Μελέτη της συμπεριφοράς προεντεταμένων ταινιωτών στεγών

Abstract

Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μία αναλυτική μέθοδος για την άμεση ποσοτική εκτίμηση της όλης στατικής συμπεριφοράς ταινιωτών προεντεταμένων φορέων. Οι φορείς αυτοί αποτελούνται από καλώδια που σε όλο το μήκος τους επενδύονται με μια ταινία σκυροδέματος μικρού σχετικά πάχους το οποίο προεντείνεται δημιουργώντας ένα ανεστραμμένο τόξο. Η κατασκευαστική λύση των ταινιωτών προεντεταμένων φορέων έχει εφαρμοστεί τόσο για την κάλυψη μεγάλων χώρων με μορφή στεγών όσο και για την κατασκευή πεζογεφυρών. Προκειμένου το πρόβλημα αυτό να γίνει καλύτερα αντιληπτό από τον αναγνώστη προηγείται η περιγραφή της στατικής συμπεριφοράς των σχοινοειδών φορέων. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφεται η συμπεριφορά τοξοτών και καλωδιωτών φορέων, η ανάγκη ακαμπτοποίησης των ελεύθερα αναρτημένων καλωδίων καθώς και η κατασκευαστική διάταξη των ταινιωτών προεντεταμένων φορέων στην οποία οδηγούμαστε. Η μαθηματική ανάλυση είναι βασισμένη σε μια αποκαθιστάμενη αναλογία μεταξύ της συμπεριφοράς του συστήματος καλωδίου-σκυροδέματος με την συμπεριφορά των κρεμαστών γεφυρών. Ακολουθώντας αυτή την αναλογία, η ανάλυση του ταινιωτού προεντεταμένου συστήματος επιτυγχάνεται με τη χρήση τριών αδιάστατων παραμέτρων και συγκεκριμένα τον λόγο του πάχους της ταινίας προς το μήκος του ανοίγματος (λόγος λεπτότητας α), τον λόγο της συνολικής διατομής των καλωδίων προς την ορθογωνική διατομή του φορέα (λόγος διατομών ρ) και τέλος τον λόγο του βέλους στο μέσο του παραβολικού τόξου προς το μήκος του ανοίγματος (λόγος χθαμαλότητας λ). Η συγκεκριμένη ανάλυση, βασισμένη σε μία αριθμητική διαδικασία, γίνεται με ένα απλό λογισμικό και επιτρέπει τον άμεσο καθορισμό της έντασης και της παραμόρφωσης του συστήματος λόγω ενός επιβεβλημένου κινητού φορτίου. Οπωσδήποτε, η ανάπτυξη της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων για την ανάλυση των φορέων, λόγω της ακρίβειας των αποτελεσμάτων και της ταχύτητας εκτέλεσης πολύπλοκων αναλύσεων περιόρισε τέτοιους τρόπους υπολογισμού που είναι βασισμένοι στη θεωρία παραμορφώσεων. Ωστόσο η μέθοδος της αριθμητικής διακριτοποίησης του φορέα αδυνατεί να καταδείξει από ποσοτικής και από ποιοτικής πλευράς τη σχετική επιρροή των διαφόρων παραμέτρων σχεδιασμού. Αντιθέτως, η συγκεκριμένη αναλυτική μέθοδος επιτρέπει μία παραμετρική μελέτη που καταλήγει σε χαρακτηριστικά διαγράμματα που δείχνουν την επιρροή των παραπάνω σχεδιαστικών παραμέτρων στην όλη στατική ένταση και συμπεριφορά, έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα στον προκαταρκτικό σχεδιασμό, δηλαδή την προμελέτη του έργου.

Evaluation of static response in stress-ribbon concrete roofs