Σχεδιασμός σύμμικτου κτιρίου ύψους 260 m με ικανότητα εκμετάλλευσης αιολικής ενέργειας

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ο σχεδιασμός ενός σύμμικτου κτιρίου μεγάλου ύψους το οποίο θα έχει τη δυνατότητα ενεργειακής αυτονομίας, μέσω εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας. Το συγκεκριμένο κτίριο καλύπτει τις ανάγκες γραφείων και αποτελείται από 84 επίπεδα εκ των οποίων τα 50 είναι προσβάσιμα ενώ τα υπόλοιπα 34 χρησιμοποιούνται από μεγάλης κλίμακας ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα. Ο σχεδιασμός στηρίχτηκε στη λογική της μετατροπής των μειονεκτημάτων ενός ψηλού κτιρίου σε προτερήματα, καθώς και στη βέλτιστη λειτουργικότητα. Από την άλλη, η επιλογή του στατικού συστήματος έγινε με ιδιαίτερη προσοχή και ύστερα από την εξέταση διαφόρων εναλλακτικών λύσεων. Κύριο μέλημα αυτής ήταν η εξασφάληση των κριτηρίων αντοχής και λειτουργικότητας λαμβάνοντας υπόψη όλους τους περιορισμούς που προέκυπταν από την αρχιτεκτονική μελέτη και την λειτουργία των ανεμογεννητριών. Κυρίαρχο ζήτημα αυτής της εργασίας από την αρχή του σχεδιασμού μέχρι την τελική ανάλυση ήταν ο υπολογισμός και η αντιμετώπιση των δράσεων του ανέμου. Για το λόγο αυτό έγιναν λεπτομερείς δυναμικές αναλύσεις με τρισδιάστατα ψηφιακά προσομοιώματα και ειδικά λογισμικά, εξετάζοντας πολλές παραμέτρους όπως η μορφή του μοντέλου, η ταχύτητα του ανέμου αλλά και η διεύθυνσή του. Η ανάλυση και η διαστασιολόγηση της κατασκευής πραγματοποιήθηκε με βάση τις αρχές που επιβάλλουν οι Ευρωκώδικες, χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα ανάλυσης και διαστασιολόγησης Scia Engineer 2012. Η τελική επιλογή των δομικών στοιχείων έγινε με σκοπό τη δημιουργία ενός κτιρίου το οποίο θα είναι ασφαλές, λειτουργικό και οικονομικό.

The subject of this thesis is the design and study of a tall composite building which is energy self-sufficient, using wind power. This is an office building of 84 levels, 50 of which are usable floors and 34 that are used by big vertical axis wind turbines. The design procedure is based on best serviceability and the idea of turning a tall building's disadvantages into benefits.On the other hand, the choice of the most apropriate structural system was done carefully after examining several options. The main purpose of this choice was to satisfy the criteria of the ultimate and serviceability limit states, taking into consideration the architectural and wind turbines' limitations. One of the major issues of this dissertation, from the beginning of designing until the last analysis, was to determine and confront the wind loads. For this reason, several dynamic analyses were performed using digital 3D models and fluid simulations, examining different variables such as the model's form and the wind speed or direction. The structural analysis and all the checks were based on Eurocodes, using Scia Engineer 2012, a structural analysis and design software. The final choice of the cross sections and the structural components was made to create a safe, functional and economic building.