03.08.2013 Views

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚ Ν ΜΗΧΑΝΙΚ ...

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚ Ν ΜΗΧΑΝΙΚ ...

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚ Ν ΜΗΧΑΝΙΚ ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>ΕΘ<strong>Ν</strong>ΙΚΟ</strong> <strong>ΜΕΤΣΟΒΙΟ</strong> <strong>ΠΟΛΥΤΕΧ<strong>Ν</strong>ΕΙΟ</strong><br />

<strong>ΣΧΟΛΗ</strong> <strong>ΠΟΛΙΤΙΚ</strong>Ω<strong>Ν</strong> ΜΗΧΑ<strong>Ν</strong>ΙΚΩ<strong>Ν</strong><br />

∆οµοστατικός Σχεδιασµός και Ανάλυση των Κατασκευών<br />

Τοµέας ∆οµοστατικής<br />

Σχεδιασµός σύµµικτου κτιρίου εµπορικού κέντρου µε αίθριο<br />

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ<br />

ΓΕΩΡΓΙΟΣ <strong>Ν</strong>. ΑΛΥΣΑ<strong>Ν</strong>∆ΡΑΤΟΣ<br />

Επιβλέπων: Ραυτογιάννης Ιωάννης, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ<br />

Αθήνα, Οκτώβριος 2012


Πρόλογος<br />

Η εκπόνηση της παρούσας µεταπτυχιακής εργασίας σηµατοδοτεί τη λήξη της φοίτησής µου<br />

στο ∆ιατµηµατικό Πρόγραµµα Μεταπτυχιακών Σπουδών ∆οµοστατικός Σχεδιασµός και<br />

Ανάλυση των Κατασκευών της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου<br />

Πολυτεχνείου. Θεωρώ ότι αποτελεί το πλέον παραγωγικό, εποικοδοµητικό και παράλληλα<br />

ευχάριστο µέρος τους.<br />

Η παρούσα µεταπτυχιακή εργασία αφορά την µελέτη και τον σχεδιασµό ενός σύµµικτου<br />

εµπορικού κτιρίου µε αίθριο ανταποκρινόµενη στις σύγχρονες απαιτήσεις σύµφωνα τόσο µε<br />

τους Ελληνικούς Κανονισµούς όσο και µε τους αντίστοιχους Ευρωκώδικες, υπό την<br />

καθοδήγηση του επιβλέποντα κ. Ιωάννη Ραυτογιάννη, Επίκουρου Καθηγητή ΕΜΠ, τον οποίο<br />

επιθυµώ να ευχαριστήσω θερµά όχι µόνο για την βοήθειά του στην επιλογή του εξαιρετικά<br />

ενδιαφέροντος θέµατος, αλλά κυρίως για την συστηµατική ενασχόλησή του µε την πρόοδο<br />

της εργασίας και την συµβολή του στην διαµόρφωση του περιεχοµένου της.<br />

- 1 -<br />

Γ. Αλυσανδράτος<br />

Αθήνα, Οκτώβριος 2012


ΠΙ<strong>Ν</strong>ΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕ<strong>Ν</strong>Ω<strong>Ν</strong><br />

Πρόλογος.. 1<br />

Περιεχόµενα.. 2<br />

Περίληψη... 6<br />

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1<br />

ΓΕ<strong>Ν</strong>ΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ<br />

1.1 Γενικά Στοιχεία. 7<br />

1.2 Κατασκευαστικά Στοιχεία 7<br />

1.3 Ανέγερση... 9<br />

1.4 Ανάλυση του κτιρίου.. 9<br />

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2<br />

ΦΟΡΤΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ<br />

2.1 Γενικά. 12<br />

2.2 Οριακές καταστάσεις – ∆ράσεις 12<br />

2.3 Μόνιµα Φορτία. 13<br />

2.3.1 Ίδιο Βάρος στοιχείων του φορέα 14<br />

2.3.2 Τοιχοποιίες πλήρωσης 14<br />

2.3.3 Επικαλύψεις δαπέδων. 14<br />

2.3.4 Επικάλυψη αίθριου... 14<br />

2.3.5 Μονώσεις δώµατος.. 14<br />

2.3.6 Επενδύσεις οροφών. 14<br />

2.3.7 Αναρτηµένες µηχανολογικές εγκαταστάσεις 15<br />

2.3.8 Μηχανολογικές εγκαταστάσεις δώµατος.. 15<br />

2.4 Κινητά Φορτία.. 15<br />

2.4.1 Ωφέλιµο Κινητό φορτίο 15<br />

2.4.2 Φορτία Χιονιού.. 16<br />

2.4.3 ∆ράσεις Ανέµου 18<br />

2.4.3.1 Πίεση ανέµου στις επιφάνειες της κατασκευής.. 19<br />

2.4.3.2 Υπολογισµός των φορτίων ανέµου στο έργο της παρούσας<br />

εργασίας. 33<br />

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3<br />

ΣΥ<strong>Ν</strong>∆ΥΑΣΜΟΙ ∆ΡΑΣΕΩ<strong>Ν</strong><br />

3.1 Οριακές καταστάσεις... 38<br />

3.2 Καταστάσεις σχεδιασµού 38<br />

3.3 Συνδυασµοί ∆ράσεων. 39<br />

- 2 -


3.4 Μέγιστες µετατοπίσεις κόµβων. 45<br />

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4<br />

ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ∆ΡΑΣΕΙΣ<br />

4.1 Εισαγωγή.. 47<br />

4.2 Μέθοδοι υπολογισµού σεισµικής απόκρισης.. 48<br />

4.3 Προσδιορισµός ∆εδοµένων Φασµατικής Ανάλυσης.. 48<br />

4.4 Σεισµικά Φορτία – Ιδιοµορφές Φορέα.. 59<br />

4.5 Αντισεισµικός Έλεγχος Κτιρίου.. 62<br />

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5<br />

Α<strong>Ν</strong>ΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΧΑΛΥΒ∆Ι<strong>Ν</strong>Ω<strong>Ν</strong> ΜΕΛΩ<strong>Ν</strong><br />

5.1 Κατάταξη ∆ιατοµών. 64<br />

5.2 Αντοχή ∆ιατοµών. 70<br />

5.2.1 Έλεγχος διατοµής σε µονοαξονικό εφελκυσµό 70<br />

5.2.2 Έλεγχος διατοµής σε θλίψη 70<br />

5.2.3 Έλεγχος διατοµής σε τέµνουσα. 71<br />

5.2.4 Έλεγχος διατοµής σε κάµψη.. 71<br />

5.2.5 Έλεγχος διατοµής σε κάµψη και τέµνουσα.. 71<br />

5.2.6 Έλεγχος διατοµής σε κάµψη και αξονική δύναµη 72<br />

5.3 Έλεγχος µελών 73<br />

5.3.1 Καµπτικός λυγισµός λόγω αξονικής θλιπτικής δύναµης 74<br />

5.3.2 Στρεπτοκαµπτικός (πλευρικός) λυγισµός. 77<br />

5.3.3 Στρεπτοκαµπτικός λυγισµός υπό θλίψη και κάµψη 80<br />

5.4 Ανάλυση και έλεγχος µελών.. 80<br />

5.4.1 ∆ιαδοκίδα... 81<br />

5.4.2 Υποστύλωµα. 83<br />

5.4.3 Κατακόρυφος σύνδεσµος δυσκαµψίας. 84<br />

5.4.4 Εκτροπή πλαισίου 86<br />

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6<br />

Α<strong>Ν</strong>ΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΥΜΜΙΚΤΩ<strong>Ν</strong> ΜΕΛΩ<strong>Ν</strong><br />

6.1 Κατάταξη ∆ιατοµών. 87<br />

6.1.1 Κατάταξη σύµµικτων διατοµών χωρίς σκυρόδεµα εγκιβωτισµού. 87<br />

6.1.2 Κατάταξη σύµµικτων διατοµών µε σκυρόδεµα εγκιβωτισµού... 87<br />

6.2 Συνεργαζόµενο πλάτος πελµάτων για διατµητική υστέρηση 89<br />

6.3 Επιδράσεις της ρηγµάτωσης του σκυροδέµατος 90<br />

6.4 Γραµµική ελαστική ανάλυση µε περιορισµένη ανακατανοµή 91<br />

6.5 Σύµµικτες δοκοί 92<br />

- 3 -


6.5.1 Καµπτική αντοχή.. 94<br />

6.5.1.1 Πλαστική ροπή αντοχής Mpl,Rd µιας σύµµικτης διατοµής.. 94<br />

6.5.1.2 Πλαστική ροπή αντοχής διατοµών µε µερική διατµητική σύνδεση. 95<br />

6.5.1.3 Ελαστική καµπτική αντοχή 95<br />

6.5.2 ∆ιατµητική Αντοχή 96<br />

6.5.3 Αντοχή σε κύρτωση.. 96<br />

6.5.4 Κάµψη και διάτµηση. 96<br />

6.5.5 Αντοχή διατοµών δοκών κτιρίων µε µερικό εγκιβωτισµό... 97<br />

6.5.5.1 Καµπτική αντοχή 97<br />

6.5.5.2 ∆ιατµητική Αντοχή.. 98<br />

6.5.5.3 Κάµψη και διάτµηση.. 99<br />

6.5.6 Στρεπτοκαµπτικός λυγισµός σύµµικτων δοκών.. 99<br />

6.6 ∆ιατµητική σύνδεση. 102<br />

6.6.1 Περιορισµοί στη χρήση της µερικής διατµητικής σύνδεσης σε δοκούς<br />

κτιρίων....... 104<br />

6.6.2 Αποστάσεις των διατµητικών συνδέσµων σε δοκούς κτιρίων... 105<br />

6.6.3 ∆ιατµητικοί ήλοι κεφαλής σε συµπαγείς πλάκες και σκυρόδεµα<br />

εγκιβωτισµού.... 106<br />

6.6.3.1 Αντοχή σχεδιασµού 106<br />

6.6.3.2 Επιρροή του εφελκυσµού στη διατµητική αντοχή. 106<br />

6.6.4 Αντοχή σχεδιασµού διατµητικών ήλων κεφαλής χρησιµοποιούµενων µε<br />

αυλακωτό χαλυβδόφυλλο σε κτίρια.. 107<br />

6.6.4.1 Χαλυβδόφυλλο µε τις νευρώσεις παράλληλα µε τις<br />

υποστηρίζουσες δοκούς. 107<br />

6.6.4.2 Χαλυβδόφυλλο µε τις αυλακώσεις εγκάρσιες προς τις<br />

υποστηρίζουσες δοκούς. 107<br />

6.6.4.3 ∆ιαξονική φόρτιση των διατµητικών συνδέσµων.. 108<br />

6.6.5 Λεπτοµέρειες της διατµητικής σύνδεσης και επιρροή του τρόπου<br />

κατασκευής... 109<br />

6.6.5.1 Αντίσταση σε αποχωρισµό... 109<br />

6.6.5.2 Επικάλυψη οπλισµού και σκυροδέτηση για κτίρια 109<br />

6.6.5.3 Τοπικός οπλισµός στην πλάκα 109<br />

6.6.5.4 Ενισχύσεις σκυροδέµατος διαφορετικές από εκείνες των<br />

αυλακωτών χαλυβδόφυλλων. 110<br />

6.6.5.5 Αποστάσεις των διατµητικών συνδέσµων. 111<br />

6.6.5.6 ∆ιαστάσεις του χαλύβδινου πέλµατος 111<br />

6.6.5.7 ∆ιατµητικοί ήλοι κεφαλής.. 112<br />

6.6.5.8 ∆ιατµητικοί ήλοι κεφαλής χρησιµοποιούµενοι µε αυλακωτό<br />

χαλυβδόφυλλο σε κτίρια. 112<br />

6.6.6 ∆ιαµήκης διάτµηση σε πλάκες σκυροδέµατος. 112<br />

6.6.6.1 ∆ιαµήκης διάτµηση και εγκάρσιος οπλισµός δοκών σε κτίρια 114<br />

6.7 Σύµµικτες πλάκες. 115<br />

- 4 -


6.7.1 Τύποι διατµητικής σύνδεσης.. 116<br />

6.7.2 ∆ιατάξεις λεπτοµερειών... 116<br />

6.7.2.1 Πάχος πλάκας και οπλισµός 116<br />

6.7.2.2 Αδρανή. 117<br />

6.7.2.3 Απαιτήσεις έδρασης.. 117<br />

6.7.3 ∆ράσεις και αποτελέσµατα δράσεων 118<br />

6.7.3.1 Καταστάσεις σχεδιασµού.. 118<br />

6.7.3.2 ∆ράσεις για το αυλακωτό χαλυβδόφυλλο ως σιδηρότυπο.. 118<br />

6.7.3.3 ∆ράσεις για την σύµµικτη πλάκα. 119<br />

6.7.4 Ανάλυση για τα εντατικά µεγέθη. 119<br />

6.7.4.1 Αυλακωτό χαλυβδόφυλλο ως σιδηρότυπος.. 119<br />

6.7.4.2 Ανάλυση της σύµµικτης πλάκας.. 119<br />

6.7.4.3 Ενεργό πλάτος σύµµικτης πλάκας για συγκεντρωµένα σηµειακά<br />

και γραµµικά φορτία 119<br />

6.7.5 Έλεγχος του αυλακωτού χαλυβδόφυλλου ως σιδηρότυπου για τις οριακές<br />

καταστάσεις αστοχίας. 121<br />

6.7.6 Έλεγχος του αυλακωτού χαλυβδόφυλλου ως σιδηρότυπου για τις οριακές<br />

καταστάσεις λειτουργικότητας 121<br />

6.7.7 Έλεγχος σύµµικτων πλακών στις οριακές καταστάσεις αστοχίας 121<br />

6.7.7.1 Κάµψη.. 121<br />

6.7.7.2 ∆ιαµήκης διάτµηση σε πλάκες χωρίς ακραία αγκύρωση. 123<br />

6.7.7.3 ∆ιαµήκης διάτµηση για πλάκες µε ακραία αγκύρωση.. 124<br />

6.7.7.4 Κατακόρυφη διάτµηση.. 125<br />

6.7.7.5 ∆ιάτρηση.. 125<br />

6.7.8 Έλεγχος σύµµικτων πλακών σε οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας. 126<br />

6.7.8.1 Έλεγχος ρηγµάτωσης του σκυροδέµατος.. 126<br />

6.7.8.2 Παραµόρφωση 126<br />

6.8 Ανάλυση και έλεγχος µελών.. 127<br />

6.8.1 Κύρια δοκός... 127<br />

6.8.1.1 Έλεγχος κάµψης 128<br />

6.8.1.2 Έλεγχος διάτµησης 131<br />

6.8.1.3 ∆ιατµητική σύνδεση... 132<br />

6.8.2 Σύµµικτη πλάκα 134<br />

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7<br />

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩ<strong>Ν</strong>... 138<br />

Βιβλιογραφικές πηγές.. 140<br />

- 5 -


Περίληψη<br />

Αντικείµενο της παρούσας µεταπτυχιακής εργασίας είναι η διαδικασία σχεδιασµού και<br />

διαστασιολόγησης ενός µεγάλου έργου µε σύµµικτο φέροντα οργανισµό από χάλυβα και<br />

οπλισµένο σκυρόδεµα, µε χρήση ενός εµπορικά διατιθέµενου προγράµµατος. Το κτίριο που<br />

επιλέχθηκε προς µελέτη είναι ένα κτίριο µεγάλων ανοιγµάτων για εµπορική χρήση µε έναν<br />

υπόγειο χώρο στάθµευσης και αίθριο. Οι διαστάσεις του κτιρίου είναι 56 m x 72 m.<br />

Η ανάλυση και η διαστασιολόγηση της κατασκευής πραγµατοποιήθηκε µε βάση τους<br />

Ευρωκώδικες και τον Ελληνικό Αντισεισµικό Κανονισµό. Πιο συγκεκριµένα χρησιµοποιήθηκαν<br />

οι ακόλουθοι κανονισµοί:<br />

- Ευρωκώδικας 1: Φορτία χιονιού (Μέρος 2-3), Φορτία ανέµου (Μέρος 2-4)<br />

- Ευρωκώδικας 3: Σχεδιασµός µεταλλικών κατασκευών (Μέρος 1-1)<br />

- Ευρωκώδικας 4: Σχεδιασµός σύµµικτων κατασκευών από χάλυβα και σκυρόδεµα<br />

(Μέρος 1-1)<br />

- Ελληνικός Αντισεισµικός Κανονισµός 2000.<br />

Η επίλυση του κτιρίου έγινε µε το πρόγραµµα ανάλυσης και διαστασιολόγησης Sofistik.<br />

Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το κτίριο, αναλύεται η αρχιτεκτονική και η κατασκευή του<br />

έργου και παρατίθενται στοιχεία σχετικά µε την ανέγερσή του. Στο τέλος του κεφαλαίου<br />

περιγράφεται το πρόγραµµα ανάλυσης και διαστασιολόγησης Sofistik.<br />

Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στον προσδιορισµό των φορτίων που<br />

καταπονούν την κατασκευή, ενώ παρατίθενται και αντίστοιχα αποσπάσµατα των κανονισµών<br />

βάσει των οποίων προέκυψαν τα επιβαλλόµενα φορτία.<br />

Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι συνδυασµοί των δράσεων στην οριακή κατάσταση<br />

αστοχίας και λειτουργικότητας όπως απαιτείται από τον Ευρωκώδικα 1.<br />

Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι σεισµικές δράσεις όπως περιγράφονται από τον<br />

Ελληνικό Αντισεισµικό Κανονισµό, καθώς και οι απαιτούµενες ιδιοµορφές για την ανάλυση<br />

του κτιρίου.<br />

Στο πέµπτο και έκτο κεφάλαιο διατυπώνονται οι απαιτούµενοι έλεγχοι σύµφωνα µε τους<br />

Ευρωκώδικες 3 και 4, παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα της ανάλυσης όπως προέκυψαν από<br />

τους υπολογισµούς µε τη βοήθεια του προγράµµατος ελέγχου µελών του Sofistik, και<br />

επιβεβαιώνεται η επάρκεια των διατοµών έναντι των εντατικών καταστάσεων στις οποίες<br />

υποβάλλονται.<br />

Τέλος, στο έβδοµο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα της εν λόγω εργασίας.<br />

- 6 -


1. ΓΕ<strong>Ν</strong>ΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ<br />

1.1 Γενικά Στοιχεία<br />

Αντικείµενο της παρούσας µεταπτυχιακής εργασίας είναι η µελέτη ενός σύµµικτου κτιρίου<br />

µεγάλων ανοιγµάτων για εµπορική χρήση µε έναν υπόγειο χώρο στάθµευσης και αίθριο. Οι<br />

διαστάσεις του κτιρίου είναι 56 m x 72 m.<br />

Το κτίριο αναπτύσσεται σε τέσσερα επίπεδα:<br />

• Στο επίπεδο -1, ένα υπόγειο σε όλη την κάλυψη του κτιρίου, δηλαδή 4.032,00 m 2 , στο<br />

οποίο βρίσκονται χώροι αποθήκευσης εµπορευµάτων, θέσεις στάθµευσης, καθώς και<br />

χώροι αποθήκευσης του εξοπλισµού και των µηχανικών εγκαταστάσεων του κτιρίου.<br />

Στο επίπεδο αυτό έχει κάποιος πρόσβαση µέσω ραµπών και ανελκυστήρων, και<br />

µπορεί να οδηγηθεί στους κύριους χώρους του κτιρίου µέσω κυλιόµενων κλιµάκων<br />

και ανελκυστήρων.<br />

• Στα επίπεδα 0,1 και 2, βρίσκονται χώροι καταστηµάτων ένδυσης, υπόδησης, καθώς<br />

και χώροι εστίασης, βοηθητικοί χώροι κυκλοφορίας – τροφοδοσίας και κύριοι χώροι<br />

συνάθροισης του κοινού.<br />

Οι όψεις του κτιρίου διαµορφώθηκαν από φύλλα αλουµινίου όψεων τύπου ETALBOND ή<br />

παρόµοιο, τα οποία στερεώνονται επί χαλύβδινου φέροντα σκελετού κατάλληλων<br />

διαστάσεων, όπως για παράδειγµα 1,2 m x 2,4 m.<br />

Η επιστέγαση του αίθριου έχει πραγµατοποιηθεί µε κατάλληλης ποιότητας και προδιαγραφών<br />

ασφαλείας υαλοστάσια, τα οποία έχουν εφοδιαστεί µε σύστηµα σκίασης, ώστε να επιτρέπουν<br />

σε µέρος του ηλιακού φωτός να διαχέεται στον χώρο.<br />

Το κτίριο είναι κατασκευασµένο, η µεν θεµελίωση και το υπόγειο εξ’ ολοκλήρου από<br />

οπλισµένο σκυρόδεµα και η δε ανωδοµή από σύµµικτο φορέα.<br />

1.2 Κατασκευαστικά Στοιχεία<br />

Όλα τα δοµικά στοιχεία µέχρι το επίπεδο 0 είναι κατασκευές από οπλισµένο σκυρόδεµα. Η<br />

θεµελίωση αποτελείται από ένα δίκτυο πεδιλοδοκών. Η ανωδοµή θεµελιώνεται κατάλληλα<br />

στην πλάκα οροφής υπογείου µε αγκύρια (Σχήµα 1.1), που έχουν εγκατασταθεί στις<br />

προβλεπόµενες θέσεις, πριν την σκυροδέτηση των υποστυλωµάτων, καθώς και της πλάκας,<br />

του υπογείου. Η ανωδοµή αποτελείται από µεταλλικό φορέα (υποστυλώµατα, κύριες δοκούς,<br />

διαδοκίδες, κατακόρυφους συνδέσµους δυσκαµψίας) και σύµµικτες πλάκες.<br />

- 7 -


Σχήµα 1.1: ∆ιατάξεις αγκυρίων για την σύνδεση του µεταλλικού φορέα µε το οπλισµενο<br />

σκυρόδεµα<br />

Η κατασκευή αποτελείται από δέκα πλαίσια (όπως αυτό του σχήµατος 1.2) τα οποία είναι<br />

διατεταγµένα σε απόσταση 8,00 m. Τόσο κατά την εγκάρσια, όσο και κατά την διαµήκη<br />

διεύθυνση, οι οριζόντιες δυνάµεις (άνεµος, σεισµικό φορτίο, κλπ) αναλαµβάνονται από τους<br />

κατακόρυφους συνδέσµους δυσκαµψίας (µορφής Χ) που βρίσκονται στην περίµετρο του<br />

κτιρίου για αρχιτεκτονικούς λόγους (Βλέπε Σχήµατα 1.2 και 1.3).<br />

Σχήµα 1.2: Κύριο πλαίσιο της κατασκευής<br />

Σχήµα 1.2: Κατακόρυφοι σύνδεσµοι δυσκαµψίας µεταξύ στύλων<br />

Για τα µέλη χρησιµοποιήθηκαν διατοµές µορφής Ι ή Η. Τα µέλη συνδέθηκαν σε όλους τους<br />

αρµούς µε κοχλιωτές συνδέσεις και συναρµολογήθηκαν επιτόπου σε µεγαλύτερα τµήµατα<br />

πριν την ανέγερση. Οι διατοµές που χρησιµοποιήθηκαν είναι οι εξής:<br />

- Υποστυλώµατα : ΗΕΒ 500<br />

- ∆οκοί : ΗΕΒ 400<br />

- 8 -


- ∆ιαδοκίδες : ΗΕB 320<br />

- Κατακόρυφοι σύνδεσµοι δυσκαµψίας : ΗΕΑ 260<br />

- ∆οκοί αίθριου : ΗΕΒ 450<br />

Για όλη την µεταλλική κατασκευή χρησιµοποιήθηκαν δοµικός χάλυβας ποιότητας S235 και<br />

S355 και κοχλίες υψηλής αντοχής, ποιότητας 8.8.<br />

1.3 Ανέγερση<br />

Για την ανέγερση της κατασκευής, το κάθε κύριο πλαίσιο προσυναρµολογήθηκε σε τρία<br />

τµήµατα, δύο ακραία και ένα ενδιάµεσο τµήµα. Τα ακραία τµήµατα ανεγέρθηκαν αρχικά και<br />

στη συνέχεια ρυθµίστηκε το µεσαίο τµήµα. Η εγκάρσια σταθερότητα του συστήµατος κατά την<br />

ανέγερση διασφαλίστηκε µέσω των κατακόρυφων συνδέσµων δυσκαµψίας µορφής Χ<br />

ανάµεσα στα υποστυλώµατα.<br />

1.4 Ανάλυση του κτιρίου<br />

Το πρόγραµµα που χρησιµοποιήθηκε για την ανάλυση και τη διαστασιολόγηση του κτιρίου<br />

είναι το Sofistik. Το Sofistik αποτελεί ένα λογισµικό πρόγραµµα που δίνει ιδιαίτερη έµφαση<br />

στην ανάλυση κτιριακών κατασκευών. Είναι ένα ευέλικτο πρόγραµµα επίλυσης που παρέχει<br />

σε κάθε χρήστη τη δυνατότητα εύρεσης µιας γρήγορης και αποτελεσµατικής λύσης για<br />

δεδοµένη κατασκευή.<br />

Το Sofistik αποτελείται από υποπρογράµµατα τα οποία χρησιµοποιήθηκαν σε συσχέτιση<br />

µεταξύ τους. Αρχικά έγινε η εισαγωγή των δεδοµένων που αφορούν στα υλικά και τα είδη των<br />

διατοµών της κατασκευής (υπορουτίνα AQUA). Ορίστηκε η γεωµετρία του φορέα, εισάγοντας<br />

τις συντεταγµένες των κόµβων του φορέα (υπορουτίνα GENF) και στη συνέχεια εισήχθησαν<br />

οι φορτίσεις και οι συνδυασµοί των φορτίσεων που καταπονούν το φορέα (υπορουτίνα<br />

STAR2, ASE, DYNA). Με την υπορουτίνα MAXIMA προσδιορίστηκαν τα δυσµενέστερα<br />

εντατικά και παραµορφωσιακά µεγέθη, καθώς και η περιβάλλουσα για το συνδυασµό<br />

στατικών και σεισµικών φορτίσεων. Στην συνέχεια ακολουθεί ο έλεγχος της επάρκειας των<br />

µελών της κατασκευής που είναι από οπλισµένο σκυρόδεµα µε την υπορουτίνα AQB κατά τον<br />

Ευρωκώδικα 2 και τέλος έγινε ο έλεγχος της επάρκειας των µελών της κατασκευής που είναι<br />

από χάλυβα µε το πρόγραµµα INSTANT.<br />

Στις επόµενες εικόνες φαίνεται το µοντέλο του φορέα στο περιβάλλον του Sofistik.<br />

- 9 -


- 10 -


- 11 -


2. ΦΟΡΤΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ<br />

2.1 Γενικά<br />

Ανάλογα µε το είδος, τη µορφή και τη θέση της κατασκευής, προσδιορίζονται οι διάφορες<br />

χαρακτηριστικές τιµές των δράσεων οι οποίες επενεργούν επ’ αυτής.<br />

Στον Ελλαδικό χώρο, ως προς τις δράσεις επί των κατασκευών, εφαρµόζεται ευρέως ο<br />

Ευρωκώδικας 1, ο οποίος παρέχει για κάθε χώρα, µέσω των Παραρτηµάτων είτε µέσω των<br />

Εθνικών Προσαρτηµάτων, πληροφορίες ως προς τις αναπτυσσόµενες δράσεις (πχ. χιόνι,<br />

άνεµος, κλπ).<br />

Προκειµένου να ελεγχθεί η κατασκευή έναντι των οριακών καταστάσεων, πέραν των οποίων<br />

ο φορέας ή τµήµα αυτού δεν ικανοποιεί πλέον τα κριτήρια σχεδιασµού του, διακρίνονται οι<br />

οριακές καταστάσεις αστοχίας και λειτουργικότητας, που περιγράφουν µε επαρκή αξιοπιστία<br />

όλους τους πιθανούς συνδυασµούς φορτίσεων, στις οποίες υπάρχει πιθανότητα να εκτεθεί η<br />

κατασκευή, τόσο κατά τη φάση της ανέγερσης, όσο και κατά την προβλεπόµενη διάρκεια<br />

ζωής της.<br />

Οι καταστάσεις σχεδιασµού, ταξινοµούνται ως εξής:<br />

• Καταστάσεις διαρκείας, που αντιστοιχούν σε συνθήκες κανονικής χρήσης<br />

• Παροδικές καταστάσεις, που αντιστοιχούν σε προσωρινές συνθήκες, π.χ. κατά τη<br />

φάση ανέγερσης ή επισκευών<br />

• Τυχηµατικές καταστάσεις, που αντιστοιχούν σε εξαιρετικές συνθήκες, πχ σε<br />

πυρκαγιά, έκρηξη, πρόσκρουση ή τοπική αστοχία<br />

• Καταστάσεις σεισµού, που αντιστοιχούν σε συνθήκες επιβολής σεισµικής<br />

καταπόνησης στην κατασκευή.<br />

2.2 Οριακές καταστάσεις – ∆ράσεις<br />

Οριακές καταστάσεις είναι εκείνες, πέραν των οποίων η κατασκευή δεν ικανοποιεί τις<br />

απαιτήσεις ασφαλείας και λειτουργικότητας του σχεδιασµού και διακρίνονται σε:<br />

• Οριακές καταστάσεις αστοχίας, που αντιστοιχούν σε κατάρρευση ή άλλου είδους<br />

αστοχίες µέσω απώλειας στατικής ισορροπίας της κατασκευής ή αστοχίας λόγω<br />

υπερβολικών παραµορφώσεων ή αστοχίας λόγω κόπωσης, που θέτουν σε κίνδυνο<br />

ανθρώπινες ζωές.<br />

• Οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας, πέραν των οποίων δεν ικανοποιούνται τα<br />

κριτήρια λειτουργικότητας της κατασκευής και σχετίζονται µε µεγάλες<br />

- 12 -


παραµορφώσεις ή µετακινήσεις που προκαλούν βλάβες στα στοιχεία πλήρωσης ή<br />

ταλαντώσεις ενοχλητικές για τους χρήστες ή υπερβολικές ρηγµατώσεις.<br />

Οι δράσεις οι οποίες επιβάλλονται στην κατασκευή µε τη µορφή συνδυασµών για τις<br />

προαναφερθείσες καταστάσεις σχεδιασµού, διακρίνονται σε:<br />

• Άµεσες, π.χ. συγκεντρωµένα ή οµοιόµορφα κατανεµηµένα γραµµικά και επιφανειακά<br />

φορτία<br />

• Έµµεσες, π.χ. επιβαλλόµενη παραµόρφωση λόγω θερµοκρασιακής µεταβολής ή<br />

υποχώρησης στηρίξεων ή επιβαλλόµενη επιτάχυνση λόγω σεισµού.<br />

Οι δράσεις αυτές ως προς το χρόνο ταξινοµούνται σε:<br />

• Μόνιµες, π.χ. ιδία βάρη της κατασκευής<br />

• Μεταβλητές, π.χ. επιβαλλόµενα φορτία σε πατώµατα κτιρίων, δοκούς ή στέγες,<br />

φορτία χιονιού ή ανέµου.<br />

Ως προς τη θέση τους οι δράσεις ταξινοµούνται σε:<br />

• Καθορισµένες, π.χ. ίδιο βάρος<br />

• Ελεύθερες, π.χ. κινητά επιβαλλόµενα φορτία γερανογεφυρών.<br />

Ως προς τη φύση τους ή την απόκριση της κατασκευής ταξινοµούνται σε:<br />

• Στατικές<br />

• ∆υναµικές.<br />

2.3 Μόνιµα Φορτία<br />

Τα µόνιµα ή νεκρά φορτία είναι φορτία που λαµβάνονται πάντοτε υπόψη στις κατασκευές και<br />

επιβάλλουν στατική φόρτιση, δηλαδή πρόκειται για φορτία σταθερής θέσης και διεύθυνσης.<br />

Σε αυτά περιλαµβάνονται το σύνολο του ίδιου βάρους της κατασκευής και τα µόνιµα<br />

προσαρτηµένα στοιχεία, όπως το υλικό στέγασης, οι επικαλύψεις και οι επενδύσεις, ο<br />

ηλεκτροµηχανολογικός εξοπλισµός, οι υδραυλικές εγκαταστάσεις, κλπ. Τα µόνιµα φορτία<br />

διακρίνονται σε κύρια και σε δευτερεύοντα. Ως κύρια ορίζονται εκείνα που κατά µέγεθος είναι<br />

µεγαλύτερα και αποτελούν το κύριο ποσοστό των µονίµων. Ως δευτερεύοντα χαρακτηρίζονται<br />

τα µικρότερης τάξης µεγέθους µόνιµα φορτία.<br />

Στα µόνιµα φορτία της κατασκευής περιλαµβάνονται: το ίδιο βάρος του φορέα, οι τοιχοποιίες<br />

πλήρωσης, η επικαλύψεις των δαπέδων, η επικάλυψη του αίθριου, οι µονώσεις του δώµατος,<br />

οι επενδύσεις τόσο των οροφών όσο και γενικότερα αυτές που προβλέπονται από την<br />

αρχιτεκτονική µελέτη, και τέλος τα φορτία των µηχανολογικών εγκαταστάσεων τόσο αυτών<br />

που αναρτώνται από τις πλάκες όσο και αυτών που βρίσκονται στο δώµα.<br />

- 13 -


2.3.1. Ίδιο Βάρος στοιχείων του φορέα<br />

Στην ανάλυση εκτιµήθηκε το ίδιο βάρος δοµικού χάλυβα 78,5 kN/m 3 και του οπλισµένου<br />

σκυροδέµατος 25 kN/m 3 . Το ίδιο βάρος των στοιχείων του φορέα υπολογίσθηκαν από την<br />

υπορουτίνα STAR2 µε την δυνατότητα εισαγωγής DLZ – Factor dead weight load in<br />

z−direction – ίσο µε την µονάδα.<br />

2.3.2. Τοιχοποιίες πλήρωσης<br />

Οι τοιχοποιίες πλήρωσης για λόγους µελλοντικής τροποποίησης του κτιρίου υπολογίσθηκαν<br />

ως ένα επιπλέον επιφανειακό µόνιµο φορτίο 1,0 kN/m 2 , το οποίο εφαρµόστηκε σε όλη την<br />

κάτοψη.<br />

2.3.3. Επικαλύψεις δαπέδων<br />

Οι επικαλύψεις των δαπέδων αποτελούνται από τσιµεντοκονία εξοµάλυνσης, κόλλα<br />

πλακιδίων και πλακίδια, για τον λόγο αυτό υπολογίσθηκαν ως ένα επιφανειακό µόνιµο φορτίο<br />

1,0 kN/m 2 , το οποίο εφαρµόστηκε σε όλη την κάτοψη.<br />

2.3.4. Επικάλυψη αίθριου<br />

Η επικάλυψη του αίθριου έχει πραγµατοποιηθεί µε κατάλληλης ποιότητας και προδιαγραφών<br />

ασφαλείας υαλοστάσια, τα οποία έχουν εφοδιαστεί µε σύστηµα σκίασης, για τον λόγο αυτό<br />

υπολογίσθηκαν ως ένα επιφανειακό µόνιµο φορτίο 0,50 kN/m 2 , το οποίο εφαρµόστηκε στην<br />

κάτοψη του, συνολικού εµβαδού 640,00 m 2 ,µεταξύ των αξόνων D – F και 3 – 8 .<br />

2.3.5. Μονώσεις δώµατος<br />

Οι µονώσεις του δώµατος αποτελούνται από φράγµα υδρατµών, θερµοµόνωση οροφής µε<br />

αφρώδη πολυστερίνη πάχους 5 cm, γεωύφασµα, ελαφροµπετόν για την διαµόρφωση των<br />

ρύσεων απορροής των όµβριων υδάτων, διπλή στρώση από ασφαλτική µεµβράνη και τέλος<br />

τελική προστασία µε την κατασκευή βιοµηχανικού δαπέδου βαρέου τύπου πάχους 10 cm. Το<br />

συνολικό επιφανειακό µόνιµο φορτίο που προκύπτει είναι 3,50 kN/m 2 .<br />

2.3.6. Επενδύσεις οροφών<br />

Οι επενδύσεις των οροφών αποτελούνται από ψυχρής ελάσεως διατοµές µικρού πάχους π.χ.<br />

1 mm, για την στερέωση γυψοσανίδας κατάλληλα διαµορφωµένης σύµφωνα µε τα σχέδια της<br />

- 14 -


αρχιτεκτονικής µελέτης. Το συνολικό επιφανειακό µόνιµο φορτίο που προκύπτει είναι 0,50<br />

kN/m 2 .<br />

2.3.7. Αναρτηµένες µηχανολογικές εγκαταστάσεις<br />

Οι αναρτηµένες µηχανολογικές εγκαταστάσεις αποτελούνται από τις σωληνώσεις ύδρευσης,<br />

αποχέτευσης, φυσικού αερίου, πυρόσβεσης, συστηµάτων κλιµατισµού, καθώς και τις<br />

ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις. Το συνολικό επιφανειακό µόνιµο φορτίο που προκύπτει είναι<br />

1,00 kN/m 2 .<br />

2.3.8. Μηχανολογικές εγκαταστάσεις δώµατος<br />

Οι µηχανολογικές εγκαταστάσεις του δώµατος αποτελούνται από τις κλιµατιστικές µονάδες,<br />

τα συστήµατα ψύξης – θέρµανσης, τα συστήµατα κυκλοφορίας, τις σωληνώσεις αυτών,<br />

καθώς και τις ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις. Το συνολικό επιφανειακό µόνιµο φορτίο που<br />

προκύπτει είναι 5,00 kN/m 2 .<br />

2.4. Κινητά Φορτία<br />

Τα κινητά ή µεταβλητά φορτία είναι φορτία βαρύτητας ή πλευρικά φορτία που προκύπτουν<br />

από την χρήση του κτιρίου και προέρχονται από την παρουσία ανθρώπων, επίπλων, κινητού<br />

εξοπλισµού, οχηµάτων, αποθηκευµένων αγαθών, κλπ. Τα µεταβλητά αυτά φορτία θα πρέπει<br />

να τοποθετούνται κατά δυσµενή τρόπο στο φορέα, ώστε να καλύπτονται όλες οι ενδεχόµενες<br />

φορτικές καταστάσεις (δυσµενείς φορτίσεις), και να προσδιορίζεται η δυσµενέστερη επιρροή<br />

τους.<br />

Οι επιβαλλόµενες δράσεις επενεργούν ως οιονεί στατικές δράσεις, εφόσον όµως αναµένεται<br />

επιδράσεις συντονισµού, όπως για παράδειγµα από συγχρονισµένη ρυθµική κίνηση<br />

ανθρώπων ή από χορό ή άλµατα, ή εισαγωγής σηµαντικής επιτάχυνσης φορέα, στο<br />

προσοµοίωµα φόρτισης πρέπει να προβλέπεται δυναµική αντιµετώπιση.<br />

Στα κινητά φορτία της κατασκευής περιλαµβάνονται το ωφέλιµο κινητό φορτίο, το φορτίο<br />

χιονιού και ο άνεµος.<br />

2.4.1. Ωφέλιµο Κινητό φορτίο<br />

Το ωφέλιµο κινητό φορτίο σε χώρους µε εµπορικά καταστήµατα και πιο συγκεκριµένα σε<br />

πολυκαταστήµατα ορίζεται σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 1, Μέρος 1.1, ως κατηγορία χρήσης<br />

D2 και ισούται µε 5,00 kN/m 2 , το οποίο εφαρµόστηκε σε όλο το εµβαδόν της κάτοψης του<br />

κτιρίου.<br />

- 15 -


2.4.2. Φορτία Χιονιού<br />

Τα φορτία του χιονιού υπολογίζονται σύµφωνα µε το Μέρος 1.3 του Ευρωκώδικα 1, που<br />

παρέχει οδηγίες για τα φορτία λόγω χιονόπτωσης, η οποία έλαβε χώρα υπό συνθήκες<br />

νηνεµίας ή µε ταυτόχρονη ύπαρξη ανέµων. Τα φορτία αυτά αναφέρονται σε κτίρια ή σε έργα<br />

πολιτικού µηχανικού γενικά, για υψόµετρα κάτω των 1500 m. Έχουν προκύψει µε την<br />

παραδοχή φυσικής απόθεσης και δε λαµβάνουν υπόψη πιθανή τεχνητή αφαίρεση ή<br />

αναδιανοµή χιονιού επί της στέγης από ανθρώπινη επέµβαση.<br />

Το φορτίο του χιονιού θεωρείται ότι επιδρά κατακόρυφα και αναφέρεται στην οριζόντια<br />

προβολή της επιφάνειας της στέγης, ενώ κατατάσσεται στις ελεύθερες µεταβλητές δράσεις.<br />

Σε ειδικές περιπτώσεις, όταν οι καταγραφές της χιονόπτωσης δίνουν ακραίες τιµές, µπορεί να<br />

εντάσσεται στις τυχηµατικές δράσεις.<br />

Ανάλογα µε τη µορφή της στέγης, τα θερµικά χαρακτηριστικά, την τραχύτητα της επιφάνειας,<br />

το ποσό της θερµότητας που εκλύεται κάτω από τη στέγη, την απόσταση των γειτονικών<br />

κτιρίων, τον περιβάλλοντα χώρο και τις τοπικές κλιµατολογικές συνθήκες, το χιόνι<br />

συσσωρεύεται επί της στέγης κατά διάφορους τρόπους.<br />

Α. Προσδιορισµός φορτίου χιονιού (s) σε στέγες<br />

Το φορτίο χιονιού σε µία στέγη προσδιορίζεται από την παρακάτω σχέση:<br />

όπου:<br />

- µi ο συντελεστής µορφής χιονιού<br />

- Ce=1 ο συντελεστής έκθεσης, για κανονικές συνθήκες<br />

s = μ ∙ C ∙ C ∙ s (2.1)<br />

- Ct=1 ο θερµικός συντελεστής, για κανονικές συνθήκες θερµικής µόνωσης της στέγης<br />

- sk η χαρακτηριστική τιµή του φορτίου χιονιού επί του εδάφους.<br />

Β. Προσδιορισµός χαρακτηριστικής τιµής του φορτίου χιονιού (sk) επί του<br />

εδάφους<br />

Για τις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, οι τιµές του sk δίνονται στο παράρτηµα C του Ε<strong>Ν</strong><br />

