Σχεδιασμός 6-όροφου εμπορικού κέντρου με κτίρια από μεταλλικό σκελετό

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διαδικασία σχεδιασμού και διαστασιολόγησης ενός μεγάλου έργου σε δύο μοντέλα (με και χωρίς συνδέσμους δυσκαμψίας) με χαλύβδινο φέροντα οργανισμό χωρίς σύμμικτη με σύμμικτες πλάκες από οπλισμένο σκυρόδεμα, με χρήση ενός εμπορικά διατιθέμενου προγράμματος. Το κτίριο που επιλέχθηκε προς μελέτη είναι ένα εξαώροφο κτίριο μεγάλων ανοιγμάτων για εμπορική χρήση με υπόγειο χώρο στάθμευσης και ένα κεντρικό άνοιγμα-στοά. Οι διαστάσεις του κτιρίου είναι είναι 52 m x 30 m. Η ανάλυση και η διαστασιολόγηση του κτιρίου πραγματοποιήθηκε με βάση τους Ευρωκώδικες. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν οι ακόλουθοι κανονισμοί: - Ευρωκώδικας 0: Βάσεις σχεδιασμού - Ευρωκώδικας 1: Γενικές δράσεις (Μέρος 1-1) Φορτία χιονιού (Μέρος 1-3) Δράσεις ανέμου (Μέρος 1-4) - Ευρωκώδικας 3: Σχεδιασμός μεταλλικών κατασκευών (Μέρος 1-1) Σχεδιασμός κόμβων (Μέρος 1-8) - Ευρωκώδικας 4: Σχεδιασμός σύμμικτων κατασκευών από χάλυβα και σκυρόδεμα (Μέρος 1-1) - Ευρωκώδικας 8: Αντισεισμικός σχεδιασμός (Μέρος 1-1) Η επίλυση του κτιρίου έγινε με το πρόγραμμα ανάλυσης και διαστασιολόγησης SAP2000version15. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το κτίριο, περιγράφεται η αρχιτεκτονική και η κατασκευή του έργου και παρατίθενται στοιχεία σχετικά με την ανέγερσή του. Στο τέλος του κεφαλαίου περιγράφεται το πρόγραμμα ανάλυσης και διαστασιολόγησης SAP2000. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στον προσδιορισμό των φορτίων που καταπονούν την κατασκευή, ενώ παρατίθενται και αντίστοιχα αποσπάσματα των κανονισμών βάσει των οποίων προέκυψαν τα επιβαλλόμενα φορτία. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι σεισμικές δράσεις όπως περιγράφονται από τον Ευρωκώδικα 8 και τα Εθνικά Προσαρτήματα, καθώς και ορισμένα στοιχεία για την ιδιομορφική ανάλυση του κτιρίου. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται οι συνδυασμοί των δράσεων στην οριακή κατάσταση αστοχίας και λειτουργικότητας όπως απαιτείται από τις διατάξεις του Ευρωκώδικα 1 και Ευρωκώδικα 8. Στο πέμπτο κεφάλαιο διατυπώνονται οι απαιτούμενοι έλεγχοι σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες 3 και 4, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων όπως προέκυψαν από το SAP2000, και η ακολουθεί η διαστασιολόγηση του έργου, η οποία πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια υπολογιστικών φύλλων EXCEL, αντίστοιχα για τα δύο εναλλακτικά μοντέλα του κτιρίου (με και χωρίς συνδέσμους δυσκαμψίας). Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδιασμού ορισμένων συνδέσεων και κόμβων του κτιρίου,ξανά με τη βοήθεια υπολογιστικών φύλλων EXCEL, σύμφωνα με τις διατάξεις του Ευρωκώδικα 3 για τα δυο εναλλακτικά μοντέλα της παρούσας εργασίας. Τέλος, στο έβδομο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της σύγκρισης των δύο εναλλακτικών μοντέλων του κτιρίου και γίνεται μία συνολική αποτίμηση της εν λόγω εργασίας.

This dissertation deals with the design process of a large steel-framed structure using two alternative structural models (one with and one without braced frames) with composite slabs from steel sheets and reinforced concrete, by using a commercially available software. The building that is being studied, is a six-storey structure of large openings, with an underground parking place and a central gap in the middle and is intended to be used as a shopping center. The dimensions of the building are 52 m x 30 m. The analysis and design process were carried out according to the regulations of the Eurocodes. More specifically, the following regulations were used: - Eurocode 0: Basis of structural design - Eurocode 1: Actions on structures (Part 1-1) Snow loads (Part 1-3) Wind actions (Part 1-4) - Eurocode 3: Design of steel structures-General rules an rules for buildings (Part 1-1) Design of joints (Part 1-8) - Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures (Part 1-1) - Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance (Part 1-1) The structural design took place by using the statics and analysis software SAP2000version15. In the first chapter, the building is being introduced, its architecture and some basic structural elements are being described and some information about the building erection is being listed. In the end of the chapter, the SAP2000 analysis program is being introduced. In the second chapter, there is an extensive reference of the determination of the loads which are straining the construction and the relevant extracts of the regulations are being given. In the third chapter, the seismic actions that take place are being described, as determined by the Eurocode 8 and the National Annexes. In addition there is some information about the modal analysis of the building. In the fourth chapter, the load combinations in the ultimate limit state and functionality are being described, as required by the provisions of Eurocode 1 and Eurocode 8. Ιn the fifth chapter, the required tests according to Eurocode 3 and 4 are taking place and the analysis results as taken from the SAP2000 processing are being presented. Then follows the structural design of the project, conducted with the help of EXCEL spreadsheets, respectively for the two alternative structural models (with and without braced frames). In the sixth chapter, the design process of some characteristic joints of the two alternative structural models is being presented, also conducted with the help of EXCEL spreadsheets. Finally, in chapter seven, there is a presentation of the results of the comparison between the two alternative building models and an overall assessment of this work is taking place.