Σχεδιασμός τετραώροφου μεταλλικού βιοκλιματικού κτιρίου κατοικιών

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εξέταση και εφαρμογή των διατάξεων των κανονισμών του Ευρωκώδικα στην μελέτη των μεταλλικών κτιρίων. Επιπλέον, γίνεται προσπάθεια διερεύνησης ορισμένων παραμέτρων που αφορούν τον βιοκλιματικό σχεδιασμό μιας κατασκευής καθώς και της δυνατότητας υλοποίησής τους. Συγκεκριμένα, η μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκε μέσω του σχεδιασμού ενός τετραώροφου κτιρίου κατοικιών με μεταλλικό φέροντα οργανισμό και ορθογωνική κάτοψη. Για την εξασφάλιση της πλευρικής ευστάθειας ο σχεδιασμός της κατασκευής έγινε με τρόπο ώστε τα πλαίσια να λειτουργούν ως πλαίσια παραλαβής ροπών και στις δύο διευθύνσεις. Αρχικά, με στόχο την βιοκλιματική προσέγγιση του σχεδιασμού του κτιρίου εξετάστηκαν κανονιστικές διατάξεις που αναφέρονται στην χωροθέτηση του κτιρίου στο οικόπεδο και την διάρθρωση των εσωτερικών χώρων και εξήχθησαν συμπεράσματα σχετικά την εφαρμοσιμότητά τους. Επιπλέον, διερευνήθηκαν οι ανάγκες του κτιρίου όσον αφορά το ζήτημα της ηλιοπροστασίας και ακολούθως επιλέχθηκαν τα κατάλληλα ηλιοπροστατευτικά συστήματα . Στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε στατική και δυναμική ανάλυση του φορέα. Η επίλυση του κτιρίου έγινε σε δύο φάσεις, σε φάση προμελέτης με απλοποιημένο προσομοίωμα ανάλυσης αλλά και σε φάση οριστικής μελέτης με το πλήρες και πιο αναλυτικό προσομοίωμα. Ακολούθησε η διαστασιολόγηση των μελών του φορέα για όλους τους συνδυασμούς αστοχίας και λειτουργικότητας λαμβάνοντας υπόψη τα κριτήρια για τον έλεγχο των επιρροών 2ης τάξης και του περιορισμού βλαβών. Έπειτα έγινε ο σχεδιασμός των συνδέσεων της κατασκευής. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε αρχικά στην μόρφωση των συνδέσεων ροπής των κόμβων δοκών-υποστυλωμάτων ενώ στην συνέχεια σχεδιάστηκαν συνδέσεις τέμνουσας και συνδέσεις βάσεις υποστυλωμάτων. Τέλος, από την πορεία της εργασίας εξάγονται συμπεράσματα που αφορούν γενικότερα τον σχεδιασμό αλλά και την μόρφωση του φέροντα οργανισμού τέτοιου τύπου μεταλλικών κτιρίων.

The purpose of the present diploma thesis is the examination and application of the regulations of Eurocode in the study of metal buildings. Furthermore, is to explore certain parameters related to the bioclimatic design of a structure and the possibility of their implementation. Specifically, the study was conducted through the design of a four-storey residential building with metal bearing structure and a rectangular floor plan. To ensure the stability against to the horizontal forces, the design of the structure was such that all the frames serve as moment resisting frames in both directions. Initially, aiming a bioclimatic design approach of the building, we examined regulatory provisions referred to the siting of the building on the plot and the structure of the interior spaces and conclusions were reached for their applicability. Additionally, we investigated the needs of the building on the issue of shading and then the appropriate solar protection systems were selected. Thereafter, the static and dynamic analysis of the structure was held. The resolving of the building was done in two phases, in the preliminary design phase with a simplified model analysis and in the final design phase with the final and more detailed model analysis. Then the members of the structure were sized taking into consideration, for all the combinations of failure and functionality, the satisfaction of controls of the influences of 2nd order and the restriction of damage. Afterwards, we designed the connections of the structure. At first we paid attention in the configuration of the connections of propensity of nodes of beams-columns and then we designed sheer connections and column base connections. Finally, from the course of work are exported conclusions that concern more generally the design but also the configuration of the bearing structure of such type of metal buildings.