1991 Μέρος 1.3. Για την Ελλάδα, σύµφωνα µε το Εθνικό Προσάρτηµα, ορίζονται οι<br />

παρακάτω τρεις ζώνες χιονιού, µε τις αντίστοιχες χαρακτηριστικές τιµές sk,0 των φορτίων για<br />

έδαφος που βρίσκεται στη στάθµη της θάλασσας.<br />

Ζώνη Ι (sk,0 =0,4 k<strong>Ν</strong>/m 2 ): <strong>Ν</strong>οµοί Αρκαδίας, Ηλείας, Λακωνίας, Μεσσηνίας και όλα τα<br />

νησιά πλην των Σποράδων και της Εύβοιας<br />

Ζώνη ΙΙ (sk,0 =0,8 k<strong>Ν</strong>/m 2 ): Υπόλοιπη χώρα<br />

- 16 -


Ζώνη ΙΙΙ (sk,0 =1,7 k<strong>Ν</strong>/m 2 ): <strong>Ν</strong>οµοί Μαγνησίας, Φθιώτιδας, Καρδίτσας, Τρικάλων,<br />

Λάρισας, Σποράδες και Εύβοια.<br />

Για το εν λόγω κτίριο, για λόγους διαστασιολόγησης, υποθέτουµε υψόµετρο εδάφους στην<br />

θέση του έργου 500,00 m και ότι βρίσκεται στον <strong>Ν</strong>οµό Αττικής. Εποµένως, προκύπτει ότι<br />

βρίσκεται στην Ζώνη ΙΙ και µε sk,0 = 0,8 kN/m 2 .<br />

Η χαρακτηριστική τιµή sk του φορτίου χιονιού επί του εδάφους σε kN/m 2 συναρτήσει της<br />

ζώνης και του αντίστοιχου υψοµέτρου (Α), για µία συγκεκριµένη τοποθεσία, δίνεται από τη<br />

σχέση:<br />

όπου:<br />

s = s , ∙1 + <br />

<br />

(2.2)<br />

- sk,0 η χαρακτηριστική τιµή του φορτίου χιονιού στη στάθµη της θάλασσας (δηλ για<br />

Α=0), σε Κ<strong>Ν</strong>/m 2<br />

- A το υψόµετρο της συγκεκριµένης τοποθεσίας από τη στάθµη της θάλασσας.<br />

Εποµένως για την περιοχή του έργου προκύπτει sk = 0.8* [1+(500/917) 2 ] = 1,04 kN/m 2 .<br />

Γ. Προσδιορισµός του συντελεστή µορφής φορτίου χιονιού (µi)<br />

Ο συντελεστής µορφής φορτίου εξαρτάται από τη µορφή και τη γεωµετρία της στέγης. Η στέγη<br />

του κτιρίου είναι οριζόντια. Το φορτίο του χιονιού εφαρµόζεται στην επιφάνεια της πλάκας<br />

οροφής και µεταφέρεται στη συνέχεια στις σύµµικτες δοκούς των πλαισίων και από εκεί µέσω<br />

των υποστυλωµάτων στην θεµελίωση και στο έδαφος.<br />

Σχήµα 2.1: Συντελεστές σχήµατος φορτίου χιονιού<br />

Για οριζόντιες στέγες, προκύπτει, από τις µονοκλινείς στέγες για α = 0 ο , όπως φαίνεται και στο<br />

σχήµα 2.1, συντελεστής σχήµατος χιονιού µi = 0,80.<br />

Το φορτίο χιονιού τελικά υπολογίστηκε ως s = 0,80 × 1,0 × 1,0 × 1,04 = 0,83 kN/m 2 .<br />

- 17 -


Κατά απαίτηση του κυρίου του έργου και λόγω τοπικής εκτίµησης, η εν λόγω κατασκευή<br />

φορτίστηκε υπέρ της ασφαλείας µε φορτίο χιονιού s = 1,25 kN/m 2 .<br />

2.4.3. ∆ράσεις Ανέµου<br />

Οι δράσεις του ανέµου στις κατασκευές από χάλυβα, παίζουν ιδιαίτερα σηµαντικό ρόλο και<br />

αποτελούν σε πολλές περιπτώσεις τη βασική φόρτιση, ανεξάρτητα από τον τύπο τους. Οι<br />

δυνάµεις λόγω ανέµου είναι χρονικά µεταβαλλόµενες και µπορεί να προκαλέσουν<br />

ταλαντώσεις, η δυναµική επίδραση των οποίων σε δύσκαµπτες κατασκευές είναι µικρή και<br />

εποµένως τα φορτία του ανέµου µπορούν να θεωρούνται ως στατικά. Σε εύκαµπτες<br />

κατασκευές ωστόσο, οι δυναµικές επιρροές µπορεί να είναι σηµαντικές και για τον λόγο αυτό<br />

πρέπει να λαµβάνεται υπόψη η δυναµική τους συµπεριφορά.<br />

Ο υπολογισµός των δράσεων του ανέµου επί της κατασκευής έγινε µε βάση το Μέρος 1-4 του<br />

Ευρωκώδικα 1, το οποίο παρέχει κανόνες και µεθόδους υπολογισµού των φορτίων ανέµου<br />

επί των κτιριακών κατασκευών και των επιµέρους στοιχείων και προσαρτηµάτων τους, για<br />

ύψη µέχρι 200 m που είναι και η εν λόγω κατασκευή.<br />

Η µεθοδολογία που αναπτύσσεται στο Μέρος 1-4 του Ευρωκώδικα 1 αφορά σε επιφάνειες οι<br />

οποίες είναι επαρκώς δύσκαµπτες ώστε να αµελούνται οι δυναµικές ταλαντώσεις που<br />

προκαλούνται από τον άνεµο.<br />

Η πλέον σηµαντική παράµετρος για τον προσδιορισµό των δράσεων ανέµου είναι η ταχύτητα<br />

του ανέµου. Η βάση σχεδιασµού είναι η µέγιστη ταχύτητα (ριπή) που προβλέπεται για τη<br />

διάρκεια ζωής σχεδιασµού της κατασκευής.<br />

Οι παράγοντες που επηρεάζουν το µέγεθος της ταχύτητας και της ασκούµενης πίεσης είναι οι<br />

εξής:<br />

• Γεωγραφική θέση: Οι ταχύτητες ανέµου είναι στατιστικώς µεγαλύτερες σε ορισµένες<br />

περιοχές από κάποιες άλλες. Για πολλές περιοχές υπάρχουν διαθέσιµα στατιστικά<br />

στοιχεία και οι βασικές ταχύτητες του ανέµου vb αναπαριστώνται µε τη µορφή ισοϋψών<br />

καµπύλων πάνω σε χάρτες. Η βασική ταχύτητα του ανέµου vb αντιστοιχεί στη µέση<br />

ταχύτητα στα 10 m πάνω από το επίπεδο γυµνού εδάφους, λαµβάνοντας το µέσο όρο<br />

για µια περίοδο 10 λεπτών και µε περίοδο επαναφοράς 50 ετών.<br />

• Φυσική θέση: Οι ριπές ανέµου µε υψηλές τιµές απαντώνται σε εκτεθειµένες περιοχές<br />

όπως είναι οι ακτές, παρά σε πιο προστατευµένες όπως είναι τα κέντρα πόλεων. Αυτό<br />

αποδίδεται στην τραχύτητα των επιφανειών, που συνεπάγεται µείωση της ταχύτητας<br />

του ανέµου στο επίπεδο του εδάφους. Αυτή η µείωση λαµβάνεται υπόψη µέσω του<br />

συντελεστή τραχύτητας cr, ο οποίος αναφέρεται στη µεταβλητότητα της µέσης<br />

ταχύτητας ανέµου στη θέση της κατασκευής λόγω του ύψους πάνω από το έδαφος και<br />

- 18 -


λόγω της τραχύτητας του εδάφους της προσήνεµης περιοχής στη θεωρούµενη<br />

διεύθυνση του ανέµου.<br />

• Τοπογραφία: Τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής λαµβάνονται υπόψη<br />

µέσω ενός συντελεστή τοπογραφικής διαµόρφωσης (ή ανάγλυφου) που εκτιµά την<br />

αύξηση της µέσης ταχύτητας ανέµου πάνω από µεµονωµένους λόφους και εξάρσεις ή<br />

γκρεµούς ανάλογα µε την προσήνεµη κλίση Φ=H/Lu κατά τη διεύθυνση του ανέµου.<br />

• ∆ιαστάσεις κτιρίου: Το ύψος του µελετώµενου κτιρίου επηρεάζει σηµαντικά την<br />

ταχύτητα του ανέµου, επειδή οι ταχύτητες του ανέµου αυξάνουν µε το ύψος πάνω από<br />

την επιφάνεια του εδάφους.<br />

• Μέση ταχύτητα ανέµου: Προσδιορίζεται από τη βασική του ταχύτητα προσαυξηµένη<br />

ώστε να λάβει υπόψη το ύψος του µελετώµενου κτιρίου, την τραχύτητα του εδάφους<br />

και τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά.<br />

• Σχήµα κατασκευής: Τα φορτία είναι το αποτέλεσµα µιας σύνθετης κατανοµής<br />

πιέσεων σε όλες τις όψεις της κατασκευής, λόγω της κίνησης του ανέµου γύρω από<br />

αυτή. Γενικά αναπτύσσονται θετικές και αρνητικές πιέσεις στις διάφορες όψεις της<br />

κατασκευής. Ωστόσο η κατανοµή είναι περίπλοκη εξαιτίας της ύπαρξης και γειτονικών<br />

κατασκευών καθώς και φυσικών εµποδίων. Γενικά θεωρούµε πως πιέσεις<br />

αναπτύσσονται στις προσήνεµες όψεις και υποπιέσεις στις υπήνεµες.<br />

• Κλίση στέγης: Παράµετρος η οποία επηρεάζει το είδος των πιέσεων που<br />

αναπτύσσονται επί της κατασκευής. Αξιοσηµείωτο είναι το γεγονός ότι στέγες µε<br />

µικρές κλίσεις µπορεί να υπόκεινται σε υφαρπαγή ή αναρρόφηση, ενώ στέγες µε<br />

µεγαλύτερη κλίση µάλλον υπόκεινται σε πίεση προς τα κάτω.<br />

• ∆ιεύθυνση ανέµου: Η διεύθυνση του ανέµου επηρεάζει την κατανοµή των πιέσεων.<br />

Μέσω διατιθέµενων πινάκων λαµβάνονται υπόψη οι ως άνω παράµετροι, κατά πρώτο λόγο<br />

στον υπολογισµό της ταχύτητας σχεδιασµού του ανέµου και κατά δεύτερο λόγο στη<br />

µετατροπή της ταχύτητας του ανέµου σε ένα σύστηµα δυνάµεων επί της κατασκευής. Οι<br />

ισοδύναµες στατικές δυνάµεις µπορεί στη συνέχεια να χρησιµοποιηθούν στην ανάλυση και<br />

στο σχεδιασµό της αντοχής της κατασκευής ως σύνολο. Ωστόσο πρέπει να ληφθούν επίσης<br />

υπόψη και συγκεκριµένα επιπρόσθετα χαρακτηριστικά του ανέµου, όπως οι τοπικές πιέσεις<br />

στις γωνίες και γύρω από εµπόδια σε µια κατά τα άλλα λεία εξωτερική επιφάνεια, όπου<br />

µπορεί να είναι σηµαντικά µεγαλύτερες από το γενικό επίπεδο των πιέσεων. Σε αυτές τις<br />

περιπτώσεις, τα µικρά εκείνα τµήµατα της κατασκευής που επηρεάζονται, πρέπει να<br />

σχεδιαστούν για υψηλότερες πιέσεις ανέµου από ότι ολόκληρη η κατασκευή.<br />

2.4.3.1. Πίεση ανέµου στις επιφάνειες της κατασκευής<br />

Οι δράσεις του ανέµου µεταβάλλονται µε το χρόνο και δρουν άµεσα στις εξωτερικές<br />

επιφάνειες της κατασκευής (πίεση) και έµµεσα στις εσωτερικές επιφάνειες αυτής (υποπίεση),<br />

- 19 -


µέσω του πορώδους των εξωτερικών επιφανειών. Στην παρούσα µεταπτυχιακή εργασία, η<br />

υποπίεση θα αµεληθεί, λόγω των περιορισµένων ανοιγµάτων του κτιρίου.<br />

Α. Εξωτερική πίεση we<br />

Η πίεση του ανέµου η οποία δρα καθέτως προς τις εξωτερικές επιφάνειες µιας κατασκευής,<br />

δίνεται από τη σχέση:<br />

όπου:<br />

- qp(ze) η πίεση ταχύτητας αιχµής<br />

- ze το ύψος αναφοράς για την εξωτερική πίεση<br />

- cpe ο συντελεστής εξωτερικής πίεσης.<br />

Β. Πίεση ταχύτητας αιχµής qp(ze)<br />

w = q ( z ) ⋅ c<br />

(2.3)<br />

e<br />

Η πίεση ταχύτητας αιχµής σε ύψος z, η οποία περιλαµβάνει µέσες και µικρής διάρκειας<br />

διακυµάνσεις ταχύτητας, προσδιορίζεται από τη σχέση:<br />

όπου:<br />

όπου:<br />

όπου:<br />

p<br />

1<br />

q p ( z)<br />

= ρ<br />

⋅ q<br />

2<br />

- 20 -<br />

e<br />

2<br />

[ 1 + 7 ⋅ I v ( z)<br />

] ⋅ ⋅ ⋅ v m ( z)<br />

= c e ( z)<br />

b<br />

- ρ η πυκνότητα του αέρα (προτεινόµενη τιµή 1,25 kg/m 3 )<br />

- Ιv η ένταση του στροβιλισµού σε ύψος z<br />

- ce(z) ο συντελεστής έκθεσης και δίνεται από τη σχέση:<br />

b<br />

pe<br />

qp<br />

( z)<br />

c e ( z)<br />

=<br />

q<br />

- qb η βασική πίεση που δίνεται από τη σχέση:<br />

(2.4)<br />

(2.5)<br />

1 2<br />

q b = ⋅ ρ ⋅ v b<br />

(2.6)<br />

2<br />

- vb η βασική ταχύτητα ανέµου, που ορίζεται ως συνάρτηση της διεύθυνσης του<br />

ανέµου και της εποχής του έτους, στα 10 m πάνω από έδαφος κατηγορίας ΙΙ,<br />

σύµφωνα µε τη σχέση:<br />

v = c ⋅ c ⋅ v<br />

b<br />

dir<br />

season<br />

- cdir ο συντελεστής διεύθυνσης (προτεινόµενη τιµή 1,0)<br />

- cseason ο συντελεστής εποχής (προτεινόµενη τιµή 1,0)<br />

- vb,o η θεµελιώδης τιµή της βασικής ταχύτητας του ανέµου.<br />

b,<br />

0<br />

(2.7)


Η θεµελιώδης τιµή της βασικής ταχύτητας του ανέµου vb,0 είναι η χαρακτηριστική 10 λεπτών<br />

µέση ταχύτητα του ανέµου, ανεξάρτητα από τη διεύθυνση του ανέµου και από την εποχή του<br />

έτους, στα 10 m πάνω από το έδαφος, σε ανοικτή περιοχή µε χαµηλή βλάστηση, όπως<br />

γρασίδι και µε µεµονωµένα εµπόδια σε απόσταση τουλάχιστον 20 φορές το ύψος των<br />

εµποδίων (έδαφος κατηγορίας ΙΙ). Η θεµελιώδης τιµή της βασικής ταχύτητας του ανέµου vb,0<br />

ορίζεται σε 27 m/s για τα νησιά και παράλια µέχρι 10 km από την ακτή και σε 33 m/s για την<br />

υπόλοιπη χώρα.<br />

Η µέση ταχύτητα του ανέµου vm,z, σε ύψος z πάνω από το έδαφος, εξαρτάται από την<br />

τραχύτητα του εδάφους και την τοπογραφική διαµόρφωση, προσδιορίζεται δε από τη σχέση:<br />

όπου:<br />

- cr(z) ο συντελεστής τραχύτητας<br />

v ( z)<br />

= c ( z)<br />

⋅ c ( z)<br />

⋅ v<br />

m<br />

- co(z) ο συντελεστής τοπογραφικής διαµόρφωσης (προτεινόµενη τιµή 1,0).<br />

Η ένταση στροβιλισµού Ιν(z) σε ύψος z υπολογίζεται από τις σχέσεις:<br />

όπου:<br />

I<br />

v<br />

( z)<br />

c<br />

=<br />

o<br />

k<br />

l<br />

ln( 0<br />

( ) / ) z z z ⋅<br />

( z)<br />

= I ( z )<br />

I v v<br />

min<br />

r<br />

- 21 -<br />

o<br />

b<br />

(2.8)<br />

για zmin ≤ z ≤ zmax (2.9)<br />

για z < zmin<br />

- kl ο συντελεστής στροβιλισµού. Η τιµή του συντελεστή στροβιλισµού όπως<br />

καθορίζεται από το Εθνικό Προσάρτηµα ισούται µε 1,0.<br />

- co ο συντελεστής ανάγλυφου του εδάφους<br />

- z0 το µήκος τραχύτητας.<br />

Για επίπεδο έδαφος, όπου co(z) =1, ο συντελεστής έκθεσης ce(z) δίνεται σε διάγραµµα στο<br />

ακόλουθο σχήµα ως συνάρτηση του ύψους z πάνω από το έδαφος και της κατηγορίας<br />

εδάφους.


Σχήµα 2.2: ∆ιάγραµµα συντελεστή έκθεσης ce(z) για c0=1.0 και kl=1.0<br />

Γ. Συντελεστής τραχύτητας εδάφους cr(z)<br />

Ο συντελεστής τραχύτητας cr(z) εδάφους υπολογίζεται συναρτήσει του ύψους από τις<br />

ακόλουθες σχέσεις:<br />

όπου:<br />

όπου:<br />

⎛ z ⎞<br />

⎜<br />

⎝ z0<br />

⎠<br />

( ) ⎟ z = k ⋅ln⎜<br />

cr r<br />

⎛ z<br />

⎜<br />

⎝ z<br />

⎞<br />

( ) ⎟ min<br />

z = k ⋅ ln⎜<br />

cr r<br />

- ko το µήκος τραχύτητας<br />

0<br />

⎠<br />

- 22 -<br />

για zmin ≤ z ≤ zmax (2.10)<br />

για z


Η κατηγορία εδάφους και οι παράµετροι zo και zmin δίνονται από τα παρακάτω σχήµατα:<br />

Κατηγορία εδάφους<br />

0 Θάλασσα ή παράκτια περιοχή εκτεθειµένη σε ανοικτή θάλασσα<br />

Λίµνες ή επίπεδες και οριζόντιες περιοχές µε αµελητέα βλάστηση<br />

Ι<br />

και χωρίς εµπόδια<br />

Περιοχή µε χαµηλή βλάστηση όπως γρασίδι και µεµονωµένα<br />

ΙΙ εµπόδια (δέντρα, κτίρια) µε απόσταση τουλάχιστον 20 φορές το<br />

ύψος των εµποδίων<br />

Περιοχή µε κανονική κάλυψη βλάστησης ή µε κτίρια ή µε<br />

ΙΙΙ µεµονωµένα εµπόδια µε µέγιστη απόσταση το πολύ 20 φορές το<br />

ύψος των εµποδίων (όπως χωριά, προάστια, µόνιµα δάση)<br />

Περιοχή όπου τουλάχιστον το 15% της επιφάνειας καλύπτεται µε<br />

ΙV<br />

κτίρια των οποίων το µέσο ύψος ξεπερνά τα 15 15m.<br />

Κατηγορία εδάφους 0<br />

Πίνακας 2.1: Κατηγορίες εδάφους και παράµετροι εδάφους<br />

Θάλασσα, παράκτια περιοχή εκτεθειµένη σε ανοικτή θάλασσα<br />

Κατηγορία εδάφους I<br />

Λίµνες ή περιοχή µε αµελητέα βλάστηση και χωρίς εµπόδια<br />

Κατηγορία εδάφους II<br />

Περιοχή µε χαµηλή βλάστηση όπως γρασίδι και µεµονωµένα<br />

εµπόδια (δέντρα, κτίρια) µε απόσταση τουλάχιστον 20 φορές<br />

το ύψος των εµποδίων<br />

Κατηγορία εδάφους III<br />

Περιοχή µε κανονική κάλυψη από βλάστηση ή από κτίρια ή<br />

από µεµονωµένα εµπόδια µε µέγιστη απόσταση το πολύ 20<br />

φορές το ύψος των εµποδίων (όπως χωριά, προάστια, µόνιµα<br />

δάση)<br />

- 23 -<br />

zo<br />

zmin<br />

m m<br />

0,003 1<br />

0,01 1<br />

0,05 2<br />

0,3 5<br />

1,0 10


Κατηγορία εδάφους IV<br />

Περιοχή στην οποία τουλάχιστον το 15 % της επιφάνειας<br />

καλύπτεται µε κτίρια των οποίων το µέσο ύψος ξεπερνά τα<br />

15 m<br />

Η κλιµάκωση µεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών τραχύτητας πρέπει να λαµβάνεται υπόψη<br />

στον υπολογισµό του qp και του cscd ακολουθώντας την παρακάτω διαδικασία (∆ιαδικασία 1,<br />

Παράρτηµα Α.2). Εάν η κατασκευή βρίσκεται κοντά σε αλλαγή τραχύτητας εδάφους και σε<br />

απόσταση µικρότερη από 2 km από την λιγότερο τραχεία κατηγορία 0 ή µικρότερη από 1 km<br />

από τις λιγότερο τραχείες κατηγορίες I έως III, θα χρησιµοποιείται η ηπιότερη κατηγορία<br />

εδάφους στη διεύθυνση του ανέµου. Μικροί θύλακες (µικρότεροι από 10 % της θεωρούµενης<br />

περιοχής) µε αποκλίνουσα τραχύτητα µπορούν να αγνοούνται.<br />

∆. Συντελεστής τοπογραφικής διαµόρφωσης cο(z)<br />

Όπου το ανάγλυφο του εδάφους (π.χ. λόφοι, γκρεµοί κλπ.) αυξάνει τις ταχύτητες του ανέµου<br />

περισσότερο από 5 %, οι επιδράσεις θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη χρησιµοποιώντας το<br />

συντελεστή ανάγλυφου του εδάφους cο. Οι επιδράσεις του ανάγλυφου του εδάφους µπορούν<br />

να αγνοούνται, όταν η µέση κλίση του προσήνεµου εδάφους είναι µικρότερη από 3°. Το<br />

προσήνεµο έδαφος µπορεί να θεωρείται µέχρι µια απόσταση 10 φορές το ύψος του<br />

µεµονωµένου χαρακτηριστικού ανάγλυφου.<br />

Σε µεµονωµένους λόφους και κορυφές ή γκρεµούς και απότοµες κλιτύες προκύπτουν<br />

διαφορετικές ταχύτητες ανέµου εξαρτώµενες από την προσήνεµη κλίση Φ=H/Lu στη<br />

διεύθυνση του ανέµου, όπου το ύψος H και το µήκος Lu ορίζονται στο Σχήµα 2.3.<br />

Η µεγαλύτερη αύξηση των ταχυτήτων του ανέµου συµβαίνει κοντά στην κορυφή της πλαγιάς<br />

και εκφράζεται µέσω του συντελεστή αυτού, ο οποίος είναι ίσος µε:<br />

cο(z)=vm/vmf<br />

- 24 -


Σχήµα 2.3: : Απεικόνιση της αύξησης των ταχυτήτων του ανέµου λόγω τοπογραφικής<br />

διαµόρφωσης<br />

Προσδιορίζεται από τις ακόλουθες σχέσεις:<br />

όπου:<br />

co= 1<br />

co= 1+ 2 s Φ<br />

co= 1+ 0,6 s<br />

- s συντελεστής τοπογραφικής θέσης, που προκύπτει από τα Σχήµατα Σ 2.4 και<br />

2.5 συναρτήσει των x/Le, x/Lu, x/Ld και z/Le. Αναλυτικές ναλυτικές εκφράσεις δίνονται στο<br />

παράρτηµα Α του prEN 1991-1-4.<br />

- Φ η προσήνεµη κλίση H/L H/Lu στη διεύθυνση του ανέµου<br />

- Le το ενεργό µήκος προς την προσήνεµη πλαγιά, προσδιοριζόµενο από τον<br />

Πίνακα 2.2<br />

- Lu το πραγµατικό ύψος της προσήνεµης πλαγιάς στη διεύθυνση του ανέµου<br />

- Ld το πραγµατικό µήκος της υπήνεµης πλαγιάς στη διεύθυνση του ανέµου<br />

- Η το ενεργό ύψος της εδαφικής ανωµαλίας<br />

- x η οριζόντια απόσταση της τοποθεσίας από την κορυφή του λόφου<br />

- z η κατακόρυφη απόσταση της τοποθεσίας από την επιφάνεια του εδάφους.<br />

Ελαφρά (0,05 < Φ < 0,3) Απότοµη (Φ > 0,3)<br />

Lee<br />

= Lu<br />

για Φ< 0,05<br />

για 0,05


Σχήµα 2.4 2.4: Συντελεστής s για γκρεµούς και εξάρσεις<br />

Σχήµα 2.5: Συντελεστής s για λόφους και κορυφές<br />

Ε. Αεροδυναµικός συντελεστής εξωτερικής πίεσης ccpe<br />

Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης ccpe<br />

για κτίρια και τµήµατα κτιρίων εξαρτώνται από το<br />

µέγεθος της φορτιζόµενης επιφάνειας A, η οποία είναι η επιφάνεια της κατασκευής που<br />

- 26 -


δηµιουργεί τη δράση του ανέµου στο υπολογιζόµενο τµ τµήµα. ήµα. Οι συντελεστές εξωτερικής<br />

πίεσης δίνονται για φορτιζόµενες επιφάνειες Α του 1 m 2 και 10 m 2 στους πίνακες, ίνακες, ανάλογα µε<br />

τη διαµόρφωση του κτιρίου, ως ccpe,1<br />

για τους τοπικούς συντελεστές, και cpe,10 c για τους<br />

καθολικούς συντελεστές, αντίστοιχα αντίστοιχα. Τιµές για το cpe,1 προορίζονται για το σχεδιασµό µικρών<br />

στοιχείων και στερεώσεων µε επιφάνεια του στοιχείου 1 m 2 ή µικρότερη, όπως στοιχεία<br />

επικάλυψης και στέγασης. Τιµές για το ccpe,10<br />

µπορούν να χρησιµοποιούνται για το σχεδιασµό<br />

του συνολικού φέροντα οργανισµού των κτιρίων.<br />

Στο σχήµα 2.6 φαίνεται η γραφική απεικόνιση της µεταβολής της πίεσης συναρτήσει της<br />

φορτιζόµενης επιφάνειας. Όπως προκύπτει από το σχήµα αυτό:<br />

- για Α ≤ 1 m 2<br />

- για 1 m 2 < Α < 10 m 2 cpe = cpe,1 + (cpe,10 – cpe,1) log10 A<br />

- για Α ≥ 10 m 2<br />

Σχήµα 2.6: : Μεταβολή του συντελεστή εξωτερικής πίεσης σε κτίρια, συναρτήσει της<br />

φορτιζόµενης επιφάνειας Α<br />

Ως φορτιζόµενη, θεωρείται η επιφάνεια, η οποία µεταφέρει στο εξεταζόµενο στοιχείο της<br />

κατασκευής τη δράση της ανεµοπίεσης και προκαλεί την αντίστοιχη καταπόνησή του. Οι τιµές<br />

των συντελεστών cpe,1 και ccpe,10<br />

δίνονται από σχετικούς πίνακες για διάφορες κατευθύνσεις<br />

του ανέµου.<br />

1) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για κατακόρυφους τοίχους κτιρίων µε ορθογωνική<br />

κάτοψη<br />

Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης cpe,10 και cpe,1 για ζώνες A, B, C, D και E ορίζονται στο<br />

Σχήµα 2.7 και δίνονται επίσης στον παρακάτω πίνακα ως συνάρτηση του λόγου h/d, όπου:<br />

- h το ύψος του κτιρίου<br />

cpe = cpe,1<br />

- d το µήκος της πλευράς του κτιρίου, η διεύθυνση της οποίας είναι παράλληλη<br />

µε τη διεύθυνση πνοής του ανέµου.<br />

cpe = cpe,10<br />

Ενδιάµεσες τιµές µπορούν να προκύψουν µε γραµµική παρεµβολή.<br />

- 27 -<br />

(2.13)


Ζώνη A<br />

h/d cpe,10 cpe,1 c<br />

Σχήµα 22.7:<br />

Συµβολισµοί για κατακόρυφους τοίχους<br />

5 -1,2 -1,4 --0,8<br />

-1,1 -0,5 +0,8 +1,0<br />

1 -1,2 -1,4 --0,8<br />

-1,1 -0,5 +0,8 +1,0<br />

≤0,25 -1,2 -1,4 --0,8<br />

-1,1 -0,5 +0,7 +1,0<br />

Πίνακας 2.1: : Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για κατακόρυφους τοίχους<br />

Σε περιπτώσεις όπου η δύναµη του ανέµου σε κτιριακές κατασκευές προσδιορίζεται µε<br />

εφαρµογή των συντελεστών πίεσης cpe στην προσήνεµη και υπήνεµη πλευρά (ζώνες D και E)<br />

του κτιρίου ταυτόχρονα, η έλλειψη συσχέτισης των πιέσεων του ανέµου µεταξύ της<br />

προσήνεµης και υπήνεµης πλευράς µπορεί να λαµβάνεται υπόψη. Για κτίρια µε h/d ≥ 5, η<br />

προκύπτουσα δύναµη πολλαπλασιάζεται µε 1. Για κτίρια µε h/d ≤ 1, η προκύπτουσα δύναµη<br />

πολλαπλασιάζεται µε 0,85. Για ενδιάµεσες τιµές του h/d, θα εφαρµόζεται γραµµική<br />

παρεµβολή.<br />

B C D<br />

cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1<br />

- 28 -<br />

cpe,10<br />

E<br />

-0,7<br />

-0,5<br />

-0,3<br />

cpe,1


2) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για οριζόντιες στέγες<br />

Ως οριζόντιες στέγες ορίζονται εκείνες που έχουν κλίση (α) µε –5° < α < 5°. Η στέγη θα πρέπει<br />

να διαιρείται σε ζώνες όπως φαίνεται στο Σχήµα 2.8. Το ύψος αναφοράς για οριζόντιες στέγες<br />

και στέγες µε καµπυλωµένες και σπαστές άκρες θα πρέπει να λαµβάνεται ως h. Το ύψος<br />

αναφοράς για οριζόντιες στέγες µε στηθαία θα πρέπει να λαµβάνεται ως h+hp, βλέπε Σχήµα<br />

2.8. Οι συντελεστές πίεσης για κάθε ζώνη δίνονται στον Πίνακα 2.4.<br />

άνεµος<br />

Στηθαία<br />

Σχήµα 2.8: Συµβολισµοί για οριζόντιεςστέγες<br />

- 29 -<br />

Ακµή της άκρης<br />

Καµπυλωµένες και σπαστές άκρες<br />

e = b ή 2h<br />

όποιο είναι µικρότερο<br />

b : διάσταση εγκάρσια στον άνεµο


Τύπος στέγης<br />

- 30 -<br />

Ζώνη<br />

F G H I<br />

cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1<br />

Αιχµηρά άκρα -1,8 -2,5 -1,2 -2,0 -0,7 -1,2<br />

Με στηθαία<br />

Καµπυλωµένα<br />

άκρα<br />

Σπαστά άκρα<br />

hp/h=0,025 -1,6 -2,2 -1,1 -1,8 -0,7 -1,2<br />

hp/h=0,05 -1,4 -2,0 -0,9 -1,6 -0,7 -1,2<br />

hp/h=0,10 -1,2 -1,8 -0,8 -1,4 -0,7 -1,2<br />

r/h = 0,05 -1,0 -1,5 -1,2 -1,8 -0,4<br />

r/h = 0,10 -0,7 -1,2 -0,8 -1,4 -0,3<br />

r/h = 0,20 -0,5 -0,8 -0,5 -0,8 -0,3<br />

α = 30° -1,0 -1,5 -1,0 -1,5 -0,3<br />

α = 45° -1,2 -1,8 -1,3 -1,9 -0,4<br />

α = 60° -1,3 -1,9 -1,3 -1,9 -0,5<br />

ΣΗΜΕΙΩΣΗ 1 Για στέγες µε στηθαία ή καµπυλωµένα άκρα, µπορεί να χρησιµοποιείται γραµµική παρεµβολή<br />

για ενδιάµεσες τιµές του hp/h και r/h.<br />

ΣΗΜΕΙΩΣΗ 2 Για στέγες µε σπαστά άκρα, γραµµική παρεµβολή µεταξύ α = 30°, 45° και α = 60° µπορεί να<br />

χρησιµοποιείται. Για α > 60° γραµµική παρεµβολή µεταξύ των τιµών για α = 60° και των τιµών για επίπεδες<br />

στέγες µε αιχµηρά άκρα µπορεί να χρησιµοποιείται.<br />

ΣΗΜΕΙΩΣΗ 3 Στη Ζώνη I, όπου δίνονται θετικές και αρνητικές τιµές, θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη και οι<br />

δύο τιµές.<br />

ΣΗΜΕΙΩΣΗ 4 Για το ίδιο το σπαστό άκρο, οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης δίνονται στον Πίνακα 7.4<br />

"Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για δικλινείς στέγες: διεύθυνση ανέµου 0° ”, Ζώνη F και G, ανάλογα µε την<br />

γωνία κλίσης του σπαστού άκρου.<br />

ΣΗΜΕΙΩΣΗ 5 Για το ίδιο το καµπυλωµένο άκρο, οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης δίνονται µε γραµµική<br />

παρεµβολή κατά µήκος της καµπύλης, µεταξύ των τιµών στον τοίχο και στη στέγη.<br />

Πίνακας 2.4: Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για οριζόντιες στέγες<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2<br />

+0,2<br />

-0,2


3) Συντελεστές τελικής πίεσης για ελεύθερα ιστάµενους τοίχους και στηθαία<br />

Οι τιµές των συντελεστών τελικής πίεσης cp,net που προκύπτουν για ελεύθερα ιστάµενους<br />

τοίχους και στηθαία εξαρτώνται από το συντελεστή πληρότητας φ. Για συµπαγείς τοίχους ο<br />

συντελεστής πληρότητας φ θα λαµβάνεται ίσος µε 1, και για τοίχους που είναι 80% συµπαγείς<br />

(π.χ. έχουν 20% ανοίγµατα) φ=0,8. Πορώδεις τοίχοι και φράχτες µε συντελεστή πληρότητας<br />

φ≤0,8 θα αντιµετωπίζονται ως επίπεδα δικτυώµατα. Η επιφάνεια αναφοράς και στις δύο<br />

περιπτώσεις είναι η πλήρης επιφάνεια. Γραµµική παρεµβολή µπορεί να χρησιµοποιείται για<br />

τιµές του συντελεστή πληρότητας µεταξύ 0,8 και 1,0.<br />

Για ελεύθερα ιστάµενους τοίχους και στηθαία θα πρέπει να καθορίζονται συντελεστές τελικής<br />

πίεσης cp,net για τις ζώνες A, B, C και D όπως φαίνεται στο Σχήµα 2.9.<br />

Πληρότητα Ζώνη A B C D<br />

ϕ = 1<br />

Χωρίς<br />

γύρισµα<br />

στις<br />

γωνίες<br />

l/h≤ 3 2,3 1,4 1,2 1,2<br />

l/h = 5 2,9 1,8 1,4 1,2<br />

l/h≥ 10 3,4 2,1 1,7 1,2<br />

µε γύρισµα στις<br />

γωνίες µήκους≥h a, ±2,1 ±1,8 ±1,4 ±1,2<br />

ϕ = 0,8 ±1,2 ±1,2 ±1,2 ±1,2<br />

a Γραµµική παρεµβολή µπορεί να χρησιµοποιείται για µήκη γυρίσµατος στις γωνίες µεταξύ 0,0 και h<br />

Πίνακας 2.5:Συνιστώµενοι συντελεστές πίεσης για ελεύθερα ιστάµενους τοίχους και στηθαία<br />

Το ύψος αναφοράς για ελεύθερα ιστάµενους τοίχους θα πρέπει να λαµβάνεται ως ze = h,<br />

βλέπε Σχήµα 2.9. Το ύψος αναφοράς για στηθαία σε κτίρια θα λαµβάνεται ze= (h + hp), βλέπε<br />

Σχήµα 2.8.<br />

- 31 -


(a) Υπόµνηµα καθορισµού ζωνών (ze = h)<br />

για<br />

για<br />

για<br />

≤<br />

(b) Υπόµνηµα για τη γωνία ανέµου<br />

Χωρίς γύρισµα στη γωνία Με γύρισµα στη γωνία<br />

Σχήµα 2.9: Υπόµνηµα για ζώνες ελεύθερα ιστάµενων τοίχων και στηθαίων<br />

Ζ. Συνδυασµένος δυναµικός συντελεστής cscd<br />

Ο συνδυασµένος δυναµικός συντελεστής cscd θα πρέπει να λαµβάνει υπόψη την επίδραση<br />

στη δράση του ανέµου της µη ταυτόχρονης ύπαρξης αιχµών πίεσης στην επιφάνεια µαζί µε<br />

- 32 -


την επίδραση των ταλαντώσεων της κατασκευής εξαιτίας του στροβιλισµού. Επιπλέον, το cscd<br />

για κτίρια µε ύψος µικρότερο από 15 m µπορεί να λαµβάνεται ίση µε 1.<br />

2.4.3.2. Υπολογισµός των φορτίων ανέµου στο έργο της παρούσας εργασίας<br />

Γενικά στοιχεία που θα χρησιµοποιηθούν στους παρακάτω υπολογισµούς, για το εν λόγω<br />

κτίριο και για την περιοχή που βρίσκεται, ισχύουν τα εξής:<br />

- Βασική τιµή ταχύτητας αναφοράς του ανέµου, vref,0 = 36 m/sec<br />

- Κατηγορία εδάφους: III<br />

- Για ελαφρά κλίση (Φ>0,05), από τις σχέσεις (2.12) προκύπτει cο=1<br />

- Πυκνότητα αέρα ρ = 1,25 kg/m 3<br />

- Συντελεστής αιχµής g = 3.5<br />

- Για κατηγορία εδάφους ΙΙΙ, από τον πίνακα 2.1 και τη σχέση (2.11) προκύπτουν<br />

συντελεστής εδάφους kT = 0.22, µήκος τραχύτητας zo = 0.3 m και ελάχιστο ύψος<br />

zmin = 5 m.<br />

- Για ύψος κατασκευής µικρότερο από 15 m, ο δυναµικός συντελεστής cd = 1.0.<br />

Ο υπολογισµός των τελικών πιέσεων που ασκούνται στην οροφή και στους τοίχους του έργου<br />

θα γίνει θεωρώντας διεύθυνση πνοής ανέµου θ=0 ο και θ=90 ο .<br />

Α. Υπολογισµός εξωτερικών πιέσεων (we) κατακόρυφων τοίχων<br />

Προσδιορισµός ταχύτητας αναφοράς vb και πίεσης αναφοράς qb<br />

Σύµφωνα µε τη σχέση (2.7) η ταχύτητα αναφοράς θα είναι:<br />

v b<br />

= 1⋅1⋅ 36m/<br />

sec = 36m<br />

/ sec<br />

και σύµφωνα µε τη σχέση (2.6), η πίεση αναφοράς είναι:<br />

q b<br />

1 1.<br />

25kg<br />

2<br />

= ⋅ ⋅ ( 36m<br />

/ sec) = 0.<br />

81k<br />

/ m<br />

3<br />

2 m<br />

Προσδιορισµός του συντελεστή έκθεσης ce(z)<br />

2<br />

Με βάση τις σχέσεις (2.9), (2.10) και (2.3) υπολογίζεται ο συντελεστής τραχύτητας (cr), η<br />

ένταση των στροβιλισµών Iv, ο συντελεστής έκθεσης ce καθώς και η πίεση ταχύτητας αιχµής<br />

qp(z) για τιµές του ύψους z µεταξύ 0 m και 12 m. Οι τιµές που προέκυψαν από τους<br />

υπολογισµούς συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα.<br />

- 33 -


z<br />

(m)<br />

cr Iv ce(z)<br />

qp(z)<br />

(kN/m 2 )<br />

0,00 0,606 0,355 3,49 2,83<br />

1,00 0,606 0,355 3,49 2,83<br />

2,00 0,606 0,355 3,49 2,83<br />

3,00 0,606 0,355 3,49 2,83<br />

4,00 0,606 0,355 3,49 2,83<br />

5,00 0,606 0,355 3,49 2,83<br />

6,00 0,645 0,334 3,34 2,70<br />

7,00 0,678 0,317 3,22 2,61<br />

8,00 0,707 0,305 3,13 2,54<br />

9,00 0,733 0,294 3,06 2,48<br />

10,00 0,755 0,285 3,00 2,43<br />

11,00 0,776 0,278 2,94 2,38<br />

12,00 0,795 0,271 2,90 2,35<br />

Πίνακας 2.6: Τιµές qp(z) συναρτήσει του ύψους ze<br />

Προσδιορισµός του συντελεστή εξωτερικής πίεσης cpe και της εξωτερικής πίεσης we<br />

1 η περίπτωση: Άνεµος κατά +xx<br />

Με βάση το σχήµα 2.7 είναι:<br />

b= 56 m, e = min {b, 2h} = min {56, 2*12} = min {56, 24} = 24 m, e/5 = 24/5 = 4,8 m,<br />

d = 72 m > e = 24 m → d > e.<br />

Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης προσδιορίστηκαν από τον πίνακα 2.3 για<br />

h/d = 12/72 = 0,167 < 0,25:<br />

A<br />

- Ζώνη Α: c = −1.<br />

2<br />

B<br />

- Ζώνη Β: c = −0.<br />

8<br />

C<br />

- Ζώνη C: c = −0.<br />

5<br />

D<br />

- Ζώνη D: c = + 0.<br />

7<br />

E<br />

- Ζώνη E: c<br />

= −0.<br />

3<br />

pe<br />

pe<br />

pe<br />

pe<br />

pe<br />

- 34 -


Οι τιµές της εξωτερικής πίεσης του ανέµου σε κάθε περιοχή δίνονται στον παρακάτω πίνακα.<br />

