Μ5.

Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η γεωμετρία της γέφυρας και το προσομοίωμα, που δημιουργήθηκε. Η γέφυρα αποτελείται από δύο χαλύβδινα τόξα με ελκυστήρα, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με εγκάρσιους και διαγώνιους συνδέσμους. Το άνοιγμα των τόξων είναι 42m και το ύψος τους 10m. Οι δύο κύριες δοκοί (HEB 900) αναρτώνται από το κάθε τόξο με τη βοήθεια επτά αναρτήρων. Τέλος, το κατάστρωμα της γέφυρας αποτελείται από δεκαεπτά διαδοκίδες (ΗΕΒ 900). Η γέφυρα είχε σχεδιαστεί σε προηγούμενη διπλωματική εργασία ως σύμμικτη. Στην παρούσα εργασία αγνοήθηκε η σύμμικτη λειτουργία, προκειμένου να εφαρμοστούν οι μέθοδοι σε ένα μεταλλικό φορέα. Για την πλευρική εξασφάλιση των διαδοκίδων χρησιμοποιήθηκαν σύνδεσμοι, που συνδέονται με το άνω πέλμα των διαδοκίδων. Για τη δημιουργία του αριθμητικού προσομοιώματος χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία δοκού με έναν πρόσθετο  βαθμό ελευθερίας για την στρέβλωση.

Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα φορτία, που χρησιμοποιήθηκαν στην στατική ανάλυση της γέφυρας. Τα φορτία που ελήφθησαν υπόψη ήταν τα μόνιμα, τα κινητά και τα φορτία ανέμου. Όλα τα παραπάνω φορτία υπολογίστηκαν σύμφωνα με τις διατάξεις του Ευρωκώδικα. Τα μόνιμα και τα κινητά φορτία μετατράπηκαν σε ισοδύναμα ομοιόμορφα φορτία, που ασκούνται στις διαδοκίδες. Τέλος, δημιουργήθηκαν τρεις συνδυασμοί φόρτισης, που περιελάμβαναν τα μόνιμα, τα κινητά και τα φορτία ανέμου κατά την εγκάρσια, τη διαμήκη και την κατακόρυφη διεύθυνση.

Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται η εφαρμογή της μεθόδου Μ1. Αρχικά πραγματοποιήθηκε γραμμική ανάλυση λυγισμού, από την οποία προέκυψαν οι ιδιομορφές λυγισμού και οι συντελεστές αcr. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε γραμμική στατική ανάλυση χωρίς ατέλειες. Στο κείμενο παρουσιάζονται τα διαγράμματα αξονικών δυνάμεων και ροπών κάμψης για όλους τους συνδυασμούς φόρτισης. Ο βαθμός αξιοποίησης για το κάθε μέλος υπολογίστηκε είτε από τον έλεγχο της διατομής είτε από τον έλεγχο του μέλους για λυγισμό εκτός επιπέδου. Ο υπολογισμός των βαθμών αξιοποίησης για τον πρώτο συνδυασμό φόρτισης παρουσιάζεται αναλυτικά στο κείμενο της εργασίας.

Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η εφαρμογή της μεθόδου Μ2. Πραγματοποιήθηκε γραμμική στατική ανάλυση με καθολική ατέλεια. Χρησιμοποιήθηκαν ξεχωριστά τρία είδη ατελειών: μία εντός και μία εκτός επιπέδου σύμφωνα με τις διατάξεις του ΕΝ 1993-2 και μία στο σχήμα της 1ης ιδιομορφής λυγισμού. Οι βαθμοί αξιοποίησης για το κάθε μέλος υπολογίστηκαν είτε από την έλεγχο της διατομής είτε από τον έλεγχο του μέλους για λυγισμό εντός και εκτός επιπέδου. Αυτοί οι βαθμοί αξιοποίησης συγκρίθηκαν με τους αντίστοιχους της μεθόδου Μ1. Επίσης, έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων, που προέκυψαν για το κάθε είδος αρχικής ατέλειας. Η χρήση ατέλειας στο σχήμα της 1ης ιδιομορφής λυγισμού οδήγησε σε υψηλότερους βαθμούς αξιοποίησης για τις κύριες δοκούς, τους εγκάρσιους και τους διαγώνιους συνδέσμους των τόξων. Η αύξηση στις κύριες δοκούς οφείλεται σε αύξηση των ροπών Mz, ενώ στους συνδέσμους σε αύξηση της αξονικής δύναμης λόγω της ατέλειας.

Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται εφαρμογή της μεθόδου Μ3, η οποία είναι η πρώτη μέθοδος στο νέο κείμενο του Ευρωκωδικά 3, που απαιτεί στατική ανάλυση 2ης τάξης. Χρησιμοποιήθηκαν ξεχωριστά δύο είδη ατέλειας για τα τόξα: μία εντός και μία εκτός επιπέδου σύμφωνα με το κείμενο του ΕΝ 1993-2. Οι βαθμοί αξιοποίησης για το κάθε μέλος υπολογίστηκαν είτε από την έλεγχο της διατομής είτε από τον έλεγχο του μέλους για λυγισμό εντός και εκτός επιπέδου. Αυτοί οι βαθμοί αξιοποίησης συγκρίθηκαν με τους αντίστοιχους της μεθόδου Μ2. Επίσης, συγκρίθηκαν οι βαθμοί αξιοποίησης για το κάθε είδος ατέλειας. Η γέφυρα δεν ήταν ευαίσθητη σε φαινόμενα 2ης τάξης, οπότε οι βαθμοί αξιοποίησης της μεθόδου Μ3 ήταν παραπλήσιοι με αυτούς της Μ2 για ατέλεια τόξων κατά ΕΝ 1993-2.

Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται η εφαρμογή της μεθόδου Μ5. Για τις ανάγκες της μεθόδου δημιουργήθηκαν δύο προσομοιώματα. Στο πρώτο προσομοίωμα τοποθετήθηκε τοπική ατέλεια στα μέλη για να ληφθεί υπόψη ο λυγισμός εντός και εκτός επιπέδου, καθώς και ο στρεπτοκαμπτικός λυγισμός. Για τα τόξα χρησιμοποιήθηκαν οι ατέλειας εντός και εκτός επιπέδου σύμφωνα με το κείμενο του ΕΝ 1993-2. Στο δεύτερο προσομοίωμα χρησιμοποιήθηκε μόνο η ατέλεια στο σχήμα της 1ης ιδιομορφής λυγισμού. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε στατική ανάλυση 2ης τάξης. Οι βαθμοί αξιοποίησης προέκυψαν από τον έλεγχο της διατομής, ενώ δεν πραγματοποιήθηκε έλεγχος μέλους. Οι βαθμοί αξιοποίησης, που προέκυψαν συγκρίθηκαν με τους αντίστοιχους της μεθόδου Μ2 και Μ3. Κατά τη σύγκριση των αποτελεσμάτων παρατηρήθηκαν σημαντικές αποκλίσεις για κάποια μέλη (π.χ. διαγώνιοι σύνδεσμοι), οπότε πραγματοποιήθηκε διερεύνηση για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων.

Στο όγδοο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα τελικά συμπεράσματα της εργασίας. Συγκεκριμένα παρουσιάζεται σε μορφή διαγράμματος για το κάθε μέλος και την κάθε μέθοδο ο μέσος βαθμός αξιοποίησης, που προέκυψε από τους τρεις συνδυασμούς φόρτισης. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν κάποιες παρατηρήσεις για τις μεθόδους, που προτείνονται στο νέο (υπό διαμόρφωση) κείμενο του Ευρωκώδικα 3.