בחינה לא לינארית מתקדמת לגשר-מחלף נבות מעל כביש 71 לתנודות רעידות אדמה

גשר מס' 1 יעביר את כביש 675 מעל כביש 71 מעל הנחלים חרוד ויחזקאל ומסילת רכבת העמק באזור צומת נבות. הגשר יהיה באורך כולל של כ-330 מ' ב 9 מפתחים באורכים של כ- 27-:-52 מ' וברוחב של כ-15 מטר. הגשר מורכב מ3 קורות תעלה מקבילות טרומות ודרוכות בגובה של כ 1.8 מ' הנמתחות בין נציבים זיזים בחתך ריבועי של 1.6X1.6 מ' ובגובה נקי של 12 מ'~ וקורת ראש שיוצרת ביחד עם עמוד הנציב צורת "T". קיימים שני מישקי הפרדה לאורך הגשר בצירים 2השני ולפני האחרון – 8. הקרקע באזור מורכבת בעיקר משכבות חרסית שמנות עם צרורות ואבנים וכן שכבות סלע בזלתי בחלק מן המקומות. באזור מי תהום במפלס משתנה בעומקים שבין  7-27~ מ' מתחת לפני הקרקע וכן קיימים אזורי מים שעונים הכלואים מעל שכבות אטומות. הביסוס המתוכנן לנציבי הביניים 2-8 הוא צמדי כלונסאות בקוטר 1.2 היצוקים בשיטת בנטונייט לעומקים של כ- 30-:-24 ~מ' ומחוברים בחלקם העליון בראשי כלונס. נציבי הקצה 1 ו9 יורכבו מפלטות ע"ג קירות קרקע משוריינת. מכיוון שמדובר באיזור סיסמי הוכן לפרויקט סקר אתר מיוחד המגדיר עומסים אופקיים ואנכיים צפויים לרמת הסיכון המוגדרת בתקן וכן רישומי רעידות (אקסלרוגרמות) מותאמות לאתר עבור סיכון זה. עקב ייחודיותו של הגשר נשכרנו על ידי המתכנן לבצע אנליזה לא לינארית לבחון בצורה מעמיקה את התנהגותו הצפויה, ביחד עם השפעתה המשמעותית של האינטראקציה עם הקרקע .

בעבודה נבחנה בצורה פרטנית ומתקדמת העמידות הסיסמית של החלק המרכזי (בין נציבים 2 ו- 8) של הגשר, תוך שימוש באנליזה לינארית רגילה, וכן באנליזה לא-לינארית מתקדמת. הגשר נבחן למספר דרישות (ספקטרומי תכן), וביניהם: סקר האתר הספציפי, ג.ת. 3 (לתקופת חזרה של 475 שנים, דרישה גדולה פי 2~ לעומת סקר האתר לתחום זמני המחזור של הגשר) וג.ת. 5 (לתקופת חזרה של 475 שנים וכן של 2475 שנים). ממצאי האנליזות הראו בין היתר כי:

  1. התכנון המקורי של מתכנן הגשר לביצוע מרשים ומאפשר התנהגות סיסמית בסיסית טובה.
  2. במעבר לאנליזה לא-לינארית, בה מודלו פרקים פלסטיים פוטנציאליים המאפשרים כניעה באלמנטים הצפויים להיכנע, הראה כי סדר התפתחות הכשלים שונה מזה שהתקבל כתוצאה מהאנליזה הלינארית. במקרה זה, מנגנון הכשל כולל התפתחות כניעה באלמנטי המבנה העילי (בנציבים בלבד), וללא כניעה של הקרקע והתפתחות כשלים ביסודות, וזאת עקב הזזות קטנות של הקרקע שאינה מגיעה קרוב לגבולות כניעתה (עקב הכניעות המוקדמות בנציבים, שמרכזים אליהם את מירב הפעולה). מצב זה הוא המצב אליו שואפים בתכנון גשרים ע"פ התקינה המקובלת כיום (נציין כי גישות סיסמיות מתקדמות מעודדות הצבה של כלונסאות הקרבה מיוחדים שייכנעו ויעזרו בתהליך בזבוז אנרגיית הרעידה.
  3. הבדיקה הלא-לינארית הראתה בצורה איתנה ויציבה, שנבדקה להתנהגויות וגבולות תכן שונים, כי הגשר מתוכנן היטב. התכנון שקבע שהנציבים יהיו בעלי גמישות, מחד, וחוזק, מאידך, מאפשרת לרכז בהם את כל התנהגותו הלא-לינארית של הגשר, ובכך למנוע כניעות וכשלים בקרקע, ולהבטיח שכל נזק, באם יתרחש, יתרחש במבנה העילי, ויהיה גלוי לעין. בכך הוא יוכל להיות מתוקן לאחר הרעידה.
  4. מכיוון שלא הוגדרו קריטריוני תכן חד משמעיים לגבי הגשר, לא ניתן לקבוע עמידות ספציפית לקריטריונים שונים כמקובל בתקינה המתקדמת בעולם, אך בכל אופן ניתן לראות כי הכניעה שמתפתחת מוגבלת, ורק עבור עומסים גבוהים בהרבה מדרישת התקן הישראלי הנוכחי.

 

הערה : יש צורך להגדיר קריטריוני תכן אחידים וברורים לתפקוד גשרים, כפי שנהוג בתקנים בארצות המתקדמות.