The
objective of
this dissertation
is the design and
the
structural analysis of a multi
-
storey steel
office building
,
as well as
the design of its structural members
. The building is located in Cyprus
and
thus it
is designed using the
seismic loads
defined in the
Cyprus
A
ppendix of Eurocode 8.
The building consist
s
of a steel main frame, composite slabs
and
a reinforced concrete c
ore
.
The
basement
consist
s
of
composite
columns
,
reinforced
concrete walls, slab and
beams.
The
b
asic
featu
re of
the building
is the e
lliptical shape of
all
f
loor
s.
On each floor
,
there are inclined columns
which are located in certain places
.
The slope of these columns
follows
the
vertical
slope of the
building
, as well as the displacement of each f
l
oor.
T
he
first chapter
describes the objective
of the dissertation
.
I
t is
also
given a brief description of
the
structure of the
project.
The second chapter describes the structure and
it
gives important information
for
the
building.
Moreover
,
it describes
how the
building is simulated
in
the "Robot Structural Analysis" software.
The third chapter refers to the loads of the study model. More specific
ally
this chapter represents
the methodology of calculating the loads for the permanent actions (
s
elf
-
weights
)
,
as well
as the
variable
actions (wind
load
, snow
load
,
seismic load
).
The fourth chapter presents the various model
analys
is
,
as
well as the
check
s
of
the
floor
displacements
,
such
as
check
s
to
limit
damages
and checks to
avoid
the
2nd order
effects in th
e case
where
the worst seismic
loads
combinations
are
applied.
The fifth chapter
presents
the structural design of all structural
members of the building.
At the first
stage
t
he composite slab was
checked
with the Sym Deck
software
program.
The composite slab was
checked
in building phase
and in
operation
phase.
Also the
composite slab was
checked for fire
resistance
.
The results showed that it was
necessary
to place individual bars in the grooves of the
slab.
All steel columns were then
che
cked
with Robot Structural Analysis
software program
,
by using
a repetitive process
to define
the appropriate cross
sections to withstand the loads of
the worst
case
load
combination
. The main and secondary composite beams were then
checked
in the construction
phase
and
operating phase
.
Also
,
vertical
bending
displacements
were checked
. In addition, the
composite column was checked in biaxial bending
. For this reason
,
it was necessary to calculate the
interaction diagram in the two axes of t
he cross section. The reinforced concrete beams which are
located in the basement were then designed. In addition, the design of the basement walls
is
described
. There are three
different
types of
basement
walls
.
A
wall
with three slab supports located
nea
r a road, a wall with three slab supports located near buildings and a wall with two slab supports
located close to buildings. Also the design of the
basement
reinforced concrete slab
is described
.
Finally,
the
design
method
of
the
reinforced concrete
core
is described in detail
.
The core design was
done individually for each core wall and then
,
the reinforcement was placed on the overall cross
section of the core.
In the sixth chapter
,
fire resistance check was also performed on individual members
.
Steel a
t high
temperatures loses its strength
and therefore,
it was
considered necessary
to
check
members
against
f
ire. The
fire resistance of
members (columns and composite beams
)
was insufficient with no
protection
at all
. So
members
were protected with plasterboard.
Chapter seven shows some connections that were checked. Particularly, the
m
ain
b
eam connection
with
secondary
beam
,
m
ain
b
eam connection with
column
,
column to column
splice
connection
and
c
olumn
b
ase connection were
checked
.
E
ighth chapter
presents
the conclusions that resulted from the whole construction analysis
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση των Κατασκευών”
(EL)
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη και ο σχεδιασμός ενός πολυώροφου μεταλλικού κτιρίου γραφείων και η διαστασιολόγηση των μελών του. Το κτίριο βρίσκεται στην Κυπρο και γι’αυτό τα σεισμικά φορτία εφαρμόστηκαν σύμφωνα με το Κυπριακό Προσάστημα του Ευρωκώδικα 8.
Το κτίριο αποτελέιται από το μεταλλικό σκελετό, σύμμικτες πλάκες, πυρήνα οπλισμένου σκυροδέματος, ενώ στο υπόγειο έχει συμμικτα υποστυλώματα, τοιχία, πλάκα και δοκούς από οπλισμένο σκυρόδεμα. Βασικό χαρακτηριστικό της αρχιτεκτονικής του είναι το ελλειπτικό σχήμα κατόψεων των ορόφων του .Σε συγκεκριμένες θέσεις εντός του περιγράμματος του ορόφου υπάρχουν κεκλιμένα υποστυλώματα τα οποία ακολουθούν την καθ΄ ύψος κλίση της κατασκευής και την μετακίνηση του κάθε ορόφου.
Στο πρώτο κεφάλαιο δίνεται ο στόχος της διπλωματικής, το αντικείμενο της μελέτης και η διάρθρωση της εργασίας.
Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή του φορέα και κάποιες σημαντικές πληροφορίες του κτιρίου. Επίσης γίνεται περιγραφή του τρόπου προσομοίωσης στο πρόγραμμα "Robot Structural Analysis".
Το τρίτο κεφάλαιο περιλαμβάνει τις φορτίσεις του μοντέλου. Πιο συγκεκριμένα παρουσιάζεται ο τρόπος υπολογισμού των φορτίων για τις μόνιμες δράσεις (ίδια βάρη) αλλά και για τις μεταβλητές ( Φορτίσεις Ανέμου, Χιονιού, Σεισμού).
Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι διάφορες αναλύσεις που έχουν γίνει στο μοντέλο καθώς και οι έλεγχοι των μετατοπίσεων των ορόφων όπως έλεγχοι περιορισμού των βλαβών και αποφυγής των φαινομένων 2ας τάξεως για τους δυσμενέστερους σεισμικούς συνδυασμούς .
Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η διαστασιολόγηση όλων των μελών του κτιρίου. Αρχικά ελέγχθηκε η σύμμικτη πλάκα με το πρόγραμμα Sym Deck. Η Σύμμικτη πλάκα ελέγχθηκε σε φάση κατασκευής, σε φάση λειτουργίας αλλά έγινε και ένας έλεγχος Πυραντοχής της πλάκας όπου κρίθηκε αναγκαίο η τοποθέτηση μεμονωμένων ράβδων στις αυλακώσεις της πλάκας. Στη συνέχεια ελέγχθηκαν όλα τα μεταλλικά υποστυλώματα με την βοήθεια του προγράμματος Robot Structural Analysis όπου με επαναληπτική διαδικασία επιλέχθηκαν οι κατάλληλες διατομές ώστε να επαρκούν για την δυσμενέστερη φόρτιση. Στη συνέχεια ελέγχθηκαν οι σύμμικτες δοκοί κύριες και δευτερεύουσες σε φάση κατασκευής, φάση λειτουργίας και έγινε ο έλεγχος των βελών κάμψης. Επιπλέον ελέγχθηκε το σύμμικτο υποστύλωμα σε διαξονική κάμψη για τον λόγο αυτό χρειάστηκε να υπολογιστεί το διάγραμμα αλληλεπίδρασης στους δύο άξονες της διατομής. Στη συνέχεια διαστασιολογήθηκαν οι δοκοί οπλισμένου σκυροδέματος οι οποίες βρίσκονται στο υπόγειο. Επιπλεόν παρουσιάζεται ο τρόπος διαστασιολόγης των τοιχίων υπογείου. Διακρίνονται τρείς περιπτώσεις τοιχίων υπογείου. Τοιχίο με τρεις στηρίξεις πλακών που βρίσκεται κοντά σε δρόμο, τοιχίο με τρεις στηρίξεις πλακών που βρίσκεται κοντά σε κτίρια και τοιχίο με δύο στηρίξεις πλακών που βρίσκεται κοντά σε κτίρια. Ακόμη παρουσιάζεται η διαστασιολόγηση της πλάκας οπλισμένου σκυροδέματος η οποία βρίσκεται στο υπόγειο. Τέλος παρουσιάζεται αναλυτικά ο τρόπος διαστασιολόγησης του Πυρήνα από οπλισμένο σκυρόδεμα. Η διαστασιολόγηση του Πυρήνα έγινε μεμονωμένα για κάθε τοιχίο του πυρήνα και στη συνέχεια τοποθετήθηκε ο οπλισμός στη συνολική διατομή του Πυρήνα.
Στο έκτο κεφάλαιο έγινε και έλεγχος πυροπροστασίας σε μεμονωμένα μέλη έναντι πυρκαγιάς. Ο χάλυβας σε υψηλές θερμοκρασίες χάνει την αντοχή του επομένως κρίθηκε αναγκαίο να ελεγχθούν τα μέλη έναντι Πυρκαγιάς. Τα μέλη (υποστυλώματα και σύμμικτες δοκοί )βρέθηκαν απροστάτευτα να μην επαρκούν. Επομένως προστατευτήκαν με γυψοσανίδες.
Στο κεφάλαιο επτά παρουσιάζονται κάποιες συνδέσεις που ελέγχθηκαν. Πιο συγκεκριμένα ελέγχθηκε η σύνδεση Κύριας Δοκού με δευτερεύουσα, σύνδεση Κύριας δοκού με Υποστύλωμα, σύνδεση αποκατάσταση συνέχειας Υποστυλώματος και σύνδεση βάσης Υποστυλώματος.
Στο όγδοο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα τα οποία προέκυψαν από όλη την ανάλυση της κατασκευής.
(EL)
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο
