Ανάλυση Κυψελωτών Δοκών με Βάση τον Ευρωκώδικα 3    

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Κολοκούρη Αλεξάνδρα                                                   
Επιβλέπων Καθηγητής: Ιωαννίδης Γ., Αν. Καθηγητής       
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2003 

Τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείται μία εκτεταμένη εφαρμογή των κυψελωτών δοκών στις μεταλλικές κατασκευές είτε για λόγους αισθητικής είτε λειτουργικότητας. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι οι διάτρητες δοκοί παρουσιάζουν ένα μεγάλο αριθμό από ειδικές δυνατότητες και πλεονεκτήματα. Είναι ελαφρές, φτηνές, έχουν μεγάλες, σχετικά, αντοχές και μπορούν γρήγορα να συναρμολογηθούν στο εργοτάξιο. Οι οπές που υπάρχουν στον κορμό απλοποιούν την εργασία του προσωπικού εγκατάστασης, αφού η τοποθέτηση καναλιών κλιματισμού ή σωληνώσεων κατά μήκος των δοκών δεν παρουσιάζει ιδιαίτερα προβλήματα. Οι περισσότεροι αρχιτέκτονες εκτιμούν την καλαισθησία που δημιουργούν οι κυψελωτές δοκοί με αποτέλεσμα να τις χρησιμοποιούν σε σημεία όπου θα είναι ορατές.            

 Ο Ευρωκώδικας 3 για τις μεταλλικές κατασκευές παραθέτει στο Παράρτημα Ν μία σειρά από διατάξεις που βοηθούν στη μελέτη κυψελωτών δοκών. Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός κώδικα υπολογισμών που στηρίζεται στις παρατηρήσεις του Ευρωκώδικα 3 για μία πιο αποτελεσματική και γρήγορη αντιμετώπιση των διατομών με οπές στον κορμό τους που μπορεί να είναι είτε κυκλικής είτε πολυγωνικής μορφής.            

Αναλυτικότερα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία γενική παρουσίαση των διάτρητων δοκών που αφορά τον τρόπο παρασκευής τους, την μορφή τους καθώς και τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν έναντι των συμπαγών διατομών. Στο τέλος της ενότητας υπάρχουν κάποιες φωτογραφίες που αποδεικνύουν στην διαδεδομένη πλέον εφαρμογή τους τόσο στην Ελλάδα όσο και στο εξωτερικό.            

Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία προσέγγιση στις αρχές υπολογισμού των δοκών με οπές. Παρουσιάζεται το μοντέλο που υιοθετείται για τον υπολογισμό των εντατικών μεγεθών καθώς και η μεθοδολογία που ακολουθούμε για την διαστασιολόγηση των διάτρητων δοκών. Για καλύτερη κατανόηση παρατίθεται ένα παράδειγμα μιας δοκού με πολυγωνικά ανοίγματα, στο οποίο γίνονται οι έλεγχοι επάρκειάς της σε κατάσταση αστοχίας και λειτουργικότητας.            

Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι διατάξεις του Ευρωκώδικα 3, Παράρτημα Ν. Μέσα από τους ελέγχους κατανοούμε τους κινδύνους αστοχίας των κυψελωτών δοκών καθώς και σε ποιες περιπτώσεις πρέπει να τοποθετείται ενίσχυση στον κορμό.

Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μία διερεύνηση του μηχανισμού Vierendeel (μοντέλο υπολογισμών) ειδικά για διατομές με κυκλικές οπές. Μελετήθηκε αναλυτικά η υπάρχουσα μέθοδος σχεδιασμού, παρουσιάστηκαν κάποιες ατέλειες καθώς και το μοντέλο των πεπερασμένων στοιχείων που χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο.    

Στο πέμπτο κεφάλαιο έγινε μία αναφορά σε λεπτότοιχες μεταλλικές κατασκευές με οπές. Στην ενότητα αυτή διερευνήθηκαν μονοαξονικά και διαξονικά θλιβόμενες πλάκες καθώς και πλάκες και κορμοί που υπόκεινται σε διάτμηση.

 Στο έκτο κεφάλαιο υπάρχουν τρία χαρακτηριστικά παραδείγματα διάτρητων δοκών τα οποία βοηθούν στην καλύτερη κατανόηση του θέματος. Αρχικά εξετάζεται μία δοκός με πολλαπλά πολυγωνικά ανοίγματα, στην συνέχεια μία δοκός με συνεχή κυκλικά ανοίγματα και τέλος μία δοκός με μεμονωμένη οπή ορθογωνικής μορφής στον κορμό της.

Στο έβδομο κεφάλαιο έγινε μία προσπάθεια να προσδιορίσουμε την αποδοτικότητα μιας κυψελωτής δοκού σε σύγκριση με μία συμπαγή συγκολλητή μεταλλική δοκό ίδιου ύψους. Για τον σκοπό αυτό προσομοιώθηκε με την βοήθεια του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων ANSYS μία δοκός με οπές στον κορμό της που υπόκειται σε ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο. Στην συνέχεια επιλύθηκε η αντίστοιχη συμπαγής δοκός με τα ίδια χαρακτηριστικά και προέκυψαν κάποιες σημαντικές παρατηρήσεις.

 Στο τέλος της εργασίας παρουσιάστηκαν γενικότερα συμπεράσματα ως προς την λειτουργία των κυψελωτών διατομών που βοήθησαν στην δημιουργία του κώδικα υπολογισμών που υπάρχει στο Παράρτημα αυτής της εργασίας.