Ζώνη z (m) qp(z) cpe we (k<strong>Ν</strong>/m 2 )<br />

A 12,00 2,35 -1,2 -2,82<br />

B 12,00 2,35 -0,8 -1,88<br />

C 12,00 2,35 -0,5 -1,17<br />

D 12,00 2,35 0,7 1,64<br />

E 12,00 2,35 -0,3 -0,70<br />

Πίνακας 2.7:Εξωτερική πίεση τοίχων κατά +xx στις ζώνες Α, B και C<br />

2 η περίπτωση: Άνεµος κατά –xx<br />

Για τη περίπτωση πνοής ανέµου κατά –xx λόγω συµµετρίας προκύπτουν ακριβώς οι ίδιες<br />

τιµές εξωτερικής πίεσης των κατακόρυφων τοίχων µε την 1 η περίπτωση όπως<br />

παρουσιάζονται στον πίνακα 2.7.<br />

3 η περίπτωση: Άνεµος κατά +yy<br />

Με βάση το σχήµα 2.7 είναι:<br />

- 35 -


= 72 m, e = min {b, 2h} = min {72, 2*12} = min {72, 24} = 24 m, e/5 = 24/5 = 4,8 m,<br />

d = 56 m > e = 24 m → d > e.<br />

Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης προσδιορίστηκαν από τον πίνακα 2.3 για<br />

h/d = 12/56 = 0,214 < 0,25:<br />

A<br />

- Ζώνη Α: c = −1.<br />

2<br />

B<br />

- Ζώνη Β: c = −0.<br />

8<br />

C<br />

- Ζώνη C: c = −0.<br />

5<br />

D<br />

- Ζώνη D: c = + 0.<br />

7<br />

E<br />

- Ζώνη E: c = −0.<br />

3<br />

pe<br />

pe<br />

pe<br />

pe<br />

pe<br />

Οι τιµές της εξωτερικής πίεσης του ανέµου σε κάθε περιοχή δίνονται στον παρακάτω πίνακα.<br />

- 36 -


4 η περίπτωση: Άνεµος κατά –yy<br />

Ζώνη z (m) qp(z) cpe we (k<strong>Ν</strong>/m 2 )<br />

A 12,00 2,35 -1,2 -2,82<br />

B 12,00 2,35 -0,8 -1,88<br />

C 12,00 2,35 -0,5 -1,17<br />

D 12,00 2,35 0,7 1,64<br />

E 12,00 2,35 -0,3 -0,70<br />

Πίνακας 2.8: Εξωτερική πίεση τοίχων κατά +yy<br />

Για τη περίπτωση πνοής ανέµου κατά –yy λόγω συµµετρίας προκύπτουν ακριβώς οι ίδιες<br />

τιµές εξωτερικής πίεσης των κατακόρυφων τοίχων µε την 1 η περίπτωση όπως<br />

παρουσιάζονται στον πίνακα 2.8.<br />

- 37 -


3. ΣΥ<strong>Ν</strong>∆ΥΑΣΜΟΙ ∆ΡΑΣΕΩ<strong>Ν</strong><br />

Στο Μέρος 1 του Ευρωκώδικα 1 περιγράφονται οι αρχές και οι απαιτήσεις για την ασφάλεια,<br />

τη λειτουργικότητα και την ανθεκτικότητα της κατασκευής µε βάση τις οριακές καταστάσεις και<br />

τους επιµέρους συντελεστές ασφαλείας.<br />

3.1 Οριακές καταστάσεις<br />

Οριακές καταστάσεις είναι οι καταστάσεις πέραν των οποίων ο φορέας ή τµήµα αυτού δεν<br />

ικανοποιεί πλέον τα κριτήρια σχεδιασµού του. ∆ιακρίνονται στις παρακάτω κατηγορίες:<br />

• Οριακές καταστάσεις αστοχίας: αντιστοιχούν σε κατάρρευση ή άλλου είδους αστοχίες<br />

– απώλεια ισορροπίας, µετατροπή σε µηχανισµό, απώλεια ευστάθειας ολόκληρης της<br />

κατασκευής ή µέρους της, που θέτουν σε κίνδυνο ανθρώπινες ζωές.<br />

• Οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας: αντιστοιχούν στην κατάσταση εκείνη πέραν<br />

της οποίας δεν ικανοποιούνται τα κριτήρια λειτουργικότητας της κατασκευής λόγω<br />

φαινοµένων σχετιζόµενα µε µεγάλες παραµορφώσεις ή µετακινήσεις που προκαλούν<br />

βλάβες στα στοιχεία πλήρωσης, ή ταλαντώσεις κλπ.<br />

Ο σχεδιασµός θα πρέπει να βασίζεται στη χρήση κατάλληλων για τη συγκεκριµένη οριακή<br />

κατάσταση προσοµοιωµάτων του φορέα και της φόρτισης και πρέπει να ελέγχεται ότι δεν<br />

υπάρχει υπέρβαση σε καµία οριακή κατάσταση.<br />

Οι κατασκευές που σχεδιάζονται και εκτελούνται µε βάση τον Ευρωκώδικα 1 πρέπει να<br />

ικανοποιούν τις εξής θεµελιώδεις απαιτήσεις:<br />

• <strong>Ν</strong>α παραµένουν κατάλληλες για τη χρήση για την οποία προορίζονται<br />

• <strong>Ν</strong>α παραλαµβάνουν όλες τις δράσεις και τις διάφορες επιδράσεις που πιθανόν να<br />

συµβούν κατά τη διάρκεια της ανέγερσης και της χρήσης τους<br />

• <strong>Ν</strong>α µην κινδυνεύουν να υποστούν δυσανάλογα µεγάλες βλάβες από συµβάντα όπως<br />

εκρήξεις, σεισµούς ή συνέπειες ανθρώπινου λάθους. Η επιλογή κατάλληλων µέτρων<br />

και κατάλληλου δοµικού συστήµατος συµβάλλει αρκετά στην αποφυγή αυτού του<br />

κινδύνου.<br />

3.2 Καταστάσεις σχεδιασµού<br />

Οι καταστάσεις σχεδιασµού ενός φορέα για τις οποίες γίνεται έλεγχος επάρκειας σε σχέση µε<br />

τις προαναφερθείσες οριακές καταστάσεις αστοχίας ή λειτουργικότητας είναι οι ακόλουθες:<br />

• Καταστάσεις σχεδιασµού µε διάρκεια, οι οποίες αναφέρονται στις συνθήκες κανονικής<br />

χρήσης<br />

- 38 -


• Παροδικές καταστάσεις σχεδιασµού, οι οποίες αναφέρονται σε προσωρινές συνθήκες<br />

που επιβάλλονται στο φορέα, π.χ. κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης ή της επισκευής<br />

του<br />

• Τυχηµατικές καταστάσεις σχεδιασµού, οι οποίες αναφέρονται σε εξαιρετικές συνθήκες<br />

που επιβάλλονται στο φορέα, π.χ. πυρκαγιά, έκρηξη, πρόσκρουση<br />

• Καταστάσεις σχεδιασµού έναντι σεισµού, που αναφέρονται σε συνθήκες οι οποίες<br />

επιβάλλονται στο φορέα, όταν αυτός εκτίθεται σε σεισµικά γεγονότα.<br />

Οι δράσεις που καταπονούν την προς µελέτη κατασκευή µε τη µορφή συνδυασµών και για τις<br />

παραπάνω καταστάσεις σχεδιασµού είναι:<br />

• Μόνιµα φορτία: α) ίδιο βάρος κατασκευής G<br />

β) βάρος επικαλύψεων<br />

γ) µηχανολογικά φορτία<br />

• Κινητά φορτία: α) ωφέλιµο κινητό φορτίο<br />

• Φορτία σεισµού Ε<br />

3.3 Συνδυασµοί ∆ράσεων<br />

β) φορτία χιονιού S<br />

γ) φορτία ανέµου W<br />

Προκειµένου να ελεγχθεί η επάρκεια της κατασκευής στις οριακές καταστάσεις αστοχίας και<br />

λειτουργικότητας, χρησιµοποιούνται οι συνδυασµοί δράσεων, όπως ορίζει το Μέρος 1 του<br />

Ευρωκώδικα 1. Οι δράσεις που δεν µπορούν να συµβούν ταυτόχρονα, λόγω φυσικών αιτιών,<br />

δεν πρέπει να θεωρούνται στον ίδιο συνδυασµό.<br />

Συνδυασµοί στην οριακή κατάσταση αστοχίας<br />

• Για καταστάσεις διαρκείας ή παροδικές<br />

∑<br />

j≥1<br />

γ<br />

G , j<br />

k , j<br />

• Για τυχηµατικές καταστάσεις<br />

∑<br />

j≥1<br />

k , j<br />

• Για καταστάσεις σεισµού<br />

p<br />

Q,<br />

1<br />

- 39 -<br />

k , 1<br />

∑<br />

G " + " γ P"<br />

+ γ Q " + " γ ψ Q<br />

d<br />

1,<br />

1<br />

2,<br />

1<br />

i><br />

1<br />

k , 1<br />

Q,<br />

i<br />

∑<br />

i><br />

1<br />

0,<br />

i<br />

k , i<br />

G " + " P"<br />

+ " A " + " ψ (' ήψ<br />

) Q " + " ψ Q<br />

∑<br />

j≥1<br />

Εd<br />

∑<br />

G " + " P"<br />

+ " A " + " ψ<br />

k , j<br />

i><br />

1<br />

Συνδυασµοί στην οριακή κατάσταση λειτουργικότητας<br />

• Χαρακτηριστικός (σπάνιος) συνδυασµός<br />

∑<br />

j≥1<br />

∑<br />

i><br />

1<br />

2,<br />

i<br />

Q<br />

G " + " P"<br />

+ " Q " + " ψ<br />

Q<br />

k , j<br />

k , 1<br />

0,<br />

i<br />

k , i<br />

k , i<br />

2,<br />

i<br />

k , i


• Συχνός συνδυασµός<br />

∑<br />

j≥1<br />

- 40 -<br />

∑<br />

G " + " P"<br />

+ " ψ Q " + " ψ<br />

k , j<br />

• Οιονεί µόνιµος συνδυασµός<br />

∑<br />

j≥1<br />

k , j<br />

1,<br />

1<br />

k , 1<br />

∑<br />

i><br />

1<br />

i><br />

1<br />

G " + " P"<br />

+ " ψ Q<br />

Πρέπει να γίνει σαφές, ότι η µορφή των συνδυασµών είναι συµβολική και το σύµβολο του<br />

αθροίσµατος δεν σηµαίνει αλγεβρική ή γεωµετρική άθροιση, αλλά απλώς επαλληλία δράσεων<br />

(δηλαδή ταυτόχρονη συνύπαρξη των διαφόρων δράσεων).<br />

Τα σύµβολα στους συνδυασµούς αυτούς είναι τα εξής:<br />

“+” σηµαίνει «επαλληλία µε»<br />

Gkj η χαρακτηριστική τιµή των µονίµων δράσεων<br />

Pk<br />

η χαρακτηριστική τιµή της προέντασης<br />

Qk,1 η χαρακτηριστική τιµή της επικρατέστερης µεταβλητής δράσης<br />

Qk,i η χαρακτηριστική τιµή των λοιπών ταυτόχρονων µεταβλητών δράσεων i<br />

Ad<br />

η τιµή σχεδιασµού της τυχηµατικής δράσης<br />

AEd η τιµή σχεδιασµού της σεισµικής δράσης<br />

γGj, ο επιµέρους συντελεστής ασφαλείας για τη µόνιµη δράση j<br />

γp<br />

γQi<br />

ψo,i, ψ1,i, ψ2,i<br />

ο επιµέρους συντελεστής ασφαλείας για την προένταση<br />

ο επιµέρους συντελεστής ασφαλείας για τη µεταβλητή δράση i<br />

συντελεστές συνδυασµού των µεταβλητών δράσεων (βλέπε Πίνακα 3.1).<br />

Οι επιµέρους συντελεστές ασφαλείας χρησιµοποιούνται, προκειµένου να ληφθούν υπόψη<br />

πιθανές δυσµενείς αποκλίσεις ή πιθανή µη ακριβής προσοµοίωση των δράσεων καθώς και<br />

αβεβαιότητες στον προσδιορισµό των αποτελεσµάτων των δράσεων (εντατικά µεγέθη,<br />

µετακινήσεις κλπ).<br />

Οι τιµές των συντελεστών αυτών για την περίπτωση ελέγχου αστοχίας ενός κτιρίου ή µέλους<br />

του είναι:<br />

i. Καταστάσεις διαρκείας και παροδικές<br />

- Για µόνιµες δράσεις:<br />

γG,sup = 1,35 (δυσµενής επιρροή)<br />

γG,inf = 1,00 (ευµενής επιρροή)<br />

- Για µεταβλητές δράσεις:<br />

γQ,sup = 1,50 (δυσµενής επιρροή)<br />

γQ,inf = 0,00 (ευµενής επιρροή)<br />

ii. Καταστάσεις τυχηµατικές, γενικώς γΑ = 1,0<br />

2,<br />

i<br />

k , i<br />

2,<br />

i<br />

Q<br />

k , i


Ως δυσµενής επιρροή των µονίµων δράσεων χαρακτηρίζεται η περίπτωση κατά την οποία τα<br />

αποτελέσµατα των µονίµων δράσεων προσαυξάνουν τα αντίστοιχα αποτελέσµατα των<br />

µεταβλητών δράσεων. Οι συντελεστές συνδυασµού ψi των µεταβλητών δράσεων,<br />

χρησιµοποιούνται προκειµένου να ληφθεί υπόψη η µειωµένη πιθανότητα για ταυτόχρονη<br />

συνύπαρξη των πλέον δυσµενών τιµών των διάφορων ανεξάρτητων δράσεων. Στον Πίνακα<br />

3.1 δίνονται οι τιµές των συντελεστών ψi του Ε<strong>Ν</strong> 1990, ενώ στον Πίνακα 3.2 δίνονται οι<br />

συντελεστές ψ2 σύµφωνα µε τον ΕΑΚ 2000.<br />

Επιβαλλόµενα φορτία σε κτίρια<br />

∆ράσεις ψ0 ψ1 ψ2<br />

Κατηγορία Α: κατοικίες 0,7 0,5 0,3<br />

Κατηγορία Β: γραφεία 0,7 0,5 0,3<br />

Κατηγορία C: αίθουσες συναθροίσεων 0,7 0,7 0,6<br />

Κατηγορία D: καταστήµατα 0,7 0,7 0,6<br />

Κατηγορία Ε: αποθηκευτικοί χώροι 1,0 0,9 0,8<br />

Φορτία κυκλοφορίας οχηµάτων σε κτίρια<br />

Κατηγορία F: βάρος οχηµάτων ≤ 30kN 0,7 0,7 0,6<br />

Κατηγορία G: 30kN


Συνδυασµοί δράσεων στην παρούσα εργασία<br />

Α) Οριακή κατάσταση αστοχίας<br />

• Επικρατέστερο το ωφέλιµο κινητό φορτίο<br />

1.35·G + 1.5·Q +1.5·0.6·( Wx + S )<br />

• Επικρατέστερο το ωφέλιµο κινητό φορτίο<br />

1.35·G + 1.5·Q + 1.5·0.6·( Wy + S )<br />

• Επικρατέστερος ο άνεµος κατά +xx<br />

1.35·G + 1.5·Wx+1.5·0.6·( S + Q )<br />

• Επικρατέστερο ο άνεµος κατά +yy<br />

1.35·G + 1.5·Wy+1.5·0.6·( S + Q )<br />

Β) Οριακή κατάσταση λειτουργικότητας<br />

• Επικρατέστερο το ωφέλιµο κινητό φορτίο<br />

1.00·G + 1.00·Q + 0.6·( Wx + S )<br />

• Επικρατέστερο το ωφέλιµο κινητό φορτίο<br />

1.00·G + 1.00·Q + 0.6·( Wy + S )<br />

• Επικρατέστερος ο άνεµος κατά +xx<br />

1.00·G + 1.00·Wx + 0.6·( S + Q )<br />

• Επικρατέστερο ο άνεµος κατά +yy<br />

1.00·G + 1.00·Wy + 0.6·( S + Q )<br />

Στις παρακάτω εικόνες φαίνεται ο φορέας στην παραµορφωµένη του κατάσταση όταν<br />

φορτίζεται µε κάθε µια ανεξάρτητη φόρτιση.<br />

Παραµορφωµένη κατάσταση υπό την επίδραση των µόνιµων φορτίων (load case 1)<br />

- 42 -


Παραµορφωµένη κατάσταση υπό την επίδραση του ωφέλιµου κινητού φορτίου (load case 2)<br />

Παραµορφωµένη κατάσταση υπό την επίδραση του φορτίου ανέµου κατά yy (load case 3)<br />

- 43 -


Παραµορφωµένη κατάσταση υπό την επίδραση του φορτίου ανέµου κατά xx (load case 4)<br />

Παραµορφωµένη κατάσταση υπό την επίδραση του φορτίου του χιονιού (load case 5)<br />

Στις εικόνες που ακολουθούν φαίνονται ενδεικτικά τα εντατικά µεγέθη Μ και V υπό την<br />

επίδραση των µόνιµων φορτίων (load case 1).<br />

- 44 -


∆ιάγραµµα ροπών κάµψης My υπό την επίδραση των µόνιµων φορτίων (load load case 1)<br />

∆ιάγραµµα τεµνουσών δυνάµεων Vz υπό την επίδραση των µόνιµων φορτίων (load ( case 1)<br />

3.4 Μέγιστες µετατοπίσεις κόµβων<br />

Οι µέγιστες µετατοπίσεις κόµβων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα.<br />

Node. LC<br />

Nr Nr<br />

40535 453<br />

40019 463<br />

40611 2<br />

Name Vx Vy<br />

[mm] [mm]<br />

MAXZ-VX 45.238 0.130<br />

MAXZ-VY 0.017 28.012<br />

MAXZ-VZ 0.000 0.000<br />

Πίνακας 3.3: Μέγιστες µετατοπίσεις κόµβων<br />

- 45 -<br />

Vz<br />

[mm]<br />

0.290<br />

0.564<br />

16.610


Κατά τις διεύθυνσεις x και y, τη µέγιστη µετατόπιση την έδωσε ο σεισµικός συνδυασµός µε<br />

Dx = 45.238 mm και Dy = 28.012 mm αντίστοιχα, ενώ κατά τη διεύθυνση z τη µέγιστη<br />

µετατόπιση Dz = 16.610 mm την έδωσε η φόρτιση του ωφέλιµου κινητού φορτίου.<br />

- 46 -


4. ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ∆ΡΑΣΕΙΣ<br />

4.1 Εισαγωγή<br />

Ως σεισµός, ορίζεται η βίαια εδαφική δόνηση που γεννιέται κατά την παροδική διατάραξη της<br />

µηχανικής ισορροπίας των γήινων πετρωµάτων σε ορισµένο µέρος της στερεάς Γης, από<br />

φυσικά αίτια που βρίσκονται στο εσωτερικό της. Σύµφωνα µε τη δεσπόζουσα σήµερα<br />

επιστηµονική αντίληψη, την παροδική διατάραξη αποτελεί η σχετική ολίσθηση των δύο<br />

πλευρών του σεισµογενούς ρήγµατος και τις εδαφικές δονήσεις αποτελούν τα σεισµικά<br />

κύµατα που παράγονται στο ρήγµα, διαδίδονται στο εσωτερικό της Γης και φθάνουν στην<br />

επιφάνεια της όπου γίνονται αισθητά, προκαλούν βλάβες και καταγράφονται από τους<br />

σεισµογράφους.<br />

Κατά τη διάρκεια ενός σεισµού, το έδαφος και εποµένως και η βάση µιας κατασκευής που<br />

είναι θεµελιωµένη πάνω σε αυτό, κινείται µε εναλλασσόµενο πρόσηµο, περί µιας αρχικής<br />

θέσης ηρεµίας. Τα κτίρια αποκρίνονται στις ανακυκλιζόµενες αυτές µετακινήσεις που<br />

επιβάλλονται από το έδαφος, αντιστρατεύοντας την ακαµψία τους και τις αντοχές τους σε<br />

κάµψη, διάτµηση, θλίψη, κλπ. Εποµένως, ο σεισµός δεν επιβάλει δυνάµεις πάνω στην<br />

κατασκευή, αλλά µετακινήσεις εναλλασσόµενου πρόσηµου. Οι δυνάµεις που τελικά<br />

αναπτύσσονται είναι εσωτερικές αντιδράσεις στις αδρανειακές δυνάµεις που αναπτύσσονται<br />

λόγω των εξωτερικά επιβαλλόµενων παραµορφώσεων. Αναφερόµενοι στις αναπτυσσόµενες<br />

αδρανειακές δυνάµεις, εννοούµε ουσιαστικά τις δυνάµεις εκείνες οι οποίες τείνουν να<br />

διατηρήσουν την αρχική κατάσταση της κατασκευής έναντι της εναλλασσόµενης κίνησης του<br />

εδάφους στο οποίο εδράζεται αυτή.<br />

Η χώρα µας βρίσκεται σε µια εξαιρετικά σεισµογενή περιοχή και ως εκ τούτου οι σεισµικές<br />

αυτές κινήσεις, που καλούνται και σεισµικές δράσεις, παίζουν σηµαντικό ρόλο στο σχεδιασµό<br />

των κατασκευών. Ο Ελληνικός Αντισεισµικός Κανονισµός (ΕΑΚ 2000) αποτελεί νόµο του<br />

κράτους και καλύπτει τα λεγόµενα έργα «κανονικού κινδύνου», δηλαδή τα έργα εκείνα των<br />

οποίων η ενδεχόµενη βλάβη περιορίζεται στο ίδιο το έργο, στο περιεχόµενο του και στη<br />

άµεση γειτονία του. Ο Κανονισµός περιέχει τις βασικές απαιτήσεις, τα κριτήρια σχεδιασµού,<br />

το µέγεθος των σεισµικών δράσεων και τους κανόνες συνδυασµού µε άλλες δράσεις, καθώς<br />

και κανόνες εφαρµογής για κτιριακά κυρίως έργα.<br />

Οι κύριοι στόχοι του Κανονισµού είναι:<br />

• η προστασία της ανθρώπινης ζωής στην περίπτωση υψηλών εντάσεων<br />

• ο περιορισµός ή/και η αποφυγή των οικονοµικών απωλειών στην περίπτωση των<br />

µέτριων εντάσεων<br />

• η διασφάλιση µιας ελάχιστης στάθµης λειτουργιών των έργων.<br />

- 47 -


4.2 Μέθοδοι υπολογισµού σεισµικής απόκρισης<br />

Σύµφωνα µε τον Ελληνικό Αντισεισµικό Κανονισµό προβλέπεται η εφαρµογή δύο µεθόδων<br />

γραµµικού υπολογισµού της σεισµικής απόκρισης:<br />

• ∆υναµική φασµατική µέθοδος, η οποία περιλαµβάνει πλήρη ιδιοµορφική ανάλυση<br />

του συστήµατος και υπολογισµό της µέγιστης σεισµικής απόκρισης για κάθε<br />

ιδιοµορφή ταλάντωσης. Εφαρµόζεται χωρίς περιορισµούς σε όλες τις περιπτώσεις<br />

κατασκευών που καλύπτει ο ΕΑΚ 2000. Με τη µέθοδο αυτή υπολογίζονται οι πιθανές<br />

ακραίες τιµές τυχόντος µεγέθους απόκρισης µε τετραγωνική επαλληλία των<br />

ιδιοµορφικών τιµών του υπόψη µεγέθους. Κατά την εφαρµογή της αρκεί η θεώρηση<br />

ενός µόνον προσανατολισµού των δύο οριζόντιων (και κάθετων µεταξύ τους)<br />

συνιστωσών του σεισµού. Για q=1 χρησιµοποιείται το ελαστικό φάσµα Φe(T) (µε<br />

εισαγωγή της κατάλληλης τιµής του συντελεστή θεµελίωσης θ), ενώ για q>1<br />

χρησιµοποιείται το φάσµα σχεδιασµού Φd(T).<br />

• Απλοποιηµένη φασµατική µέθοδος (Ισοδύναµη στατική µέθοδος), η οποία<br />

στηρίζεται σε προσεγγιστική µόνον θεώρηση της θεµελιώδους ιδιοµορφής<br />

ταλάντωσης για κάθε διεύθυνση υπολογισµού (µονο-ιδιοµορφική µέθοδος), χωρίς να<br />

απαιτεί ιδιοµορφική ανάλυση. Η απλοποίηση αυτή επιτρέπει τον άµεσο υπολογισµό<br />

της σεισµικής απόκρισης µε τη βοήθεια «ισοδύναµων» σεισµικών δυνάµεων, οι<br />

οποίες εφαρµόζονται σαν στατικά φορτία επάνω στην κατασκευή .<br />

Στην παρούσα εργασία εφαρµόστηκε η ∆υναµική Φασµατική Μέθοδος.<br />

4.3 Προσδιορισµός ∆εδοµένων Φασµατικής Ανάλυσης<br />

Οι δύο προαναφερθείσες µέθοδοι υιοθετούν την παραδοχή συγκεντρωµένων µαζών στα<br />

άκρα των δοκών και των υποστυλωµάτων µιας κατασκευής (διακριτά συστήµατα). Στην<br />

πραγµατικότητα όµως, η µάζα κάθε κατασκευής είναι οµοιόµορφα κατανεµηµένη κατά µήκος<br />

των στοιχείων της (συνεχή συστήµατα) και το φαινόµενο του σεισµού έχει δυναµικό<br />

χαρακτήρα. Εποµένως, η θεώρηση συνεχούς συστήµατος και η µελέτη µέσω δυναµικής<br />

ανάλυσης, λαµβάνοντας υπόψη και τις ελαστοπλαστικές ιδιότητες του υλικού, όπου αυτές<br />

εµφανίζονται, αποτελεί την πλέον ορθή και ακριβή προσέγγιση, αλλά και ταυτόχρονα µια<br />

επίπονη διαδικασία, που στην πράξη εφαρµόζεται µόνο σε πρωτεύοντα έργα πολιτικού<br />

µηχανικού.<br />

- 48 -


Σχήµα 4.1: ∆ιακριτά και συνεχή συστήµατα<br />

Ο σεισµικές δράσεις σχεδιασµού κατατάσσονται στις τυχηµατικές δράσεις και δεν<br />

συνδυάζονται µε άλλες τυχηµατικές δράσεις, όπως επίσης δεν συνδυάζονται µε τις δράσεις<br />

λόγω ανέµου. Τα εντατικά µεγέθη των σεισµικών δράσεων που προκύπτουν, συνδυάζονται<br />

µε ε εκείνα των λοιπών δράσεων ως εξής εξής:<br />

όπου:<br />

- Gk µόνιµες δράσεις µε την χαρακτηριστική τους τιµή<br />

- P∞ προένταση µετά τις χρόνιες απώλειες<br />

- Ε δράση από τον σεισµό σχεδιασµού<br />

- Qk,i αποτελεί την χαρακτηριστική τιµή της µεταβλητής δράσεως i<br />

- ψ2 είναι η τιµή του συντελεστή συνδυασµού για µακροχρόνιες (« «οιονεί µόνιµες»)<br />

µεταβλητές δράσεις δράσεις.<br />

∆ράσεις καταναγκασµού, όπως οι προκαλού προκαλούµενες ενες από µεταβολή και διαφορά θερµοκρασίας,<br />

θερ<br />

συστολή ξήρανσης του σκυροδέ σκυροδέρµατος και υποχωρήσεις στηρίξεων, δεν χρειάζεται να<br />

συµπεριλαµβάνονται συνδυασµό µε σεισµό.<br />

Sd = Gk + P∞ ±E +Σψ2 Qk,i<br />

Οι σεισµικές διεγέρσεις σχεδιασµού ορίζονται στην ελεύθερη επιφάνεια του εδάφους ως δύο<br />

οριζόντιες κάθετες µεταξύ τους συνιστώσες (σεισµός κατά x, σεισµός κατά y), οι οποίες<br />

µπορεί να έχουν οποιοδήποτε προσανατολισµό ως προς τη κατασκευή, καθώς και µία<br />

- 49 -


κατακόρυφη (σεισµός κατά z), στατιστικά ανεξάρτητες µεταξύ τους. Οι τρείς αυτές συνιστώσες<br />

καθορίζονται µε την βοήθεια φασµάτων απόκρισης σε όρους επιτάχυνσης ενός µονοβάθµιου<br />

ταλαντωτή.<br />

Στην παρούσα εργασία, οι σεισµικοί συνδυασµοί που επιλέχθηκαν για την επίλυση είναι:<br />

• Σεισµός κατά xx: Sd= G + 0.3 Q ± Ex ± 0.30 Ey ± 0.30 Ez<br />

• Σεισµός κατά yy: Sd= G + 0.3 Q ± Ey ± 0.30 Ex ± 0.30 Ez<br />

Στις παρακάτω εικόνες φαίνεται ο φορέας στην παραµορφωµένη του κατάσταση τόσο για<br />

σεισµό κατά xx όσο και κατά yy.<br />

Παραµορφωµένη κατάσταση υπό την επίδραση του σεισµικού συνδυασµού κατά xx<br />

- 50 -


Παραµορφωµένη κατάσταση υπό την επίδραση του σεισµικού συνδυασµού κατά yy<br />

Για την ισοδύναµη γραµµική ανάλυση των κατασκευών στην µετελαστική περιοχή<br />

συµπεριφοράς της, χρησιµοποιούνται τα φάσµατα σχεδιασµού των οριζόντιων συνιστωσών<br />

σ<br />

του σεισµού και καθορίζονται από τις παρακάτω εξισώσεις:<br />

Περιοχή Περιόδων Εξίσωση<br />

0 ≤ T < T1 (<br />

Σχήµα 4.2: Φάσµα σχεδιασµού Φ d<br />

Τ1 ≤ T ≤ T2 Φd<br />

(<br />

⎡<br />

- 51 -<br />

∙ <br />

για ∙∙ = <br />

<br />

,<br />

,<br />

⎞⎤<br />

ο<br />

( T ) = A ⋅ γ 1 ⎢1<br />

+ ⋅ ⎜ −1⎟⎥<br />

T1<br />

⎝ q ⎠⎦<br />

( T )<br />

⎣<br />

T<br />

η ⋅θ<br />

⋅ β<br />

A⋅<br />

γ ⋅<br />

q<br />

= 1<br />

⎛η<br />

⋅θ<br />

⋅ β<br />

ο


η ⋅θ<br />

⋅ β<br />

= A⋅<br />

γ 1 ⋅<br />

q<br />

ο<br />

2 / 3<br />

Τ2 < T ( ) ( )<br />

όπου:<br />

Φ<br />

d<br />

T<br />

- Α = α g µέγιστη οριζόντια σεισµική επιτάχυνση του εδάφους<br />

- g επιτάχυνση της βαρύτητας<br />

- γ1 συντελεστής σπουδαιότητας του κτιρίου<br />

- q συντελεστής συµπεριφοράς της κατασκευής<br />

- η διορθωτικός συντελεστής για ποσοστό κρίσιµης απόσβεσης ≠ 5%<br />

- 52 -<br />

Τ<br />

2<br />

/ Τ<br />

- θ συντελεστής επιρροής της θεµελίωσης<br />

- Τ1 και Τ2 χαρακτηριστικές περίοδοι του φάσµατος<br />

- β0 = 2.50 συντελεστής φασµατικής ενίσχυσης<br />

- Α, Β, Γ, ∆ κατηγορία εδάφους.<br />

Μια κατασκευή µε Τ < Τ1 θεωρείται δύσκαµπτη, ενώ για Τ > Τ2 θεωρείται εύκαµπτη.<br />

Πρέπει σε κάθε περίπτωση να ισχύει:<br />

ΦT ≥ 0,25<br />

A ∙γ <br />

Το φάσµα της κατακόρυφης συνιστώσας καθορίζεται από τις εξισώσεις για τις οριζόντιες<br />

συνιστώσες µε τις εξής µεταβολές:<br />

• αντί της οριζόντιας εδαφικής επιτάχυνσης Α χρησιµοποιείται η αντίστοιχη κατακόρυφη<br />

συνιστώσα Av = 0.70 · Α<br />

• αντί του συντελεστή συµπεριφοράς q χρησιµοποιείται ο συντελεστής qν = 0.50q ≥1,00<br />

• η τιµή του συντελεστή θεµελίωσης θ λαµβάνεται πάντοτε ίση µε 1.0.<br />

Α. Κατάταξη εδάφους<br />

Από άποψη σεισµικής επικινδυνότητας τα εδάφη κατατάσσονται σε πέντε κατηγορίες Α, Β, Γ,<br />

∆, και Χ που περιγράφονται στον Πίνακα 4.1. ∆όµηση µόνιµων έργων σε εδάφη κατηγορίας Χ<br />

µπορεί να γίνει µόνο ύστερα από λεπτοµερείς έρευνες και µελέτες, εφόσον ληφθούν<br />

κατάλληλα µέτρα βελτίωσης των ιδιοτήτων του εδάφους, και αντιµετωπιστούν µε ειδικό τρόπο<br />

τα συγκεκριµένα προβλήµατα που υπάρχουν. Τέλος, σχηµατισµός πάχους µικρότερου των<br />

5 m µπορεί να θεωρείται ότι ανήκει στην αµέσως προηγούµενη κατηγορία εδάφους, µε<br />

εξαίρεση την κατηγορία Χ.


ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ<br />

Α<br />

Β<br />

Γ<br />

∆<br />

Χ<br />

Βραχώδεις ή ηµιβραχώδεις σχηµατισµοί εκτεινόµενοι σε αρκετή έκταση και βάθος,<br />

µε την προϋπόθεση ότι δεν παρουσιάζουν έντονη αποσάθρωση.<br />

Στρώσεις πυκνού κοκκώδους υλικού µε µικρό ποσοστό ιλυοαργιλικών<br />

προσµίξεων, πάχους µικρότερου των 70µ.<br />

Στρώσεις πολύ σκληρής προσυµπιεσµένης αργίλου πάχους µικρότερου των 70µ.<br />

Εντόνως αποσαθρωµένα βραχώδη ή εδάφη που από µηχανική άποψη µπορούν<br />

να εξοµοιωθούν µε κοκκώδη.<br />

Στρώσεις κοκκώδους υλικού µέσης πυκνότητας πάχους µεγαλύτερου των 5µ ή<br />

µεγάλης πυκνότητας πάχους µεγαλύτερου των 70µ.<br />

Στρώσεις σκληρής προσυµπιεσµένης αργίλου πάχους µεγαλύτερου των 70µ.<br />

Στρώσεις κοκκώδους υλικού µικρής σχετικά πυκνότητας πάχους µεγαλύτερου των<br />

5µ ή µέσης πυκνότητας πάχους µεγαλύτερου των 70µ.<br />

Ιλυοαργιλικά εδάφη µικρής αντοχής σε πάχος µεγαλύτερο των 5µ.<br />

Έδαφος µε µαλακές αργίλους υψηλού δείκτη πλασιµότητας συνολικού πάχους<br />

µεγαλύτερου των 10µ.<br />

Χαλαρά λεπτόκοκκα αµµοϊλιώδη εδάφη υπό τον υδάτινο ορίζοντα, που ενδέχεται<br />

να ρευστοποιηθούν (εκτός αν ειδική µελέτη αποκλείσει τέτοιο κίνδυνο, ή γίνει<br />

βελτίωση των µηχανικών τους ιδιοτήτων).<br />

Εδάφη που βρίσκονται δίπλα σε εµφανή τεκτονικά ρήγµατα.<br />

Απότοµες κλιτείς καλυπτόµενες µε προϊόντα χαλαρών πλευρικών κορηµάτων.<br />

Χαλαρά κοκκώδη ή µαλακά ιλυοαργιλικά εδάφη, εφόσον έχει αποδειχθεί ότι είναι<br />

επικίνδυνα από άποψη δυναµικής συµπυκνώσεως ή απώλειας αντοχής.<br />

Εδάφη κατηγορίας Γ µε επικινδύνως µεγάλη κλίση.<br />

Πίνακας 4.1: Κατηγορίες Εδάφους<br />

Ανάλογα µε την κατηγορία του εδάφους προκύπτουν οι χαρακτηριστικές περίοδοι του<br />

φάσµατος σύµφωνα µε τον ακόλουθο πίνακα:<br />

Κατηγορία<br />

εδάφους<br />

Α Β Γ ∆<br />

Τ1 0.10 0.15 0.20 0.20<br />

Τ2 0.40 0.60 0.80 1.20<br />

Πίνακας 4.2: Τιµές Χαρακτηριστικών Περιόδων Τ1, Τ2 (sec)<br />

Η κατηγορία εδάφους της περιοχής που βρίσκεται το κτίριο είναι Β, και εποµένως οι<br />

χαρακτηριστικές περίοδοι είναι: Τ1 = 0.15sec και Τ2 =0.60sec.<br />

Β. Ζώνες Σεισµικής Επικινδυνότητας<br />

Η Ελλάδα διαιρείται σε τρείς ζώνες σεισµικής επικινδυνότητας σε κάθε µία εκ των οποίων<br />

αντιστοιχεί µια τιµή σεισµικής επιτάχυνσης εδάφους Α, η οποία σύµφωνα µε τα σεισµολογικά<br />

- 53 -


δεδοµένα έχει µια πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια, δηλαδή µια περίοδο<br />

επαναφοράς 475 χρόνια, µε βάση τη σχέση<br />

όπου g είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας βαρύτητας.<br />

Ζώνη Σεισµικής<br />

Επικινδυνότητας<br />

α<br />

Πίνακας 4.1:Σεισµική επιτάχυνση εδάφους<br />

Η περιοχή του εν λόγω έργου ανήκει βάσει ΕΑΚ στη ζώνη Ι, δηλαδή σεισµική επιτάχυνση<br />

Α=0.16g.<br />

= ∙ <br />

Εικόνα 4.1: : Χάρτης Ζωνών Σεισµικής Επικινδυνότητας της Ελλάδας<br />

- 54 -<br />

Ι ΙΙ<br />

0.16 0.24<br />

ΙΙΙ<br />

0.36


Γ. Κατηγορία Σπουδαιότητας γ1<br />

Τα κτίρια κατατάσσονται σε τέσσερις κατηγορίες σπουδαιότητας, ανάλογα µε τον κίνδυνο που<br />

συνεπάγεται για τον άνθρωπο και τις κοινωνικοοικονοµικές συνέπειες που µπορεί να έχει<br />

ενδεχόµενη καταστροφή τους ή διακοπή της λειτουργίας τους. Σε κάθε κατηγορία<br />

σπουδαιότητας αντιστοιχεί µία τιµή του συντελεστή σπουδαιότητας γ1 σύµφωνα µε τον<br />

ακόλουθο πίνακα:<br />

Κατηγορία Σπουδαιότητας γ1<br />

Σ1<br />

Κτίρια µικρής σπουδαιότητας ως προς την ασφάλεια του κοινού (π.χ. αγροτικά<br />

οικήµατα, υπόστεγα, στάβλοι κλπ).<br />

0.85<br />

Σ2 Συνήθη κτίρια κατοικιών και γραφείων, βιοµηχανικά κτίρια, ξενοδοχεία, κλπ.<br />

Εκπαιδευτικά κτίρια, κτίρια δηµόσιων συναθροίσεων, αίθουσες αεροδροµίων και<br />

γενικώς κτίρια στα οποία ευρίσκονται πολλοί άνθρωποι κατά µεγάλο µέρος του<br />

1.00<br />

Σ3 24ώρου.<br />

Κτίρια τα οποία στεγάζουν εγκαταστάσεις πολύ µεγάλης οικονοµικής σηµασίας<br />

(π.χ. κτίρια που στεγάζουν υπολογιστικά κέντρα, ειδικές βιοµηχανίες), κλπ.<br />

Κτίρια των οποίων η λειτουργία, τόσο κατά τη διάρκεια του σεισµού, όσο και µετά<br />

τους σεισµούς, είναι ζωτικής σηµασίας, όπως κτίρια τηλεπικοινωνίας, παραγωγής<br />

1.15<br />

Σ4 ενέργειας, νοσοκοµεία, πυροσβεστικοί σταθµοί, κτίρια δηµόσιων επιτελικών<br />

υπηρεσιών.<br />

Κτίρια που στεγάζουν έργα µοναδικής καλλιτεχνικής αξίας (π.χ. µουσεία, κλπ).<br />

1.30<br />

Πίνακας 4.2: Συντελεστές Σπουδαιότητας<br />

Το εν λόγω έργο ανήκει στην κατηγορία Σ3, εποµένως ο συντελεστής σπουδαιότητας είναι<br />

γ1=1.15.<br />

∆. Συντελεστής Συµπεριφοράς q<br />

Ο συντελεστής συµπεριφοράς εισάγει την µείωση των σεισµικών επιταχύνσεων της<br />

πραγµατικής κατασκευής λόγω µετελαστικής συµπεριφοράς, σε σχέση µε τις επιταχύνσεις<br />

που προκύπτουν υπολογιστικά σε απεριόριστα ελαστικό σύστηµα.<br />

Μέγιστες τιµές του q δίνονται στον Πίνακα 4.6 ανάλογα µε το είδος του υλικού κατασκευής και<br />

τον τύπο του δοµικού συστήµατος. Οι τιµές αυτές ισχύουν υπό την βασική προϋπόθεση ότι<br />

για το σεισµό σχεδιασµού έχουµε έναρξη διαρροής του συστήµατος (πρώτη πλαστική<br />

άρθρωση) και µε την περαιτέρω αύξηση της φόρτισης είναι δυνατός ο σχηµατισµός<br />

αξιόπιστου µηχανισµού διαρροής µε την δηµιουργία ικανού αριθµού πλαστικών αρθρώσεων<br />

(πλάστιµη συµπεριφορά).<br />

Σε περίπτωση επιθυµητής ελαστικής συµπεριφοράς λαµβάνεται q = 1.<br />

- 55 -


ΥΛΙΚΟ ∆ΟΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ q<br />

1. ΟΠΛΙΣΜΕ<strong>Ν</strong>Ο<br />

ΣΚΥΡΟ∆ΕΜΑ<br />

2.ΧΑΛΥΒΑΣ<br />

3. ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ<br />

4. ΞΥΛΟ<br />

α. Πλαίσια ή µικτά συστήµατα 3.50<br />

β. Συστήµατα τοιχωµάτων που λειτουργούν σαν πρόβολοι 3.00<br />

γ. Συστήµατα στα οποία τουλάχιστον το 50% της συνολικής<br />

µάζας βρίσκεται στο ανώτερο 1/3 του ύψους<br />

- 56 -<br />

2.00<br />

α. Πλαίσια 4.00<br />

β. ∆ικτυωτοί σύνδεσµοι µε εκκεντρότητα 4.00<br />

γ. ∆ικτυωτοί σύνδεσµοι χωρίς εκκεντρότητα:<br />

• διαγώνιοι σύνδεσµοι 3.00<br />

• σύνδεσµοι τύπου V ή L 1.50<br />

• σύνδεσµοι τύπου Κ (όπου επιτρέπεται) 1.00<br />

α. Με οριζόντια διαζώµατα 1.50<br />

β. Με οριζόντια και κατακόρυφα διαζώµατα 2.00<br />

γ. Οπλισµένη (κατακόρυφα και οριζόντια) 2.50<br />

α. Πρόβολοι 1.00<br />

β. ∆οκοί – Τόξα – Κολλητά πετάσµατα 1.50<br />

γ. Πλαίσια µε κοχλιώσεις 2.00<br />

δ. Πετάσµατα µε ηλώσεις 3.00<br />

Πίνακας 4.3: Μέγιστες Τιµές Συντελεστή Συµπεριφοράς q<br />

Το εν λόγω έργο είναι από χάλυβα και έχει δικτυωτούς συνδέσµους χωρίς εκκεντρότητα και<br />

εποµένως ο συντελεστής συµπεριφοράς είναι q=1.50.<br />

Ε. Συντελεστής Θεµελίωσης θ<br />

Ο συντελεστής θεµελίωσης θ εξαρτάται γενικά από το βάθος και την δυσκαµψία της<br />

θεµελίωσης. Εκφράζει την ευνοϊκή επιρροή της δύσκαµπτης θεµελίωσης όχι µόνο στην<br />

µείωση της έντασης της σεισµικής δόνησης από την επιφάνεια του εδάφους προς το θεµέλιο,<br />

αλλά και στη µείωση των κινδύνων διαφορικών καθιζήσεων λόγω δυναµικής διατµητικής<br />

συνίζησης χαλαρών εδαφών, αύξηση της αξιοπιστίας, κλπ. Σε εδάφη κατηγορίας Α ή Β ο<br />

συντελεστής θ λαµβάνει την τιµή 1.0. Σε εδάφη κατηγορίας Γ ή ∆ ο συντελεστής θ επιτρέπεται<br />

να λαµβάνει τις τιµές που δίνονται στον Πίνακα 4.7, όταν συντρέχει τουλάχιστον µια από τις<br />

προϋποθέσεις που αναφέρονται σε αυτόν και εφόσον η προκύπτουσα φασµατική επιτάχυνση<br />

σχεδιασµού δεν είναι µικρότερη από εκείνη που θα προέκυπτε για έδαφος κατηγορίας Β.


1α. Το κτίριο διαθέτει ένα υπόγειο<br />

Προϋποθέσεις<br />

1β. Η θεµελίωση του κτιρίου είναι γενική κοιτόστρωση<br />

1γ. Η θεµελίωση του κτιρίου είναι µε πασσάλους που φέρουν δοκούς<br />

σύνδεσης στην κεφαλή<br />

2α. Το κτίριο διαθέτει δύο τουλάχιστον υπόγεια<br />

2β. Το κτίριο διαθέτει ένα τουλάχιστον υπόγειο και η θεµελίωση είναι γενική<br />

κοιτόστρωση<br />

2γ. Η θεµελίωση του κτιρίου είναι µε πασσάλους που συνδέονται µε ενιαίο<br />

κεφαλόδεσµο (όχι αναγκαστικά ενιαίου πάχους)<br />

Παρατήρηση: Υπόγειος θεωρείται ένας όροφος όταν έχει περιµετρικά τοιχώµατα, έτσι ώστε οι<br />

συνδεόµενες πλάκες να είναι πρακτικά αµετάθετες.<br />

Πίνακας 4.7: Συντελεστή θεµελίωσης θ<br />

Επειδή η κατηγορία εδάφους της περιοχής που βρίσκεται το κτίριο είναι Β προκύπτει ο<br />

συντελεστής θ=1.0.<br />

Ζ. ∆ιορθωτικός Συντελεστής Απόσβεσης η<br />

Ο διορθωτικός συντελεστής απόσβεσης εκφράζει την αυξοµείωση της επιρροής της ιξώδους<br />

απόσβεσης στην ελαστική περιοχή της συµπεριφοράς, όταν το ποσοστό της κρίσιµης<br />

απόσβεσης ζ είναι διάφορο του 5% και υπολογίζεται από τη σχέση:<br />

η =<br />

7<br />

≥<br />

2 + ζ<br />

Οι τιµές του ποσοστού απόσβεσης ζ εξαρτώνται από το είδος της κατασκευής και δίνονται<br />

στον Πίνακα4.8.<br />

- 57 -<br />

0,<br />

7<br />

0,90<br />

0,80


Είδος Κατασκευής ζ%<br />

Μεταλλική: µε συγκολλήσεις 2<br />

µε κοχλιώσεις 4<br />

Σκυρόδεµα: άοπλο 3<br />

οπλισµένο 5<br />

προεντεταµένο 4<br />

Τοιχοποιία: οπλισµένη 6<br />

διαζωµατική 5<br />

Ξύλινη: κολλητή 4<br />

κοχλιωτή 4<br />

ηλωτή 5<br />

Πίνακας 4.8: Τιµές ποσοστού απόσβεσης ζ.<br />

Για µεταλλική κατασκευή µε κοχλιώσεις προκύπτει η απόσβεση της κατασκευής ζ=4%.<br />

Για συντελεστή απόσβεσης ζ=4% προκύπτει ο διορθωτικός συντελεστής απόσβεσης:<br />

η =<br />

7<br />

= 1,<br />

08<br />

2 + 4<br />

Εποµένως, βάσει των παραπάνω προκύπτει το Οριζόντιο Φάσµα Σχεδιασµού της εν λόγω<br />

κατασκευής (βλέπε Σχήµα 4.3 και Πίνακα 4.9)<br />

Φd(T)/AγΙ)<br />

2.00<br />

1.80<br />

1.60<br />

1.40<br />

1.20<br />

1.00<br />

0.80<br />

0.60<br />

0.40<br />

0.20<br />

0.00<br />

Οριζόντιο Φάσµα Σχεδιασµού<br />

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0<br />

Σχήµα 4.3: Το Οριζόντιο Φάσµα Σχεδιασµού της εν λόγω κατασκευής<br />

- 58 -<br />

Τ (sec)


0≤TT2 Φd(T)/(AγI) T>T2 Φd(T)/(AγI) T>T2 Φd(T)/(AγI)<br />

0,00 1,00 1,20 1,13 2,50 0,70 3,80 0,53<br />

0,05 1,27 1,25 1,10 2,55 0,69 3,85 0,52<br />

0,10 1,53 1,30 1,08 2,60 0,68 3,90 0,52<br />

T1≤T≤T2 Φd(T)/(AγI) 1,35 1,05 2,65 0,67 3,95 0,51<br />

0,15 1,80 1,40 1,02 2,70 0,66 4,00 0,51<br />

0,20 1,80 1,45 1,00 2,75 0,65 4,05 0,50<br />

0,25 1,80 1,50 0,98 2,80 0,64 4,10 0,50<br />

0,30 1,80 1,55 0,96 2,85 0,64 4,15 0,50<br />

0,35 1,80 1,60 0,94 2,90 0,63 4,20 0,49<br />

0,40 1,80 1,65 0,92 2,95 0,62 4,25 0,49<br />

0,45 1,80 1,70 0,90 3,00 0,62 4,30 0,48<br />

0,50 1,80 1,75 0,88 3,05 0,61 4,35 0,48<br />

0,55 1,80 1,80 0,87 3,10 0,60 4,40 0,48<br />

0,60 1,80 1,85 0,85 3,15 0,60 4,45 0,47<br />

T>T2 Φd(T)/(AγI) 1,90 0,83 3,20 0,59 4,50 0,47<br />

0,65 1,71 1,95 0,82 3,25 0,58 4,55 0,47<br />

0,70 1,62 2,00 0,81 3,30 0,58 4,60 0,46<br />

0,75 1,55 2,05 0,79 3,35 0,57 4,65 0,46<br />

0,80 1,49 2,10 0,78 3,40 0,57 4,70 0,46<br />

0,85 1,43 2,15 0,77 3,45 0,56 4,75 0,45<br />

0,90 1,37 2,20 0,76 3,50 0,56 4,80 0,45<br />

0,95 1,33 2,25 0,75 3,55 0,55 4,85 0,45<br />

1,00 1,28 2,30 0,73 3,60 0,55 4,90 0,44<br />

1,05 1,24 2,35 0,72 3,65 0,54 4,95 0,44<br />

1,10 1,20 2,40 0,71 3,70 0,54 5,00 0,44<br />

1,15 1,17 2,45 0,70 3,75 0,53<br />

Πίνακας 4.9: Οριζόντιο φάσµα σχεδιασµού<br />

4.4 Σεισµικά Φορτία - Ιδιοµορφές Φορέα<br />

Στη δυναµική ανάλυση προσδιορίστηκαν οι ιδιοµορφές του κτιρίου µε αύξουσα σειρά τιµής<br />

ιδιοσυχνότητας. Οι ιδιοµορφές είναι ανεξάρτητες της φόρτισης και εξαρτώνται µόνο από το<br />

µητρώο µάζας [m] και το µητρώο ακαµψίας της κατασκευής [Κ].<br />

Με βάση τον ΕΑΚ για κάθε συνιστώσα της σεισµικής διέγερσης λαµβάνεται υποχρεωτικά<br />

υπόψη ένας αριθµός ιδιοµορφών, έως ότου το άθροισµα των δρωσών ιδιοµορφικών µαζών<br />

ΣΜi φθάσει στο 90% της συνολικής ταλαντούµενης µάζας Μ του συστήµατος σε αυτή τη<br />

- 59 -


διεύθυνση. Αν σε ειδικές περιπτώσεις κατασκευών (π.χ. µε πολύ µεγάλη ανοµοιοµορφία<br />

δυσκαµψιών) το παραπάνω όριο δεν επιτυγχάνεται µέχρι την ιδιοµορφή µε ιδιοπερίοδο<br />

Τ = 0,03 sec, τότε η συνεισφορά των υπολοίπων ιδιοµορφών λαµβάνεται υπόψη<br />

προσεγγιστικά, πολλαπλασιάζοντας τις τελικές τιµές των µεγεθών έντασης και µετακίνησης µε<br />

τον αυξητικό παράγοντα Μ/ΣΜi. Οι ιδιοµορφές µε ιδιοπερίοδο Τ ≥ 0,20 sec λαµβάνονται<br />

πάντοτε υπόψη.<br />

Επειδή η χρήση των φασµάτων δίνει µέγιστες τιµές, οι οποίες προφανώς δεν συµβαίνουν<br />

ταυτόχρονα και αφετέρου δεν έχουν κατ’ ανάγκη το ίδιο πρόσηµο, οι συµµετοχές των<br />

ιδιοµορφών σε κάποιο µέγεθος Χ συνδυάζονται µε έναν εκ των παρακάτω τρόπων:<br />

όπου:<br />

όπου:<br />

• SRSS: Square Root of the Sum of Squares<br />

Χ = ±Χ +Χ +⋯+Χ <br />

- k αριθµός των ιδιοµορφών που λαµβάνονται υπόψη (k


Ιδιοµορφή<br />

Περίοδος<br />

(sec)<br />

- 61 -<br />

Ιδιοµορφή<br />

Περίοδος<br />

(sec)<br />

1 0.761 11 0.196<br />

2 0.570 12 0.194<br />

3 0.496 13 0.187<br />

4 0.413 14 0.185<br />

5 0.320 15 0.183<br />

6 0.315 16 0.178<br />

7 0.248 17 0.171<br />

8 0.214 18 0.169<br />

9 0.213 19 0.163<br />

10 0.209 20 0.156<br />

Στις επόµενες εικόνες φαίνονται οι θεµελιώδεις ιδιοµορφές της κατασκευής.<br />

1η Ιδιοµορφή (Τ=0,761sec) Μεταφορική κατά x


2η Ιδιοµορφή (Τ=0,570sec) Μεταφορική κατά y<br />

4.5 Αντισεισµικός Έλεγχος Κτιρίου<br />

Κατά την απόκριση ενός δοµήµατος στον σεισµό σχεδιασµού είναι εν γένει αποδεκτός ο<br />

σχηµατισµός ενός ελαστοπλαστικού µηχανισµού µε αξιόπιστα ασφαλή µετελαστική<br />

συµπεριφορά. Μία τέτοια συµπεριφορά θεωρείται ότι εξασφαλίζεται µε τα ακόλουθα κριτήρια:<br />

• Εξασφάλιση µιας ελάχιστης στάθµης αντοχής σε όλα τα φέροντα στοιχεία<br />

(συµπεριλαµβανοµένης και της θεµελίωσης), που αντιστοιχεί στις σεισµικές δράσεις<br />

σχεδιασµού του κεφαλαίου 2 του ΕΑΚ αυξηµένες, όπου είναι αναγκαίο, µε τις<br />

επιρροές 2ας Τάξεως.<br />

• Εξασφάλιση συνολικής πλαστιµότητας, δηλαδή επαρκούς ικανότητας για<br />

απελευθέρωση ενέργειας, µε µετελαστική παραµόρφωση.<br />

• Ελαχιστοποίηση των παραγόντων που προκαλούν αβεβαιότητες στην εκτίµηση της<br />

σεισµικής απόκρισης.<br />

Κατά τον σχεδιασµό µιας κατασκευής, είναι εποµένως σκόπιµο να εφαρµόζονται Γενικοί<br />

Κανόνες για την εξασφάλιση ικανότητας απελευθέρωσης ενέργειας (πλαστιµότητας) στο<br />

σύνολο του δοµήµατος (Γενικοί Κανόνες Ικανοτικού Σχεδιασµού). Οι Γενικοί Κανόνες<br />

Ικανοτικού Σχεδιασµού ορίζουν τα εξής:<br />

1. Για να εξασφαλιστεί η δυνατότητα απελευθέρωσης ενέργειας από το δόµηµα κατά την<br />

απόκριση στην σεισµική δράση σχεδιασµού, χωρίς ολική ή µερική κατάρρευση,<br />

πρέπει η µετελαστική απόκριση να έχει πλάστιµη µορφή και να κατανέµεται στο<br />

µεγαλύτερο δυνατό αριθµό φερόντων στοιχείων, σε περιοχές µε περιορισµένο µήκος<br />

- 62 -


(πλαστικές αρθρώσεις). Αυτό προϋποθέτει ότι έχει εξασφαλιστεί η αποφυγή όλων<br />

των πιθανών ψαθυρών µορφών αστοχίας που είναι δυνατό να προηγηθούν.<br />

2. Σε µέλη µε καµπτική λειτουργία, η µετελαστική απόκριση πρέπει να περιορίζεται στο<br />

σχηµατισµό καµπτικών πλαστικών αρθρώσεων στα άκρα των στοιχείων. Σε<br />

κατακόρυφους δικτυωτούς συνδέσµους από χάλυβα, µετελαστική απόκριση µπορεί<br />

να προβλέπεται σε εφελκυόµενες διαγώνιους ή σε περιορισµένου µήκους διατµητικές<br />

ή καµπτικές αρθρώσεις (δικτυωτοί σύνδεσµοι µε εκκεντρότητα).<br />

3. «Πιθανές» ή «προβλεπόµενες» θέσεις πλαστικών αρθρώσεων είναι εκείνες στις<br />

οποίες υπάρχει πρόβλεψη ή µεγάλη πιθανότητα εµφάνισης των αρθρώσεων.<br />

«Ενδεχόµενες» θέσεις πλαστικών αρθρώσεων είναι εκείνες στις οποίες υπάρχει<br />

µικρότερη πιθανότητα δηµιουργίας αρθρώσεων, πρέπει όµως να διαθέτουν αυξηµένη<br />

πλαστιµότητα, επειδή βρίσκονται σε περιοχές ιδιαίτερα κρίσιµες για την ευστάθεια του<br />

δοµήµατος. Τέτοιες θέσεις θεωρούνται όλα τα άκρα των υποστυλωµάτων, ακόµα και<br />

όταν οι πιθανές θέσεις πλαστικών αρθρώσεων βρίσκονται σε δοκούς.<br />

4. Η εξασφάλιση ενός τέτοιου αξιόπιστου ελαστοπλαστικού µηχανισµού απόκρισης του<br />

δοµήµατος στις αιχµές της σεισµικής δράσης επιτυγχάνεται µε τον ικανοτικό<br />

σχεδιασµό, δηλαδή µε κατάλληλη ιεράρχηση των αντοχών των στοιχείων του φορέα.<br />

5. Σε δοµήµατα από οπλισµένο ή προεντεταµένο σκυρόδεµα, χάλυβα ή τοιχοποιία, οι<br />

έλεγχοι για την εξασφάλιση αξιόπιστου ελαστοπλαστικού µηχανισµού δεν απαιτούνται<br />

όταν χρησιµοποιείται συντελεστής συµπεριφοράς q που δεν υπερβαίνει τις τιµές 1,5 ή<br />

q/2, πάντως όχι µικρότερο του 1,0.<br />

Κατά τον προσδιορισµό του φάσµατος σχεδιασµού στην παράγραφο 4.3, θεωρήθηκε<br />

συντελεστής συµπεριφοράς q=1.50, εποµένως δεν απαιτείται να γίνει ικανοτικός σχεδιασµός<br />

στο κτίριο της µελέτης.<br />

Ωστόσο, όσον αφορά στις διαγώνιους, η ανηγµένη λυγηρότητα λ των διαγωνίων πρέπει να<br />

περιορίζεται σύµφωνα µε τη σχέση:<br />

όπου:<br />

- Α το εµβαδόν της διατοµής<br />

- fy το όριο διαρροής<br />

λ = ∙f /N ≤ 1.50<br />

- N = π EI/ℓ το ιδεατό κρίσιµο φορτίο Euler της διαγωνίου.<br />

Η παραπάνω σχέση είναι ισοδύναµη µε λυγηρότητα λ ≤ 114 για χάλυβα S355, πρέπει δε να<br />

εφαρµόζεται και στην περίπτωση διαγώνιων συνδέσµων τύπου Χ στους οποίους η σεισµική<br />

τέµνουσα θεωρείται ότι αναλαµβάνεται εξ ολοκλήρου από τις εκάστοτε εφελκυόµενες<br />

διαγώνιους.<br />

- 63 -


5. Α<strong>Ν</strong>ΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΧΑΛΥΒ∆Ι<strong>Ν</strong>Ω<strong>Ν</strong> ΜΕΛΩ<strong>Ν</strong><br />

5.1 Κατάταξη ∆ιατοµών<br />

Με βάση τη µέθοδο ανάλυσης και υπολογισµού της αντοχής των διατοµών για την οριακή<br />

κατάσταση αστοχίας, αλλά και µε την έκταση στην οποία η αντοχή και η στροφική ικανότητα<br />

των διατοµών περιορίζεται από τον τοπικό λυγισµό, οι διατοµές κατατάσσονται στις<br />

ακόλουθες τέσσερις κατηγορίες:<br />

- ∆ιατοµές κατηγορίας 1: Είναι εκείνες που µπορούν να σχηµατίσουν πλαστική<br />

άρθρωση µε την απαιτούµενη από την πλαστική ανάλυση στροφική ικανότητα χωρίς<br />

µείωση της αντοχής τους.<br />

- ∆ιατοµές κατηγορίας 2: Είναι εκείνες που µπορούν να αναπτύξουν την πλαστική<br />

ροπή αντοχής τους, αλλά έχουν περιορισµένη στροφική ικανότητα λόγω τοπικού<br />

λυγισµού.<br />

- ∆ιατοµές κατηγορίας 3: Είναι εκείνες στις οποίες η τάση στην ακραία θλιβόµενη<br />

ίνα του χαλύβδινου µέλους, υποθέτοντας ελαστική κατανοµή των τάσεων, µπορεί να<br />

φθάσει το όριο διαρροής, αλλά ο τοπικός λυγισµός εµποδίζει την ανάπτυξη της<br />

πλαστικής ροπής αντοχής.<br />

- ∆ιατοµές κατηγορίας 4: Είναι εκείνες στις οποίες τοπικός λυγισµός θα συµβεί πριν<br />

την ανάπτυξη της τάσης διαρροής σε ένα ή περισσότερα µέρη της διατοµής.<br />

Στον Πίνακα 5.1 συνοψίζονται οι παραπάνω κατηγορίες σε σχέση µε τη συµπεριφορά, τη<br />

φέρουσα ικανότητα και την ικανότητα στροφής.<br />

Οι ροπές αντοχής για τις τέσσερις κατηγορίες διατοµών είναι:<br />

Κατηγορίες 1 και 2: η πλαστική ροπή (Mpl = Wpl · fy )<br />

Κατηγορία 3: η ελαστική ροπή (Mel = Wel· fy )<br />

Κατηγορία 4: η ροπή τοπικού λυγισµού (M0


εγκάρσια στοιχεία (για παράδειγµα, ο κορµός µιας διατοµής διπλού ταυ είναι<br />

εσωτερικό στοιχείο µεταξύ των δύο πελµάτων).<br />

• Προεξέχοντα στοιχεία: Τα στοιχεία αυτά θεωρούνται ότι στηρίζονται κατά µήκος µιας<br />

ακµής και είναι ελεύθερα κατά µήκος της άλλης ακµής, παράλληλα προς την<br />

κατεύθυνση της θλιπτικής τάσης.<br />

Τα επιµέρους θλιβόµενα πλακοειδή στοιχεία µιας διατοµής (π.χ. ο κορµός ή το πέλµα)<br />

µπορούν, γενικά, να ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες, η δε διατοµή κατατάσσεται<br />

σύµφωνα µε την υψηλότερη κατηγορία (λιγότερο ευµενή) των θλιβόµενων στοιχείων της.<br />

Εναλλακτικά, η κατάταξη µιας διατοµής µπορεί να ορισθεί λαµβάνοντας υπόψη τόσο την<br />

κατηγορία των πελµάτων όσο και την κατηγορία του κορµού.<br />

Τα όρια για τα θλιβόµενα στοιχεία κατηγορίας 1, 2 και 3 λαµβάνονται από τον Πίνακα 5.2. Αν<br />

ένα στοιχείο της διατοµής δεν ικανοποιεί τα όρια της κατηγορίας 3, κατατάσσεται στην<br />

κατηγορία 4. Σε διατοµές κατηγορίας 4, προκειµένου να ληφθούν υπόψη οι µειώσεις στην<br />

αντοχή λόγω των επιδράσεων του τοπικού λυγισµού, χρησιµοποιούνται τα ενεργά πλάτη<br />

σύµφωνα µε το Πρότυπο Ε<strong>Ν</strong> 1993-1-5.<br />

Οι οριακές τιµές του λόγου c/t των πλακοειδών στοιχείων διατοµών ισχύουν για µέλη από<br />

χάλυβα συγκεκριµένου ορίου διαρροής. Για να καλύπτονται οι περιπτώσεις χάλυβα<br />

διαφορετικής ποιότητας, ο Ευρωκώδικας 3 παρουσιάζει τα δεδοµένα του τοπικού λυγισµού<br />

υπό αδιάστατη µορφή µε χρήση του µειωτικού συντελεστή ε, ο οποίος δίνεται από την σχέση:<br />

όπου:<br />

ε = 235/f <br />

- 235 συντελεστής που αντιστοιχεί στο όριο διαρροής αναφοράς<br />

- fy όριο διαρροής του υπόψη χάλυβα σε N/mm 2 .<br />

- 65 -


Πίνακας 5.1: : Κατάταξη διατοµών σε σχέση µε τη ροπή αντοχής και τη στροφική ικανότητα<br />

- 66 -


t<br />

Κατηγορία<br />

Κατανοµή<br />

τάσεων στα<br />

τµήµατα<br />

(θλίψη<br />

θετική)<br />

Τµήµα που<br />

υπόκειται σε κάµψη<br />

Εσωτερικά θλιβόµενα τµήµατα<br />

Τµήµα που<br />

υπόκειται σε θλίψη<br />

1 c / t ≤ 72ε<br />

c / t ≤ 33ε<br />

2 c / t ≤ 83ε<br />

c / t ≤ 38ε<br />

Κατανοµή<br />

τάσεων στα<br />

τµήµατα<br />

(θλίψη<br />

θετική)<br />

c<br />

c<br />

f y<br />

f y<br />

-<br />

-<br />

t<br />

+<br />

+<br />

f y<br />

f y<br />

c/2<br />

3 c / t ≤ 124ε<br />

c / t ≤ 42ε<br />

t<br />

c<br />

c<br />

c c<br />

c<br />

c<br />

f y<br />

-<br />

+<br />

- 67 -<br />

Άξονας<br />

κάµψης<br />

Άξονας<br />

κάµψης<br />

Τµήµα που υπόκειται σε κάµψη και<br />

όταν α > 0,<br />

5 :<br />

όταν α ≤ 0,<br />

5 :<br />

όταν α > 0,<br />

5 :<br />

όταν α ≤ 0,<br />

5 :<br />

ότανψ<br />

≤ −1<br />

θλίψη<br />

396ε<br />

c / t ≤<br />

13α<br />

−1<br />

36ε<br />

c / t ≤<br />

α<br />

456ε<br />

c / t ≤<br />

13α<br />

−1<br />

41,<br />

5ε<br />

c / t ≤<br />

α<br />

42ε<br />

ότανψ<br />

> −1:<br />

c / t ≤<br />

0,<br />

67 + 0,<br />

33ψ<br />

*)<br />

: c / t ≤ 62ε<br />

( 1−ψ<br />

) ( −ψ<br />

)<br />

*) ψ≤ -1 εφαρµόζεται όπου η θλιπτική τάση σfy/E<br />

+<br />

f y<br />

t<br />

t<br />

f y<br />

c<br />

c<br />

c<br />

t<br />

t<br />

f y<br />

-<br />

-<br />

ψ f y<br />

+<br />

+<br />

t<br />

c<br />

f y<br />

f y<br />

αc<br />

c<br />

c


t<br />

Κατηγορία<br />

Κατανοµή<br />

τάσεων στα<br />

τµήµατα<br />

(θλίψη<br />

θετική)<br />

c<br />

Προεξέχοντα πέλµατα<br />

t<br />

c<br />

Ελατές διατοµές Συγκολλητές διατοµές<br />

Τµήµα που υπόκειται σε<br />

θλίψη<br />

1 c / t ≤ 9ε<br />

2 c / t ≤ 10ε<br />

Κατανοµή<br />

τάσεων στα<br />

τµήµατα<br />

(θλίψη<br />

θετική)<br />

ε =<br />

3 c / t ≤ 14ε<br />

235/<br />

f y<br />

+<br />

c<br />

+<br />

c<br />

- 68 -<br />

t<br />

c<br />

Τµήµα που υπόκειται σε κάµψη και θλίψη<br />

Άκρο σε θλίψη Άκρο σε εφελκυσµό<br />

-<br />

ε<br />

≤<br />

α<br />

9<br />

c / t<br />

ε<br />

≤<br />

α<br />

10<br />

c / t<br />

-<br />

c<br />

c<br />

αc<br />

+<br />

c / t<br />

≤ 21ε<br />

k<br />

σ<br />

c / t<br />

c / t<br />

Για kσ βλέπε EN 1993-1-5<br />

t<br />

ε<br />

≤<br />

α α<br />

9<br />

ε<br />

≤<br />

α α<br />

10<br />

fy 235 275 355 420 460<br />

ε 1,00 0,92 0,81 0,75 0,71<br />

+<br />

αc<br />

+<br />

c<br />

c<br />

-<br />

c


Αναφορά επίσης στα<br />

“Προεξέχοντα πέλµατα” (βλέπε<br />

φύλο 2 από 3)<br />

Γωνιακά<br />

Κατηγορία ∆ιατοµή σε θλίψη<br />

Κατανοµή<br />

τάσεων στη<br />

διατοµή<br />

(θλίψη<br />

θετική)<br />

b + h<br />

3 h / t ≤ 15ε<br />

: ≤ 11,<br />

5ε<br />

2t<br />

Σωληνωτές διατοµές<br />

Κατηγορία ∆ιατοµή σε κάµψη και/ή θλίψη<br />

ε =<br />

1<br />

2<br />

3<br />

235 / f y<br />

ΣΗΜΕΙΩΣΗ Για<br />

d/ t ε<br />

h<br />

t<br />

- 69 -<br />

d / t ≤ 50ε<br />

d/ t ≤ 70ε<br />

d/ t ≤ 90ε<br />

2<br />

> 90 βλέπε EN 1993-1-6.<br />

2<br />

2<br />

2<br />

∆εν ισχύει για γωνιακά σε<br />

συνεχή επαφή µε άλλα στοιχεία<br />

fy 235 275 355 420 460<br />

ε 1,00 0,92 0,81 0,75 0,71<br />

ε 2 1,00 0,85 0,66 0,56 0,51<br />

Πίνακας 5.2: Χαρακτηριστικές τιµές λόγου πλάτους προς πάχος µέλους της διατοµής<br />

+<br />

t d<br />

b<br />

f y<br />

+


5.2 Αντοχή ∆ιατοµών<br />

5.2.1. Έλεγχος διατοµής σε µονοαξονικό εφελκυσµό<br />

Για τα εφελκυόµενα µέλη, η τιµή σχεδιασµού της εφελκυστικής δύναµης NEd σε κάθε διατοµή<br />

θα ικανοποιεί τη σχέση:<br />

όπου:<br />

NEd ≤ Nt,Rd<br />

- Nt,Rd η εφελκυστική αντίσταση σχεδιασµού της διατοµής, λαµβανοµένη ως η<br />

µικρότερη από:<br />

α) την πλαστική αντίσταση σχεδιασµού της πλήρους διατοµής<br />

όπου:<br />

<strong>Ν</strong>, = A ∙f <br />

<br />

γ - Α το εµβαδόν της πλήρους διατοµής<br />

- fy το όριο διαρροής του χάλυβα<br />

- γΜ0 ο επιµέρους συντελεστής ασφαλείας του χάλυβα.<br />

β) την οριακή αντοχή σχεδιασµού της καθαρής διατοµής στη θέση των οπών των συνδέσµων<br />

όπου:<br />

<strong>Ν</strong> , = 0.9 ∙A ∙f <br />

γ <br />

- Αnet το εµβαδόν της καθαρής διατοµής<br />

- fu η εφελκυστική αντοχή του χάλυβα<br />

- γΜ2 ο επιµέρους συντελεστής ασφαλείας του χάλυβα σε θραύση<br />

Εποµένως, έχουµε:<br />

N , = min A ∙ f <br />

γ <br />

5.2.2. Έλεγχος διατοµής σε θλίψη<br />

- 70 -<br />

, 0.9 ∙ A ∙ f <br />

γ Για µέλη υπό αξονική θλίψη, η τιµή σχεδιασµού της θλιπτικής δύναµης NEd σε κάθε διατοµή<br />

θα πρέπει να ικανοποιεί τη σχέση:<br />

όπου:<br />

NEd ≤ Nc,Rd<br />

- Nc,Rd η αντοχή σχεδιασµού της διατοµής σε οµοιόµορφα επιβεβληµένη θλίψη και<br />

είναι ίση µε:


<strong>Ν</strong> , = ∙<br />

<br />

<strong>Ν</strong> , = ∙<br />

<br />

5.2.3. Έλεγχος διατοµής σε τέµνουσα<br />

για διατοµές κατηγορίας 1, 2 ή 3<br />

για διατοµές κατηγορίας 4.<br />

Η τιµή σχεδιασµού της τέµνουσας δύναµης VEd σε κάθε διατοµή πρέπει να ικανοποιεί τη<br />

σχέση:<br />

όπου<br />

VEd ≤ Vc,Rd<br />

- Vc,Rd η αντοχή σχεδιασµού της διατοµής σε τέµνουσα.<br />

Για πλαστικό σχεδιασµό, η Vc,Rd είναι ίση µε την πλαστική διατµητική αντοχή Vpl,Rd (χωρίς<br />

παρουσία στρεπτικής καταπόνησης), όπως δίνεται από τη σχέση:<br />

όπου:<br />

- Αv είναι η επιφάνεια διάτµησης.<br />

V, = A ∙ f <br />

3 ∙ γ Το κριτήριο διαρροής του χάλυβα σε διάτµηση είναι σύµφωνα µε το κριτήριο ισοδυναµίας von<br />

Mises ίσο µε fy / 3 .<br />

5.2.4. Έλεγχος διατοµής σε κάµψη<br />

Όταν η τέµνουσα δύναµη στη διατοµή µπορεί να θεωρηθεί µικρή, τόσο ώστε η επίδρασή της<br />

επί της καµπτικής αντοχής να µπορεί να αµεληθεί, η τιµή σχεδιασµού της ροπής κάµψης MEd<br />

σε κάθε διατοµή πρέπει να ικανοποιεί τη σχέση:<br />

όπου:<br />

MEd ≤ Mc,Rd<br />

- Mc,Rd η αντοχή σχεδιασµού σε κάµψη, η οποία ισούται µε:<br />

Μ , = M , = ∙<br />

<br />

Μ , = M , = ∙<br />

<br />

Μ , = ∙<br />

<br />

5.2.5. Έλεγχος διατοµής σε κάµψη και τέµνουσα<br />

- 71 -<br />

για διατοµές κατηγορίας 1 ή 2<br />

για διατοµές κατηγορίας 3<br />

για διατοµές κατηγορίας 4.<br />

Γενικά, όταν στην ίδια διατοµή µε την καµπτική ροπή συνυπάρχει σηµαντική τέµνουσα<br />

δύναµη, πρέπει να λαµβάνεται υπόψη η επιρροή της επί της ροπής αντοχής, δεδοµένου ότι


µέρος της διατοµής αναλίσκεται στην παραλαβή τέµνουσας. Όταν η τέµνουσα είναι σχετικά<br />

µικρή, η παραπάνω επιρροή µπορεί να αµελείται, όπως έχει ήδη αναφερθεί.<br />

Εάν η τέµνουσα δύναµη είναι µικρότερη από τη µισή πλαστική διατµητική αντοχή, η επίδρασή<br />

της στη ροπή αντοχής µπορεί να αµελείται. Όταν η δρώσα τέµνουσα δύναµη VEd είναι<br />

µεγαλύτερη από το 50% της πλαστικής διατµητικής αντοχής, πρέπει να λαµβάνεται ως<br />

αντοχή σχεδιασµού της διατοµής η αποµειωµένη ροπή αντοχής, η οποία υπολογίζεται<br />

λαµβάνοντας υπόψη για την επιφάνεια διάτµησης Av τη µειωµένη τιµή της τάσης διαρροής:<br />

όπου:<br />

1 − ρ ∙ f <br />

ρ = 2V − 1<br />

V, Για διατοµές Ι κατηγορίας 1 ή 2 µε ίσα πέλµατα και καµπτόµενες περί τον ισχυρό άξονα, η<br />

µειωµένη πλαστική ροπή αντοχής που λαµβάνει υπόψη τη διάτµηση, µπορεί να υπολογίζεται<br />

από τη σχέση:<br />

όπου:<br />

Μ ,, = W , −<br />

<br />

<br />

∙<br />

<br />

<br />

, αλλά πρέπει Μ ,, ≤ Μ ,,<br />

- Μy,V,Rd υπολογίζεται όπως η αντοχή σχεδιασµού σε κάµψη Mc,Rd<br />

- Αw = hw · tw το εµβαδόν του κορµού<br />

- hw το ύψος του κορµού<br />

- tw το πάχος του κορµού.<br />

5.2.6. Έλεγχος διατοµής σε κάµψη και αξονική δύναµη<br />

Για διατοµές κατηγορίας 1 και 2, η επίδραση της αξονικής δύναµης λαµβάνεται υπόψη µε<br />

µείωση της πλαστικής ροπής αντοχής. Το κριτήριο σχεδιασµού είναι:<br />

όπου:<br />

M ≤ M ,<br />

- M , η πλαστική ροπή αντοχής, µειωµένη λόγω της αξονικής δύναµης <strong>Ν</strong>Ed.<br />

Για διατοµές διπλής συµµετρίας Ι και Η ή άλλες διατοµές µε πέλµατα, δεν απαιτείται να γίνεται<br />

µείωση της πλαστικής ροπής αντοχής περί τον άξονα y-y λόγω της επίδρασης της αξονικής<br />

δύναµης, όταν ικανοποιούνται συγχρόνως τα δύο παρακάτω κριτήρια:<br />

<strong>Ν</strong> ≤ 0,25N, και <strong>Ν</strong> ≤ ,<br />

.<br />

Για διατοµές διπλής συµµετρίας Ι και Η, δεν απαιτείται να γίνεται µείωση της πλαστικής ροπής<br />

αντοχής περί τον άξονα z-z λόγω της επίδρασης της αξονικής δύναµης, όταν:<br />

- 72 -


<strong>Ν</strong> ≤ htf <br />

γ Για διατοµές διπλής συµµετρίας Ι και Η και για συγκολλητές διατοµές Ι ή Η µε ίσα πέλµατα,<br />

στις οποίες δεν λαµβάνονται υπόψη οι οπές κοχλιών, µπορεί να χρησιµοποιούνται οι σχέσεις:<br />

M ,, = M ,,1 − n/1 − 0.5a αλλά M ,, ≤ M ,,<br />

για n≤a: M ,, ≤ M ,,<br />

για n>a: M ,, = M ,, 1 − <br />

<br />

<br />

όπου:<br />

n = <strong>Ν</strong> /N , και a = A − 2bt /Aµε a ≤ 0,5.<br />

Για κοίλες διατοµές σταθερού πάχους και για συγκολλητές κιβωτιοειδείς διατοµές µε ίσα<br />

πέλµατα και ίσους κορµούς, στις οποίες δεν λαµβάνονται υπόψη οι οπές κοχλιών, µπορεί να<br />

χρησιµοποιούνται οι σχέσεις:<br />

όπου:<br />

M ,, = M ,,1 − n/1 − 0.5a αλλά M ,, ≤ M ,,<br />

M ,, = M ,,1 − n/1 − 0.5a αλλά M ,, ≤ M ,,<br />

- aw=(A – 2bt)/A και af=(A – 2ht)/ A , αλλά aw, af≤ 0,5 για κοίλες διατοµές<br />

- aw=(A – 2btf)/A και af=(A – 2htw)/Α , αλλά aw, af≤0,5 για συγκολλητές<br />

κιβωτιοειδείς διατοµές<br />

Για διαξονική κάµψη, οι διατοµές παρουσιάζουν πλαστικό ουδέτερο άξονα κεκλιµένο ως προς<br />

το ορθογωνικό σύστηµα αξόνων της διατοµής κατά γωνία, η οποία εξαρτάται από το λόγο<br />

των ροπών και που δρουν ως προς τους δύο κύριους άξονες και από τη γεωµετρία της<br />

διατοµής. Στην περίπτωση αυτή µπορεί να χρησιµοποιείται για τον έλεγχο επάρκειας της<br />

διατοµής το παρακάτω κριτήριο αλληλεπίδρασης:<br />

M <br />

,<br />

+ <br />

M,, M <br />

,<br />

≤ 1<br />

M,, στο οποίο οι εκθέτες α και β είναι σταθερές, που µπορεί να λαµβάνονται συντηρητικά ίσες µε<br />

τη µονάδα, η ακριβέστερα για διατοµές Ι και Η: α=2, β=5n, β≥1 και για κοίλες κυκλικές<br />

διατοµές: α=2 και β=2.<br />

5.3 Έλεγχος µελών<br />

Στο κεφάλαιο 5.2 παρουσιάστηκε η αντοχή των διατοµών σε διάφορα είδη καταπονήσεων και<br />

στους συνδυασµούς τους. Σε πολλές περιπτώσεις η αντοχή της διατοµής καθορίζει και την<br />

αντοχή ολόκληρου του µέλους (π.χ. εφελκυσµός, κάµψη πλευρικά προστατευµένων δοκών).<br />

Σε πολλές άλλες περιπτώσεις όµως διαπιστώνεται ότι υπάρχει στάθµη της εξωτερικής<br />

φόρτισης, για την οποία το µέλος χάνει την ευστάθειά του, αποκτά δηλαδή τη δυνατότητα να<br />

- 73 -


ισορροπήσει, πέραν της αρχικής και σε µία γειτονική θέση ισορροπίας (λυγισµός). Η στάθµη<br />

αυτή φόρτισης εκφράζει πρακτικά, την εξάντληση της αντοχής του µέλους και παρατηρείται<br />

δε, γενικά, χαµηλότερα ή πολύ χαµηλότερα από τη στάθµη της φόρτισης, η οποία εξαντλεί<br />

την αντοχή της διατοµής του.<br />

Στο παρόν κεφάλαιο εξετάζονται περιπτώσεις φορτίσεως για τις οποίες η αντοχή των µελών<br />

δεν προκύπτει από την αντοχή των διατοµών τους, αλλά απαιτείται η θεώρηση ολόκληρου<br />

του µέλους ως στοιχείου αναφοράς.<br />

5.3.1. Καµπτικός λυγισµός λόγω αξονικής θλιπτικής δύναµης<br />

Αποτελεί τη συνηθέστερη µορφή αστάθειας θλιβόµενων µελών µεταλλικών κατασκευών. Η<br />

απώλεια της ευστάθειας του αρχικώς ευθύγραµµου µέλους εκδηλώνεται µε µετάπτωσή του σε<br />

µία καµπυλωµένη µορφή, µε κάµψη περί τον ισχυρό ή τον ασθενή άξονα της διατοµής του<br />

µέλους, χωρίς την ταυτόχρονη εµφάνιση σχετικής στροφής των διατοµών. Όπως και στις<br />

άλλες µορφές αστοχίας λόγω λυγισµού, το φαινόµενο συµβαίνει πριν το µέλος αναπτύξει την<br />

πλαστική αντοχή της διατοµής του.<br />

Η επάρκεια του θλιβόµενου µέλους µε σταθερή διατοµή έναντι καµπτικού λυγισµού ελέγχεται<br />

µε βάση την ακόλουθη σχέση:<br />

N ≤ N ,<br />

Η αντοχή ενός θλιβόµενου µέλους δίνεται από την σχέση:<br />

όπου:<br />

όπου:<br />

<strong>Ν</strong> , = χΑ<br />

γ Μ<br />

N , = χ∙ ∙<br />

γ Μ<br />

- 74 -<br />

για διατοµές κατηγορίας 1, 2, 3<br />

- χ ο µειωτικός συντελεστής λόγω καµπτικού λυγισµού:<br />

1<br />

χ = αλλά χ ≤<br />

2<br />

2<br />

Φ + Φ − λ<br />

για διατοµές κατηγορίας 4<br />

1,<br />

0<br />

Φ = 0,5 ∙ 1 + αλ − 0,2 +λ <br />

για διατοµές κατηγορίας 1, 2, 3 λ = Α ∙f <br />

= <br />

N L i ∙λ <br />

για διατοµές κατηγορίας 4<br />

- λ ανηγµένη λυγηρότητα<br />

= λ<br />

<br />

λ λ = Α ∙f L<br />

<br />

∙<br />

= <br />

N A A<br />

<br />

i ∙λ


- α συντελεστής ατελειών, που αντιστοιχεί σε κάθε καµπύλη λυγισµού<br />

και λαµβάνεται από τον Πίνακα 5.3, σε σχέση µε τον Πίνακα 5.4<br />

- N = π το ελαστικό κρίσιµο φορτίο για την αντίστοιχη µορφή λυγισµού,<br />

<br />

βασισµένο στις ιδιότητες της πλήρους διατοµής<br />

- σ = <br />

= π ∙ = <br />

<br />

π λ <br />

η κρίσιµη τάση Euler<br />

- Lcr το ισοδύναµο µήκος λυγισµού στο υπό θεώρηση επίπεδου λυγισµού<br />

- i = I A η ακτίνα αδράνειας περί τον αντίστοιχο άξονα, υπολογιζόµενη<br />

χρησιµοποιώντας τις ιδιότητες της πλήρους διατοµής<br />

- λ = <br />

<br />

λυγηρότητα για την ανάλογη µορφή λυγισµού<br />

- λ = π Ε<br />

= 93,9ε η οριακή (χαρακτηριστική) λυγηρότητα, ως το σηµείο τοµής P<br />

<br />

της οριζόντιας ευθείας για σ = fy, µε την καµπύλη Euler. Το σηµείο τοµής Ρ<br />

αντιστοιχεί στη λυγηρότητα για την οποία η κρίσιµη τάση λυγισµού κατά Euler είναι<br />

ίση µε το όριο διαρροής.<br />

- ε = <br />

<br />

(fy σε N/mm 2 )<br />

Ο συντελεστής ατελειών α εξαρτάται από τη µορφή της διατοµής του µέλους που µελετάται,<br />

από τη διεύθυνση κατά την οποία λαµβάνει χώρα ο λυγισµός (άξονες y ή z) και τη διαδικασία<br />

κατασκευής που χρησιµοποιήθηκε για το θλιβόµενο µέλος (θερµή έλαση, συγκόλληση ή εν<br />

ψυχρώ µόρφωση). Οι τιµές του α, που αυξάνουν µε τις ατέλειες, περιέχονται στον Πίνακα 5.3.<br />

Καµπύλη λυγισµού a b c d<br />

Συντελεστής ατελειών 0.21 0.34 0.49 0.76<br />

Πίνακας 5.3: Συντελεστές ατελειών για καµπύλες λυγισµού<br />

Τιµές του µειωτικού συντελεστή χ για την κατάλληλη ανηγµένη λυγηρότητα λ µπορεί να<br />

λαµβάνονται από το Σχήµα 5.1.<br />

Η καµπύλη λυγισµού προκύπτει από τον πίνακα 5.4. ∆ιατοµές που δεν περιλαµβάνονται στον<br />

πίνακα θα πρέπει να κατατάσσονται ανάλογα µε τον τρόπο κατασκευής τους, τη γεωµετρία<br />

τους και τον άξονα λυγισµού.<br />

Για λυγηρότητα<br />

λ ≤ 0,2 ή για<br />

- 75 -<br />

<br />

<br />

≤ 0,04<br />

(µικρή λυγηρότητα), η αντοχή της διατοµής εξαντλείται πριν εκδηλωθεί λυγισµός. Ο έλεγχος<br />

του µέλους εποµένως ανάγεται στον έλεγχο της διατοµής του.


