Σχεδιασμός πολυώροφου κτιρίου με φέροντα οργανισμό από χάλυβα

Abstract

Αντικείμενο της μεταπτυχιακής εργασίας αποτελεί ο σχεδιασμός 7ώροφου χαλύβδινου φορέα με κατακόρυφους συνδέσμους δυσκαμψίας με εκκεντρότητα στις δύο κύριες διευθύνσεις του, συνολικού ύψους 30,59 m και επιφάνειας κάτοψης 464 m2. Διαστασιολογείται σύμμικτη πλάκα αποτελούμενη από στραντζαριστό χαλυβδόφυλλο και επιτόπου έγχυτο σκυρόδεμα καθώς και αμφιέρειστη διαδοκίδα με εξαγωνικές οπές στον κορμό ανοίγματος 12,0 m, 7η αξιοπιστία ως προς την προκύπτουσα ένταση και παραμόρφωση διαφορετικών μοντέλων ανάλυσης για τα παραπάνω στοιχεία του φορέα. Ακολουθεί αντισεισμικός σχεδιασμός με δυναμική φασματική μέθοδο και τρισδιάστατη μοντελοποίηση ολόκληρου του κτιρίου. Διαστασιολογείται δοκός σύζευξης, διαγώνιος και υποστύλωμα. Εξετάζεται και προτείνεται ευχερέστερη κατασκευαστικά και οικονομικότερη εναλλακτική λύση με αμφιαρθρωτές διαγωνίους χωρίς απαίτηση μεγαλύτερων διατομών. Εν συνεχεία γίνεται στατική μη γραμμική υπερωθητική ανάλυση για οριζόντια σεισμικά φορτία ενός από τα επίπεδα πλαίσια του φορέα με συνδέσμους δυσκαμψίας, εκτιμάται η μετελαστική του συμπεριφορά μέχρι την οιονεί κατάρρευση καθώς και ο διαθέσιμος συντελεστής συμπεριφοράς. Κλείνοντας επιχειρείται βελτιστοποίηση στο σχεδιασμό του εν λόγω πλαισίου με βαθμιαία απομείωση της δυσκαμψίας του ζυγώματος καθύψος και συνακόλουθη συγκέντρωση περισσότερων πλαστικών αρθρώσεων στα πλάστιμα μέλη του επιτυγχάνοντας αύξηση του διαθέσιμου συντελεστή συμπεριφοράς.

The subject of this postgraduate thesis is the analysis and design of a 7-storey steel building with a total height of 30,59 m and floor area of 464 m2. A comparison of two different models was performed, respectively for structural design of the steel composite floor slab and for a 12,0 m long castellated beam, on the basis of internal forces and deformation. Seismic design using 3D model and dynamic response spectrum analysis follows, that resulted the design of coupling beam, diagonal and column. A more structurally efficient and faster to construct thus more economical alternative solution is proposed with diagonal beams, pinned at both ends, using the same cross sections for the entire structure. Following, a static non linear pushover analysis is performed, of a plane frame loaded with horizontal seismic forces in order to determine the capacity curve and the performance point of the structure and estimate the behavior factor. Optimization of the design is attempted by gradually attenuating the plane frame stiffness along the height and concentrate more hinges at the coupling beam ends, achieving a higher behavior factor.