Σημαντικές ειδήσεις

Διακινδύνευση γεφυρών σε ανθρωπογενείς και φυσικές καταστροφές (μέρος α΄)

Οι περισσότερες γέφυρες κατασκευάστηκαν πριν από αρκετές δεκαετίες, με σχεδιασμό προστασίας έναντι κυρίως κατακόρυφων και σεισμικών φορτίων. Αυτός ο σχεδιασμός κρινόταν ως επαρκής, μέχρι την εμφάνιση σημαντικών αστοχιών σε πολλές γέφυρες.

Άρθρο του κ. Θωμά Σαλονικιού και της κ. Ζωής Πεταλά *

Με την αύξηση των συντελεστών ασφαλείας κατά τη μελέτη των δομικών στοιχείων, προκύπτουν φορείς γεφυρών με σημαντική αντοχή έναντι όχι μόνο κατακόρυφων και σεισμικών φορτίων αλλά και έναντι άλλων δράσεων, όπως είναι η φωτιά, η έκρηξη, η πρόσκρουση, η υποσκαφή, η ρευστοποίηση και η κατολίσθηση πρανών. Στη συνέχεια ακολουθεί συνοπτική περιγραφή της απόκρισης γεφυρών σε διάφορους κινδύνους.

Σεισμός

Η μελέτη έναντι σεισμικής καταπόνησης καταλαμβάνει σημαντικό μέρος του τεύχους στατικών υπολογισμών που συνοδεύουν το φάκελο κατασκευής γεφυρών, με σκοπό τη μακρόχρονη ευστάθεια, ασφάλεια και λειτουργικότητά τους.

Ο αντισεισμικός σχεδιασμός γεφυρών, μαζί με το σχεδιασμό έναντι κατακόρυφων φορτίων, αποτελεί το κύριο μέρος των σχετικών προπτυχιακών και μεταπτυχιακών μαθημάτων. Παρ’ όλα αυτά η σεισμική καταπόνηση δεν αποτελεί τον κύριο παράγοντα αστοχίας γεφυρών, όπως φαίνεται στο σχετικό πίνακα.

Στην προκειμένη περίπτωση δεν θεωρείται ότι για τη σεισμική καταπόνηση είναι μικρή η διακινδύνευση γεφυρών αλλά ότι οι μεθοδολογίες ελέγχου και διαστασιολόγησης που εφαρμόζονται παρέχουν μεγάλο συντελεστή ασφάλειας.

Φωτιά

Ο κίνδυνος πρόκλησης πυρκαγιάς είναι σημαντικός όταν η γέφυρα χρησιμοποιείται για την διέλευση αγωγών φυσικού αερίου ή βυτιοφόρων οχημάτων μεταφοράς καυσίμων. Οι φωτιές σε γέφυρες, αν και σπάνιες, ενδέχεται να έχουν πολύ δυσμενείς συνέπειες. Ο φορέας μίας γέφυρας μπορεί να έχει σημαντική τρωτότητα σε αυτό τον κίνδυνο, η οποία τρωτότητα είναι συνάρτηση του βαθμού υπερστατικότητας του δομικού συστήματος της γέφυρας.

Εάν απουσιάζει ο κατάλληλος αντιπυρικός σχεδιασμός, ενδέχεται να υπάρχουν μεγάλες εκτεθειμένες επιφάνειες της γέφυρας σε σχέση με τον όγκο των μελών, καθώς επίσης να αναπτυχθεί υψηλή ιδιοένταση λόγω της θερμοκρασίας στις περιπτώσεις εκτενούς θερμικής εξάπλωσης.

Η ισχυρή πυρκαγιά μπορεί εύκολα να προκαλέσει βλάβες στον φέροντα οργανισμό γεφυρών όταν δεν υπάρχει αρκετή υπερστατικότητα, όταν η γέφυρα είναι μεταλλική και όταν είναι μεγάλο το πηλίκο της εκτεθειμένης επιφάνειας προς τον όγκο των δομικών μελών.

Έκρηξη

Η αύξηση της συχνότητας και σφοδρότητας των τρομοκρατικών επιθέσεων, ανέδειξε την ανάγκη για την βελτίωση της ασφάλειας των γεφυρών. Τα δομικά στοιχεία που είναι κυρίως ευαίσθητα σε έκρηξη είναι τα βάθρα των γεφυρών.

Ως μέτρα για την μείωση της τρωτότητας των βάθρων γεφυρών έναντι εκρήξεων προτείνονται:

  1. i) Η τοπική περίφραξη γύρω από τους πασσάλους.
  2. ii) Η τοποθέτηση μεταλλικών επενδύσεων κατάλληλα αγκυρωμένων.

iii) Η χρήση ινοπλισμένων πολυμερών.

  1. iv) Η αύξηση των διαστάσεων των βάθρων τύπου πασσάλων.
  2. v) Η χρήση πυκνών συνδετήρων στους πασσάλους.
  3. vi) Ο κατάλληλος εγκιβωτισμός των μεταλλικών υποστυλωμάτων στις μεταλλικές γέφυρες.