Ελατές διατοµές<br />

Συγκολλητές<br />

I-διατοµές<br />

Κοίλες<br />

∆ιατοµές<br />

Συγκολλητές κιβωτιοειδείς<br />

διατοµές<br />

∆ιατοµή Όρια<br />

t f<br />

h y y<br />

z<br />

z<br />

b<br />

t<br />

t f<br />

f<br />

y y y<br />

y<br />

h<br />

z z<br />

y<br />

z<br />

z<br />

b<br />

t<br />

f<br />

t<br />

w<br />

y<br />

- 76 -<br />

h/b > 1,2<br />

h/b ≤ 1,2<br />

tf≤ 40 mm<br />

40 mm < tf ≤ 100<br />

tf≤ 100 mm<br />

tf> 100 mm<br />

tf≤ 40 mm<br />

tf> 40 mm<br />

Λυγισµός<br />

περί τον<br />

άξονα<br />

y – y<br />

z – z<br />

y – y<br />

z – z<br />

y – y<br />

z – z<br />

y – y<br />

z – z<br />

y – y<br />

z – z<br />

y – y<br />

z – z<br />

Καµπύλη<br />

λυγισµού<br />

S 235<br />

S 275<br />

S 355<br />

S 420<br />

Εν θερµώ έλαση Κάθε a<br />

a<br />

b<br />

b<br />

c<br />

b<br />

c<br />

d<br />

d<br />

b<br />

c<br />

c<br />

d<br />

S 460<br />

Ψυχρή έλαση Κάθε c c<br />

Γενικά (εκτός των<br />

κατωτέρω)<br />

Μεγάλα πάχη ραφής:<br />

α > 0,5tf<br />

b/tf< 30<br />

h/tw


U-, T- και<br />

συµπαγείς διατοµές<br />

L-διατοµές<br />

Μειωτικός συντελεστής χ<br />

χ<br />

1,1<br />

1,0<br />

0,9<br />

0,8<br />

0,7<br />

0,6<br />

0,5<br />

0,4<br />

0,3<br />

0,2<br />

0,1<br />

0,0<br />

Πίνακας 5.4: Επιλογή καµπύλης λυγισµού για δεδοµένη διατοµή<br />

Ανηγµένη λυγηρότητα λ<br />

Σχήµα 5.1: Καµπύλες λυγισµού<br />

5.3.2. Στρεπτοκαµπτικός (πλευρικός) λυγισµός<br />

- 77 -<br />

Κάθε c c<br />

Κάθε b b<br />

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0<br />

_<br />

Σύµφωνα µε τον κανονισµό, µία δοκός σταθερής διατοµής µη προστατευµένη πλευρικά που<br />

υπόκειται σε κάµψη περί τον ισχυρό άξονα, πρέπει να ελέγχεται έναντι πλευρικού λυγισµού<br />

µε βάση τη σχέση:<br />

a 0<br />

a<br />

b<br />

c<br />

d<br />

Μ ≤ M ,


όπου:<br />

- ΜΕd η ροπή κάµψης σχεδιασµού (περί τον ισχυρό άξονα)<br />

- M , η ροπή αντοχής έναντι πλευρικού λυγισµού, η οποία δίνεται από τη σχέση:<br />

M , = χ ∙W ∙<br />

- 78 -<br />

f <br />

γ Μ<br />

Ο µειωτικός συντελεστής χLT για καµπτόµενα µέλη σταθερής διατοµής είναι:<br />

όπου:<br />

χ =<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

- α συντελεστής ατελειών<br />

αλλά χ ≤ 1<br />

Φ = 0,51 + λ − 0,2 + λ<br />

<br />

- λ<br />

= <br />

η ανηγµένη λυγηρότητα πλευρικού λυγισµού<br />

<br />

- Μcr η ελαστική κρίσιµη ροπή σε πλευρικό λυγισµό.<br />

Όταν η ανηγµένη λυγηρότητα µίας δοκού είναι µικρότερη από:<br />

λ<br />

≤ 0,2 ή για ≤ 0,04<br />

<br />

οι επιδράσεις του πλευρικού λυγισµού µπορούν να αµεληθούν και να γίνονται µόνον έλεγχοι<br />

διατοµής.<br />

Στην περίπτωση µιας δοκού σταθερής διατοµής, συµµετρικής ως προς τον ασθενή άξονα<br />

αδρανείας της και καµπτόµενης περί τον ισχυρό άξονα αδρανείας της, η κρίσιµη ελαστική<br />

ροπή πλευρικού λυγισµού υπολογίζεται από την εξίσωση:<br />

2<br />

C1 ⋅π ⋅ E ⋅ I z<br />

M cr = 2<br />

όπου:<br />

(kL)<br />

⎧<br />

⎪<br />

⎨<br />

⎪<br />

⎩<br />

2<br />

2<br />

⎛ I w ( kL)<br />

⋅G<br />

⋅ It<br />

2<br />

2<br />

+<br />

+ ( C2z<br />

− 3 ) − ( 2 −<br />

2<br />

g C z j C zg<br />

C3z<br />

j )<br />

I z π ⋅ E ⋅ I z<br />

k ⎞<br />

⎜<br />

⎟<br />

⎝ kw<br />

⎠<br />

- C1, C2, C3 συντελεστές εξαρτώµενοι από τις συνθήκες φόρτισης και στρεπτικής<br />

στήριξης<br />

- It η σταθερά στρέψης<br />

- Iw η σταθερά στρέβλωσης<br />

- Iz η ροπή αδρανείας ως προς τον ασθενή άξονα<br />

- L το µήκος της δοκού µεταξύ σηµείων πλευρικά εξασφαλισµένων<br />

- k, kw συντελεστές εξαρτώµενοι από το είδος των στηρίξεων ως προς την<br />

ελευθερία στροφής και στρέβλωσης των άκρων του εξεταζόµενου πλευρικά µη<br />

προστατευόµενου τµήµατος<br />

- zg = za – zs η απόσταση του κέντρου διάτµησης από το σηµείο εφαρµογής του<br />

φορτίου<br />

- za η τεταγµένη του σηµείου εφαρµογής του φορτίου ως προς τον<br />

κεντροβαρικό άξονα y-y<br />

<br />

⎫<br />

⎪<br />

⎬<br />

⎪<br />


- zs η τεταγµένη του κέντρου διάτµησης ως προς τον κεντροβαρικό άξονα<br />

y-y<br />

- z = z − 0,5 zx +y dxdyI Οι τεταγµένες zaκαι zs µετρώνται µε αφετηρία το κέντρο βάρους της διατοµής και είναι<br />

προσηµασµένες µε θετική φορά προς το θλιβόµενο πέλµα της διατοµής.<br />

Ο συντελεστής k λαµβάνεται ίσος προς τη µονάδα, όταν και τα δύο άκρα του πλευρικά µη<br />

προστατευµένου τµήµατος µπορούν να προσοµοιωθούν µε απλές στρεπτικές στηρίξεις. Εάν<br />

και τα δύο άκρα είναι πακτωµένα αντιστοιχεί τιµή k = 0,50, ενώ για περίπτωση ενός άκρου<br />

πακτωµένου και ενός µε απλή στρεπτική στήριξη k = 0,70. Ο συντελεστής k αφορά τη στροφή<br />

του άκρου στο οριζόντιο επίπεδο, είναι δε ανάλογος του συντελεστή ισοδύναµου µήκους<br />

λυγισµού Lcr/L ενός θλιβόµενου στοιχείου, για λυγισµό περί τον ασθενή άξονα, σε συνδυασµό<br />

µε την ελευθερία στροφών λόγω κάµψης στα άκρα.<br />

Ο συντελεστής kw αφορά τη στρέβλωση του άκρου και θα λαµβάνεται ίσο προς 1,0 για άκρα<br />

µε ελεύθερη στρέβλωση. Συνίσταται, γενικά, και σε άλλες περιπτώσεις να χρησιµοποιείται η<br />

συντηρητική τιµή kw= 1.<br />

Οι τιµές των C1, C2, C3 προκύπτουν για διάφορες περιπτώσεις φόρτισης και διάφορες τιµές<br />

του k, ανάλογα µε τη µορφή των διαγραµµάτων καµπτικών ροπών στο µήκος L µεταξύ των<br />

πλευρικών στηρίξεων.<br />

Για διατοµές διπλής συµµετρίας ισχύει zj=0 και για περίπτωση φόρτισης µόνο µε ακραίες<br />

ροπές και εγκάρσια φορτία που εφαρµόζονται στο κέντρο διάτµησης ισχύει C2=0 και zg=0.<br />

Η κρίσιµη ελαστική ροπή πλευρικού λυγισµού µίας δοκού σταθερής διατοµής µε ίσα πέλµατα<br />

και συνήθεις στρεπτικές συνθήκες στήριξης στα άκρα της, στην οποία τα φορτία ασκούνται<br />

στο κέντρο διάτµησης της και υπόκειται σε οµοιόµορφη (καθαρή) κάµψη (C1=1.00), δίνεται<br />

από τη σχέση:<br />

όπου:<br />

M<br />

cr<br />

π<br />

=<br />

2<br />

⋅ E ⋅ I<br />

- Ε µέτρο ελαστικότητας<br />

L<br />

2<br />

z<br />

⋅<br />

I<br />

I<br />

- 79 -<br />

w<br />

z<br />

2<br />

L<br />

+<br />

π<br />

- ν ο λόγος Poisson για το υλικό<br />

-<br />

E<br />

G =<br />

2 ⋅ ( 1 + ν)<br />

µέτρο στρέψης.<br />

2<br />

⋅ G ⋅ I<br />

⋅ E ⋅ I<br />

t<br />

z


5.3.3. Στρεπτοκαµπτικός λυγισµός υπό θλίψη και κάµψη<br />

Μέλη για τα οποία ο στρεπτοκαµπτικός λυγισµός είναι πιθανή µορφή αστοχίας, πρέπει να<br />

ικανοποιούν τη σχέση:<br />

όπου:<br />

<strong>Ν</strong><br />

M<br />

+ ∆M<br />

Ed<br />

y,<br />

Ed y,<br />

Ed<br />

z,<br />

Ed<br />

+ κ yy ⋅<br />

+ κ yz ⋅<br />

χ y ⋅ <strong>Ν</strong> R,<br />

k<br />

M y,<br />

Rk<br />

M z,<br />

Rk<br />

χ LT ⋅<br />

γ Μ1<br />

γ Μ1<br />

γ Μ1<br />

Μ1<br />

Μ1<br />

- 80 -<br />

M<br />

+ ∆M<br />

<strong>Ν</strong> M y,<br />

Ed + ∆M<br />

y,<br />

Ed M z,<br />

Ed + ∆M<br />

Ed<br />

+ κ zy ⋅<br />

+ κ zz ⋅<br />

χz ⋅ <strong>Ν</strong> R,<br />

k<br />

M y,<br />

Rk<br />

M z,<br />

Rk<br />

χ LT ⋅<br />

γ<br />

γ<br />

γ<br />

- N , M ,καιM , οι τιµές σχεδιασµού της θλιπτικής αξονικής δύναµης και των<br />

Μ1<br />

z,<br />

Ed<br />

z,<br />

Ed<br />

≤ 1<br />

≤ 1<br />

µεγίστων ροπών ως προς τους άξονες y-y και z-z κατά µήκος του µέλους αντίστοιχα<br />

- ΔM ,καιΔM ,οι ροπές λόγω της µετατόπισης του κεντροβαρικού άξονα για<br />

διατοµές κατηγορίας 4<br />

- χy και χz οι µειωτικοί συντελεστές λόγω καµπτικού λυγισµού<br />

- χLT o µειωτικός συντελεστής λόγω πλευρικού λυγισµού<br />

- kyy ,kzz ,kyz και kzy oι συντελεστές αλληλεπίδρασης, εξαρτώµενοι από τη µέθοδο<br />

που έχει επιλεγεί.<br />

5.4 Ανάλυση και έλεγχος µελών<br />

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται ο έλεγχος επάρκειας των µελών της κατασκευής. Λόγω του<br />

µεγάλου αριθµού των µελών από τα οποία αποτελείται το εν λόγω κτίριο, ο έλεγχος θα γίνει<br />

ενδεικτικά σε ένα περιορισµένο αριθµό, µε βάση τα µέγιστα εντατικά µεγέθη ανά είδος<br />

διατοµής, όπως προέκυψαν από την ανάλυση.<br />

Για τους παρακάτω ελέγχους ισχύουν τα εξής:<br />

Ποιότητες χάλυβα µελών<br />

Ποιότητα χάλυβα S235 S355<br />

Όριο διαρροής fy 0,235 (kN/mm 2 ) 0,355 (kN/mm 2 )<br />

Όριο αστοχίας fu 0,360 (kN/mm 2 ) 0,490 (kN/mm 2 )<br />

Επιµέρους Συντελεστές Ασφαλείας<br />

γΜ0 (αντοχή διατοµών τάξης 1,2,3) 1,10<br />

γΜ1 (αντοχή διατοµών τάξης 4) 1,10<br />

γΜ1 (αντοχή λυγισµού µέλους) 1,10<br />

γΜ2 (αντοχή καθαρής διατοµής στη θέση των οπών) 1,25


5.4.1 ∆ιαδοκίδα<br />

Η διαδοκίδα του εν λόγω κτιρίου, όπως έχει ήδη αναφερθεί, έχει επιλεγεί ως ΗΕΒ 320. Η<br />

στήριξη της θεωρείται αµφιέριστη µεταξύ των κύριων δοκών και ελέγχεται σε κάµψη και<br />

στρεπτοκαµπτικό λυγισµό σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 3. Παρόλα αυτά, για<br />

κατασκευαστικούς λόγους, όπως για παράδειγµα την ευχερέστερη τοποθέτηση των<br />

χαλυβδόφυλλων της σύµµικτης πλάκας, η διαδοκίδα διαµορφώνεται ως σύµµικτη δοκός,<br />

γεγονός που είναι υπέρ της ασφαλείας, καθότι ναι µεν αυξάνεται η καµπτική της αντοχή, αλλά<br />

και εξασφαλίζει την διατοµή, λόγω της σύνδεσής της µε την πλάκα του σκυροδέµατος, από<br />

τον στρεπτοκαµπτικό λυγισµό.<br />

Τα χαρακτηριστικά της διατοµής φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Το µήκος της διαδοκίδας<br />

είναι 8 m και η ποιότητα του χάλυβα S235.<br />

Στην συνέχεια, παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα του ελέγχου της διατοµής, όπως εξήχθησαν<br />

από το πρόγραµµα INSTANT.<br />

ΚΑ<strong>Ν</strong>Ο<strong>Ν</strong>ΙΣΜΟΣ : EC3<br />

ΜΟ<strong>Ν</strong>Α∆ΕΣ : [m] [kN]<br />

Επί µέρους συντελεστές ασφαλείας<br />

γm0 1.100, γm1 τάξης 4 1.100, γm1 λυγισµού 1.100, γm2 1.250<br />

ΜΕΛΟΣ 1 diadokia<br />

∆Ε∆ΟΜΕ<strong>Ν</strong>Α<br />

Μήκος : = 8.00<br />

Ποιότητα: = S 235<br />

∆ιατοµή : = HEB320<br />

Έλεγχος ∆ιατοµής (Μέλος: diadokia - Π.Φ: Loading Case 1)<br />

- 81 -


Θέση Τάξη Εφελκ. Αξον. Κy(+∆z) Κz(+∆y) Κ+Α+∆(y,z) ∆ιατµ.Υ<br />

∆ιατµ.Ζ<br />

0.000 1 - - - - - 0.292<br />

0.000<br />

4.000 1 - 0.000 0.000 0.810 0.810 -<br />

-<br />

4.000 1 - 0.000 0.000 0.810 0.810 -<br />

-<br />

8.000 1 - - - - - 0.292<br />

0.000<br />

Κατάταξη ∆ιατοµής [§5.3 (πίνακας 5.3.1)]<br />

Τάξη ∆ιατοµής = 1<br />

Κάµψη και Αξονική [&5.4.8.1]<br />

∆ιάτµηση [§5.4.6, §5.4.7]<br />

My .sd = 0.000, Mz .sd = -372.000, N .sd = 0.000<br />

Vy. sd = 0.000, Vz. sd = 0.000<br />

Κάµψη+Αξονική+∆ιάτµηση = 0.810<br />

ΑΠΟ∆ΕΚΤΟ<br />

Κύρτωση κορµού: ∆εν απαιτείται έλεγχος [5.6]<br />

ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕΛΟΥΣ §5<br />

Αντοχή Μέλους (Μέλος: diadokia - Π.Φ: Loading Case 1)<br />

Κάµψη και Αξονική (Θλίψη) [§5.5.4]<br />

My .sd = 0.000, Mz .sd = -372.000, N .sd = 0.000 Τάξη = 1<br />

Bm,y = 1.800 Σχήµα 5.5.3<br />

Bm,z = 1.400 Σχήµα 5.5.3<br />

Αδιάστατη Λυγηρότητα z ...... = 0.617<br />

Αδιάστατη Λυγηρότητα y ...... = 1.125<br />

Καµπύλη λυγισµού y (Επίπ. ΧΖ) = c<br />

Καµπύλη λυγισµού z (Επίπ. ΧΥ) = b<br />

Μήκος Λυγισµού, y (Επίπεδο ΧΖ)= 8.000<br />

Μήκος Λυγισµού, z (Επίπεδο ΧY)= 8.000<br />

Μειωτικός συντελεστής Χz ..... = 0.828 §5.1.2 (5.46)<br />

Μειωτικός συντελεστής Χy ..... = 0.471<br />

Μέγιστος Λόγος Απόδοσης = 0.810<br />

ΑΠΟ∆ΕΚΤΟ<br />

Στρεπτοκαµπτικός Λυγισµός<br />

Κάµψη και Θλίψη (§5.5.4.2, §5.5.4.4)<br />

Συντελεστής Bm.LT = 1.400 Σχήµα 5.5.3<br />

Συντελεστής βm_ασθενούς άξονα = 1.800 Σχήµα 5.5.3<br />

Συντεταγµένη του σηµείου εφαρµογής της δύναµης Ya = 0.000<br />

Απόσταση του σηµείου διάτµησης από το κάτω πέλµα Ys = 0.160<br />

Μήκος µεταξύ δεσµεύσεων =8.000, c1 =1.132, c2 =0.459, c3 =0.525, K<br />

=1.000, Kw =1.000<br />

Λυγηρότητα = 0.714 (§5.5.2)<br />

Σταθερά It = 0.000, Σταθερά κύρτωσης κορµού Iw (cm^6)= 2071851.565<br />

Ελαστική Κρίσιµος Ροπή = 989.337<br />

Μειωτικός Συντελεστής X_LT = 0.841 (§5.5.2)<br />

NSd = 0.000, My.Sd = 0.000, Mz.Sd = -372.000<br />

Μέγιστος Λόγος Απόδοσης = 0.964<br />

ΑΠΟ∆ΕΚΤΟ<br />

Όπως παρατηρείται, τόσο στον έλεγχο σε κάµψη όσο και στον έλεγχο έναντι<br />

στρεπτοκαµπτικού λυγισµού, η διατοµή είναι αποδεκτή.<br />

- 82 -


5.4.2 Υποστύλωµα<br />

Το υποστύλωµα που έχει επιλεγεί είναι ΗΕΒ 500. Η στήριξη του στην βάση θεωρείται<br />

πάκτωση στην πλάκα οροφής του υπογείου µε τα κατάλληλα αγκύρια και διαµορφώνεται σε<br />

πλαίσιο µε την κύρια δοκό. Το εν λόγω υποστύλωµα ελέγχεται σε θλίψη, διαξονική κάµψη και<br />

τέµνουσα σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 3. Τα χαρακτηριστικά της διατοµής φαίνονται στον<br />

παρακάτω πίνακα. Το µήκος της υποστυλώµατος είναι 4 m και η ποιότητα του χάλυβα S355.<br />

Στην συνέχεια, παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα του ελέγχου της διατοµής, όπως εξήχθησαν<br />

από το πρόγραµµα INSTANT.<br />

ΚΑ<strong>Ν</strong>Ο<strong>Ν</strong>ΙΣΜΟΣ : EC3<br />

ΜΟ<strong>Ν</strong>Α∆ΕΣ : [m] [kN]<br />

Επί µέρους συντελεστές ασφαλείας<br />

γm0 1.100, γm1 τάξης 4 1.100, γm1 λυγισµού 1.100, γm2 1.250<br />

ΜΕΛΟΣ 1 stylos<br />

∆Ε∆ΟΜΕ<strong>Ν</strong>Α<br />

Μήκος : = 4.00<br />

Ποιότητα: = S 355<br />

∆ιατοµή : = HEB500<br />

Έλεγχος ∆ιατοµής (Μέλος: stylos - Π.Φ: Loading Case 1)<br />

Θέση Τάξη Εφελκ. Αξον. Κy(+∆z) Κz(+∆y) Κ+Α+∆(y,z) ∆ιατµ.Υ<br />

∆ιατµ.Ζ<br />

0.000 2 - 0.306 0.089 0.445 0.223 0.123<br />

0.005<br />

4.000 1 - 0.283 0.079 0.025 0.028 0.125<br />

0.005<br />

Κατάταξη ∆ιατοµής [§5.3 (πίνακας 5.3.1)]<br />

Τάξη ∆ιατοµής = 2<br />

- 83 -


Κάµψη και Αξονική [&5.4.8.1]<br />

∆ιάτµηση [§5.4.6, §5.4.7]<br />

My .sd = -37.250, Mz .sd = -562.940, N .sd = 2358.600<br />

Vy. sd = -205.400, Vz. sd = -17.620<br />

Κάµψη+Αξονική+∆ιάτµηση = 0.223<br />

Vy .sd / Vy .rd = 0.123<br />

Vz .sd / Vz .rd = 0.005<br />

ΑΠΟ∆ΕΚΤΟ<br />

Κύρτωση κορµού: ∆εν απαιτείται έλεγχος [5.6]<br />

ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕΛΟΥΣ §5<br />

Αντοχή Μέλους (Μέλος: stylos - Π.Φ: Loading Case 1)<br />

Κάµψη και Αξονική (Θλίψη) [§5.5.4]<br />

My .sd = -37.250, Mz .sd = -562.940, N .sd = 2358.600 Τάξη = 2<br />

Bm,y = 1.181 Σχήµα 5.5.3<br />

Bm,z = 1.759 Σχήµα 5.5.3<br />

Αδιάστατη Λυγηρότητα z ...... = 0.247<br />

Αδιάστατη Λυγηρότητα y ...... = 0.720<br />

Καµπύλη λυγισµού y (Επίπ. ΧΖ) = b<br />

Καµπύλη λυγισµού z (Επίπ. ΧΥ) = a<br />

Μήκος Λυγισµού, y (Επίπεδο ΧΖ)= 4.000<br />

Μήκος Λυγισµού, z (Επίπεδο ΧY)= 4.000<br />

Μειωτικός συντελεστής Χz ..... = 0.990 §5.1.2 (5.46)<br />

Μειωτικός συντελεστής Χy ..... = 0.772<br />

Μέγιστος Λόγος Απόδοσης = 0.869<br />

ΑΠΟ∆ΕΚΤΟ<br />

Όπως παρατηρείται, τόσο στον έλεγχο σε κάµψη, αξονική και διάτµηση, όσο και στον έλεγχο<br />

έναντι λυγισµού, η διατοµή είναι αποδεκτή.<br />

5.4.3 Κατακόρυφος σύνδεσµος δυσκαµψίας<br />

Ο κατακόρυφος σύνδεσµος δυσκαµψίας έχει επιλεγεί µορφής Χ και διατοµής ΗΕΑ 260. Το<br />

µέλος θεωρείται αµφιαρθρωτό µε αρθρωτή σύνδεση στο µέσον του. Ο σύνδεσµος<br />

δυσκαµψίας ελέγχεται σε θλίψη και λυγισµό σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 3. Τα<br />

χαρακτηριστικά της διατοµής φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Το µήκος της συνδέσµου<br />

είναι 5.66 m και η ποιότητα του χάλυβα S355.<br />

- 84 -


Στην συνέχεια, παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα του ελέγχου της διατοµής, όπως εξήχθησαν<br />

από το πρόγραµµα INSTANT.<br />

ΚΑ<strong>Ν</strong>Ο<strong>Ν</strong>ΙΣΜΟΣ : EC3<br />

ΜΟ<strong>Ν</strong>Α∆ΕΣ : [mm] [kN]<br />

Επί µέρους συντελεστές ασφαλείας<br />

γm0 1.100, γm1 τάξης 4 1.100, γm1 λυγισµού 1.100, γm2 1.250<br />

ΜΕΛΟΣ 1 xiasti<br />

∆Ε∆ΟΜΕ<strong>Ν</strong>Α<br />

Μήκος : = 5.66<br />

Ποιότητα: = S 355<br />

∆ιατοµή : = HEA260<br />

Ελεγχος ∆ιατοµής (Μέλος: xiasti - Π.Φ: Loading Case 1)<br />

Θέση Τάξη Εφελκ. Αξον. Κy(+∆z) Κz(+∆y) Κ+Α+∆(y,z) ∆ιατµ.Υ<br />

∆ιατµ.Ζ<br />

0.000 3 - 0.992 0.000 0.000 0.992 -<br />

-<br />

14.000 3 - 0.992 0.000 0.000 0.992 -<br />

-<br />

2.830 3 - 0.992 0.000 0.000 0.992 -<br />

-<br />

5.660 3 - 0.992 0.000 0.000 0.992 -<br />

-<br />

Κατάταξη ∆ιατοµής [§5.3 (πίνακας 5.3.1)]<br />

Τάξη ∆ιατοµής = 3<br />

Κάµψη και Αξονική [.5.4.8.2] (εξίσωση 5.38)<br />

∆ιάτµηση [§5.4.6, §5.4.7]<br />

My .sd = 0.000, Mz .sd = 0.000, N .sd = 2778.000<br />

Vy. sd = 0.000, Vz. sd = 0.000<br />

Κάµψη+Αξονική+∆ιάτµηση = 0.992<br />

ΑΠΟ∆ΕΚΤΟ<br />

ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕΛΟΥΣ §5<br />

- 85 -


Αντοχή Μέλους (Μέλος: xiasti - Π.Φ: Loading Case 1)<br />

Κάµψη και Αξονική (Θλίψη) [§5.5.4]<br />

My .sd = 0.000, Mz .sd = 0.000, N .sd = 2778.000 Τάξη = 3<br />

Bm,y = 1.800 Σχήµα 5.5.3<br />

Bm,z = 1.800 Σχήµα 5.5.3<br />

Αδιάστατη Λυγηρότητα z ...... = 0.000<br />

Αδιάστατη Λυγηρότητα y ...... = 0.001<br />

Καµπύλη λυγισµού y (Επίπ. ΧΖ) = c<br />

Καµπύλη λυγισµού z (Επίπ. ΧΥ) = b<br />

Μήκος Λυγισµού, y (Επίπεδο ΧΖ)= 2.830<br />

Μήκος Λυγισµού, z (Επίπεδο ΧY)= 2.830<br />

Μειωτικός συντελεστής Χz ..... = 1.000 §5.1.2 (5.46)<br />

Μειωτικός συντελεστής Χy ..... = 1.000<br />

Μέγιστος Λόγος Απόδοσης = 0.992<br />

ΑΠΟ∆ΕΚΤΟ<br />

Όπως παρατηρείται, τόσο στον έλεγχο σε θλίψη, όσο και στον έλεγχο έναντι λυγισµού, η<br />

διατοµή είναι αποδεκτή.<br />

5.4.4 Εκτροπή πλαισίου<br />

Τέλος, οφείλει να ελεγχθεί η εκτροπή του πλαισίου, η οποία βάση των κανονισµών δεν<br />

πρέπει να υπερβαίνει το 7‰, δηλαδή η διαφορά των µετατοπίσεων δ µεταξύ του πόδα του<br />

και της κορυφής υποστυλώµατος. Στην εν λόγω κατασκευή, η µέγιστη µετατόπιση, όπως έχει<br />

ήδη αναφερθεί, είναι Dy = 28,012 mm στον κόµβο 40.019. Η αντίστοιχη µετατόπιση στο από<br />

κάτω επίπεδο, δηλαδή στον κόµβο 30.019, είναι Dy = 18,527 mm, µε αποτέλεσµα η µέγιστη<br />

εκτροπή να προκύπτει ίση µε δ = 28,012 − 18,527 = 9,485 mm. Εποµένως έχουµε:<br />

γεγονός που ισχύει.<br />

<br />

9,485mm<br />

≤ 7‰ → = 2,37‰ < 7‰<br />

ℎ 4.000mm<br />

- 86 -


6. Α<strong>Ν</strong>ΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΥΜΜΙΚΤΩ<strong>Ν</strong> ΜΕΛΩ<strong>Ν</strong><br />

6.1. Κατάταξη ∆ιατοµών<br />

Όπως έχει ήδη αναφερθεί για τις χαλύβδινες διατοµές, η κατάταξη των διατοµών αφορά τη<br />

δυνατότητα εφαρµογής πλαστικής ανάλυσης, κατατάσσοντας τις διατοµές σε τέσσερις<br />

κατηγορίες, από 1 έως 4, ανάλογα µε τις δυνατότητές τους. Το προαναφερθέν σύστηµα<br />

κατάταξης ισχύει και για τις διατοµές σύµµικτων δοκών µε την διαφορά ότι πρέπει να<br />

συµπεριληφθεί και η επίδραση του οπλισµένου σκυροδέµατος λόγω της σύνδεσής του µε την<br />

χαλύβδινη διατοµή. Για παράδειγµα, ένα θλιβόµενο χαλύβδινο στοιχείο που δεσµεύεται λόγω<br />

σύνδεσής του µε ένα στοιχείο οπλισµένου σκυροδέµατος, µπορεί να καταταγεί σε<br />

ευµενέστερη κατηγορία, µε την προϋπόθεση ότι µε αυτήν εξασφαλίζεται βελτίωση της<br />

συµπεριφοράς του.<br />

6.1.1. Κατάταξη σύµµικτων διατοµών χωρίς σκυρόδεµα εγκιβωτισµού<br />

Το θλιβόµενο πέλµα της χαλύβδινης δοκού το οποίο είναι εξασφαλισµένο έναντι λυγισµού<br />

µέσω της σύνδεσής του µε την πλάκα σκυροδέµατος µε διατµητικούς συνδέσµους, µπορεί να<br />

υποτεθεί ότι ανήκει στην Κατηγορία 1 εφόσον ισχύουν οι περιορισµοί περί των αποστάσεων<br />

των διατµητικών συνδέσµων.<br />

Η κατάταξη των λοιπών πελµάτων και κορµών σε θλίψη σε σύµµικτες δοκούς χωρίς<br />

σκυρόδεµα εγκιβωτισµού θα πρέπει να είναι σύµφωνη µε τον Ευρωκώδικα 3 Μέρος 1.1,<br />

Πίνακας 5.2. Ένα στοιχείο που δεν ικανοποιεί τα όρια της Κατηγορίας 3 θα θεωρείται ότι<br />

ανήκει στην Κατηγορία 4.<br />

6.1.2. Κατάταξη σύµµικτων διατοµών µε σκυρόδεµα εγκιβωτισµού<br />

Για τον κορµό µιας εγκιβωτισµένης σε σκυρόδεµα διατοµής, το σκυρόδεµα εγκιβωτισµού<br />

πρέπει να είναι οπλισµένο, µηχανικά συνδεδεµένο µε τη χαλύβδινη δοκό, και ικανό να<br />

παρεµποδίζει τον λυγισµό του κορµού και οποιουδήποτε τµήµατος του θλιβόµενου πέλµατος<br />

προς το µέρος του κορµού.<br />

Οι απαιτήσεις αυτές µπορεί να υποτεθεί ότι ικανοποιούνται εάν:<br />

α) το σκυρόδεµα που εγκιβωτίζει τον κορµό είναι οπλισµένο µε διαµήκεις ράβδους και<br />

συνδετήρες, ή/και συγκολλητό πλέγµα<br />

β) ικανοποιούνται οι απαιτήσεις για τον λόγο bc/ b που δίνονται στον Πίνακα 6.1<br />

γ) το σκυρόδεµα µεταξύ των πελµάτων είναι στερεωµένο στον κορµό σύµφωνα µε το<br />

Σχήµα 6.1 µέσω συγκόλλησης των συνδετήρων στο κορµό ή µέσω ράβδων<br />

- 87 -


διαµέτρου τουλάχιστον 6 mm διερχοµένων από οπές ή/και διατµητικούς ήλους<br />

διαµέτρου µεγαλύτερης των 10 mm συγκολληµένων στον κορµό<br />

δ) η διαµήκης απόσταση των ήλων εκατέρωθεν του κορµού ή των διερχοµένων από<br />

οπές ράβδων δεν είναι µεγαλύτερη από 400 mm. Η απόσταση µεταξύ της εσωτερικής<br />

όψης κάθε πέλµατος και της κοντινότερης σειράς στερεώσεων στον κορµό δεν είναι<br />

µεγαλύτερη από 200 mm. Για χαλύβδινες διατοµές µε µέγιστο ύψος όχι λιγότερο από<br />

400 mm και δύο ή περισσότερες σειρές στερεώσεων, µπορεί να χρησιµοποιείται<br />

µετατοπισµένη διάταξη των ήλων ή/και των διερχοµένων µέσω οπών ράβδων. ράβδων<br />

Το προεξέχον χαλύβδινο πέλµα µιας σύµµικτης διατοµής µε σκυρόδεµα εγκιβωτισµού µπορεί<br />

να κατατάσσεται σύµφωνα µε τον Πίνακα 6.1.<br />

Κατηγορία<br />

1<br />

2<br />

3<br />

Ελατή ή συγκολλητή<br />

Πίνακας 6.1: : Κατάταξη θλιβόµε θλιβόµενων πελµάτων χάλυβα σε µερικώς – εγκιβωτισµένες διατοµές<br />

Σχήµα 6.1: ∆ιάταξη των συνδετήρων<br />

- 88 -<br />

Κατανοµή τάσεων<br />

(θλίψη θετική)<br />

Τύπος Ορια<br />

c/t ≤ 9ε<br />

c/t ≤ 14ε ε<br />

c/t ≤ 20ε ε


6.2. Συνεργαζόµενο πλάτος πελµάτων για διατµητική υστέρηση<br />

Η ευκαµψία των χαλύβδινων ή από σκυρόδεµα πελµάτων, τα οποία επηρεάζονται λόγω<br />

διάτµησης στο επίπεδό τους (διατµητική υστέρηση), θα λαµβάνεται υπόψη είτε µέσω<br />

αυστηρής ανάλυσης, είτε µε χρησιµοποίηση ενός συνεργαζόµενου πλάτους πέλµατος.<br />

Όταν εφαρµόζεται ελαστική γενική ανάλυση, µπορεί να υποτεθεί ένα σταθερό συνεργαζόµενο<br />

πλάτος σε όλο το µήκος εκάστου ανοίγµατος. Αυτή η τιµή µπορεί να λαµβάνεται ως η τιµή<br />

beff,1 στο µέσον του ανοίγµατος όταν αυτό εδράζεται σε αµφότερα τα άκρα, ή ως η τιµή beff,2<br />

στην έδραση ενός προβόλου.<br />

Στο µέσον του ανοίγµατος ή σε µία εσωτερική στήριξη, το συνολικό συνεργαζόµενο πλάτος<br />

beff, βλέπε Σχήµα 6.2, µπορεί να προσδιορισθεί ως:<br />

όπου:<br />

b = b + b <br />

- b0 η απόσταση µεταξύ των κέντρων των εξωτερικών διατµητικών συνδέσµων<br />

- bei η τιµή του συνεργαζόµενου πλάτους του πέλµατος σκυροδέµατος<br />

εκατέρωθεν του κορµού, το οποίο λαµβάνεται ίσο µε Le/8, αλλά όχι µεγαλύτερο από<br />

το γεωµετρικό πλάτος bi.<br />

Η τιµή bi θα λαµβάνεται ως η απόσταση από τον εξωτερικό διατµητικό σύνδεσµο έως το µέσο<br />

µεταξύ παραλλήλων κορµών, µετρούµενη στο µέσο πάχος του πέλµατος σκυροδέµατος,<br />

εκτός της περίπτωσης ελεύθερου άκρου οπότε bi είναι η απόσταση µέχρι το ελεύθερο άκρο.<br />

Το µήκος Le θα λαµβάνεται ως η προσεγγιστική απόσταση µεταξύ των σηµείων µηδενικής<br />

καµπτικής ροπής.<br />

Για τυπικές συνεχείς σύµµικτες δοκούς, όπου κρίσιµη είναι η περιβάλλουσα των ροπών από<br />

τους διάφορους συνδυασµούς φόρτισης, όπως και για τους προβόλους, το Le µπορεί να<br />

υποτεθεί όπως φαίνεται στο Σχήµα 6.2.<br />

Το συνεργαζόµενο πλάτος σε µία ακραία στήριξη µπορεί να προσδιορίζεται ως:<br />

όπου:<br />

όπου:<br />

b = b + β ∙b <br />

β = 0,55 + 0,025 Lb ≤ 1,0<br />

- bei το ενεργό πλάτος του ακραίου ανοίγµατος στο µέσον<br />

- Le το ισοδύναµο άνοιγµα του ακραίου ανοίγµατος σύµφωνα µε το Σχήµα 6.2.<br />

- 89 -


Η κατανοµή του συνεργαζόµενου πλάτους µεταξύ των στηρίξεων και του µέσου του<br />

ανοίγµατος µπορεί να υποτεθεί ότι είναι όπως στο Σχήµα 6.2.<br />

Κατά την ανάλυση οικοδοµικών κατασκευών, το bb0<br />

µπορεί να λαµβάνεται µηδέν και τα bi b να<br />

µετρώνται ώνται από το κέντρο του κορµού.<br />

Σχήµα 6.2: : Ισοδύναµα ανοίγµατα για ισοδύναµο πλάτος του πέλµατος σκυροδέµατος<br />

6.3. Επιδράσεις της ρηγµάτωσης του σκυροδέµατος<br />

Σε σύµµικτες δοκούς µε πέλµατα από σκυρόδεµα σκυρόδεµα, οι επιδράσεις της ρηγµάτωσης του<br />

