Μελέτη διώροφου βιομηχανικού μεταλλικού κτιρίου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και τον σχεδιασμό ενός διώροφου βιομηχανικού κτιρίου σύμφωνα με τις ισχύουσες διατάξεις των Ευρωπαϊκών Προτύπων. Η ανάλυση της κατασκευής υλοποιήθηκε με τη βοήθεια του προγράμματος SAP2000 στο οποίο αναπτύξαμε το προσομοίωμα του φέροντα οργανισμού του κτιρίου μας. Με βάση τα κείμενα των Ευρωκωδίκων αρχικά προσδιορίσαμε τα φορτία σχεδιασμού με τα οποία υλοποιήσαμε την ανάλυση του φορέα μας. Στο αρχικό στάδιο της μελέτης, τα αποτελέσματα των στατικών και δυναμικών αναλύσεων που εξήχθησαν από το πρόγραμμα λειτούργησαν ως έλεγχος μόρφωσης και οδηγός για τη βελτιστοποίηση του προσομοιώματος καθώς οι διαστασιολογήσεις και οι έλεγχοι των περισσοτέρων μελών υλοποιήθηκαν με τη βοήθεια λογιστικών φύλλων χρησιμοποιώντας μόνο ως μέτρο σύγκρισης τα παραπάνω αποτελέσματα. Με τα παραμορφωσιακά και εντατικά μεγέθη της δυναμικής ανάλυσης πραγματοποιήσαμε τους αντισεισμικούς ελέγχους ασφάλειας της κατασκευής και την διαστασιολόγηση των κατακόρυφων συνδέσμων δυσκαμψίας οι οποίοι εξασφαλίζουν την πλευρική ευστάθεια του κτιρίου και παραλαμβάνουν το σύνολο των οριζόντιων δράσεων. Οι σύνδεσμοι δυσκαμψίας που τοποθετήσαμε είναι σύνδεσμοι χωρίς εκκεντρότητα και καθώς έχουμε διαφορετικές μορφές εξασφάλισης ως προς τις δύο κύριες διευθύνσεις σεισμικής διέγερσης, η διάταξή τους υλοποιήθηκε λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιομορφικές αναλύσεις και με τη λογική του να εξασφαλίζεται μία ομοιόμορφη παραμορφωσιακή συμπεριφορά υπό τη δράση των σεισμικών φορτίων. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν οι ικανοτικοί έλεγχοι των μελών που συμμετέχουν στην παραλαβή των σεισμικών δράσεων και ειδικότερα για τον έλεγχο των κεφαλοδοκών έγινε διερεύνηση για τον προσδιορισμό του θλιπτικού φορτίου το οποίο τις καταπονεί. Υλοποιήσαμε τρείς διαφορετικές επιλύσεις με τα αποτελέσματα των οποίων έγινε πλήθος ελέγχων και διερευνήσαμε τη δυνατότητα βέλτιστης διαστασιολόγησης των συγκεκριμένων δοκών. Τέλος έγινε η σχεδίαση και ο έλεγχος της σύνδεσης του διαγώνιου συνδέσμου με τον κόμβου κεφαλοδοκού - υποστυλώματος. Από τη μελέτη της παρούσας διπλωματικής μπορούν να εξαχθούν χρήσιμα συμπεράσματα που αφορούν την ανάλυση, το σχεδιασμό και την σεισμική συμπεριφορά κτιρίων με παρόμοια χαρακτηριστικά, είτε αναφερόμαστε σε μεμονωμένα μέλη της κατασκευής είτε στη συμπεριφορά του κτιρίου ως σύνολο.

The subject of this thesis is the study and design of a two-storey industrial steel building based on current European standards. The model of our structure was designed and analyzed using the structural analysis program SAP2000. Firstly, taking into account the European norms, we assessed the design loads that we applied to our structure for the analysis of the model. The results of the static and dynamic analyses were initially only used for monitoring the formation of our model and as a guide for the optimization of the structural design, since the vast majority of the steel members were analyzed, designed and verified independently with the assistance of computational programs. This repetitive process was undertaken in order to achieve, through the analyses, the anticipated deformation and force results for the steel members. The safety verifications for the ultimate limit states and the limitation of damage requirements under the effect of the seismic loads were carried out using the results of the modal response spectrum analysis. With the same results we designed the vertical bracing members whose main function is to resist and bear the horizontal forces of an earthquake. The bracing type used in our building for resistance to horizontal actions can be described as diagonal concentric and because the form of the braces differ for each main axis of seismic load we opted for a symmetrical layout trying to achieve an even behavior for both directions. Next, we verified the rest of the members being stressed under the applied seismic actions, members such as the columns and the beams connected to the diagonal braces stressed with tension. At this point, because we wanted to study more in depth the behavior of the beam being stressed with compression, we considered three different approaches in order to determine the compression load. Based on the results of the aforementioned analyses we completed a series of verifications and suggested optimal design solutions for the specific examined steel members. Lastly, we designed the joint connecting the bracing diagonal and the beam-column joint. By thoroughly studying this dissertation useful conclusions can be made concerning the analysis, design and seismic behavior of a steel building with characteristics similar to the model studied, whether considering specific members or the structure as a whole.