ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΑΛΛΙΚΟ ΦΟΡΕΑ

Transcript

1 Έργο Ιδιοκτήτες Θέση ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΑΛΛΙΚΟ ΦΟΡΕΑ Η µελέτη συντάχθηκε µε το πρόγραµµα VK.STEEL 5.2 της Εταιρείας 4M -VK Προγράµµατα Πολιτικού Μηχανικού. Το VK.STEEL είναι πρόγραµµα επίλυσης χωρικού πλαισίου και εφαρµόζει τη µέθοδο «Άµεσης Αντίστασης» δηλ. την επίλυση των εξισώσεων [ ] [ ] [ ] R = K r όπου[r ] = Μητρώο Φορτίων [Κ] = Μητρώο Αντίστασης [r] = Μητρώο Μετατοπίσεων (3 µετακινήσεις, 3 στροφές ανά κόµβο) Για να καταλήξει το πρόγραµµα στην επίλυση των εξισώσεων αυτών χρειάζονται τα ακόλουθα στοιχεία Για τη δηµιουργία του [Κ] *Συντεταγµένες Χ,Υ,Ζ, κάθε κόµβου στο χώρο (απόλυτο σύστηµα) *Συνδεσµολογία µελών (κόµβος αρχής, κόµβος τέλους µελών) *Ιδιότητες µελών (αδρανειακά µεγέθη, Μέτρο Ελαστικότητας) Για τη δηµιουργία του [R] *Επικόµβια φορτία (3 δυνάµεις + 3 ροπές ανά κόµβο, ανά περίπτωση φόρτισης) Τα στοιχεία αυτά συγκεντρώνονται σε 3 αρχεία (DATA, DATAM, DATAF) τα οποία επεξηγούνται παρακάτω. Το αποτέλεσµα της επίλυσης είναι αρχικά οι µετατοπίσεις των κόµβων για κάθε Περίπτωση Φόρτισης (Π.Φ.) από τις οποίες υπολογίζονται τα αντίστοιχα εντατικά µεγέθη των µελών. Στη συνέχεια γίνονται οι έλεγχοι επάρκειας των διατοµών, εφαρµόζοντας τους ελέγχους του κανονισµού και χρησιµοποιώντας τους Συνδυασµούς Φόρτισης (Σ.Φ.) που έχουµε επιλέξει.

2 Για τον έλεγχο των διατοµών και των συγκολλήσεων εφαρµόζεται ο Ευρωκώδικας 3 (EC3). Όσον αφορά τις σεισµικές δυνάµεις (συντελεστές Rd(t) κατά Χ και Υ), υπολογίζονται από το πρόγραµµα σύµφωνα µε τον Ν.Ε.Α.Κ., αρκεί να δοθεί η ζώνη σεισµικής επικινδυνότητας, ο συντελεστής θεµελίωσης θ, ο συντελεστής συµπεριφοράς του δοµήµατος (διατοµές κατηγορίας 3, q<2) και ο συντελεστής απόσβεσης. Η επίλυση γίνεται µε ισοδύναµη στατική µέθοδο (εξίσωση 3.7 του Ν.Ε.Α.Κ.) και ο έλεγχος των διατοµών σύµφωνα µε τον EC3. ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΜΟΝΑ ΕΣ Συντεταγµένες σε ΜΕΤΡΑ (m, M) υνάµεις σε ΚΙΛΟΝΙΟΥΤΟΝ (ΚΝ) και ΚΙΛΟΝΙΟΥΤΟΝ ΜΕΤΡΑ (ΚΝΜ ή ΚΝm ) Τάσεις σε ΚΙΛΑ/ΤΕΤΡΑΓΩΝΙΚΟ ΕΚΑΤΟΣΤΟ (Kg/cm 2 ) Γωνίες σε ΜΟΙΡΕΣ ( ο ) Αδρανειακά Μεγέθη όπως αναγράφονται Μετατοπίσεις σε ΧΙΛΙΟΣΤΑ (m m) Στροφές σε ΜΟΙΡΕΣ ( ο ) A ΠΟΛΥΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Όλες οι συντεταγµένες, οι συνιστώσες των διανυσµάτων δυνάµεων και µετατοπίσεων περιγράφονται σε δεξιόστροφο σύστηµα καρτεσιανών συντεταγµένων. Ζ O (0,0 ) Υ M Y Χ

