Εναλλακτικοί τρόποι σχεδιασμού πολυώροφου κτιρίου με φέροντα οργανισμό από χάλυβα

Abstract

Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η μελέτη μιας μη υπάρχουσας πενταώροφης κατασκευής με φέροντα οργανισμό από χάλυβα, το οποίο προορίζεται υποθετικά για τη στέγαση γραφείων. Η μελέτη περιλαμβάνει το σχεδιασμό, τη διαστασιολόγηση και τον έλεγχο επάρκειας τριών εναλλακτικών λύσεων, με την κύρια διαφορά των τριών προσεγγίσεων να έγκειται στα συστήματα με τα οποία παραλαμβάνονται οι σεισμικές δυνάμεις. Οι στατικοί τύποι που χρησιμοποιήθηκαν είναι οι ακόλουθοι: α)Πλαίσια με συνδέσμους χωρίς εκκεντρότητα β)Πλαίσια με συνδέσμους με εκκεντρότητα γ)Πλαίσια παραλαβής ροπών

Ο σχεδιασμός των τριών κτιρίων έγινε με χρήση των Ευρωκωδίκων 1 (Βασικές αρχές σχεδιασμού και δράσεις στις κατασκευές), 3 (Σχεδιασμών μεταλλικών κατασκευών) , 4 (Σχεδιασμός σύμμικτων κατασκευών) και 8 (Αντισεισμικός σχεδιασμός).Πρέπει να σημειωθεί ότι οι προαναφερθείσες κατασκευές μπορούν να χαρακτηριστούν ως σύμμικτες, καθώς οι πλάκες και οι κύριες και δευτερεύουσες δοκοί έχουν σχεδιαστεί ως σύμμικτες, ενώ όλα τα υποστυλώματα έχουν μορφωθεί με μεταλλικές πρότυπες διατομές. Για τον προσδιορισαμό των σεισμικών φορτίων εφαρμόστηκε δυναμική ανάλυση, ενώ οι επιρροές 2ης τάξης (φαινόμενα P-δ) και οι επιδράσεις λόγω τυχηματικής εκκεντρότητας έχουν ληφθεί υπόψη. Τέλος, όλες οι απαιτήσεις του Ευρωκώδικα 8, όσον αφορά στις θέσεις των θέσεων απορρόφησης ενέργειας και στις απαιτήσεις του ικανοτικού σχεδιασμόυ, έχουν καλυφθεί Στο τέλος της εργασίας γίνεται αφ' ενός σύγκριση των αποτελεσμάτων και αφ' ετέρου η αναγνώριση των κύριων διαφορών μεταξύ των τριών επιλογών, σε μια προσπάθεια να καθοριστεί ποιά από αυτές παρουσιάζει τα πλέον ευνοϊκά χαρακτηριστικά. Ενδεικτικά εξετάστηκαν παράγοντες όπως η γωνιακή παραμόρφωση μεταξύ των ορόφων, η ιδιοπερίοδος ταλάντωσης, η τέμνουσα βάσης και το συνολικό βάρος του φέροντος οργανισμού.

The purpose of this paper is the study of a non-existing five-storey structure with steel load-bearing components, supposedly destined to house offices. The study involved the design, sizing and sufficiency check of three alternative solutions, with the key difference between the three approaches lying in the systems with which the seismic actions are received. The structural types that were used were the following: a)Frames with concentric bracings b)Frames with eccentric bracings c)Moment resisting frames

The design of the three buildings was performed using Eurocodes 1 (Basic principles of design and actions on structures), 3 (Design of steel structures) , 4 (Design of composite structures) and 8 (Earthquake design). It should be pointed out that the aforementioned structures can be characterized as composite structures, as the slabs, primary and secondary beams were designed as composite components, whereas all columns are just steel components. For the determination of the seismic loads a dynamic analysis was enforced, while both the second-order effects (P-δ effects) and the accidental torsional effects were taken into account. Finally, all the requirements of Eurocode 8 were met, as far as the position of the energy dissipative zones and the capacity design checks are concerned. At the end of the paper a comparison of the results and the identification of the main differences between the three options are portrayed, in an attempt to define which one displays the most favourable characteristics. Indicative factors that were analyzed are the inter-storey drift, the vibration period, the base shear force and the overall weight of the bearing structure.