Η υπερστατικότητα ή οποιαδήποτε άλλη μορφή περίσσειας αντοχής αποτελεί ένα στρατηγικό μέτρο για την αποφυγή της προοδευτικής αστοχίας γεφυρών.

Σύγκρουση οχήματος

Η σύγκρουση οχημάτων με γέφυρες επιβαρύνει το φορέα μέσω τοπικής αστοχίας και ενδέχεται να επηρεάσει ολόκληρη την γέφυρα. Η σύγκρουση μπορεί να συμβεί είτε σε κατακόρυφο φέρον στοιχείο της γέφυρας είτε στον οριζόντιο φορέα της ανωδομής της.

Ο βαθμός διακινδύνευσης για αυτή την αστοχία (πέρα από τον κυκλοφοριακό φόρτο, τον τύπο και το ύψος των οχημάτων, το φορτίο των οχημάτων, την ταχύτητα κυκλοφορίας και τη σχετική οδική σήμανση που είναι εγκατεστημένη) εξαρτάται και από άλλους παράγοντες, που είναι οι εξής:

  • Ο τύπος της γέφυρας (οδική, πεζογέφυρα, σιδηροδρομική).
  • Ο τρόπος κατασκευής της γέφυρας (καμπυλότητα φορέα, πλάτος γέφυρας).
  • Η διάταξη των κατακόρυφων στοιχείων.
  • Η ύπαρξη άνω ή/και κάτω οδικών διαβάσεων.
  • Οι συνθήκες περιβάλλοντος (φωτισμός, ομίχλη, υγρασία, χιόνι).
  • Οι μηχανικές βλάβες.
  • Τα ανθρώπινα λάθη.
  • Ο σχεδιασμός έναντι σύγκρουσης που έγινε κατά τη φάση της μελέτης και υλοποιήθηκε στην κατασκευή.

Ιδιαίτερα επικίνδυνη είναι η πρόσκρουση πλοίων σε γέφυρες. Στην περίπτωση αυτή η μάζα των πλοίων είναι πολύ μεγαλύτερη, ενώ η ταχύτητα πολύ μικρότερη.

Υδραυλικά αίτια

Οι περισσότερες γέφυρες κατασκευάστηκαν πριν από τη δεκαετία του 1990 με υδραυλικά δεδομένα που δεν ανταποκρίνονται στις αλλαγές ούτε των κλιματολογικών συνθηκών ούτε των χρήσεων γης. Ως αποτέλεσμα, τα πλημμυρικά φαινόμενα είναι συχνότερα και επιβαρύνουν την κατασκευή. Χαρακτηριστικά αναφέρεται ότι μία μικρή υποσκαφή είναι ένδειξη για μία επιταχυνόμενη επιδείνωση της στατικότητας της γέφυρας.

Από την ανάλυση δεδομένων κατάρρευσης γεφυρών από υδραυλικά αίτια, δεν είναι δυνατή η απευθείας σύνδεση της αστοχίας μίας γέφυρας μόνο με την πλημμυρική παροχή των 100 ετών. Για την εκτίμηση του κινδύνου κατάρρευσης ή σοβαρής αστοχίας υδραυλικής γέφυρας πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη η αύξηση της συχνότητας των πλημμυρών, οι αλλαγές του κλίματος και της της χρήσης της γης, καθώς και η μεταβλητότητα της κοίτης των υδάτινων στοιχείων.

Οι καταρρεύσεις που προκλήθηκαν από υποσκαφή σχετίστηκαν με χαμηλότερες περιόδους επαναφοράς, ενώ οι καταρρεύσεις που προκλήθηκαν από πλημμύρες συνδέθηκαν με υψηλότερες περιόδους επαναφοράς. Δεν βρέθηκε συσχέτιση μεταξύ παρουσίας περιοχής ρύθμισης ροής ή αποστράγγισης και περιόδων επιστροφής. Είναι επίσης σημαντικό να αναφερθεί ότι κατά τη διάρκεια της λειτουργίας των γεφυρών, σύνθετοι παράγοντες (π.χ. αποθέσεις στα ανάντη ή κατάντη ανοίγματα, αλλαγή χρήσης γης κλπ.) είναι πιθανό να προκαλέσουν αίτια κατάρρευσης διαφορετικά από εκείνα που υπολογίστηκαν στη μελέτη.

*Ο κ. Θωμάς Σαλονικιός είναι δρ. πολιτικός μηχανικός και κύριος ερευνητής του Ινστιτούτου Τεχνικής Σεισμολογίας και Αντισεισμικών Κατασκευών του Οργανισμού Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας (ΙΤΣΑΚ ΟΑΣΠ). Η κ. Πεταλά Ζωή είναι δρ. πολιτικός μηχανικός και ανήκει στο επιστημονικό προσωπικό του ΙΤΣΑΚ.

Ελέγξτε επίσης

Οι σεισμοί στην Θεσσαλία και η απόκριση των κατασκευών (Α’μέρος)

Οι καταγραφές των σεισμικών διεγέρσεων στην Θεσσαλία και η σχέση τους με την απόκριση κάθε …

Τα Περιοδικά μας