3 Στο VK.STEEL το επίπεδο της οθόνης είναι το επίπεδο ΟΥΖ,ε το (0,0) το κάτω αριστερό σηµείο και µε τον άξονα Χ να «βγαίνει» από την οθόνη. K ΟΜΒΟΙ Κόµβοι είναι τα σηµεία στο χώρο όπου θα συνδεθούν τα µέλη του φορέα και οι οποίοι επιδέχονται φορτίσεις F X, F Y, F Z, M X, M Y, M Z. Όλοι οι κόµβοι πρέπει να είναι συνδεδεµένοι σε κάποιο µέλος. ΑΡΙΘΜΗΣΗ Η αρίθµησή τους πρέπει να αρχίζει από το 1 µέχρι το συνολικό αριθµό κόµβων και να είναι συνεχόµενη (1,2,3...Ν) Ο αριθµός κόµβων στο πρόγραµµα πρέπει να συµπεριλαµβάνει και τους κόµβους στήριξης. ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ (m ) Οι συντεταγµένες των κόµβων δίνονται στο απόλυτο σύστηµα, πρέπει να έχουν θετικές τιµές µε ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΤΙΜΗ (X = 1m, Y = 1m, Z = 1m ). Οι επίπεδοι φορείς τοποθετούνται στο επίπεδο ΟΥΖ µε σταθερό X = 1m. ΚΟΜΒΟΙ ΣΤΗΡΙΞΗΣ Κόµβος στήριξης είναι το σηµείο έδρασης του φορέα, ο οποίος δεν µπορεί να µετατοπιστεί στο χώρο (µπορεί να δεχτεί στροφή και στους 3 άξονες). ΜΕΛΗ Μέλη είναι ράβδοι (γραµµικά στοιχεία) που συνδέουν κόµβους, έχουν αδρανειακά µεγέθη >0 και επιδέχονται φορτία, οµοιόµορφα κατανεµηµένα και συγκεντρωµένα. ΑΡΙΘΜΗΣΗ Η αρίθµησή τους πρέπει να αρχίζει από το 1 µέχρι το συνολικό αριθµό κόµβων και να είναι συνεχόµενη (1,2,3...Ν) ΣΥΝ ΕΣΜΟΛΟΓΙΑ Όλα τα µέλη συνδέουν ΥΟ κόµβους. Τον κόµβο Αρχής (Κ/Α) και τον κόµβο Τέλους (Κ/Τ).

