Η μεταπτυχιακή εργασία διερευνά την στατική συμπεριφορά ελαφρών μεταλλικών κατασκευών για εφαρμογές διχτυοκηπίων. Τα διχτυοκήπια  είναι εναλλακτική λύση των θερμοκηπίων για την προστασία των καλλιεργειών μέσω κάλυψης τους με ειδικά δίχτυα (μεμβράνη- ύφασμα). Μέχρι στιγμής, δεν σχεδιάζονται για φορτία χιονιού και ως εκ τούτου η χρήση τους είναι είτε περιορισμένη είτε μη ασφαλής. Βασικός στόχος της εργασίας είναι να εξετάσει και να αξιολογήσει στατικά συστήματα διχτυοκηπίων ικανά να ανταπεξέλθουν σε περιοχές όπου προβλέπονται σημαντικά φορτία χιονιού.

H χρήση εφελκυόμενων κατασκευών (καλώδια) για την ζεύξη των ανοιγμάτων προκρίνεται καθώς έχουν ανταγωνιστικό λόγο βάρος/αντοχή και συμβαίνει πλήρης εκμετάλλευση της διατομής, ένεκα μόνο, των αναπτυσσόμενων αξονικών δυνάμεων. Έτσι, είναι δυνατό να επιτευχθεί ζεύξη μεγάλων ανοιγμάτων χωρίς περιορισμούς κάμψης ή λυγισμού εφόσον οι αναπόφευκτες  σχετικά μεγάλες παραμορφώσεις είναι ανεκτές.

Η διερεύνηση της στατικής συμπεριφοράς του μεταλλικού σκελετού πραγματοποιείται μέσω μιας διευρυμένης παραμετρικής και συγκριτικής ανάλυσης που  σηματοδοτήσει τις πιο κρίσιμες παραμέτρους του σχεδιασμού. Για το λόγο αυτό, δημιουργείται ένα απλό μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων που αποτελείται από την κύρια υποδομή του διχτυοκηπίου (υποστυλώματα, καλώδια) διεξάγοντας μη γραμμικές αναλύσεις γεωμετρίας και υλικού. Η ανάλυση πρέπει να λαμβάνει υπόψη την μεταβατική φάση κατασκευής που περιλαμβάνει τη διαδοχική τοποθέτηση των μελών, την προένταση των καλωδίων και την τελική εύρεση  σχήματος της γεωμετρικής δομής. Αποτυπώνεται η επιρροή του μεγέθους της κλίσης των κεκλιμένων καλωδίων αγκύρωσης, του μεγέθους της δύναμης προεντάσεως και των συνθηκών στήριξης. Επίσης για τον πιο ασφαλή προσδιορισμό της αντοχής του συστήματος εξετάζεται παραμετρικά η επιρροή των ατελειών τόσο ως προς το μέγεθος αλλά και το πρόσημό τους. Παρότι το δίχτυ είναι ένα  υλικό κάλυψης συμμετέχει στον φέροντα οργανισμό. Για το λόγο αυτό είναι χρήσιμο να διερευνηθεί η στατική του συμπεριφορά, δίνοντας έμφαση στον τρόπο που μεταφέρει τα φορτία στα καλώδια στα οποία στηρίζεται.

Σε πολλές περιοχές  η πιθανότητα υψηλού  φορτίου χιονιού είναι σημαντική. Το διχτυοκήπιο κάτω από φορτία χιονιού, χωρίς να υποστηρίζεται από ένα στιβαρό δομικό σύστημα, είναι βέλτιστο να σχεδιαστεί με έναν καινοτόμο μηχανισμό απελευθέρωσης ο οποίος θα απαλλάσσει το σύστημα από την ξαφνική υπερφόρτωση με ασφάλεια. Δίνεται ο εννοιολογικός σχεδιασμός του μηχανισμού απελευθέρωσης ο οποίος πρέπει να αποτελείται από απλά εξαρτήματα, η λειτουργία του να είναι πλήρως ελαστική μέχρι την στιγμή που ανοίγει και να είναι αυτόματος χωρίς να παραβιάζει το περίκλειστο του χώρου.

Αναπτύσσονται αριθμητικά μοντέλα σταδιακής πολυπλοκότητα στο λογισμικό Ansys  για την πρόβλεψη του φορτίου για το όποιο ο μηχανισμός ενεργοποιείται. Ένα πεπερασμένο μήκος (w=100mm) του μηχανισμού εξετάζεται καθώς θεωρείται ότι δεν αλλάζει η συμπεριφορά κατά μήκος (απειρομήκες) λαμβάνοντας υπόψη τα κεκλιμένα δίχτυα εκατέρωθεν του. Η βασική υπόθεση του πρώτου μοντέλου είναι ότι ο μηχανισμός θεωρείται αρθρωμένος στο κατώτερο σημείο του προς άμεσης αξιολόγησης της αντίστασης του στο άνοιγμα. Ο μηχανισμός εξετάζεται για διάφορες γεωμετρικές διαμορφώσεις των εξαρτημάτων και κλίσεις της μεμβράνης της οροφής ώστε να διαπιστωθεί η βέλτιστη λύση και να οριστεί το επιθυμητό ύψος του φορτίου απελευθέρωσης. Σε μια προσπάθεια πιο ρεαλιστικής προσομοίωσης του μηχανισμού, δημιουργείται δεύτερο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων όπου τα εξαρτήματα του μηχανισμού αλληλεπιδρούν μέσω επαφής ( Contact elements). Ακολουθεί η σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο μοντέλων σχολιάζοντας τα υπέρ και τα κατά του κάθε προσομοιώματος. Δίνονται ενθαρρυντικά αποτελέσματα προσδιορίζοντας με ανεκτή διασπορά το φορτίο απελευθέρωσης υπογραμμίζοντας τα υπολογιστικά εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν για την μόρφωση ακριβέστερου μοντέλου στο μέλλον.

Για την αξιολόγηση και τη βαθμονόμηση των αριθμητικών μοντέλων, πειραματικές δοκιμές πλήρους κλίμακας θα πραγματοποιηθούν στο Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Η κατασκευή της δοκιμής θα αποτελείται από τρία φατνώματα (2m x 4m) και θα έχει ύψος περί το 1.60m. Τα βασικά μετρίσιμα μεγέθη που θα καταγράφουν κατά την διάρκεια του πειράματος και θα αξιολογηθούν είναι η κατακόρυφη παραμόρφωση του διχτυού, οι αξονικές δυνάμεις των καλωδίων και το μέγεθος του φορτίου απελευθέρωσης του μηχανισμού.