σκυροδέµατος πρέπει να λαµβάνονται καταλλήλως υπόψη. Ο προσδιορισµός των<br />

επιδράσεων της ρηγµάτωσης µπορεί να γίνεται µε την ακόλουθη µέθοδο. Πρώτα θα<br />

υπολογίζεται η περιβάλλουσα των εντατικών µεγεθών για τους χαρακτηριστικούς<br />

συνδυασµούς, περιλαµβανοµένων µακροπρόθεσµων επιδράσεων, χρησιµοποιώντας την<br />

δυσκαµψία Ea I1 των µη ρηγµατωµένων διατοµών. Αυτή η διαδικασία α ορίζεται ως «µη «<br />

ρηγµατωµένη ανάλυση». . Σε περιοχές όπου η εφελκυστική τάση της ακραίας ίνας του<br />

σκυροδέµατος λόγω της περιβάλλ περιβάλλουσας των καθολικών επιδράσεων υπερβαίνει αίνει το διπλάσιο<br />

της αντοχής fctm ή flctm , η δυσκαµψία θα ελαττώνεται στην τιµή Ea I2. . Η κατανοµή αυτή των<br />

δυσκαµψιών µπορεί να εφαρµόζεται στις οριακές καταστάσεις αστοχίας και λειτουργικότητα<br />

λειτουργικότητας.<br />

λειτουργικότητα<br />

Στη συνέχεια µε νέα ανάλυση προσδιορίζεται µία νέα κατανοµή εντατικών µεγεθών, καθώς<br />

και παραµορφώσεων εάν απαιτεί απαιτείται. Η φάση αυτή ορίζεται ως «ρηγµατωµένη ρηγµατωµένη ανάλυση». ανάλυση»<br />

Για συνεχείς σύµµικτες µη προεντεταµένες δοκούς, µε το πέλµα σκυροδέµατος επάνω από τη<br />

χαλύβδινη διατοµή, , περιλαµβανοµένων δοκών πλαισίων που παραλαµβάνουν τις οριζόντιες<br />

δυνάµεις ς µέσω διαγωνίων συνδέσµων, όπου που όλοι οι λόγοι µήκους των γειτονικών συνεχών<br />

ανοιγµάτων (µικρότερο/µεγαλύτερο) µεταξύ στηρίξεων είναι τουλάχιστον ίσοι µε 0,6 0,6, 0,6 η<br />

- 90 -


επίδραση της ρηγµάτωσης µπορεί να ληφθεί υπόψη χρησιµοποιώντας την δυσκαµψία Ea I2<br />

σε µήκος 15% του ανοίγµατος εκατέρωθεν κάθε εσωτερικής στήριξης και την µη<br />

ρηγµατωµένη δυσκαµψία Ea I1 στα υπόλοιπα µήκη.<br />

Σε κτίρια, η συµβολή του σκυροδέµατος εγκιβωτισµού σε µία δοκό µπορεί να υπολογίζεται<br />

χρησιµοποιώντας τη µέση τιµή ρηγµατωµένης και µη ρηγµατωµένης δυσκαµψίας του<br />

εγκιβωτισµού. Η επιφάνεια του σκυροδέµατος σε θλίψη µπορεί να υπολογίζεται από την<br />

πλαστική κατανοµή των τάσεων.<br />

6.4. Γραµµική ελαστική ανάλυση µε περιορισµένη ανακατανοµή<br />

Με την προϋπόθεση ότι δεν χρειάζεται να ληφθούν υπόψη επιρροές δευτέρας τάξεως, για<br />

έλεγχο οριακών καταστάσεων πλην της κόπωσης, µπορεί να εφαρµόζεται γραµµική ελαστική<br />

ανάλυση µε περιορισµένη ανακατανοµή σε συνεχείς δοκούς και πλαίσια.<br />

Η κατανοµή των καµπτικών ροπών που προκύπτει από γραµµική ελαστική καθολική ανάλυση<br />

µπορεί να ανακατανέµεται κατά τρόπο που να ικανοποιεί την ισορροπία και λαµβάνει υπόψη<br />

την επιρροή της ανελαστικής συµπεριφοράς των υλικών, και όλα τα είδη λυγισµού.<br />

Καµπτικές ροπές από γραµµική ελαστική ανάλυση µπορούν να ανακατανέµονται:<br />

α) σε σύµµικτες δοκούς µε πλήρη ή µερική διατµητική σύνδεση<br />

β) σε χαλύβδινα µέλη<br />

γ) σε µέλη από σκυρόδεµα υποκείµενα κατά κύριο λόγο σε κάµψη<br />

δ) σε µερικώς εγκιβωτισµένες δοκούς χωρίς πλάκα σκυροδέµατος, σύµµικτη ή όχι.<br />

Για ελέγχους στην οριακή κατάσταση αστοχίας πλην κόπωσης, οι ελαστικές καµπτικές ροπές<br />

σε σύµµικτες δοκούς µπορούν να τροποποιούνται όπου:<br />

– Η δοκός είναι ένα συνεχές σύµµικτο µέλος, ή µέρος ενός πλαισίου που παραλαµβάνει τις<br />

οριζόντιες δυνάµεις µέσω διαγωνίων συνδέσµων.<br />

– Η δοκός συνδέεται µέσω άκαµπτων και πλήρους αντοχής κόµβων, ή στο ένα άκρο µε ένα<br />

τέτοιου τύπου κόµβο και στο άλλο άκρο µε ονοµαστική άρθρωση στον κόµβο.<br />

– Για σύµµικτη δοκό µερικώς εγκιβωτισµένη, είτε έχει εξασφαλισθεί ότι η στροφική ικανότητα<br />

είναι επαρκής για το βαθµό ανακατανοµής που έχει υιοθετηθεί, ή αγνοείται η συµβολή του<br />

θλιβόµενου σκυροδέµατος εγκιβωτισµού όταν υπολογίζεται η ροπή αντοχής σε διατοµές<br />

όπου µειώνεται η καµπτική ροπή.<br />

– Κάθε άνοιγµα έχει σταθερό ύψος.<br />

– ∆εν απαιτείται να ληφθεί υπόψη ο στρεπτοκαµπτικός λυγισµός.<br />

Όπου ισχύουν οι παραπάνω προϋποθέσεις, οι καµπτικές ροπές σε σύµµικτες δοκούς που<br />

προσδιορίζονται µε γραµµική ελαστική καθολική ανάλυση µπορούν να τροποποιούνται:<br />

- 91 -


– Μειώνοντας τις µέγιστες θετικές ροπές κατά ποσά που δεν υπερβαίνουν τα ποσοστά που<br />

δίνονται στον Πίνακα 6.2, ή<br />

– Σε δοκούς των οποίων όλες οι διατοµές είναι Κατηγορίας 1 ή 2 µόνο, αυξάνοντας τις<br />

µέγιστες αρνητικές ροπές κατά ποσά που δεν υπερβαίνουν το 10%, για µη ρηγµατωµένη<br />

ελαστική ανάλυση, ή το 20% για ρηγµατωµένη ελαστική ανάλυση (βλέπε ενότητα 6.3),<br />

εκτός εάν διαπιστώνεται ότι η στροφική ικανότητα επιτρέπει µεγαλύτερη τιµή.<br />

Κατηγορία διατοµής στην περιοχή των αρνητικών ροπών 1 2 3 4<br />

Μη ρηγµατωµένη ανάλυση 40 30 20 10<br />

Ρηγµατωµένη ανάλυση 25 15 10 0<br />

Πίνακας 6.2: Ποσοστά (%) της επιτρεπόµενης ανακατανοµής των αρνητικών ροπών<br />

Για ποιότητες δοµικού χάλυβα µεγαλύτερες του S355, θα εφαρµόζεται ανακατανοµή µόνο σε<br />

δοκούς των οποίων όλες οι διατοµές είναι Κατηγορίας 1 και 2. Η ανακατανοµή δια της<br />

µείωσης των µέγιστων θετικών ροπών δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το 30% για µη<br />

ρηγµατωµένη ανάλυση και το 15% για ρηγµατωµένη ανάλυση, εκτός εάν αποδεικνύεται ότι η<br />

στροφική ικανότητα επιτρέπει µεγαλύτερη τιµή.<br />

Για σύµµικτες διατοµές Κατηγορίας 3 ή 4, τα όρια του Πίνακα 6.2 αναφέρονται στις καµπτικές<br />

ροπές που έχουν θεωρηθεί κατά τη διαστασιολόγηση ότι εφαρµόζονται στο σύµµικτο µέλος.<br />

Ροπές που εφαρµόζονται στο χαλύβδινο µέλος δεν πρέπει να ανακατανέµονται.<br />

6.5. Σύµµικτες δοκοί<br />

Σύµµικτη δοκός ονοµάζεται ένα σύµµικτο µέλος που υπόκειται κατά κύριο λόγο σε κάµψη. Ως<br />

σύµµικτο µέλος ορίζεται ένα δοµικό στοιχείο µε τµήµατα από σκυρόδεµα και δοµικό ή ψυχρής<br />

διαµόρφωσης χάλυβα, συνδεδεµένα µεταξύ τους µε διατµητική σύνδεση κατά τρόπον ώστε<br />

να περιορίζεται η διαµήκης ολίσθηση µεταξύ σκυροδέµατος και χάλυβα, καθώς και ο<br />

αποχωρισµός του ενός υλικού από το άλλο. ∆ιατµητική είναι η σύνδεση µεταξύ σκυροδέµατος<br />

και χάλυβα σε ένα σύµµικτο µέλος, που έχει επαρκή αντοχή και δυσκαµψία, ώστε να<br />

επιτρέπει το σχεδιασµό των δύο υλικών ως µερών ενός ενιαίου δοµικού στοιχείου. Η<br />

συµπεριφορά που εκδηλώνεται µετά την ενεργοποίηση της διατµητικής σύνδεσης λόγω της<br />

σκλήρυνσης του σκυροδέµατος ονοµάζεται σύµµικτη συµπεριφορά.<br />

Τυπικές µορφές διατοµών φαίνονται στο Σχήµα 6.3 µε συµπαγή πλάκα ή µε σύµµικτη πλάκα.<br />

Μερικώς εγκιβωτισµένες δοκοί είναι εκείνες όπου ο κορµός της χαλύβδινης διατοµής<br />

εγκιβωτίζεται σε οπλισµένο σκυρόδεµα, προβλέπεται δε διατµητική σύνδεση µεταξύ του<br />

σκυροδέµατος και των χαλύβδινων στοιχείων.<br />

- 92 -


Οι σύµµικτες δοκοί θα ελέγχονται σε:<br />

– Αντοχή των κρίσιµων διατοµών<br />

– Αντοχή τοχή σε στρεπτοκαµπτικό λυγισµό<br />

Σχήµα 6.3: Τυπικές διατοµές σύµµικτων δοκών<br />

– Αντοχή σε κύρτωση του κορµού κα και εγκάρσιες δυνάµεις στον κορµό<br />

– Αντοχή σε διαµήκη διάτµηση.<br />

Οι κρίσιµες διατοµές περιλαµβάνουν:<br />

– ∆ιατοµές µέγιστης ροπής κάµψης<br />

– Εδράσεις<br />

– ∆ιατοµές υποκείµενες σε συγκ συγκεντρωµένα φορτία ή αντιδράσεις<br />

– Θέσεις όπου συµβαίνει απότοµη αλλαγή διατοµής, πλην αλλαγής λόγω ρηγµάτωσης του<br />

σκυροδέµατος.<br />

Μία διατοµή µε απότοµη αλλαγή θα θεωρείται κρίσιµη κρίσιµη, όταν ο λόγος της µεγαλύτερης γαλύτερης προς τη<br />

µικρότερη ροπή αντοχής είναι µεγαλύτερος του 1,2.<br />

Για τον έλεγχο της αντοχής σε διαµήκη διάτµηση, ως κρίσιµο µήκος θεωρείται το µήκος στη<br />

διεπιφάνεια µεταξύ δύο κρίσιµων διατοµών. Για το σκοπό αυτό αυτό, οι κρίσιµες κρίσιµε διατοµές<br />

περιλαµβάνουν επίσης:<br />

– τα ελεύθερα άκρα προβόλων<br />

– σε µέλη µεταβλητής διατοµής, οι δια διατοµές τοµές που επιλέγονται έτσι ώστε ο λόγος της<br />

µεγαλύτερης προς τη µικρότερη πλαστική ροπή αντοχής (για κάµψη ως προς τον ίδιο<br />

άξονα) οποιουδήποτε ζεύγους γειτονικών διατοµών δεν υπερβαίνει το 1,5.<br />

- 93 -


Οι έννοιες «πλήρης διατµητική σύνδεση» και «µερική διατµητική σύνδεση» εφαρµόζονται<br />

µόνον σε δοκούς στις οποίες εφαρµόζεται πλαστική θεωρία για τον υπολογισµό της<br />

καµπτικής αντοχής των κρίσιµων διατοµών. Το άνοιγµα µιας δοκού ή ενός προβόλου, έχουν<br />

πλήρη διατµητική σύνδεση όταν αύξηση του αριθµού των διατµητικών συνδέσµων δεν<br />

επιφέρει αύξηση της καµπτικής αντοχής σχεδιασµού της δοκού. Αλλιώς, η διατµητική<br />

σύνδεση είναι µερική.<br />

6.5.1. Καµπτική αντοχή<br />

Η καµπτική αντοχή σχεδιασµού θα υπολογίζεται µε ελαστική ανάλυση και µη γραµµική<br />

θεωρία ανεξάρτητα από την κατηγορία της διατοµής. Στην περίπτωση αυτή µπορεί να<br />

υποτεθεί ότι η σύµµικτη διατοµή παραµένει επίπεδη, εφόσον η διατµητική σύνδεση και ο<br />

εγκάρσιος οπλισµός υπολογίζονται βάσει του Ευρωκώδικα 4 Μέρος 1-1 Ενότητα 6.6,<br />

θεωρώντας κατάλληλη κατανοµή της διαµήκους διατµητικής δύναµης σχεδιασµού. Η<br />

εφελκυστική αντοχή του σκυροδέµατος θα αγνοείται. Όπου η χαλύβδινη δοκός µιας σύµµικτης<br />

διατοµής είναι καµπύλη σε κάτοψη, θα πρέπει να λαµβάνεται υπόψη η επιρροή της<br />

καµπυλότητας.<br />

6.5.1.1. Πλαστική ροπή αντοχής Mpl,Rd µιας σύµµικτης διατοµής<br />

Για τον υπολογισµό της Mpl,Rd θα γίνονται οι ακόλουθες παραδοχές:<br />

α) Υπάρχει πλήρης αλληλεπίδραση µεταξύ δοµικού χάλυβα, χάλυβα οπλισµού και<br />

σκυροδέµατος.<br />

β) Η ενεργός διατοµή της χαλύβδινης δοκού εντείνεται στην αντοχή διαρροής σχεδιασµού<br />

fyd σε εφελκυσµό ή σε θλίψη.<br />

γ) Οι ενεργές διατοµές του εφελκυόµενου και θλιβόµενου διαµήκους οπλισµού σε<br />

εφελκυσµό και σε θλίψη εντείνονται µέχρι το όριο διαρροής σχεδιασµού fsd σε εφελκυσµό ή<br />

θλίψη. Εναλλακτικά, µπορεί να αγνοείται ο θλιβόµενος οπλισµός στην πλάκα σκυροδέµατος.<br />

δ) Η ενεργός διατοµή του θλιβόµενου σκυροδέµατος εντείνεται µέχρι την τάση 0,85fcd,<br />

σταθερή σε όλο το ύψος µεταξύ του πλαστικού ουδέτερου άξονα και της πλέον θλιβόµενης<br />

ίνας του σκυροδέµατος, όπου fcd η θλιπτική αντοχή σχεδιασµού κυλίνδρου του σκυροδέµατος.<br />

Τυπικές κατανοµές των πλαστικών τάσεων φαίνονται στο Σχήµα 6.4.<br />

- 94 -


Σχήµα 6.4: Παραδείγµατα κατανοµών πλαστικών τάσεων σύµµικτης δοκού µε συµπαγή<br />

πλάκα και πλήρη διατµητική σύνδεση σε περίπτωση θετικής και αρνητικής κάµψης<br />

Σε κτίρια, το αυλακωτό χαλυβδόφυλλο που ευρίσκεται µέσα στην ενεργό διατοµή σε θλίψη θα<br />

αγνοείται, ενώ σε εφελκυσµό θα υποτίθεται ότι εντείνεται µέχρι το όριο διαρροής σχεδιασµού<br />

fyp,d.<br />

6.5.1.2. Πλαστική ροπή αντοχής διατοµών µε µερική διατµητική σύνδεση<br />

Σε σύµµικτες δοκούς κτιρίων και για περιοχές θετικής κάµψης, µπορεί να εφαρµόζεται µερική<br />

διατµητική σύνδεση. Εκτός αν ελέγχεται διαφορετικά, η πλαστική ροπή αντοχής σε περιοχές<br />

αρνητικής κάµψης θα προσδιορίζεται όπως παραπάνω και θα προβλέπεται κατάλληλη<br />

διατµητική σύνδεση που να εξασφαλίζει τη διαρροή του εφελκυόµενου οπλισµού.<br />

6.5.1.3. Ελαστική καµπτική αντοχή<br />

Οι τάσεις θα υπολογίζονται µε την ελαστική θεωρία, χρησιµοποιώντας ένα συνεργαζόµενο<br />

πλάτος του πέλµατος από σκυρόδεµα. Για διατοµές κατηγορίας 4, η ενεργός διατοµή της<br />

χαλύβδινης δοκού θα καθορίζεται σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 3 Μέρος 1-5 Ενότητα 4.3.<br />

Κατά τον υπολογισµό της ελαστικής αντοχής σε κάµψη µε βάση την ενεργό διατοµή, οι<br />

οριακές τάσεις θα λαµβάνονται ως ακολούθως:<br />

– fcd στο θλιβόµενο σκυρόδεµα<br />

– fyd στον εφελκυόµενο ή θλιβόµενο δοµικό χάλυβα<br />

– fsd στον εφελκυόµενο ή θλιβόµενο χάλυβα οπλισµού.<br />

- 95 -


Εναλλακτικά, µπορεί να αγνοείται ο θλιβόµενος οπλισµός στην πλάκα σκυροδέµατος.<br />

Τάσεις οφειλόµενες σε δράσεις που επιδρούν στη χαλύβδινη διατοµή µόνον, θα αθροίζονται<br />

µε τις τάσεις που οφείλονται στις δράσεις της σύµµικτης διατοµής.<br />

6.5.2. ∆ιατµητική Αντοχή<br />

Η αντοχή σε κατακόρυφη διάτµηση Vpl,Rd θα λαµβάνεται ίση µε την αντοχή σε κατακόρυφη<br />

διάτµηση της χαλύβδινης διατοµής Vpl,a,Rd, εκτός εάν έχει προσδιορισθεί η τιµή της συµβολής<br />

του µέρους του οπλισµένου σκυροδέµατος της δοκού. Η πλαστική αντοχή σχεδιασµού σε<br />

διάτµηση Vpl,a,Rd της χαλύβδινης διατοµής θα προσδιορίζεται κατά τα γνωστά (Ευρωκώδικας 3<br />

Μέρος 1-1 Ενότητα 6.2.6).<br />

6.5.3. Αντοχή σε κύρτωση<br />

Η αντοχή σε κύρτωση Vb,Rd του µη εγκιβωτισµένου χαλύβδινου κορµού θα προσδιορίζεται<br />

σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 3 Μέρος 1-5 Ενότητα 5. ∆εν θα λαµβάνεται υπόψη η συµβολή<br />

της πλάκας σκυροδέµατος, εκτός εάν χρησιµοποιηθεί ακριβέστερη µέθοδος και εκτός εάν η<br />

διατµητική σύνδεση έχει υπολογισθεί για την αντίστοιχη κατακόρυφη δύναµη.<br />

6.5.4. Κάµψη και διάτµηση<br />

Στην περίπτωση όπου η κατακόρυφη δύναµη διάτµησης VEd υπερβαίνει το ήµισυ της αντοχής<br />

σε διάτµηση VRd που δίνεται από την Vpl,Rd ή την Vb,Rd, τότε θα λαµβάνεται υπόψη η επιρροή<br />

της στη ροπή αντοχής.<br />

Για διατοµές Κατηγορίας 1 ή 2, η επιρροή της κατακόρυφης διάτµησης στην καµπτική αντοχή<br />

µπορεί να λαµβάνεται υπόψη µέσω µιας µειωµένης αντοχής σχεδιασµού του χάλυβα στην<br />

επιφάνεια διάτµησης ( 1 – ρ ) fyd, όπως φαίνεται στο Σχήµα 6.5 όπου:<br />

<br />

ρ = 2 ∙V V − 1<br />

και VRd η κατάλληλη αντοχή σε κατακόρυφη διάτµηση.<br />

Για διατοµές Κατηγορίας 3 και 4, εφαρµόζεται ο Ευρωκώδικας 3 Μέρος 1-5 Ενότητα 7.1<br />

χρησιµοποιώντας τις υπολογιστικές τάσεις της σύµµικτης διατοµής.<br />

- 96 -


Σχήµα 6.5: Κατανοµή πλαστικών τάσεων τροποποιηµένη λόγω επιρροής της κατακόρυφης<br />

διάτµησης<br />

6.5.5. Αντοχή διατοµών δοκών κτιρίων µε µερικό εγκιβωτισµό<br />

Μία πλάκα από σκυρόδεµα, απλή ή σύµµικτη, µπορεί επίσης να αποτελεί µέρος της ενεργού<br />

διατοµής της σύµµικτης δοκού, µε την προϋπόθεση ότι συνδέεται µε τη χαλύβδινη δοκό µε<br />

διατµητική σύνδεση. Τυπικές διατοµές φαίνονται στο Σχήµα 6.6.Τα παρακάτω ισχύουν για<br />

µερικώς εγκιβωτισµένες διατοµές Κατηγορίας 1 ή 2, µε την προϋπόθεση ότι ο λόγος d/t d/tw d/t δεν<br />

είναι µεγαλύτερος από 124ε.<br />

6.5.5.1. Καµπτική αντοχή<br />

Σχήµα 6.6: : Τυπικές διατοµές µερικώς εγκιβωτισµένων δοκών<br />

Θα προβλέπεται πλήρης διατµητική σύνδεση µεταξύ της χαλύβδινης διατοµής κκαι<br />

κ του<br />

εγκιβωτισµού του κορµού. Η ροπή αντοχής σχεδιασµού µπορεί να υπολογίζεται µε την<br />

πλαστική θεωρία. Ο θλιβόµενος λιβόµενος οπλισµός στο σκυρόδεµα εεγκιβωτισµού<br />

γκιβωτισµού µπορεί µπορε να αγνοείται.<br />

Μερικά παραδείγµατα τυπικής κατανοµής των πλαστι πλαστικών κών τάσεων φαίνονται στο Σχήµα 6.7.<br />

Μερική διατµητική σύνδεση µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τη θλιπτική δύναµη στην πλάκα<br />

σκυροδέµατος, απλή ή σύµµικτη, η οποία αποτελεί µέρος της ενεργού διατοµής. Όπου<br />

χρησιµοποιείται µερική διατµητική σύνδεση µε όόλκιµους<br />

λκιµους διατµητικούς συνδέσµους, συνδέσµους η<br />

- 97 -


πλαστική ροπή αντοχής της δοκού θα υπολογίζεται κατά τα γνωστά µε την διαφορά ότι θα<br />

χρησιµοποιείται µία ελαττωµένη µένη τιµή της θλιπτικής δύναµης Nc στην πλάκα, απλή ή σύµµικτη.<br />

Σχήµα 6.7: : Παραδείγµατα κατανοµής των πλαστικών τάσεων στις ενεργές διατοµές<br />

6.5.5.2. ∆ιατµητική Αντοχή<br />

Η διατµητική ιατµητική αντοχή σχεδιασµού της χαλύβδινης διατοµής Vpl,a,Rd θα προσδιορίζεται µε την<br />

πλαστική θεωρία. Η συµβολή του εγκιβωτισµού του κορµού στη διάτµηση µπορεί να<br />

λαµβάνεται υπόψη για τον προσδιορισµό της διατµητικής ααντοχής<br />

ντοχής σχεδιασµού της διατοµής,<br />

εάν χρησιµοποιούνται συνδετήρες σύµφωνα µε το Σχήµα 6.1. Πρέπει ννα<br />

ν προβλέπεται<br />

κατάλληλη διατµητική σύνδεση µεταξύ του σκυροδέµατος εγκιβωτισµού και της χαλύβδινης<br />

διατοµής. Εάν οι συνδετήρες στο σκυρόδεµα εγκιβωτισµού είναι ανοικτοί, θα πρέπει να<br />

συνδέονται στον κορµό µε συγκολλήσεις πλήρους αντοχής αντοχής. Αλλιώς, , η συµβολή του<br />

διατµητικού ού οπλισµού θα πρέπει να αγνοείται.<br />

Εκτός εάν χρησιµοποιηθεί ακριβέστερη ανάλυση, η κατανοµή της συνολικής κατακόρυφης<br />

διάτµησης VEd στα µέρη Va,Ed a,Ed και Vc,Ed, , που ενεργούν στη χαλύβδινη διατοµή και το οπλισµένο<br />

σκυρόδεµα εγκιβωτισµού του κορµ κορµού αντίστοιχα, µπορεί να υποτεθεί ότι είναι κατά την ίδια<br />

αναλογία όπως η συµβολή της χαλύβδινης διατοµής και του σκυροδέµατος εγκιβωτισµού ττου<br />

τ<br />

κορµού στην καµπτική αντοχή Mpl,Rd.<br />

- 98 -


Η αντοχή σε κατακόρυφη διάτµηση του εγκιβωτισµού του κορµού θα πρέπει να λαµβάνει<br />

υπόψη τη ρηγµάτωση του σκυροδέµατος, και θα ελέγχεται σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικας 2<br />

Μέρος 1-1 Ενότητα 6.2, καθώς και τις άλλες απαιτήσεις σχεδιασµού αυτού του Κανονισµού.<br />

6.5.5.3. Κάµψη και διάτµηση<br />

Όπου η κατακόρυφη διατµητική δύναµη σχεδιασµού Va,Ed υπερβαίνει το ήµισυ της πλαστικής<br />

αντοχής σχεδιασµού Vpl,a,Rd της χαλύβδινης διατοµής σε κατακόρυφη διάτµηση, η επιρροή της<br />

θα πρέπει να λαµβάνεται υπόψη στη ροπή αντοχής. Η επιρροή της κατακόρυφης διάτµησης<br />

στην καµπτική αντοχή µπορεί να εκφρασθεί όπως και στην µη εγκιβωτισµένη διατοµή µε την<br />

ακόλουθη τροποποίηση. Ο λόγος VEd / Vpl,Rd αντικαθίσταται από τον Va,Ed / Vpl,a,Rd για τον<br />

υπολογισµό της µειωµένης αντοχής σχεδιασµού του χάλυβα στη διατµητική επιφάνεια της<br />

χαλύβδινης διατοµής. Στη συνέχεια υπολογίζεται η µειωµένη πλαστική ροπή αντοχής<br />

σχεδιασµού MRd.<br />

6.5.6. Στρεπτοκαµπτικός λυγισµός σύµµικτων δοκών<br />

Το χαλύβδινο πέλµα που συνδέεται µε την πλάκα σκυροδέµατος, απλή ή σύµµικτη, µε<br />

διατµητική σύνδεση µπορεί να θεωρηθεί πλευρικά εξασφαλισµένο, µε την προϋπόθεση ότι<br />

παρεµποδίζεται η πλευρική αστάθεια της πλάκας σκυροδέµατος. Όλα τα άλλα χαλύβδινα<br />

πέλµατα σε θλίψη πρέπει να ελέγχονται έναντι πλευρικής αστάθειας.<br />

Η ροπή αντοχής σχεδιασµού έναντι στρεπτοκαµπτικού λυγισµού Mb,Rd µιας συνεχούς<br />

σύµµικτης δοκού χωρίς πλευρική εξασφάλιση, θα λαµβάνεται ως:<br />

όπου:<br />

M , = χ ∙M <br />

- χLT ο µειωτικός συντελεστής έναντι στρεπτοκαµπτικού λυγισµού εξαρτώµενος<br />

από την ανηγµένη λυγηρότητα λ <br />

- MRd η ροπή αντοχής σχεδιασµού για αρνητική ροπή κάµψης στην αντίστοιχη<br />

εσωτερική στήριξη ή στον κόµβο δοκού – υποστυλώµατος.<br />

Για διατοµές Κατηγορίας 1 ή 2, η MRd θα υπολογίζεται κατά τα γνωστά προκειµένου για δοκό<br />

της οποίας η καµπτική αντοχή βασίζεται στην πλαστική θεωρία ή για µερικώς εγκιβωτισµένη<br />

δοκό, η δε fyd θα προσδιορίζεται χρησιµοποιώντας τον µερικό συντελεστή γM1.<br />

Για διατοµές Κατηγορίας 3, η MRd θα υπολογίζεται κατά τα γνωστά, αλλά ως ίση µε την<br />

αρνητική καµπτική ροπή σχεδιασµού που προκαλεί είτε εφελκυστική τάση fsd οπλισµό ή<br />

θλιπτική τάση fyd στην ακραία κάτω ίνα της χαλύβδινης διατοµής, όποια είναι η µικρότερη. Η<br />

fyd θα προσδιορίζεται χρησιµοποιώντας τον επιµέρους συντελεστή ασφαλείας γM1.<br />

- 99 -


Η ανηγµένη λυγηρότητα λ <br />

µπορ µπορεί να υπολογίζεται από τη σχέση:<br />

όπου:<br />

- MRk η ροπή αντοχής της σύµµικτης διατοµής χρησιµοποιώντας τις<br />

χαρακτηριστικές τιµές των ιδιοτήτων των υλικών<br />

- Mcr η ελαστική κρίσιµη ροπή έναντι στρεπτοκαµπτικού λυγισµού που<br />

προσδιορίζεται στην εσωτερική στή στήριξη ριξη του αντίστοιχου ανοίγµατος όπου η<br />

αρνητική τική ροπή κάµψης είναι µέγιστη.<br />

Στην περίπτωση όπου η ίδια πλάκα συνδέεται επίσης µε µία ή περισσότερες χαλύβδινες<br />

δοκούς περίπου παράλληλες προς την εξεταζόµενη σύµµικτη δοκό, ο υπολογισµό<br />

υπολογισµός υπολογισµό της<br />

ελαστικής κρίσιµης ροπής Mcr µπορεί να βασισθεί στο προσοµοίωµα «του « συνεχούς<br />

ανεστραµµένου U-πλαισίου» πλαισίου». Όπως φαίνεται στο Σχήµα 6.8, , το προσοµοίωµα αυτό λαµβάνει<br />

υπόψη την πλευρική µετατόπιση του κάτω πέλµατος που προκα προκαλεί λεί κάµψη του χαλύβδινου<br />

κορµού και την στροφή του άνω πέλµατος στην οποία αντιστέκεται η πλάκα µέσω κάµψης.<br />

Σχήµα 6.8: Ανεστραµµένο UU-πλαίσιο<br />

ABCD που αντιστέκεται στον στρεπτοκαµπτικό λυγισµό<br />

Στη στάθµη θµη του χαλύβδινου άνω πέλµατος πέλµατος, µπορεί να υιοθετείται ετείται µία τιµή της δυστρεψίας ks k<br />

ανά µονάδα µήκους της χαλύβδι χαλύβδινης δοκού, τέτοια ώστε το µοντέλο του U-πλαισίου U να<br />

εκφράζεται από µία µόνη δοκό δοκό:<br />

όπου:<br />

- k1 η δυσκαµψία της ρηγµατωµένης ηγµατωµένης πλάκας σκυροδέµατος, απλής ή σύµµικτης,<br />

όπου:<br />

λ<br />

= Μ Μ = ∙ <br />

+ <br />

κατά διεύθυνση εγκάρσια προς τη χαλύβδινη δοκό και η οποία µπορεί να ληφθεί ως: ως<br />

= ∙ EIa - α = 2 για ακραία δοκό µε ή χωρίς πρόβολο και α = 3 για εσωτερική δοκό. Για<br />

εσωτερικές δοκούς σε ένα δάπεδο µε τέσσερις ή περισσότερες όµοιες δοκούς,<br />

µπορεί να χρησιµοποιείται η τιµή α = 4.<br />

- a η απόσταση αση µεταξύ των παραλλήλων δοκών<br />

- 100 -


- (EI)2 η «ρηγµατωµένη» δυσκαµψία ανά µονάδα πλάτους της πλάκας<br />

σκυροδέµατος, απλής ή σύµµικτης, λαµβανόµενη ίση µε τη µικρότερη τιµή µεταξύ<br />

της τιµής στο µέσον του ανοίγµατος για θετική κάµψη, και της τιµής στη χαλύβδινη<br />

δοκό για αρνητική κάµψη<br />

- k2 η δυσκαµψία του χαλύβδινου κορµού, η οποία για µη εγκιβωτισµένη<br />

όπου :<br />

χαλύβδινη δοκό λαµβάνεται ίση µε:<br />

E ∙t <br />

= <br />

4 ∙ 1 − <br />

∙h<br />

- νa ο λόγος Poisson του δοµικού χάλυβα<br />

- hs, tw όπως ορίζονται στο Σχήµα 6.8.<br />

Για χαλύβδινη δοκό µερικώς εγκιβωτισµένη, η δυσκαµψία k2 µπορεί να λάβει υπόψη το<br />

σκυρόδεµα εγκιβωτισµού και να υπολογισθεί από τη σχέση:<br />

όπου:<br />

<br />

E ∙t ∙b <br />

= <br />

16 ∙h ∙ 1 +4 ∙ n ∙t b - n ο συντελεστής ισοδυναµίας για µακροχρόνιες επιρροές<br />

- bc το πλάτος του σκυροδέµατος εγκιβωτισµού, βλέπε Σχήµα 6.6.<br />

Στο µοντέλο του U-πλαισίου, µπορεί να λαµβάνεται υπόψη η ευνοϊκή επιρροή της δυστρεψίας<br />

St. Venant Ga Iat της χαλύβδινης διατοµής, για τον υπολογισµό της Mcr.<br />

Για µερικώς εγκιβωτισµένη χαλύβδινη δοκό, όπου το σκυρόδεµα οπλίζεται είτε µε ανοικτούς<br />

συνδετήρες συνδεδεµένους στον κορµό, είτε µε κλειστούς συνδετήρες, η δυστρεψία του<br />

εγκιβωτισµού µπορεί να προστίθεται στην τιµή GaIat της χαλύβδινης διατοµής. Αυτή η<br />

πρόσθετη δυστρεψία θα λαµβάνεται ίση µε GcIct/10, όπου Gc είναι το µέτρο διάτµησης του<br />

σκυροδέµατος, που µπορεί να λαµβάνεται 0,3Ea/n και Ict η σταθερά στρέψης St. Venant του<br />

σκυροδέµατος εγκιβωτισµού, υποθέτοντας ότι είναι µη ρηγµατωµένο και µε πλάτος ίσο µε το<br />

ολικό πλάτος του εγκιβωτισµού.<br />

Για κτίρια, για αποφυγή του άµεσου υπολογισµού υπάρχει ο απλοποιηµένος έλεγχος.<br />

Σύµφωνα µε αυτόν, αν µία συνεχής δοκός ή µία δοκός πλαισίου, που είναι σύµµικτη σε όλο το<br />

µήκος της από διατοµές Κατηγορίας 1, 2 ή 3, µπορεί να υπολογίζεται χωρίς πρόσθετους<br />

πλευρικούς συνδέσµους, εφόσον ικανοποιούνται οι ακόλουθες συνθήκες:<br />

α) Γειτονικά ανοίγµατα δεν διαφέρουν σε µήκος περισσότερο του 20% του µικρότερου<br />

ανοίγµατος. Στην περίπτωση προβόλου, το µήκος του δεν υπερβαίνει το 15% εκείνου του<br />

γειτονικού ανοίγµατος.<br />

β) Το φορτίο κάθε ανοίγµατος είναι οµοιόµορφα κατανεµηµένο και το µόνιµο φορτίο<br />

σχεδιασµού υπερβαίνει το 40% του συνολικού φορτίου σχεδιασµού.<br />

- 101 -


γ) Το άνω πέλµα της χαλύβδινης δοκού συνδέεται µε πλάκα σκυροδέµατος, απλή ή<br />

σύµµικτη, µε διατµητικούς συνδέσµους πληρώντας όλους τους περιορισµούς.<br />

δ) Η ίδια πλάκα συνδέεται επίσης µε άλλη υποστηρίζουσα δοκό περίπου παράλληλη προς<br />

τη θεωρούµενη σύµµικτη δοκό, ώστε να σχηµατίζεται το ανεστραµµένο U-πλαίσιο.<br />

ε) Εάν η πλάκα είναι σύµµικτη, εδράζεται µεταξύ των δύο υποστηριζουσών δοκών του<br />

θεωρουµένου ανεστραµµένου U-πλαισίου.<br />

ζ) Σε κάθε στήριξη της χαλύβδινης δοκού, το κάτω πέλµα της είναι πλευρικά<br />

εξασφαλισµένο και ο κορµός της ενισχυµένος µε νεύρωση. Οπουδήποτε αλλού, ο κορµός<br />

µπορεί να µην είναι ενισχυµένος.<br />

η) Εάν η χαλύβδινη δοκός είναι διατοµής IPE ή HE και δεν είναι µερικώς εγκιβωτισµένη, το<br />

ύψος της h δεν υπερβαίνει το όριο που δίνεται στον Πίνακα 6.3.<br />

θ) Εάν η χαλύβδινη δοκός είναι µερικώς εγκιβωτισµένη σε σκυρόδεµα, το ύψος της h δεν<br />

υπερβαίνει το όριο που δίνεται στον Πίνακα 6.3 περισσότερο από 200 mm για ποιότητες<br />

χάλυβα µέχρι S355 και περισσότερο από 150 mm για ποιότητες S420 και S460.<br />

Χαλύβδινη δοκός<br />

- 102 -<br />

Ονοµαστική ποιότητα χάλυβα<br />

S 235 S 275 S 355 S 420 και S 460<br />

IPE 600 550 400 270<br />

HE 800 700 650 500<br />

Πίνακας 6.3: Μέγιστο ύψος h (mm) µη εγκιβωτισµένης χαλύβδινης δοκού<br />

6.6. ∆ιατµητική σύνδεση<br />

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, βασική προϋπόθεση της σύµµικτης λειτουργίας είναι η παραλαβή<br />

της διάτµησης που αναπτύσσεται στην διεπιφάνεια µεταξύ χαλύβδινης διατοµής και<br />

σκυροδέµατος. Η παραλαβή αυτή γίνεται στις σύµµικτες κατασκευές µε µηχανικά µέσα, τα<br />

οποία ονοµάζονται διατµητικοί σύνδεσµοι. Οι διατµητικοί σύνδεσµοι παραλαµβάνουν τη<br />

διατµητική ροή µεταξύ χαλύβδινης διατοµής και πλάκας σκυροδέµατος, εµποδίζουν την<br />

ολίσθηση µεταξύ των δύο στοιχείων και εξασφαλίζουν την κοινή σύµµικτη λειτουργία. Η<br />

αναπτυσσόµενη διάτµηση οφείλεται κυρίως στις τέµνουσες δυνάµεις. Στον φορέα<br />

αναπτύσσονται δύο είδη διατµήσεων, η κατακόρυφη Τv και η διαµήκης Τl. Η κατακόρυφη<br />

διάτµηση Τv εξασφαλίζει τη συνθήκη ισορροπίας των δυνάµεων ως προς τον κατακόρυφο<br />

άξονα, ενώ η διαµήκης απαιτείται για λόγους συµβιβαστού των παραµορφώσεων µεταξύ<br />

χάλυβα και σκυροδέµατος. ∆ιαµήκης διάτµηση εµφανίζεται τόσο στη διεπιφάνεια χάλυβα –<br />

σκυροδέµατος όσο και στα εξέχοντα τµήµατα της πλάκας. Η πρώτη παραλαµβάνεται από<br />

τους διατµητικούς συνδέσµους και η δεύτερη από το σκυρόδεµα και από τους εγκάρσιους<br />

οπλισµούς της πλάκας. Σε κάθε περίπτωση, αγνοείται η επιρροή της φυσικής συνάφειας<br />

µεταξύ του σκυροδέµατος και του δοµικού χάλυβα.