4 ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΗΡΙΞΗΣ Τα άκρα των µελών µπορεί να θεωρηθούν πακτωµένα (δηλ. µεταβιβάζουν ροπές) ή αρθρωτά. Για τη περιγραφή όλων των περιπτώσεων ισχύουν οι ακόλουθοι κωδικοί πάκτωση αρχής, πάκτωση τέλους. πάκτωση αρχής, άρθρωση τέλους. άρθρωση αρχής, πάκτωση τέλους. άρθρωση αρχής, άρθρωση τέλους. ΣΤΗΡΙΞΕΙΣ ΠΑΚΤΩΣΗ, ΑΡΘΡΩΣΗ, ΚΥΛΙΣΗ Μπορείτε να περιγράψετε τους τρεις τρόπους στήριξης δίνοντας τα Μέλος στήριξης > Κόµβος στήριξης > ή ιεύθυνση Κύλισης ακόλουθα µοντέλα ΤΟΠΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΛΟΥΣ Σε κάθε µέλος ορίζεται ένα τρισδιάστατο δεξιόστροφο καρτεσιανό σύστηµα συντεταγµένων Χ, Υ, Ζ, που ορίζεται ως εξής Οι άξονες Υ, Ζ, είναι κύριοι άξονες του µέλους και ο Χ διαµήκης άξονας ο οποίος έχει θετική φορά από αρχή προς τέλος. Η γωνία euler (ω ο ) ορίζεται θετική µε φορά από άξονα Y προς άξονα Ζ (περί τον άξονα Χ). ΦΟΡΤΙΑ ΠΑΚΤΩΣΗ ΑΡΘΡΩΣΗ ΚΥΛΙΣΗ Τα φορτία του φορέα περιγράφονται µε δύο τρόπους σαν επικόµβια στο Απόλυτο Σύστηµα (F x, F Y, F Z, M X, M Y, M Z ) ;η σαν φορτία µελών (οµοιόµορφα κατανεµηµένα και συγκεντρωµένα φορτία) στο απόλυτο ή/και τοπικό σύστηµα. Αυτά ανάγονται από το πρόγραµµα σε επικόµβια φορτία στο απόλυτο πρόγραµµα. Το VK.STEEL µπορεί να φορτιστεί µε έως 12 ανεξάρτητες Περιπτώσεις Φόρτισης (Π.Φ.) που είναι Π.Φ. 1 Μόνιµα Στατική φόρτιση µονίµων φορτίσεων. Θα χρησιµοποιηθεί και για τον αυτόµατο υπολογισµό των σεισµικών φορτίσεων.

5 Π.Φ. 2 Σεισµός κατά Υ Σεισµική φόρτιση παράλληλα µε τον άξονα Υ του γενικού συστήµατος (αυτόµατος υπολογισµός). Π.Φ. 3 Σεισµός κατά Χ Σεισµική φόρτιση παράλληλα µε τον άξονα Χ του γενικού συστήµατος (αυτόµατος υπολογισµός). Π.Φ. 4 Άνεµος κατά +Υ Φόρτιση ανέµου παράλληλα µε τον άξονα Υ του γενικού συστήµατος µε φορά +Υ. Π.Φ. 5 Άνεµος κατά +Χ Φόρτιση ανέµου παράλληλα µε τον άξονα Χ του γενικού συστήµατος µε φορά +Χ. Π.Φ. 6 Άνεµος κατά -Υ Φόρτιση ανέµου παράλληλα µε τον άξονα Υ του γενικού συστήµατος µε φορά -Υ. Π.Φ. 7 Άνεµος κατά -Χ Φόρτιση ανέµου παράλληλα µε τον άξονα Χ του γενικού συστήµατος µε φορά -Χ. Π.Φ. 8 Χιόνι (1) Φόρτιση χιονιού (1η περίπτωση). Π.Φ. 8 Χιόνι (2) Φόρτιση χιονιού (2η περίπτωση). Π.Φ.10 Άλλη φόρτιση Φόρτιση που δεν έχει καθοριστεί το όνοµα, έτοιµη για ελεύθερη χρήση ανάλογα µε τις ανάγκες του έργου. Π.Φ.11 Κινητά φορτία Φόρτιση κινητών φορτίων. Θα χρησιµοποιηθεί και για τον αυτόµατο υπολογισµό των σεισµικών φορτίσεων. Π.Φ.12 Θερµοκρασιακή Θερµοκρασιακή φόρτιση (αυτόµατος υπολογισµός). 2.7 ΑΡΧΕΙΑ ΧΩΡΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ (DATA) Τα στοιχεία που χρειάζεται το πρόγραµµα για την επίλυση του χωρικού πλαισίου συγκεντρώνονται σε 3 αρχεία (DATA) τα οποία είναι

