Σχεδιασμός Θολωτής Κατασκευής

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τον σχεδιασμό μιας θολωτής μεταλλικής κατασκευής. Η θολωτή αυτή κατασκευή αποτελεί τμήμα των Εγκαταστάσεων Χρυσού στις Σκουριές Χαλκιδικής. Η μελέτη και ο σχεδιασμός της κατασκευής πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με τις διατάξεις των ευρωπαϊκών κανονισμών και συγκεκριμένα των ΕΝ1991, ΕΝ1993, ΕΝ1998. Για την ανάλυση και διαστασιολόγηση του φορέα εφαρμόστηκε η Δυναμική Φασματική Μέθοδος. Το πρόγραμμα που χρησιμοποιήθηκε είναι το SAP2000 v15. Η μεταλλική θολωτή κατασκευή έχει διάμετρο βάσης 83 m και ύψος 29.5 m. Στην κορυφή της υπάρχει οπή διαμέτρου 11.12 m. Αποτελείται από 32 συνολικά δικτυωτούς ακτινικούς φορείς οι οποίοι συνδέονται μεταξύ τους, σε τρεις ενδιάμεσες στάθμες και στην κορυφή, με δακτυλίους οι οποίοι είναι και αυτοί δικτυώματα. Η ευστάθεια του φορέα έναντι των οριζόντιων δυνάμεων εξασφαλίζεται με την τοποθέτηση οριζόντιων και κατακόρυφων συνδέσμων δυσκαμψίας. Λόγω της ιδιαιτερότητας της γεωμετρίας του φορέα ως κατακόρυφοι σύνδεσμοι δυσκαμψίας θεωρούνται οι «μεσημβρινοί» χιαστί σύνδεσμοι και ως οριζόντιοι οι «ισημερινοί» χιαστί σύνδεσμοι. Όλα τα μέλη του φορέα αποτελούνται από κοίλες διατομές εκτός των τεγίδων οι οποίες έχουν διατομή διπλού ταυ. Στην αρχή της εργασίας παρουσιάζεται αναλυτικά η γεωμετρία και τα υλικά κατασκευής του φορέα και στη συνέχεια αναλύονται οι δράσεις και οι συνδυασμοί αυτών που λάβαμε υπόψη για την ανάλυση και διαστασιολόγηση της κατασκευής. Έπειτα γίνεται αναφορά στη προσομοίωση της κατασκευής στο πρόγραμμα και αναλύονται οι παράμετροι του προσομοιώματος όπως αυτές ορίστηκαν κατά την εισαγωγή του μοντέλου στο πρόγραμμα. Στα τελευταία κεφάλαια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της διαστασιολόγησης και ανάλυσης του φορέα και γίνεται ο έλεγχος της κατασκευής σύμφωνα με τους ευρωπαϊκούς κανονισμούς. Επίσης, παρουσιάζονται και δύο λεπτομέρειες του φορέα, μια λεπτομέρεια θεμελίωσης και μια λεπτομέρεια σύνδεσης των δικτυωτών ακτινικών φορέων με τον δακτύλιο στην κορυφή. Τέλος, γίνεται αναφορά σε δύο εναλλακτικά σενάρια έργου όσον αφορά στη διάταξη των κατακόρυφων και οριζόντιων συνδέσμων δυσκαμψίας. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων για τα δύο διαφορετικά σενάρια και στο τελευταίο κεφάλαιο γίνεται η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Με βάση αυτά τα αποτελέσματα καταλήγουμε και στα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας τα οποία αφορούν κυρίως στον οικονομικότερο σχεδιασμό του έργου και στην κρισιμότητα του σεισμού ως δράση σχεδιασμού για τη συγκεκριμένη κατασκευή.

The diploma thesis deals with the design of a domed structure. The domed structure is part of the Metal and Gold Industry at Skouries Chalkidiki. The study and the design of the structure is conducted according to the provisions of the European regulations and particularly of EN1991, EN1993, EN1998. The dynamic modal response spectrum analysis was implemented for the design and analysis of the domed structure. As far as the software is concerned, we used SAP2000 v15 for the analysis and design of structure. The domed structure is 83 m base diameter and height of 29.5 m. At the top of the structure there is a hole of 11.12 m width. The domed structure consists of 32 radial trusses which are connected in four levels with rings which are also trusses. The stability of the structure against the horizontal forces is ensured by placing horizontal and vertical braces. Due to the particular geometry of the building we consider as horizontal braces the “meridian” braces and as vertical braces we consider the “equator” braces. All members of the structure consist of hollow sections except for the purlins which consist of H sections. Firstly, the geometry of the steel domed structure as well as the materials which are used are described. Also, the actions on structure and the combinations of the action which were considered for the design of the domed structure are presented in detail. Secondly, there is a reference about the simulation of the structure in SAP2000. The parameters of the model which were defined in the software are presented in detail. In the final chapters, we present the design and analysis results and the check of the structure according to the European regulations. What is more, we analyze some detail of of the structure, one of the foundation and the other of the connection between the radial truss and the ring on the top of structure. Finally, we have examined two alternative scenarios of the project as far as the horizontal and vertical sections are concerned. We present the analysis results of the two different scenarios and in the last chapter we mention the evaluations of the analysis. Based on the results we summarize the conclusions of the study which mainly concern the economical design of the structure and the earthquake as a significant action for this structure.