Αν οι διατµητικοί σύνδεσµοι παραλαµβάνουν όλη τη διαµήκη διάτµηση, τότε εµποδίζεται<br />

πλήρως η ολίσθηση µεταξύ σιδηροδοκού και πλάκας σκυροδέµατος. Η κατάσταση αυτή<br />

ονοµάζεται πλήρης διατµητική σύνδεση. Αν όµως τοποθετηθούν λιγότεροι από τους<br />

απαιτούµενους διατµητικούς συνδέσµους για πλήρη διατµητική σύνδεση, τότε εµφανίζεται<br />

σχετική ολίσθηση µεταξύ σιδηροδοκού και πλάκας σκυροδέµατος – µικρότερη φυσικά αυτής<br />

που θα δηµιουργόταν αν δεν υπήρχαν καθόλου σύνδεσµοι. Η ενδιάµεση αυτή κατάσταση<br />

ονοµάζεται µερική διατµητική σύνδεση.<br />

Οι διατµητικοί σύνδεσµοι είναι πολλών µορφών. Ως προς τη συµπεριφορά τους όµως<br />

διακρίνουµε δύο ειδών συνδέσµους: τους εύκαµπτους συνδέσµους, οι οποίοι<br />

παραµορφώνονται υπό φορτίο και τους άκαµπτους, οι οποίοι είναι οιωνοί απαραµόρφωτοι. Η<br />

επιλογή του ενός ή του άλλου τύπου συνδέσµων θα επηρεάσει την κατανοµή τους κατά<br />

µήκος της δοκού. Η διαδικασία αποκατάστασης της διατµητικής σύνδεσης είναι η εξής:<br />

- Προσδιορισµός της διαµήκους διάτµησης<br />

- Επιλογή του τύπου των διατµητικών συνδέσµων, προσδιορισµός της αντοχής τους<br />

- Επιλογή πλήρους ή µερικής διατµητικής σύνδεσης, προσδιορισµός του<br />

απαιτούµενου αριθµού συνδέσµων<br />

- Κατανοµή των διατµητικών συνδέσµων κατά µήκος της δοκού<br />

- Έλεγχος της πλάκας σκυροδέµατος σε διαµήκη διάτµηση.<br />

Οι διατµητικοί σύνδεσµοι πρέπει να έχουν επαρκή ικανότητα παραµόρφωσης, ώστε να<br />

δικαιολογείται οποιαδήποτε ανελαστική ανακατανοµή της διάτµησης που υποτίθεται κατά τον<br />

σχεδιασµό. Όλκιµοι διατµητικοί σύνδεσµοι είναι εκείνοι που διαθέτουν επαρκή ικανότητα<br />

παραµόρφωσης, ώστε να δικαιολογείται η παραδοχή της ιδεατής πλαστικής συµπεριφοράς<br />

της διατµητικής σύνδεσης στη θεωρούµενη κατασκευή. Ένας διατµητικός σύνδεσµος<br />

θεωρείται όλκιµος, εάν η χαρακτηριστική ικανότητα ολίσθησης δuk είναι τουλάχιστον 6mm.<br />

Όταν χρησιµοποιούνται δύο ή περισσότεροι διαφορετικοί τύποι διατµητικής σύνδεσης µέσα<br />

στο ίδιο άνοιγµα µιας δοκού, θα πρέπει να λαµβάνεται υπόψη οποιαδήποτε σηµαντική<br />

διαφορά στις ιδιότητές τους από άποψη φορτίου – ολίσθησης.<br />

Οι διατµητικοί σύνδεσµοι θα πρέπει να είναι ικανοί να παρεµποδίζουν τον αποχωρισµό του<br />

σκυροδέµατος από το χαλύβδινο στοιχείο, εκτός των περιπτώσεων όπου ο αποχωρισµός<br />

παρεµποδίζεται από άλλα µέσα. Για την παρεµπόδιση αποχωρισµού της πλάκας, οι<br />

διατµητικοί σύνδεσµοι θα πρέπει να υπολογίζονται ώστε να µπορούν να αναλάβουν µία<br />

ονοµαστική οριακή δύναµη εφελκυσµού, κάθετη στο επίπεδο του χαλύβδινου πέλµατος, ίση<br />

τουλάχιστον µε 0,1 φορές την οριακή διατµητική αντοχή σχεδιασµού των συνδέσµων. Εάν<br />

απαιτείται, θα πρέπει να συµπληρώνονται µε διατάξεις αγκύρωσης. ∆ιατµητικοί σύνδεσµοι<br />

µορφής ήλου µε κεφαλή µπορούν να θεωρούνται ότι παρέχουν επαρκή αντίσταση σε<br />

ανύψωση, εκτός εάν η διατµητική σύνδεση υπόκειται σε καθαρό εφελκυσµό.<br />

- 103 -


∆ιαµήκης διατµητική αστοχία και απόσχιση της πλάκας σκυροδέµατος λόγω συγκεντρωµένων<br />

δυνάµεων που επιβάλλονται από τους συνδέσµους, θα πρέπει να παρεµποδίζεται. Εάν<br />

εφαρµόζονται όλες οι κατασκευαστικές λεπτοµέρειες της διατµητικής σύνδεσης και<br />

τοποθετείται ο απαραίτητος εγκάρσιος οπλισµός, τότε µπορεί να υποτεθεί ότι αποφεύγεται.<br />

Σε κτίρια, ο αριθµός των συνδέσµων θα πρέπει να είναι τουλάχιστον ίσος προς τη συνολική<br />

διατµητική δύναµη σχεδιασµού για την οριακή κατάσταση αστοχίας διηρηµένη µε την αντοχή<br />

σχεδιασµού ενός διατµητικού συνδέσµου PRd. Επιπλέον σε κτίρια, εάν όλες οι διατοµές είναι<br />

Κατηγορίας 1 ή 2, µπορεί να εφαρµοσθεί στις δοκούς µερική διατµητική σύνδεση. Στην<br />

περίπτωση αυτή ο αριθµός των συνδέσµων θα καθορίζεται µε βάση µία θεωρία µερικής<br />

διατµητικής σύνδεσης λαµβάνοντας υπόψη την ικανότητα παραµόρφωσης των διατµητικών<br />

συνδέσµων.<br />

6.6.1. Περιορισµοί στη χρήση της µερικής διατµητικής σύνδεσης σε δοκούς<br />

κτιρίων<br />

Η ολική διατµητική δύναµη σχεδιασµού θα προσδιορίζεται κατά τρόπο συµβατό µε την<br />

καµπτική αντοχή σχεδιασµού, λαµβανοµένης υπόψη της διαφοράς της ορθής δύναµης στο<br />

σκυρόδεµα ή στη χαλύβδινη δοκό µέσα σε ένα κρίσιµο µήκος.<br />

∆ιατµητικοί ήλοι κεφαλής µε ολικό µήκος µετά την συγκόλληση όχι µικρότερο από 4 φορές τη<br />

διάµετρο, και ονοµαστική διάµετρο κορµού όχι µικρότερη από 16 mm και όχι µεγαλύτερη από<br />

25 mm, µπορούν να θεωρούνται όλκιµοι µέσα στα ακόλουθα όρια βαθµού διατµητικής<br />

σύνδεσης, που ορίζεται από τον λόγο η = n / nf :<br />

όπου:<br />

• Για χαλύβδινες διατοµές µε ίσα πέλµατα<br />

Le ≤ 25: η ≥ 1 − <br />

0,75 − 0,03L,η ≥ 0,4<br />

Le > 25: η ≥ 1<br />

<br />

• Για χαλύβδινες διατοµές των οποίων το κάτω πέλµα έχει επιφάνεια ίση µε τρείς φορές<br />

την επιφάνεια του άνω πέλµατος<br />

Le ≤ 20: η ≥ 1 − <br />

0,30 − 0,015L,η ≥ 0,4<br />

Le > 20: η ≥ 1<br />

<br />

- Le η απόσταση κατά τη θετική κάµψη µεταξύ σηµείων µηδενικής ροπής<br />

κάµψεως σε µέτρα. Για τυπικές συνεχείς δοκούς, το Le δίνεται στο Σχήµα 6.2.<br />

- nf ο αριθµός των συνδέσµων για πλήρη διατµητική σύνδεση που καθορίζεται<br />

για αυτό το µήκος της δοκού<br />

- n ο αριθµός των διατµητικών συνδέσµων που τοποθετούνται µέσα σε αυτό το<br />

µήκος.<br />

- 104 -


Για χαλύβδινες διατοµές των οποίων το κάτω πέλµα έχει επιφάνεια µεγαλύτερη της<br />

επιφάνειας του άνω πέλµατος, αλλά µικρότερη του τριπλάσιου αυτής, το όριο για το η µπορεί<br />

να καθορίζεται από τις παραπάνω εκφράσεις µε γραµµική παρεµβολή.<br />

∆ιατµητικοί ήλοι κεφαλής µπορούν να θεωρούνται όλκιµοι σε µία ευρύτερη κλίµακα<br />

ανοιγµάτων από τις παραπάνω, όταν:<br />

(α) οι ήλοι έχουν ολικό µήκος µετά την συγκόλληση όχι µικρότερο από 76 mm και<br />

ονοµαστική διάµετρο κορµού 19 mm<br />

(β) η χαλύβδινη διατοµή είναι ελατή ή συγκολλητή µορφής I ή H µε ίσα πέλµατα<br />

(γ) η πλάκα σκυροδέµατος είναι σύµµικτη µε πτυχωτό χαλυβδόφυλλο που διατάσσεται<br />

κάθετα προς τη δοκό και οι αυλακώσεις του σκυροδέµατος είναι συνεχείς επάνω από αυτήν<br />

(δ) υπάρχει ένας ήλος ανά αυλάκωση του χαλυβδόφυλλου, τοποθετηµένος είτε κεντρικά<br />

µέσα στην αυλάκωση είτε κατ’ επιλογή στην αριστερή και στη δεξιά πλευρά της αυλάκωσης<br />

καθ’ όλο το µήκος του ανοίγµατος<br />

(ε) για το χαλυβδόφυλλο b0 / hp ≥ 2 και hp ≤ 60 mm, όπου οι συµβολισµοί δίνονται στο<br />

Σχήµα 6.10.<br />

Όπου ικανοποιούνται οι παραπάνω συνθήκες, ο λόγος η θα πρέπει να ικανοποιεί τις σχέσεις:<br />

Le ≤ 25: η ≥ 1 − <br />

1,0 − 0,04L,η ≥ 0,4<br />

Le > 25: η ≥ 1<br />

<br />

Όλες οι παραπάνω απαιτήσεις ισχύουν για οµοιόµορφη κατανοµή των διατµητικών<br />

συνδέσµων.<br />

6.6.2. Αποστάσεις των διατµητικών συνδέσµων σε δοκούς κτιρίων<br />

Οι διατµητικοί σύνδεσµοι θα τοποθετούνται κατά µήκος της δοκού ώστε να µεταβιβάζουν τη<br />

διαµήκη διάτµηση και να παρεµποδίζουν τον αποχωρισµό του σκυροδέµατος από τη<br />

χαλύβδινη δοκό, θεωρώντας µία κατάλληλη κατανοµή της διαµήκους διατµητικής δύναµης<br />

σχεδιασµού.<br />

Σε προβόλους και περιοχές αρνητικών ροπών σε συνεχείς δοκούς, ο εφελκυόµενος οπλισµός<br />

θα πρέπει να µετατοπίζεται ώστε να ταιριάζει µε τις αποστάσεις των διατµητικών συνδέσµων<br />

και θα πρέπει να αγκυρώνεται µε επάρκεια.<br />

Όλκιµοι διατµητικοί σύνδεσµοι µπορούν να ισοκατανέµονται σε ένα µήκος µεταξύ γειτονικών<br />

κρίσιµων διατοµών µε την προϋπόθεση ότι:<br />

- όλες οι κρίσιµες διατοµές στο θεωρούµενο µήκος είναι Κατηγορίας 1 ή 2<br />

- το η ικανοποιεί τους παραπάνω περιορισµούς<br />

- 105 -


- η πλαστική ροπή αντοχής της σύµµικτης διατοµής δεν υπερβαίνει 2,5 φορές την<br />

πλαστική ροπή αντοχής µόνης της χαλύβδινης δοκού.<br />

Εάν η πλαστική ροπή αντοχής υπερβαίνει τις 2,5 φορές την πλαστική ροπή αντοχής µόνης<br />

της χαλύβδινης δοκού, θα πρέπει να γίνονται πρόσθετοι έλεγχοι επάρκειας της διατµητικής<br />

σύνδεσης σε ενδιάµεσα σηµεία περίπου στο µέσον µεταξύ γειτονικών κρίσιµων διατοµών.<br />

Ο απαιτούµενος αριθµός διατµητικών συνδέσµων µπορεί να κατανέµεται µεταξύ µιας θέσης<br />

µέγιστης θετικής ροπής και µιας γειτονικής στήριξης ή θέσης µέγιστης αρνητικής ροπής,<br />

σύµφωνα µε την διαµήκη διάτµηση υπολογιζόµενη µε ελαστική θεωρία για τη θεωρούµενη<br />

φόρτιση. Εφόσον γίνει αυτό, δεν απαιτούνται πρόσθετοι έλεγχοι για την επάρκεια της<br />

διατµητικής σύνδεσης.<br />

6.6.3. ∆ιατµητικοί ήλοι κεφαλής σε συµπαγείς πλάκες και σκυρόδεµα<br />

εγκιβωτισµού<br />

6.6.3.1. Αντοχή σχεδιασµού<br />

Η διατµητική αντοχή σχεδιασµού ενός ήλου κεφαλής που συγκολλείται αυτόµατα θα<br />

καθορίζεται από:<br />

όποια είναι µικρότερη, µε:<br />

όπου:<br />

P = 0,8 ∙f ∙ π ∙d 4 ήP = <br />

γ 0,29 ∙ α ∙d ∙f ∙E <br />

γ = 0,2 <br />

+ 1 γι3≤h /d≤4<br />

= 1γιh /d > 4<br />

- γV επιµέρους συντελεστής ασφαλείας (συνιστώµενη τιµή 1,25)<br />

- d η διάµετρος κορµού του ήλου, 16 mm ≤ d ≤ 25 mm<br />

- fu η προδιαγεγραµµένη οριακή εφελκυστική αντοχή του υλικού του ήλου, όχι<br />

όµως µεγαλύτερη από 500 N/mm 2<br />

- fck η χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή κυλίνδρου του σκυροδέµατος στη<br />

θεωρούµενη ηλικία, πυκνότητας όχι µικρότερης από 1750 kg/m 3<br />

- hsc το ολικό ονοµαστικό ύψος του ήλου.<br />

6.6.3.2. Επιρροή του εφελκυσµού στη διατµητική αντοχή<br />

Όταν διατµητικοί ήλοι κεφαλής υπόκεινται σε άµεση δύναµη εφελκυσµού επιπροσθέτως µε τη<br />

διάτµηση, θα πρέπει να υπολογίζεται η εφελκυστική δύναµη σχεδιασµού ανά ήλο Ften. Εάν<br />

Ften ≤ 0,1PRd, η εφελκυστική δύναµη µπορεί να αγνοείται. Εάν Ften > 0,1PRd, η σύνδεση δεν<br />

καλύπτεται από το πεδίο εφαρµογής του Ευρωκώδικα 4.<br />

- 106 -


6.6.4. Αντοχή σχεδιασµού διατµητικών ήλων κεφαλή κεφαλής ς χρησιµοποιούµενων µε<br />

αυλακωτό χαλυβδόφυλλο σε κτίρια<br />

6.6.4.1. Χαλυβδόφυλλο µε τις νευρώσεις παρ παράλληλα άλληλα µε τις υποστηρίζουσες δοκούς<br />

Οι ήλοι είναι τοποθετηµένοι σε µία περιοχή του σκυροδέµατος που έχει το σχήµα µιας<br />

ενίσχυσης, βλέπε Σχήµα 6.9. Είτε το χαλυβδόφυλλο είναι συνεχές επάνω από τη δοκό είτε<br />

όχι, το πλάτος της ενίσχυσης bb0<br />

είναι ίσο µε το πλάτος της αυλάκωσης, όπως φαίνεται στο<br />

Σχήµα 6.9. Το ύψος της ενίσχυσης θα λαµβάνεται ως hhp,<br />

, ίσο µε το ολικό ύψος του<br />

χαλυβδόφυλλου πλην των εξογκωµάτων.<br />

Σχήµα 6.9: ∆οκός µε αυλακωτό χαλυβδόφυλλο παράλληλο προς τη δοκό<br />

Η διατµητική αντοχή σχεδιασµού θα λαµβάνεται ίση µε την αντοχή συµπαγούς πλάκας,<br />

πολλαπλασιασµένη µε τον µειωτικό συντελεστή k kl που δίνεται από την ακόλουθη σχέση:<br />

όπου:<br />

- hsc το ολικό ύψος του ήλου, πάντως όχι µεγαλύτερο από hhp<br />

+ 75 mm.<br />

6.6.4.2. Χαλυβδόφυλλο µε τις αυλακώσεις εγκάρσιες προς τις υποστηρίζουσες δοκούς<br />

Η διατµητική αντοχή σχεδιασµού θα λαµβάνεται ως η αντοχή συµπαγούς πλάκας,<br />

υπολογιζόµενη κατά τα γνωστά, εκτός ότι η ffu<br />

δεν θα λαµβάνεται µεγαλύτερη από 450 N/mm 2 ,<br />

πολλαπλασιασµένη µε τον µειωτικό συντελεστή kkt:<br />

όπου:<br />

- nr ο αριθµός των διατµητικών ήλων σε µία νεύρωση στη διασταύρωση µε τη<br />

δοκό, που δεν θα υπερβαίνει το 2 στους υπολογισµούς, και τα άλλα σύµβολα όπως<br />

ορίζονται στο Σχήµα 6.10.<br />

= 0,6 ∙ b ∙ <br />

h h − 1 ≤ 1,0<br />

h = 0,7<br />

∙<br />

n b ∙ <br />

h h − 1<br />

h - 107 -


Σχήµα 6.10: ∆οκός µε αυλακωτό χαλυβδόφυλλο εγκάρσιο προς τη δοκό<br />

Ο συντελεστής kt δεν θα πρέπει να λαµβάνεται µεγαλύτερος από την κατάλληλη τιµή kkt,max<br />

k<br />

που δίνεται στον Πίνακα 6.4.<br />

Αριθµός<br />

διατµητικών ήλων<br />

ανά νεύρωση<br />

nr = 1<br />

nr = 2<br />

Πάχος t του<br />

χαλύβδινου φύλλου<br />

Πίνακας 6.4: Άνω όρια kkt,max<br />

για τον µειωτικό συντελεστή kt t<br />

Οι τιµές για το kt που δίνονται παραπάνω ισχύουν µε την προϋπόθεση ότι:<br />

- οι ήλοι τοποθετούνται οθετούνται σε αυλακώσεις ύψους hp όχι µεγαλύτερου από 85 mm και<br />

πλάτους b0 όχι µικρότερου από hhp<br />

- για συγκόλληση δια µέσου του ελάσµατος, η διάµετρος των ήλων δεν δε είναι<br />

µεγαλύτερη από 20 mm<br />

- για χαλυβδόφυλλο στο οποίο έχουν προβλεφθεί οπές, η διάµετρος των ήλων δεν<br />

είναι µεγαλύτερη από 22 mm.<br />

6.6.4.3. ∆ιαξονική φόρτιση των διατµητικών συνδέσµων<br />

Όπου οι διατµητικοί σύνδεσµοι προβλέπονται να αναπτύξουν σύµµικτη δράση για αµφότερα<br />

τη δοκό και τη σύµµικτη πλάκα, ο συνδυασµός των δυνάµεων που ενεργούν στον διατµητικό<br />

ήλο θα πρέπει να ικανοποιούν τη σχέση σχέση:<br />

όπου:<br />

(mm)<br />

Ήλοι µε διάµετρο µέχρι<br />

- 108 -<br />

20 mm και<br />

συγκολληµένοι δια<br />

µέσου του<br />

χαλυβδόφυλλου<br />

≤ 1,0 0,85<br />

> 1,0 1,0<br />

≤ 1,0 0,70<br />

> 1,0 0,8<br />

<br />

+ <br />

P ,<br />

≤ 1<br />

P ,<br />

Χαλυβδόφυλλο µε<br />

οπές και ήλοι<br />

διαµέτρου 19 mm ή<br />

22 mm<br />

0,75<br />

0,75<br />

0,60<br />

0,60


- F l η διατµητική δύναµη σχεδιασµού που προκαλείται από τη σύµµικτη δράση<br />

στη δοκό<br />

- Ft η εγκάρσια δύναµη σχεδιασµού που προκαλείται από τη σύµµικτη δράση<br />

στην πλάκα<br />

- P l , Rd και Pt,Rd οι αντίστοιχες διατµητικές αντοχές σχεδιασµού του ήλου.<br />

6.6.5. Λεπτοµέρειες της διατµητικής σύνδεσης και επιρροή του τρόπου<br />

κατασκευής<br />

6.6.5.1. Αντίσταση σε αποχωρισµό<br />

Η επιφάνεια του διατµητικού συνδέσµου που αντιστέκεται στις δυνάµεις αποχωρισµού, για<br />

παράδειγµα το κάτω µέρος της κεφαλής ενός διατµητικού ήλου, θα πρέπει να ευρίσκεται όχι<br />

λιγότερο από 30 mm καθαρά πιο πάνω από τον κάτω οπλισµό, βλέπε Σχήµα 6.11.<br />

6.6.5.2. Επικάλυψη οπλισµού και σκυροδέτηση για κτίρια<br />

Οι λεπτοµέρειες των διατµητικών συνδέσµων πρέπει να είναι τέτοιες ώστε το σκυρόδεµα να<br />

µπορεί να συµπυκνώνεται επαρκώς γύρω από τη βάση του συνδέσµου.<br />

Εάν απαιτείται επικάλυψη επάνω από τον διατµητικό σύνδεσµο, το ελάχιστο πάχος θα πρέπει<br />

να είναι όχι µικρότερο από 20 mm, ή για χάλυβα οπλισµού, όχι µικρότερο από 5 mm, όποιο<br />

είναι το µεγαλύτερο. Εάν δεν απαιτείται επικάλυψη, η κορυφή του διατµητικού συνδέσµου<br />

µπορεί να είναι µέχρι την άνω επιφάνεια της πλάκας σκυροδέµατος.<br />

Κατά τη φάση κατασκευής, ο ρυθµός και η σειρά της σκυροδέτησης απαιτείται να είναι τέτοια<br />

ώστε το µερικώς ώριµο σκυρόδεµα να µην υποστεί βλάβη ως αποτέλεσµα ανάπτυξης µερικής<br />

σύµµικτης δράσης λόγω παραµόρφωσης των χαλύβδινων δοκών κατά τη διάρκεια των<br />

εργασιών σκυροδέτησης. Όπου είναι δυνατόν, δεν θα πρέπει να επιβάλλεται παραµόρφωση<br />

σε µία διατµητική σύνδεση µέχρις ότου το σκυρόδεµα αποκτήσει αντοχή κυλίνδρου<br />

τουλάχιστον 20 N/mm 2 .<br />

6.6.5.3. Τοπικός οπλισµός στην πλάκα<br />

Όπου η διατµητική σύνδεση γειτονεύει µε κατά µήκος άκρο της πλάκας σκυροδέµατος, ο<br />

εγκάρσιος οπλισµός που προβλέπεται θα πρέπει να αγκυρώνεται πλήρως στο σκυρόδεµα<br />

µεταξύ του άκρου της πλάκας και της γειτονικής σειράς διατµητικών συνδέσµων.<br />

- 109 -


Για την αποφυγή διαµήκους απόσχισης της πλάκας σκυροδέµατος οφειλόµενης στους<br />

διατµητικούς συνδέσµους, θα πρέπει να εφαρµόζονται οι ακόλουθες πρόσθετες συστάσεις,<br />

όπου η απόσταση µεταξύ του άκρου της πλάκας και του άξονα της πλησιέστερης σειράς<br />

διατµητικών συνδέσµων είναι µικρότερη από 300 mm:<br />

α) θα προβλέπεται εγκάρσιος οπλισµός από ράβδους σχήµατος U που θα περνούν γύρω<br />

από τους συνδέσµους<br />

β) όπου χρησιµοποιούνται διατµητικοί ήλοι κεφαλής, η απόσταση από το άκρο της πλάκας<br />

µέχρι το κέντρο του πλησιέστερου ήλου δεν θα πρέπει να είναι µικρότερη από 6d, όπου d η<br />

ονοµαστική διάµετρος του ήλου, οι δε ράβδοι U δεν θα πρέπει να έχουν διάµετρο µικρότερη<br />

από 0,5d<br />

γ) οι ράβδοι U θα πρέπει να τοποθετούνται όσο γίνεται χαµηλότερα ενώ εξακολουθούν να<br />

παρέχουν επαρκή κάτω επικάλυψη.<br />

Στην άκρη ενός σύµµικτου προβόλου, θα πρέπει να προβλέπεται επαρκής τοπικός οπλισµός<br />

ο οποίος να µεταφέρει τις δυνάµεις από τους διατµητικούς συνδέσµους στον διαµήκη<br />

οπλισµό.<br />

6.6.5.4. Ενισχύσεις σκυροδέµατος διαφορετικές από εκείνες των αυλακωτών<br />

χαλυβδόφυλλων<br />

Όπου χρησιµοποιείται ενίσχυση σκυροδέµατος µεταξύ της χαλύβδινης δοκού και της οροφής<br />

της πλάκας, οι πλευρές της ενίσχυσης θα πρέπει να ευρίσκονται έξω από τη γραµµή των 45°<br />

που ξεκινάει από το εξωτερικό άκρο του διατµητικού ήλου (Σχήµα 6.11).<br />

Σχήµα 6.11: Λεπτοµέρειες<br />

Η ονοµαστική επικάλυψη σκυροδέµατος από την πλευρά της ενίσχυσης µέχρι τον σύνδεσµο<br />

δεν θα πρέπει να είναι µικρότερη από 50 mm.<br />

Θα προβλέπονται ράβδοι οπλισµού µέσα στην ενίσχυση επαρκείς ώστε να ικανοποιούν τις<br />

απαιτήσεις, σε ύψος όχι µικρότερο από 40 mm καθαρό κάτω από τον διατµητικό σύνδεσµο<br />

που αντιστέκεται στην ανύψωση.<br />

- 110 -


6.6.5.5. Αποστάσεις των διατµητικών συνδέσµων<br />

Όπου κατά τον σχεδιασµό γίνεται η υπόθεση ότι η ευστάθεια είτε του χαλύβδινου µέρους είτε<br />

του σκυροδέµατος εξασφαλίζεται από την σύνδεση µεταξύ των δύο, οι αποστάσεις των<br />

διατµητικών συνδέσµων θα πρέπει να είναι επαρκώς µικρές ώστε αυτή η υπόθεση πράγµατι<br />

να ισχύει.<br />

Όπου το χαλύβδινο θλιβόµενο πέλµα της δοκού, που διαφορετικά θα κατατασσόταν σε<br />

χαµηλότερη κατηγορία, υποτίθεται ότι είναι Κατηγορίας 1 ή 2 λόγω της σύνδεσής του µε τους<br />

διατµητικούς συνδέσµους, η αξονική απόσταση των συνδέσµων κατά τη διεύθυνση της<br />

θλίψης θα πρέπει να είναι όχι µεγαλύτερη από τα ακόλουθα όρια:<br />

όπου:<br />

• η πλάκα είναι σε επαφή καθ’ όλο το µήκος (π.χ. συµπαγής πλάκα):<br />

22 ∙t ∙235 f • η πλάκα δεν είναι σε επαφή καθ’ όλο το µήκος (π.χ. πλάκα µε τις αυλακώσεις<br />

εγκάρσια προς τη δοκό):<br />

15 ∙t ∙235 f - tf το πάχος του πέλµατος<br />

- fy το ονοµαστικό όριο διαρροής του πέλµατος σε N/mm 2 .<br />

Επιπροσθέτως, η καθαρή απόσταση από το άκρο του θλιβόµενου πέλµατος µέχρι την<br />

εγγύτερη σειρά διατµητικών συνδέσµων θα πρέπει να είναι όχι µεγαλύτερη από:<br />

9 ∙t ∙235 f Σε κτίρια, η µέγιστη διαµήκης αξονική απόσταση των διατµητικών συνδέσµων θα πρέπει να<br />

είναι όχι µεγαλύτερη από 6 φορές το ολικό πάχος της πλάκας ούτε από 800 mm.<br />

6.6.5.6. ∆ιαστάσεις του χαλύβδινου πέλµατος<br />

Το πάχος του χαλύβδινου ελάσµατος ή πέλµατος στο οποίο συγκολλείται ένας διατµητικός<br />

σύνδεσµος πρέπει να είναι επαρκές ώστε να επιτρέπει την σωστή συγκόλληση και την σωστή<br />

µεταβίβαση του φορτίου από τον σύνδεσµο στο έλασµα χωρίς τοπική αστοχία ή υπερβολική<br />

παραµόρφωση.<br />

Σε κτίρια, η απόσταση eD µεταξύ του άκρου ενός συνδέσµου και του άκρου του πέλµατος της<br />

δοκού στο οποίο συγκολλείται, βλέπε Σχήµα 6.11, θα πρέπει να είναι όχι µικρότερο από 20<br />

mm.<br />

- 111 -


6.6.5.7. ∆ιατµητικοί ήλοι κεφαλής<br />

Το ολικό ύψος ενός διατµητικού ήλου κεφαλής δεν πρέπει να είναι µικρότερο από 3d, όπου d<br />

η διάµετρος του κορµού, ενώ η κεφαλή πρέπει να έχει διάµετρο όχι µικρότερη του 1,5d και<br />

ύψος όχι µικρότερο του 0,4d.<br />

Για στοιχεία σε εφελκυσµό που υπόκεινται σε φόρτιση κόπωσης, η διάµετρος ενός<br />

συγκολληµένου ήλου κεφαλής δεν πρέπει να υπερβαίνει 1,5 φορά το πάχος του πέλµατος<br />

στο οποίο είναι συγκολληµένος, εκτός εάν υπάρχουν πειραµατικά στοιχεία µε τα οποία<br />

προσδιορίζεται η αντοχή σε κόπωση του ήλου ως διατµητικού συνδέσµου. Αυτό ισχύει επίσης<br />

και για ήλους ακριβώς επάνω από τον κορµό της δοκού.<br />

Η απόσταση µεταξύ των διατµητικών ήλων κεφαλής κατά την διεύθυνση της διατµητικής<br />

δύναµης δεν θα πρέπει να είναι µικρότερη από 5d, ενώ η κάθετη απόσταση δεν θα πρέπει να<br />

είναι µικρότερη από 2,5d σε συµπαγείς πλάκες και 4d σε άλλες περιπτώσεις.<br />

Εκτός της περίπτωσης όπου οι διατµητικοί ήλοι ευρίσκονται ακριβώς επάνω από τον κορµό,<br />

η διάµετρος ενός συγκολληµένου ήλου δεν πρέπει να είναι µεγαλύτερη από 2,5 φορές το<br />

πάχος του ελάσµατος στο οποίο είναι συγκολληµένο, εκτός εάν υπάρχουν πειραµατικά<br />

στοιχεία µε τα οποία προσδιορίζεται η αντοχή του ήλου ως διατµητικού συνδέσµου.<br />

6.6.5.8. ∆ιατµητικοί ήλοι κεφαλής χρησιµοποιούµενοι µε αυλακωτό χαλυβδόφυλλο σε<br />

κτίρια<br />

Το ονοµαστικό ύψος του ήλου θα πρέπει να προεξέχει όχι λιγότερο από 2d επάνω από το<br />

άνω µέρος του χαλυβδόφυλλου, όπου d είναι η διάµετρος του κορµού.<br />

Το ελάχιστο πλάτος των αυλακώσεων που θα γεµίσουν µε σκυρόδεµα θα πρέπει να είναι όχι<br />

λιγότερο από 50 mm.<br />

Όπου το χαλυβδόφυλλο είναι τέτοιο που οι ήλοι δεν µπορούν να τοποθετηθούν κεντρικά µέσα<br />

στην αυλάκωση, θα πρέπει να τοποθετηθούν εναλλάξ στις δύο πλευρές της αυλάκωσης, καθ’<br />

όλο το µήκος του ανοίγµατος.<br />

6.6.6. ∆ιαµήκης διάτµηση σε πλάκες σκυροδέµατος<br />

Εγκάρσιος οπλισµός στη πλάκα θα υπολογίζεται για την οριακή κατάσταση αστοχίας έτσι<br />

ώστε να αποφεύγεται η πρόωρη αστοχία από διαµήκη διάτµηση ή η διαµήκης απόσχιση.<br />

- 112 -


Η διαµήκης διατµητική τάση σχεδιασµού για κάθε δυνατή επιφάνεια διαµήκους διατµητικής<br />

αστοχίας µέσα στην πλάκα vEd δεν θα υπερβαίνει τη διαµήκη διατµητική αντοχή σχεδιασµού<br />

της θεωρούµενης διατµητικής επιφάνειας.<br />

Το µήκος της διατµητικής επιφάνειας b-b που φαίνεται στο Σχήµα 6.12 θα πρέπει να<br />

λαµβάνεται ίσο µε 2hsc πλέον τη διάµετρο κεφαλής για την περίπτωση µονής σειράς ήλων ή<br />

µετατοπισµένων σειρών διατµητικών ήλων, ή για την περίπτωση διάταξης κατά ζεύγη των<br />

ήλων ίσο µε (2hsc + st) πλέον τη διάµετρο κεφαλής, όπου hsc είναι το ύψος των ήλων και st η<br />

εγκάρσια αξονική απόσταση των ήλων.<br />

Σχήµα 6.12: Τυπικές δυνατές επιφάνειες διατµητικής αστοχίας<br />

Για κάθε τύπο θεωρούµενης επιφάνειας διάτµησης η διαµήκης διατµητική τάση σχεδιασµού<br />

vEd θα πρέπει να προσδιορίζεται από τη διαµήκη διάτµηση σχεδιασµού ανά µονάδα µήκους<br />

δοκού, λαµβάνοντας υπόψη τον αριθµό των επιπέδων διάτµησης και το µήκος της επιφάνειας<br />

διάτµησης.<br />

Η διατµητική αντοχή σχεδιασµού του πέλµατος από σκυρόδεµα (επίπεδα διάτµησης a-a<br />

όπως στο Σχήµα 6.12) θα προσδιορίζεται σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 2 Μέρος 1-1<br />

Ενότητα 6.2.4. Για επιφάνεια διάτµησης που διέρχεται γύρω από τους διατµητικούς<br />

συνδέσµους, π.χ. διατµητική επιφάνεια b-b, η διάσταση hf θα λαµβάνεται ίση µε το µήκος της<br />

επιφάνειας διάτµησης.<br />

Σε κάθε περίπτωση θα τοποθετείται τουλάχιστον η ελάχιστη επιφάνεια οπλισµού που θα<br />

προσδιορίζεται σύµφωνα µε το Ευρωκώδικα 2 Μέρος 1-1 Ενότητα 9.2.2(5) χρησιµοποιώντας<br />

τους κατάλληλους ορισµούς για τον εγκάρσιο οπλισµό.<br />

- 113 -


6.6.6.1. ∆ιαµήκης διάτµηση και εγκάρσιος οπλισµός δοκών σε κτίρια<br />

Όταν χρησιµοποιείται αυλακωτό χαλυβδόφυλλο και η επιφάνεια διάτµησης διέρχεται µέσα<br />

από το πάχος της πλάκας, π.χ. επιφάνεια διάτµησης a-a στο Σχήµα 6.13, η διάσταση hf θα<br />

λαµβάνεται ίση µε το πάχος του σκυροδέµατος επάνω από το χαλυβδόφυλλο.<br />

Σχήµα 6.13: Τυπικές δυνατές επιφάνειες διατµητικής αστοχίας σε αυλακωτό χαλυβδόφυλλο<br />

Όταν χρησιµοποιείται αυλακωτό χαλυβδόφυλλο εγκάρσιο προς τη δοκό και η αντοχές<br />

σχεδιασµού των ήλων έχουν προσδιορισθεί χρησιµοποιώντας τον κατάλληλο µειωτικό<br />

συντελεστή kt, δεν είναι απαραίτητο να θεωρηθούν επιφάνειες διάτµησης τύπου b-b όπως στο<br />

Σχήµα 6.13.<br />

Εκτός αν έχει ελεγχθεί πειραµατικά, το ύψος του χαλυβδόφυλλου για επιφάνειες τύπου c-c<br />

στο Σχήµα 6.13 δεν θα περιλαµβάνεται στο hf.<br />

Σε αυλακωτό χαλυβδόφυλλο στο οποίο η συνάφεια επιτυγχάνεται µε µηχανικά µέσα ή µε<br />

τριβή και µε τις αυλακώσεις εγκάρσια προς τη δοκό, είναι συνεχές επάνω από το άνω πέλµα<br />

της χαλύβδινης δοκού, η συµβολή του στον εγκάρσιο οπλισµό για επιφάνεια διάτµησης τύπου<br />

a-a δίνεται από την σχέση:<br />

όπου:<br />

A ∙ f +A ∙f , > v ∙<br />

s h cotθ<br />

- Ape η ενεργή επιφάνεια διατοµής του αυλακωτού χαλυβδόφυλλου ανά µονάδα<br />

µήκους δοκού. Για χαλυβδόφυλλο µε οπές, θα χρησιµοποιείται η καθαρή επιφάνεια.<br />

- fyp,d το όριο διαρροής σχεδιασµού του.<br />

- 114 -


Ενώ σε αυλακωτό χαλυβδόφυλλο µε τις αυλακώσεις εγκάρσιες προς τη δοκό, ασυνεχές<br />

επάνω στο άνω πέλµα της δοκού και οι διατµητικοί ήλοι είναι συγκολληµένοι απευθείας δια<br />

µέσου του ελάσµατος, η συµβολή δίνεται από την σχέση:<br />

όπου:<br />

A ∙ f <br />

s <br />

+ Ρ, > v ∙<br />

s<br />

h cotθ ,αλλά Ρ, ≤ A ∙f ,<br />

s<br />

- Ppb,Rd η αντοχή σχεδιασµού σε άντυγα ενός διατµητικού ήλου που συγκολλείται δια<br />

µέσου του ελάσµατος<br />

- s η διαµήκης αξονική απόσταση των ήλων, επαρκής για την αγκύρωση του<br />

χαλυβδόφυλλου.<br />

Για αυλακωτό χαλυβδόφυλλο, η απαίτηση ελάχιστου οπλισµού αναφέρεται στην επιφάνεια<br />

του σκυροδέµατος επάνω από αυτό.<br />

6.7. Σύµµικτες πλάκες<br />

Ως σύµµικτη πλάκα ονοµάζεται η πλάκα στην οποία πτυχωτό χαλυβδόφφυλο έχει αρχικά<br />

χρησιµοποιηθεί ως µόνιµος σιδηρότυπος, και το οποίο στη συνέχεια συνεργάζεται στατικά µε<br />

το σκληρυµένο σκυρόδεµα, αποτελώντας τον εφελκυόµενο οπλισµό του τελικού δαπέδου.<br />

Η ενότητα αυτή πραγµατεύεται σύµµικτες πλάκες δαπέδων που το άνοιγµά τους είναι µόνο<br />

κατά τη διεύθυνση των νευρώσεων και πλάκες υπό µορφή προβόλου. Ισχύει για το<br />

σχεδιασµό κτιριακών κατασκευών στις οποίες τα επιβαλλόµενα φορτία είναι κατά κύριο λόγο<br />

στατικά, και περιλαµβάνει και βιοµηχανικά κτίρια των οποίων τα δάπεδα µπορεί να υπόκεινται<br />

σε κινητά φορτία. Το πεδίο εφαρµογής περιορίζεται σε χαλυβδόφυλλα µε πυκνές νευρώσεις.<br />

Πυκνές νευρώσεις ορίζονται από ένα άνω όριο του λόγου br / bs (Σχήµα 6.15) µε συνιστώµενη<br />

τιµή 0,6.<br />

Σε κατασκευές όπου το επιβαλλόµενο φορτίο είναι σε µεγάλο βαθµό επαναλαµβανόµενο ή<br />

επιβάλλεται απότοµα κατά τρόπο που να δηµιουργεί δυναµικές επιδράσεις, επιτρέπονται<br />

σύµµικτες πλάκες, αλλά µε την προϋπόθεση ότι λαµβάνεται ιδιαίτερη µέριµνα ώστε η<br />

σύµµικτη δράση να µην αποδιοργανωθεί µε την πάροδο του χρόνου.<br />

Πλάκες υποκείµενες σε σεισµική φόρτιση δεν αποκλείονται, µε την προϋπόθεση ότι έχει<br />

καθορισθεί για το συγκεκριµένο έργο η κατάλληλη µέθοδος σχεδιασµού για τις σεισµικές<br />

συνθήκες. Οι σύµµικτες πλάκες µπορούν να χρησιµοποιούνται ώστε να προσδίδουν εγκάρσια<br />

εξασφάλιση στις χαλύβδινες δοκούς και να λειτουργούν ως διαφράγµατα που ανθίστανται σε<br />

οριζόντιες δράσεις.<br />

- 115 -


6.7.1. Τύποι διατµητικής σύνδεσης<br />

Το αυλακωτό χαλυβδόφυλλο πρέπει να είναι ικανό να µεταβιβάζει την οριζόντια διάτµηση στη<br />

διεπιφάνεια µεταξύ του χαλυβδόφυλλου και του σκυροδέµατος. Μόνο η συνάφεια µεταξύ τους<br />

δεν θεωρείται επαρκής για την ανάπτυξη σύµµικτης δράσης. Η σύµµικτη συµπεριφορά θα<br />

εξασφαλίζεται µε ένα ή περισσότερους από τους επόµενους τρόπους (Σχήµα 6.14):<br />

α) µηχανική σύµπλεξη που δηµιουργείται από παραµορφώσεις στο χαλυβδόφυλλο, όπως<br />

για παράδειγµα οδοντώσεις ή εξογκώµατα<br />

β) σύµπλεξη λόγω τριβής για χαλυβδόφυλλα µε αυλακώσεις τύπου Holorib<br />

γ) αγκυρώσεις στα άκρα µέσω συγκολληµένων διατµητικών ήλων ή άλλου τύπου τοπικής<br />

σύνδεσης µεταξύ του χαλυβδόφυλλου και του σκυροδέµατος , µόνο σε συνδυασµό µε τα<br />

παραπάνω (α) ή (β)<br />

δ) αγκύρωση άκρων µε παραµόρφωση των νευρώσεων στο τέλος του χαλυβδόφυλλου,<br />

µόνον σε συνδυασµό µε το (β).<br />

Σχήµα 6.14: Τυπικές µορφές σύµπλεξης σε σύµµικτες πλάκες<br />

6.7.2. ∆ιατάξεις λεπτοµερειών<br />

6.7.2.1. Πάχος πλάκας και οπλισµός<br />

Το ολικό ύψος της σύµµικτης πλάκας h δεν πρέπει να είναι µικρότερο από 80 mm και το<br />

πάχος του σκυροδέµατος hc επάνω από την επίπεδη επιφάνεια της κορυφής των νευρώσεων<br />

δεν πρέπει να είναι µικρότερο από 40 mm. Επιπλέον, εάν η πλάκα λειτουργεί σύµµικτα µε τη<br />

δοκό ή χρησιµοποιείται ως διάφραγµα, το ολικό ύψος δεν πρέπει να είναι µικρότερο από 90<br />

mm, και το hc όχι µικρότερο από 50 mm. Σε κάθε περίπτωση, θα προβλέπεται εγκάρσιος και<br />

διαµήκης οπλισµός εντός του ύψους hc του σκυροδέµατος, το ποσόν του οποίου και στις δύο<br />

κατευθύνσεις δεν πρέπει να είναι µικρότερο από 80 mm 2 /m. Οι αποστάσεις των ράβδων<br />

- 116 -


οπλισµού δεν πρέπει να υπερβαίνουν το 2h και τα 350 mm, όποιο από τα δύο είναι<br />