6 DATAK Το αρχείο µε την αρίθµηση όλων των Κόµβων και τις συντεταγµένες τους Χ, Υ, Ζ στο απόλυτο σύστηµα. DATAM Το αρχείο Μελών που περιέχει την αρίθµησή τους, τη συνδεσµολογία (Κ/Α, Κ/Τ), τα J X, J Y, F (στο τοπικό σύστηµα του κάθε µέλους) και το Μέτρο Ελαστικότητας. DATAF Το αρχείο Φορτίσεων που περιέχει για κάθε Π.Φ., τις επικόµβιες δυνάµεις F X, F Y, F Z και επικόµβιες ροπές Μ Χ, Μ Υ, Μ Ζ στο απόλυτο σύστηµα. 2.8 ΕΝΤΑΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ Τα δέκα εντατικά µεγέθη είναιm Y, M Z, Q Y, Q Z αρχής M Y, M Z, Q Y, Q Z τέλους Μ Χ (στρεπτική ροπή), Ν (αξονική δύναµη) Το σύστηµα αναφορά είναι το τοπικό (-Ν = θλίψη) 2.9 ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΙΣ Οι µετατοπίσεις κόµβων δίνονται στο απόλυτο σύστηµα και είναι οι Χ, Υ (σε cm ) και Φ Χ, Φ Υ, Φ Ζ (σε ο ). Συνδυασµοί φορτίσεων ώδεκα ανεξάρτητες περιπτώσεις φόρτισης ανά συνδυασµό φόρτισης, όπου καθορίζεται ο συντελεστής συµµετοχής κάθε ανεξάρτητης φόρτισης στον αντίστοιχο συνδυασµό. Ακολουθούν πληροφορίες για τη συγκεκριµένη µελέτη που µπορείτε να τις τροποποιήσετε και εµπλουτίσετε αναλόγως του έργου. Οι περιπτώσεις φόρτισης για τις οποίες έχουν εξεταστεί τα µεταλλικά στοιχεία του φέροντος οργανισµού είναι Μόνιµα (Π.Φ.1) και κινητά φορτία (Π.Φ.11), σεισµική φόρτιση (Π.Φ.2 και Π.Φ.3), άνεµο στην στέγη (Π.Φ.4), και υποπίεση (Π.Φ.6).

7 Η σεισµική φόρτιση του φορέα γίνεται µε ισοδύναµη στατική ανάλυση (εξίσωση 3.7 του Ν.Ε.Α.Κ.) σύµφωνα µε τα σεισµολογικά στοιχεία που αναφέρονται πιο κάτω. ΦΟΡΤΙΑ Επικάλυψη στέγης 1.50 ΚΝ/m 2. Κινητό φορτίο 1.50 ΚΝ/m 2. Άνεµος 1.20 KN/m 2. ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Ζώνη σεισµικής επικινδυνότητας III Συντελεστής εδαφικής επιτάχυνσης α= 0,24 Σπουδαιότητα κτιρίου Σ2 Συντελεστής σπουδαιότητας γ1= 1.0 Κατηγορία εδάφους Β Συντελεστής σεισµικής συµπεριφοράς q= 2.0 Συντελεστής θεµελίωσης θ= 1 Συντελεστής φασµατικής ενίσχυσης βο= 2,5 Συντελεστής συνδυασµού κινητών σε σεισµικές δράσεις ψ2= 0,3 Χαρακτηριστικές περίοδοι Τ1= 0,15sec, Τ2=0,6sec Θεµελιώδεις περίοδοι κτιρίου Τx= 0,15sec, Τy= 0,15sec Ποσοστό κρίσιµης απόσβεσης 2% (συγκολλήσεις) Τεταγµένες επιταχύνσεων σχεδιασµού αντίστοιχες των θεµελιωδών περίοδων του κτιρίου Rdx(T) = 3,89m /sec 2, R d y (T) = 3,89 m /sec 2 Οι διατοµές που χρησιµοποιήθηκαν είναι κοιλοδοκοί ΚΤ50x50x5 για το δικτύωµα και ΚΟ90x50x5 για τις τεγίδες ποιότητας Fe360. Εφαρµόστηκε µετωπική συγκόλληση πάχους 4m m.