µικρότερο.<br />

6.7.2.2. Αδρανή<br />

Σχήµα 6.15: ∆ιαστάσεις χαλυβδόφυλλου και πλάκας<br />

Το ονοµαστικό µέγεθος των αδρανών εξαρτάται από την µικρότερη διάσταση του δοµικού<br />

στοιχείου µέσα στο οποίο διαστρώνεται το σκυρόδεµα, και δεν πρέπει να υπερβαίνει τις<br />

ελάχιστες των τιµών 0,40 hc, b0/3 και31,5 mm (κόσκινο C 31,5), όπου b0 είναι το µέσο πλάτος<br />

των νευρώσεων, ενώ στην περίπτωση χαλυβδόφυλλων τύπου Holorib το ελάχιστο πλάτος.<br />

6.7.2.3. Απαιτήσεις έδρασης<br />

Το µήκος έδρασης θα είναι τόσο ώστε να αποφεύγεται βλάβη στην πλάκα και στην έδραση,<br />

ώστε η στερέωση του χαλυβδόφυλλου στην έδραση να µπορεί να επιτευχθεί χωρίς βλάβη της<br />

έδρασης και ώστε να µην µπορεί να συµβεί κατάρρευση ως αποτέλεσµα τυχηµατικής<br />

µετατόπισης κατά τη διάρκεια της ανέγερσης.<br />

Τα µήκη έδρασης lbc και lbs όπως φαίνονται στο Σχήµα 6.16 δεν πρέπει να είναι µικρότερα<br />

από τις ακόλουθες οριακές τιµές:<br />

• για σύµµικτες πλάκες έδραση σε χάλυβα ή σκυρόδεµα:<br />

lbc = 75 mm και lbs = 50 mm<br />

• για σύµµικτες πλάκες έδραση σε άλλα υλικά:<br />

lbc = 100 mm και lbs = 70 mm.<br />

- 117 -


Σχήµα 6.16: Ελάχιστα µήκη έδρασης<br />

6.7.3. ∆ράσεις και αποτελέσµατα δράσεων<br />

6.7.3.1. Καταστάσεις σχεδιασµού<br />

Κατά τον σχεδιασµό θα λαµβάνονται υπόψη όλες οι σχετικές καταστάσεις σχεδιασµού και<br />

οριακές καταστάσεις έτσι ώστε να εξασφαλίζεται ένας επαρκής βαθµός ασφαλείας και<br />

λειτουργικότητας. Για τον λόγο αυτό θα λαµβάνονται υπόψη οι ακόλουθες καταστάσεις:<br />

α) Αυλακωτό χαλυβδόφυλλο ως σιδηρότυπος: Απαιτείται έλεγχος της συµπεριφοράς<br />

του αυλακωτού χαλυβδόφυλλου κατά τη λειτουργία του ως σιδηρότυπου του υγρού<br />

σκυροδέµατος. Θα λαµβάνεται υπόψη η επίδραση των υποστηριγµάτων, εάν υπάρχουν.<br />

β) Σύµµικτη πλάκα: Απαιτείται έλεγχος της πλάκας δαπέδου µετά την έναρξη της<br />

σύµµικτης συµπεριφοράς και την τυχόν αφαίρεση των υποστηριγµάτων.<br />

6.7.3.2. ∆ράσεις για το αυλακωτό χαλυβδόφυλλο ως σιδηρότυπο<br />

Τα ακόλουθα φορτία θα λαµβάνονται υπόψη στους υπολογισµούς του χαλυβδόφυλλου ως<br />

σιδηρότυπου:<br />

- Βάρος του σκυροδέµατος και του χαλυβδόφυλλου<br />

- Κατασκευαστικά φορτία που περιλαµβάνουν τοπική συσσώρευση σκυροδέµατος κατά<br />

τη διάρκεια της διάστρωσης<br />

- Αποθηκευµένα φορτία, εφόσον υπάρχουν<br />

- Επιρροή αυξηµένου ύψους σκυροδέµατος λόγω βέλους του χαλυβδόφυλλου.<br />

Εάν το µεσαίο βέλος δ του χαλυβδόφυλλου λόγω του ιδίου του βάρους και του βάρους του<br />

νωπού σκυροδέµατος, υπολογιζόµενο για την οριακή κατάσταση λειτουργικότητας, είναι<br />

µικρότερο του 1/10 του ύψους της πλάκας, η επιρροή του αυξηµένου πάχους του<br />

σκυροδέµατος µπορεί να αγνοηθεί κατά τον σχεδιασµό του χαλυβδόφυλλου. Εάν το όριο<br />

αυτό υπερβαίνεται, τότε η ως άνω επιρροή πρέπει να ληφθεί υπόψη. Μπορεί να υποτεθεί ότι<br />

το ονοµαστικό πάχος του σκυροδέµατος αυξάνεται σε ολόκληρο το άνοιγµα κατά 0,7δ.<br />

- 118 -


6.7.3.3. ∆ράσεις για την σύµµικτη πλάκα<br />

Τα φορτία και η διάταξη των φορτίων θα είναι σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 1 Μέρος 1-1.<br />

Κατά τους ελέγχους στην οριακή κατάσταση αστοχίας, µπορεί να υποτεθεί ότι ολόκληρο το<br />

φορτίο ενεργεί στη σύµµικτη πλάκα, µε την προϋπόθεση ότι η παραδοχή αυτή γίνεται επίσης<br />

για τη διαµήκη διάτµηση.<br />

6.7.4. Ανάλυση για τα εντατικά µεγέθη<br />

6.7.4.1. Αυλακωτό χαλυβδόφυλλο ως σιδηρότυπος<br />

Ο σχεδιασµός του αυλακωτού χαλυβδόφυλλου ως σιδηρότυπου θα γίνεται σύµφωνα µε τον<br />

Ευρωκώδικα 3 Μέρος 1-1. Πλαστική ανακατανοµή των ροπών δεν επιτρέπεται όταν<br />

χρησιµοποιούνται προσωρινά υποστηρίγµατα.<br />

6.7.4.2. Ανάλυση της σύµµικτης πλάκας<br />

Για τις οριακές καταστάσεις αστοχίας, µπορεί να χρησιµοποιείται η γραµµική ελαστική<br />

ανάλυση µε ή χωρίς ανακατανοµή και ελαστική – πλαστική ανάλυση, λαµβάνοντας υπόψη τις<br />

µη γραµµικές ιδιότητες του υλικού. Για τις οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας θα<br />

χρησιµοποιούνται γραµµικές µέθοδοι ανάλυσης.<br />

Εάν κατά την ανάλυση στις οριακές καταστάσεις αγνοούνται οι επιδράσεις της ρηγµάτωσης<br />

του σκυροδέµατος, τότε οι καµπτικές ροπές στις εσωτερικές στηρίξεις µπορούν προαιρετικά<br />

να µειωθούν µέχρι 30%, και αντίστοιχα να αυξηθούν οι θετικές ροπές στα γειτονικά<br />

ανοίγµατα.<br />

Πλαστική ανάλυση χωρίς κανένα άµεσο έλεγχο της στροφικής ικανότητας µπορεί να<br />

εφαρµόζεται για την οριακή κατάσταση αστοχίας, εφόσον χρησιµοποιείται χάλυβας οπλισµού<br />

κατηγορίας C και το άνοιγµα δεν είναι µεγαλύτερο από 3,0 m.<br />

Μία συνεχής πλάκα µπορεί να υπολογίζεται ως σειρά αµφιέρειστων ανοιγµάτων. Στα<br />

ενδιάµεσα στηρίγµατα θα προβλέπεται ονοµαστικός οπλισµός.<br />

6.7.4.3. Ενεργό πλάτος σύµµικτης πλάκας για συγκεντρωµένα σηµειακά και γραµµικά<br />

φορτία<br />

Στην περίπτωση που η πλάκα πρέπει να αναλάβει συγκεντρωµένα σηµειακά ή γραµµικά<br />

φορτία, τα τελευταία µπορεί να θεωρηθούν ότι κατανέµονται σε ένα ενεργό πλάτος, εκτός εάν<br />

γίνει ακριβέστερη ανάλυση.<br />

- 119 -


Συγκεντρωµένα σηµειακά ή γραµµικά φορτία παράλληλα προς το άνοιγµα της πλάκας, θα<br />

θεωρούνται ότι κατανέµονται σε ένα πλάτος bm, µετρούµενο ακριβώς επάνω από τις<br />

νευρώσεις του χαλυβδόφυλλου, βλέπε Σχήµα 6.17, και διδόµενο από τη σχέση:<br />

b = b + 2 ∙ h +h <br />

Σχήµα 6.17: Κατανοµή συγκεντρωµένου φορτίου<br />

Για συγκεντρωµένα γραµµικά φορτία κάθετα προς το άνοιγµα της πλάκας, η σχέση θα<br />

χρησιµοποιείται για το bm, µε το bp που θα λαµβάνεται ίσο µε το µήκος του συγκεντρωµένου<br />

γραµµικού φορτίου.<br />

Εάν ο λόγος hp / h δεν υπερβαίνει το 0,6 του πλάτους της πλάκας, το πλάτος της πλάκας που<br />

θεωρείται ενεργό για καθολική ανάλυση και για αντοχή µπορεί για λόγους απλούστευσης να<br />

προσδιορίζεται από τις παρακάτω σχέσεις:<br />

Α. Για κάµψη και διαµήκη διάτµηση<br />

• Για αµφιέρειστα ανοίγµατα και εξωτερικά ανοίγµατα συνεχών πλακών<br />

b<br />

em<br />

=<br />

b<br />

m<br />

⎛ Lp<br />

⎞<br />

+ 2Lp<br />

⎜<br />

⎜1−<br />

⎟ ≤<br />

⎝ L ⎠<br />

• Για εσωτερικά ανοίγµατα συνεχών πλακών<br />

b<br />

em<br />

Β. Για κατακόρυφη διάτµηση<br />

όπου:<br />

b<br />

ev<br />

=<br />

=<br />

b<br />

m<br />

b<br />

⎛ Lp<br />

⎞<br />

+ 1,<br />

33Lp<br />

⎜<br />

⎜1−<br />

⎟ ≤<br />

⎝ L ⎠<br />

m<br />

⎛ Lp<br />

⎞<br />

+ Lp<br />

⎜<br />

⎜1−<br />

⎟ ≤<br />

⎝ L ⎠<br />

- 120 -<br />

slab width<br />

slab width<br />

slab width<br />

- Lp η απόσταση του κέντρου του φορτίου προς την εγγύτερη στήριξη i<br />

- L το µήκος του ανοίγµατος.


Εάν τα χαρακτηριστικά επιβαλλόµενα φορτία δεν υπερβαίνουν τις παρακάτω τιµές, µπορεί να<br />

χρησιµοποιείται ένας ονοµαστικός οπλισµός χωρίς υπολογισµό:<br />

- Συγκεντρωµένο φορτίο: 7,5 kN<br />

- Κατανεµηµένο φορτίο: 5,0 kN/m 2 .<br />

Αυτός ο ονοµαστικός εγκάρσιος οπλισµός πρέπει να έχει επιφάνεια διατοµής όχι µικρότερη<br />

από 0,2% της επιφάνειας του σκυροδέµατος επάνω από τις νευρώσεις, και θα πρέπει να<br />

εκτείνεται σε πλάτος όχι µικρότερο του bem.<br />

6.7.5. Έλεγχος του αυλακωτού χαλυβδόφυλλου ως σιδηρότυπου για τις<br />

οριακές καταστάσεις αστοχίας<br />

Ο έλεγχος του αυλακωτού χαλυβδόφυλλου στις οριακές καταστάσεις θα πρέπει να είναι<br />

σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 3 Μέρος 1-3 και θα πρέπει να δίνεται προσοχή στην επιρροή<br />

των εξογκωµάτων ή οδοντώσεων στις αντοχές σχεδιασµού.<br />

6.7.6. Έλεγχος του αυλακωτού χαλυβδόφυλλου ως σιδηρότυπου για τις<br />

οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας<br />

Το βέλος δs του χαλυβδόφυλλου λόγω του ιδίου του βάρους και του βάρους του υγρού<br />

σκυροδέµατος, εξαιρουµένου φορτίου κατασκευής, δεν πρέπει να υπερβαίνει το δs,max. Η<br />

συνιστώµενη τιµή δs,max είναι L/180, όπου L είναι το ενεργό άνοιγµα µεταξύ στηρίξεων, είτε<br />

αυτά είναι προσωρινά υποστηρίγµατα είτε µόνιµα.<br />

6.7.7. Έλεγχος σύµµικτων πλακών στις οριακές καταστάσεις αστοχίας<br />

6.7.7.1. Κάµψη<br />

Στην περίπτωση πλήρους διατµητικής σύνδεσης η καµπτική αντοχή MRd τυχούσης διατοµής<br />

θα υπολογίζεται µε πλαστική θεωρία, αλλά µε το όριο διαρροής σχεδιασµού του χαλύβδινου<br />

µέλους, δηλαδή του χαλυβδόφυλλου, να λαµβάνεται το αντίστοιχο fyp,d. Για αρνητική κάµψη, η<br />

συµβολή του χαλυβδόφυλλου θα λαµβάνεται τότε µόνο υπόψη, όταν αυτό είναι συνεχές και<br />

όταν κατά τη φάση κατασκευής έχει χρησιµοποιηθεί ανακατανοµή των ροπών λόγω<br />

πλαστικοποίησης των διατοµών επάνω στις στηρίξεις.<br />

Για την ενεργό διατοµή Ape του χαλυβδόφυλλου, το πλάτος των εξογκωµάτων και των<br />

οδοντώσεων θα αγνοείται, εκτός εάν έχει αποδειχθεί πειραµατικά ότι η ενεργός διατοµή είναι<br />

µεγαλύτερη. Η επίδραση του τοπικού λυγισµού στα θλιβόµενα µέρη του χαλυβδόφυλλου θα<br />

λαµβάνεται υπόψη µε τη χρησιµοποίηση ενεργών πλατών που δεν υπερβαίνουν το διπλάσιο<br />

- 121 -


των οριακών τιµών που δίνονται στο Ευρωκώδικα 3 Μέρος 1-1 Πίνακας 5.2 για Κατηγορία 1<br />

κορµού χάλυβα.<br />

Η θετική αντοχή σε κάµψη µιας διατοµής µε τον ουδέτερο άξονα επάνω από το<br />

χαλυβδόφυλλο, θα υπολογίζεται µε βάση την κατανοµή τάσεων του Σχήµατος 6.18.<br />

Σχήµα 6.18: Κατανοµή τάσεων για θετική κάµψη εάν ο ουδέτερος άξονας είναι επάνω από το<br />

χαλυβδόφυλλο<br />

Η θετική αντοχή σε κάµψη µιας διατοµής µε τον ουδέτερο άξονα µέσα στο χαλυβδόφυλλο θα<br />

υπολογίζεται µε βάση την κατανοµή τάσεων του Σχήµατος 6.19.<br />

Σχήµα 6.19: Κατανοµή τάσεων για θετική κάµψη εάν ο ουδέτερος άξονας ευρίσκεται µέσα στο<br />

χαλυβδόφυλλο<br />

Για απλούστευση, το z και η Mpr µπορούν να υπολογίζονται µε τις ακόλουθες σχέσεις<br />

αντίστοιχα:<br />

z = h − 0,5 ∙h −e +e − e∙ <br />

A ∙f ,<br />

- 122 -<br />

N <br />

N <br />

M = 1,25 ∙M ∙1 − ≤ M A ∙f ,<br />

Εάν η συµβολή του χαλυβδόφυλλου αγνοείται, τότε η αντοχή για αρνητική κάµψη µιας<br />

διατοµής θα υπολογίζεται µε βάση την κατανοµή τάσεων του Σχήµατος 6.20.


Σχήµα 6.20: Κατανοµή τάσεων για αρνητική κάµψη<br />

6.7.7.2. ∆ιαµήκης διάτµηση σε πλάκες χωρίς ακραία αγκύρωση<br />

Οι παρακάτω διατάξεις ισχύουν για σύµµικτες πλάκες µε µηχανική σύµπλεξη ή σύµπλεξη<br />

τριβής, δηλαδή τύποι (α) και (β) όπως ορίσθηκαν παραπάνω.<br />

Η αντοχή σχεδιασµού σε διαµήκη διάτµηση θα υπολογίζεται µε την µέθοδο m-k ή µε την<br />

µέθοδο µερικής σύνδεσης. Η µέθοδος της µερικής σύνδεσης θα χρησιµοποιείται µόνο σε<br />

σύµµικτες πλάκες µε όλκιµη συµπεριφορά σε διαµήκη διάτµηση. Η συµπεριφορά σε διαµήκη<br />

διάτµηση µπορεί να θεωρηθεί όλκιµη, εάν το φορτίο αστοχίας υπερβαίνει πέραν του 10% το<br />

φορτίο που προκαλεί καταγεγραµµένη ακραία ολίσθηση 0,1 mm. Εάν το µέγιστο φορτίο<br />

επιτυγχάνεται µε βέλος στο µέσον του ανοίγµατος που υπερβαίνει το L/50, τότε το φορτίο<br />

αστοχίας θα λαµβάνεται ως εκείνο που αντιστοιχεί σε βέλος στο µέσον ίσο µε L/50.<br />

Εάν χρησιµοποιείται η µέθοδος m-k θα πρέπει να αποδεικνύεται ότι η µέγιστη κατακόρυφη<br />

διάτµηση σχεδιασµού VEd για πλάτος πλάκας b δεν υπερβαίνει την διατµητική αντοχή<br />

σχεδιασµού Vl,Rd υπολογιζόµενη µε την ακόλουθη σχέση:<br />

όπου:<br />

- b, dp σε mm<br />

V , = b ∙d <br />

γ <br />

∙ m ∙A <br />

+ <br />

b ∙L <br />

- Ap η ονοµαστική επιφάνεια διατοµής σε mm 2<br />

- m, k τιµές σχεδιασµού των εµπειρικών συντελεστών σε N/mm 2 που προέκυψαν<br />

από δοκιµές πλακών και που ικανοποιούν τις βασικές απαιτήσεις της µεθόδου m-k<br />

- Ls το άνοιγµα διάτµησης σε mm<br />

- γVs ο µερικός συντελεστής ασφαλείας για την οριακή κατάσταση αστοχίας<br />

(συνιστώµενη τιµή 1,25)<br />

Για τον σχεδιασµό, το Ls θα λαµβάνεται ίσο µε:<br />

• L/4 για οµοιόµορφο φορτίο εφαρµοζόµενο σε όλο το µήκος του ανοίγµατος<br />

• την απόσταση µεταξύ του εφαρµοζόµενου φορτίου και της γειτονικότερης στήριξης<br />

στην περίπτωση δύο ίσων και συµµετρικά τοποθετηµένων φορτίων.<br />

- 123 -


Για άλλες διατάξεις φορτίων, περιλαµβανοµένων συνδυασµών κατανεµηµένων και<br />

ασύµµετρων σηµειακών φορτίων, θα πρέπει να γίνεται εκτίµηση βασισµένη σε αποτελέσµατα<br />

δοκιµών ή µε τον ακόλουθο προσεγγιστικό υπολογισµό. Το άνοιγµα διάτµησης θα λαµβάνεται<br />

ίσο µε τη µέγιστη ροπή διηρηµένη µε τη µεγαλύτερη κατακόρυφη διατµητική δύναµη κοντά<br />

στις στηρίξεις του θεωρούµενου ανοίγµατος.<br />

Όπου η σύµµικτη πλάκα υπολογίζεται ως συνεχής, επιτρέπεται να χρησιµοποιείται για τον<br />

υπολογισµό της αντοχής ένα ισοδύναµο ισοστατικό άνοιγµα, το οποίο θα λαµβάνεται ίσο µε<br />

0,8L για εσωτερικά ανοίγµατα και 0,9L για εξωτερικά ανοίγµατα.<br />

Εάν χρησιµοποιείται η µέθοδος της µερικής σύνδεσης, θα πρέπει να αποδεικνύεται ότι σε<br />

κάθε διατοµή η καµπτική ροπή σχεδιασµού MEd δεν υπερβαίνει την αντοχή σχεδιασµού MRd.<br />

Η αντοχή σχεδιασµού MRd θα προσδιορίζεται όπως παραπάνω αλλά µε την Ncf να<br />

αντικαθίσταται µε την:<br />

όπου:<br />

N = τ , ∙ b ∙L ≤ N <br />

z = h − 0,5 ∙x −e +e − e∙ <br />

A ∙f ,<br />

- τu,Rd η διατµητική αντοχή σχεδιασµού (τu,Rk/γVs) η οποία λαµβάνεται από δοκιµές<br />

πλακών που ικανοποιούν τις βασικές απαιτήσεις της µεθόδου µερικής<br />

αλληλεπίδρασης<br />

- Lx η απόσταση της θεωρούµενης διατοµής από την πλησιέστερη στήριξη.<br />

Στη παραπάνω σχέση, η Nc µπορεί να αυξάνεται κατά µREd µε την προϋπόθεση ότι η τu,Rd<br />

καθορίζεται λαµβάνοντας υπόψη την πρόσθετη διαµήκη διατµητική αντοχή που προκαλείται<br />

από την αντίδραση στήριξης, όπου REd η αντίδραση στήριξης και µ ένας ονοµαστικός<br />

συντελεστής µε συνιστώµενη τιµή 0,5. Στη µέθοδο µερικής σύνδεσης µπορεί να λαµβάνεται<br />

υπόψη πρόσθετος κάτω οπλισµός.<br />

6.7.7.3. ∆ιαµήκης διάτµηση για πλάκες µε ακραία αγκύρωση<br />

Πλην της περίπτωσης όπου η συµβολή στη διαµήκη διάτµηση από άλλα διατµητικά µέσα<br />

αποδεικνύεται µέσω δοκιµών, η ακραία αγκύρωση τύπου (γ), θα πρέπει να υπολογίζεται για<br />

την εφελκυστική δύναµη στο χαλυβδόφυλλο στην οριακή κατάσταση αστοχίας. Η αντοχή<br />

σχεδιασµού σε διαµήκη διάτµηση πλακών µε ακραίες αγκυρώσεις τύπου (γ) και (δ), µπορεί<br />

να υπολογίζεται µε τη µέθοδο της µερικής σύνδεσης µε την Nc αυξηµένη κατά την αντοχή<br />

σχεδιασµού της ακραίας αγκύρωσης.<br />

- 124 -<br />

N


Η αντοχή σχεδιασµού Ppb.Rd ενός διατµητικού ήλου κεφαλής συγκολληµένου δια µέσου του<br />

χαλυβδόφυλλου που χρησιµοποιείται ως ακραία αγκύρωση, θα λαµβάνεται ως η µικρότερη<br />

τιµή µεταξύ της διατµητικής αντοχής σχεδιασµού του ήλου και της αντοχής σε άντυγα του<br />

χαλυβδόφυλλου υπολογιζόµενης από την παρακάτω σχέση:<br />

όπου:<br />

P, = ∙d ∙ t ∙f ,<br />

= 1 + a<br />

≤ 6,0<br />

d - ddo η διάµετρος του κολάρου της συγκόλλησης που µπορεί να ληφθεί ίση µε 1,1<br />

φορές τη διάµετρο κορµού του ήλου<br />

- a η απόσταση από το κέντρο του ήλου µέχρι το άκρο του χαλυβδόφυλλου, όχι<br />

µικρότερη από 1,5 ddo<br />

- t το πάχος του χαλυβδόφυλλου.<br />

6.7.7.4. Κατακόρυφη διάτµηση<br />

Η κατακόρυφη αντοχή σε διάτµηση Vv,Rd µιας σύµµικτης πλάκας σε πλάτος ίσο µε την<br />

απόσταση µεταξύ των κέντρων των νευρώσεων, θα υπολογίζεται σύµφωνα µε τον<br />

Ευρωκώδικα 2 Μέρος 1-1 Ενότητα 6.2.2.<br />

6.7.7.5. ∆ιάτρηση<br />

Η αντοχή σε διάτρηση Vp,Rd µιας σύµµικτης πλάκας για συγκεντρωµένο φορτίο θα<br />

υπολογίζεται σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 2 Μέρος 1-1 Ενότητα 6.4.4, όπου η κρίσιµη<br />

περίµετρος θα υπολογίζεται όπως δείχνει το Σχήµα 6.21.<br />

- 125 -


Σχήµα 6.21: Κρίσιµη περίµετρος για έλεγχο σε διάτρηση<br />

6.7.8. Έλεγχος σύµµικτων πλακών σε οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας<br />

6.7.8.1. Έλεγχος ρηγµάτωσης του σκυροδέµατος<br />

Το άνοιγµα ρωγµής στην περιοχή αρνητικών ροπών συνεχών πλακών θα ελέγχεται σύµφωνα<br />

µε τον ν Ευρωκώδικα 2 Μέρος 11-1<br />

Ενότητα 7.3. Όπου συνεχείς πλάκες υπολογίζονται ως<br />

αµφιέρειστες, το εµβαδόν του κατά της ρηγµάτωσης οπλισµού επάνω από τι τις τι νευρώσεις δεν<br />

πρέπει να είναι, , στην περίπτωση κατασκευής χωρίς υποστύλωση µικ µικρότερη ρότερη του 0,2% του<br />

εµβαδού του σκυροδέµατος δέµατος επάνω από τις νευρώσεις νευρώσεις, , και στην περίπτωση κατασκευής κατ µε<br />

υποστύλωση ποστύλωση του 0,4% του ως άνω εµβαδού.<br />

6.7.8.2. Παραµόρφωση<br />

Παραµορφώσεις οφειλόµενες σε φόρτιση µόνο του χα χαλυβδόφυλλου, θα υπολογίζονται<br />

σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 3 Μέρος 11-3<br />

Ενότητα 7. Παραµορφώσεις οφειλόµενες σε<br />

φόρτιση του σύµµικτου στοιχείου θα υπολογίζονται µε ελαστική ανάλυση αγνοώντας την<br />

επίδραση πίδραση της συστολής ξήρανσης.<br />

Υπολογισµοί παραµορφώσεων µπορούν να παραλείπονται εάν ταυτόχρονα:<br />

- ο λόγος ανοίγµατος προς ύψος δεν υπε υπερβαίνει ρβαίνει τα όρια που δίνονται στον σ<br />

Ευρωκώδικα 2 Μέρος 11-1<br />

Ενότητα 7.4, για ελαφρά αφρά εντεινόµενο σκυρόδεµα<br />

- 126 -


- για εξωτερικά ανοίγµατα, δεν χρειάζεται να λαµβάνεται υπόψη η ακραία ολίσθηση εάν<br />

το αρχικό φορτίο ολίσθησης κατά τις δοκιµές (οριζόµενο ως το φορτίο που προκαλεί<br />

µία ακραία ολίσθηση 0,5 mm) υπερβαίνει 1,2 φορές το φορτίο λειτουργίας<br />

σχεδιασµού.<br />

Για ένα εσωτερικό άνοιγµα συνεχούς πλάκας όπου η διατµητική σύνδεση είναι τύπου (α), (β)<br />

ή (γ), η παραµόρφωση µπορεί να υπολογίζεται χρησιµοποιώντας τις ακόλουθες<br />

προσεγγίσεις:<br />

- η ροπή αδρανείας µπορεί να λαµβάνεται ως η µέση τιµή της ρηγµατωµένης και µη<br />

ρηγµατωµένης διατοµής<br />

- για το σκυρόδεµα, µπορεί να χρησιµοποιείται µία µέση τιµή του συντελεστή<br />

ισοδυναµίας για µακροπρόθεσµες και βραχυπρόθεσµες επιδράσεις.<br />

Όπου λαµβάνει χώρα ακραία ολίσθηση µεγαλύτερη από 0,5 mm για φορτίο 1,2 φορές<br />

µικρότερο του φορτίου λειτουργίας σχεδιασµού, τότε πρέπει να προβλεφθούν ακραίες<br />

αγκυρώσεις. Εναλλακτικά, οι παραµορφώσεις θα υπολογίζονται λαµβανοµένης υπόψη της<br />

επίδρασης της ακραίας ολίσθησης.<br />

Εάν σε ένα σύµµικτο δάπεδο µε ακραία αγκύρωση η επίδραση της διατµητικής σύνδεσης<br />

µεταξύ του χαλυβδόφυλλου και του σκυροδέµατος δεν είναι γνωστή από πειραµατική<br />

διαδικασία, ο σχεδιασµός θα απλοποιείται µε προσοµοίωµα ενός τόξου µε ελκυστήρα. Η<br />

επιµήκυνση και βράχυνση αυτού του προσοµοιώµατος δίνει την παραµόρφωση που πρέπει<br />

να ληφθεί υπόψη.<br />

6.8. Ανάλυση και έλεγχος µελών<br />

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται ο έλεγχος επάρκειας των σύµµικτων στοιχείων της<br />

κατασκευής. Λόγω του µεγάλου αριθµού των µελών από τα οποία αποτελείται το εν λόγω<br />

κτίριο, ο έλεγχος θα γίνει ενδεικτικά σε ένα περιορισµένο αριθµό, µε βάση τα µέγιστα εντατικά<br />

µεγέθη ανά είδος διατοµής, όπως προέκυψαν από την ανάλυση. Πιο συγκεκριµένα, ελέγχεται<br />

η κύρια δοκός µε την διατµητική της σύνδεση και η σύµµικτη πλάκα.<br />

6.8.1. Κύρια δοκός<br />

Οι κύριες δοκοί έχουν επιλεγεί σύµµικτης διατοµής µε το χαλύβδινο µέρος να αποτελείται από<br />

ΗΕΒ 400 και την πλάκα σκυροδέµατος πάχους 20 cm. Τα µέλη θεωρούνται σε πλαισιακή<br />

στατική λειτουργία µαζί µε τα υποστυλώµατα. Οι εν λόγω δοκοί ελέγχονται έναντι κάµψης και<br />

διάτµησης σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 4. Τα χαρακτηριστικά της διατοµής φαίνονται στον<br />

παρακάτω πίνακα. Το µήκος των δοκών είναι 8 m και η ποιότητα του χάλυβα S235.<br />

- 127 -


6.8.1.1. Έλεγχος κάµψης<br />

Από τους συνδυασµούς των δράσεων προέκυψε ο δυσµενέστερος να δίνει µέγιστη ροπή<br />

κάµψης στο άνοιγµα My,αν = 721,83 kNm και στην στήριξη My,στ = 685,59 kNm, όπως φαίνεται<br />

στο παρακάτω διάγραµµα ροπών (Σχήµα 6.23).<br />

Σχήµα 6.22: Τοµή του κύριου πλαισίου<br />

- 128 -


-700<br />

-600<br />

-500<br />

-400<br />

-300<br />

-454.97<br />

-272.29<br />

-200<br />

-122.37<br />

-174.78<br />

-176.3<br />

-122.37<br />

-100 -56.46<br />

-80.32<br />

-81.4<br />

-52.12<br />

0<br />

0<br />

27.44<br />

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56<br />

27.98<br />

121.91<br />

100<br />

200<br />

71.11<br />

180.83<br />

121.26<br />

179.67<br />

73.35<br />

300<br />

400<br />

500<br />

600<br />

700<br />

800<br />

383.4<br />

Σχήµα 6.23: ∆ιάγραµµα µέγιστων ροπών κάµψης My (kNm)<br />

Κατάταξη διατοµής ΗΕΒ 400 υπό κάµψη<br />

• Κορµός<br />

Άρα ο κορµός είναι κατηγορίας 1.<br />

• Πέλµα<br />

721.83<br />

c<br />

t <br />

-685.59<br />

215.72<br />

c<br />

t <br />

= 298<br />

= 22,07 < 72 ∙ = 72<br />

13,5<br />

= b −t − 2 ∙ r2 300 − 13,5 − 2 ∙ 27 2<br />

= <br />

t <br />

= 4,84 < 9 ∙ ε = 9<br />

24<br />

Άρα το πέλµα είναι κατηγορίας 1.Εποµένως η διατοµή στο σύνολο της είναι κατηγορίας 1.<br />

Συνεργαζόµενο πλάτος<br />

για το άνοιγµα l1 = 4 m :<br />

lo = 0,8 l1 = 0,8 4 = 3,2 m → be,i,1 = lo / 8 = 0,4 m → be,1 = 0,4 + 0,4 = 0,8 m<br />

για το άνοιγµα l1 = 8 m :<br />

-676.99<br />

563.2<br />

-432.06<br />

317.33<br />

428.15<br />

555.76<br />

lo = 0,7 l1 = 0,7 8 = 5,6 m → be,i,1 = lo / 8 = 0,7 m → be,2 = 0,7 + 0,7 = 1,4 m<br />

- 129 -<br />

427.89<br />

323.25<br />

-421.31<br />

-680.07<br />

564.3<br />

-681.75<br />

221.28<br />

720.79<br />

-466.37<br />

-266.16<br />

377.18


Πλαστική ροπή αντοχής σύµµικτης διατοµής<br />

Αντοχές σχεδιασµού υλικών<br />

Θλιπτική δύναµη<br />

D ,<br />

Εφελκυστική δύναµη<br />

<br />

fc ∙ 0,85 2,5<br />

∙ 0,85<br />

C25 ∶ f = = = 1,42<br />

γ 1,50<br />

N<br />

cm S235 ∶ f = fa<br />

<br />

23,5<br />

<br />

= <br />

γ N<br />

= 21,36<br />

1,10 cm = b, ∙ d ∙f = 140cm ∙ 20cm ∙ 1,42 N<br />

= 3.976N<br />

cm Z = A ∙f = 197,80cm ∙ 21,36 N<br />

= 4.225,01N<br />

cm Θέση ουδέτερου άξονα από τη συνθήκη<br />

D = Z → z = ∙ ≤ d<br />

∙ → d < z = d + ∙∙ ≤ d +t<br />

∙<br />

<br />

∙ D, < Z → 3.976N < 4.225,01<br />

Άρα ο πλαστικός ουδέτερος άξονας είναι µέσα στην σιδηροδοκό.<br />

z = d + Z − b ∙ d ∙f <br />

2 ∙f ∙b <br />

<br />

4.225,01N − 140cm ∙ 20cm ∙ 1,42<br />

<br />

= 20 + <br />

2 ∙ 21,36 <br />

∙ 30cm<br />

d = 20cm < z = 20,19cm < + t = 20cm + 2,4cm = 22,4cm<br />

- 130 -<br />

= 20 + 0,19 = 20,19cm<br />

Άρα ο πλαστικός ουδέτερος άξονας βρίσκεται µέσα στο άνω πέλµα της σιδηροδοκού.<br />

Πλαστική ροπή αντοχής σύµµικτης διατοµής<br />

M , = Ζ ∙z − d<br />

2 − 2 ∙f ∙b ∙ z – d∙ z <br />

2 =<br />

= 4.225,01N ∙ 40cm − 20cm<br />

N<br />

– 2 ∙ 21,36 ∙ 140cm<br />

2 cm ∙ 20,19cm − 20cm∙ 20,19cm<br />

= 115.278,83Ncm = 1.152,79Nm<br />

2<br />

Πλαστική ροπή αντοχής χαλύβδινης διατοµής<br />

, = , ∙ = 3232 ∙ 21,36 N<br />

= 69035,52Ncm = 690,36Nm<br />

cm Έλεγχοι επάρκειας<br />

M , = 1.152,79Nm > M , = 721,83Nm<br />

M , = 690,36Nm > M ,ή = 685,59Nm


Άρα η διατοµή είναι επαρκής, τόσο στο άνοιγµα όπου λειτουργεί ως σύµµικτη, όσο και στην<br />

στήριξη που λειτουργεί µόνο η χαλύβδινη, λόγω της ανάληψης εφελκυστικών τάσεων από το<br />

σκυρόδεµα και της ρηγµάτωσής του.<br />

6.8.1.2. Έλεγχος διάτµησης<br />

Από τους συνδυασµούς των δράσεων προέκυψε ο δυσµενέστερος να δίνει µέγιστη διατµητική<br />

δύναµη Vz = 890,06 kN στη θέση y = 44 m, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραµµα<br />

τεµνουσών (Σχήµα 6.24).<br />

Κατάταξη διατοµής ΗΕΒ 400 υπό διάτµηση<br />

h t η = 1,20 ∙ γ = 1,20 ∙<br />

γ 1,10<br />

= 1,32<br />

1,00<br />

= 298<br />

72 ∙ ε 72 ∙ 1<br />

= 22,07 < = = 54,55<br />

13,5 η 1,32<br />

Άρα δεν απαιτείται να γίνει έλεγχος για αντοχή σε κύρτωση του κορµού.<br />

Πλαστική αντοχής τέµνουσας σύµµικτης διατοµής<br />

V, = ∙f 29,8cm ∙ 1,35cm ∙ 23,5N/cm<br />

= = 1.945,83N > V = 890,06N<br />

3∙γ <br />

3∙ 1<br />

1<br />

2 V, = 1<br />

2 1.945,83N = 972,92N > V = 890,06N<br />

Άρα δεν απαιτείται αποµείωση της αντοχής σε κάµψη της διατοµής λόγω τέµνουσας.<br />

- 131 -


-1000<br />

-900<br />

-800<br />

-700<br />

-600<br />

-500<br />

-400<br />

-300<br />

-200<br />

-100 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56<br />

-43.52 -47.08<br />

-2.26 -0.69<br />

0<br />

0.81<br />

-2.81<br />

100 167.97<br />

44.08<br />

45.51<br />

200<br />

300<br />

400<br />

500<br />

600<br />

700<br />

800<br />

900<br />

1000<br />

6.8.1.3. ∆ιατµητική σύνδεση<br />

Σχήµα 6.24: ∆ιάγραµµα µέγιστων τεµνουσών δυνάµεων Vz<br />

Εκλέγεται διάµετρος ήλων d = 24 mm, ύψους h = 150 mm και τάση θραύσης fu = 500 MPa.<br />

Η αντοχή ενός διατµητικού ήλου κεφαλής είναι:<br />

p = 0,8 ∙f ∙<br />

π ∙d<br />

∙<br />

4<br />

1<br />

γ = 0,8 ∙ 50 N<br />

cm<br />

- 132 -<br />

∙ 2,4cm<br />

∙π ∙ 4<br />

1<br />

= 144,7N<br />

1,25<br />

p = 0,29 ∙ a ∙d ∙f ∙E ∙ 1<br />

= 0,29 ∙ 1 ∙2,4cm<br />

γ ∙4,0 N N 1<br />

∙ 3.050 ∙<br />

cm cm 1,25<br />

όπου<br />

-466.52<br />

-255.02<br />

379.47<br />

798.9<br />

-893.06<br />

-470.07<br />

375.91<br />

846.79<br />

= 158,1N<br />

-422.19<br />

423.8<br />

Άρα η τελική αντοχή του ήλου είναι:<br />

Μέθοδος Ισοδύναµης ∆ιατοµής<br />

-845.18<br />

843.72<br />

-425.26<br />

420.73<br />

845.29<br />

-423.68<br />

422.3<br />

-846.67<br />

843.18<br />

h 150mm<br />

= = 6,25 > 4 → = 1<br />

d 24mm<br />

p = min 144,7N,158,1N = 144,7N<br />

η = Ε = <br />

Ε 210.000MPa<br />

= 6,89<br />

30.500MPa<br />

-848.79<br />

-425.8<br />

420.18<br />

890.06<br />

-378.91<br />

467.07<br />

-801.9<br />

-377.48<br />

-165.99<br />

468.5<br />

257


A = A + A η = 197,80cm 20cm ∙ 140cm<br />

+ = 604,19cm<br />

6,89<br />

<br />

A ∙z +<br />

z = <br />

<br />

∙z 197,80cm<br />

= <br />

A ∙ 40cm + ∙<br />

∙ 10cm<br />

,<br />

604,19cm = 19,82cm<br />

b ∙ h<br />

I = <br />

12 = 140cm ∙ 20cm = 93.333,33cm<br />

12<br />

<br />

I = I +I + A ∙ z −z + A <br />

η ∙z −z <br />

Στατική Ροπή<br />

S = b ∙ d<br />

η<br />

= 57.680cm + 93.333,33cm + 197,80cm ∙ 40cm − 19,82cm <br />

+<br />

20cm ∙ 140cm<br />

∙ 10cm − 19,82cm<br />

6,89<br />

= 270.752,68cm ∙ z − d<br />

2<br />

∆ιατµητική ροή Τx επί της διεπιφάνειας<br />

140cm ∙ 20cm<br />

= ∙ 19,82cm −<br />

6,89<br />

20cm<br />

= 3.990,71cm<br />

2<br />

Τ = V ∙S <br />

I <br />

Έλεγχος για τµήµα µήκους l = 1 m (Τµήµα 1 ο )<br />

Μέση Τέµνουσα<br />

Μέση ροή<br />

Τ = V ∙S <br />

I <br />

V = V +V <br />

2<br />

Απόσταση µεταξύ διατµητικών συνδέσµων<br />

Πλήθος διατµητικών συνδέσµων<br />

Έλεγχος Vl<br />

= V ∙ 3.990,71cm <br />

270.752,68cm <br />

890,06N + 678,64N<br />

= = 784,35N<br />

2<br />

784,35N ∙ 3.990,71cm<br />

= <br />

270.752,68cm = 11,561 N N<br />

= 1.156,1<br />

cm m<br />

V = T ∙ l = 1.156,1 N<br />

∙ 1m = 1.156,1N<br />

m<br />

e = p <br />

T <br />

Άρα τοποθετώ 1 Φ24 ανά 12,5 cm.<br />

= 144,7N<br />

11,561 = 12,52cm<br />

<br />

N = l<br />

= <br />

e 100cm<br />

= 7,987 → 8ήλοι<br />

12,52cm<br />

e = l 100cm<br />

= = 12,5cm<br />

N 8<br />

V = 1.156,3N < 8 ∙ 144,7 = 1.157,6<br />

- 133 -


Έλεγχος Tx,max<br />

T , = V ∙S <br />

I <br />

890,06N ∙ 3.990,71cm<br />

= <br />

270.752,68cm = 13,12 N<br />

cm > 1,10 ∙p <br />

= 1,10 ∙<br />

e 144,7N<br />

12,5cm<br />

= 12,73 N<br />

cm <br />

e < 1,10 ∙ p = 1,10 ∙<br />

T, 144,7N<br />

13,12 = 12,13cm → e = 12cm<br />

<br />

Εποµένως τελικά επιλέγω 1 Φ24 ανά 12 cm.<br />

Οµοίως προκύπτουν και τα υπόλοιπα τµήµατα, τα αποτελέσµατα των οποίων παρατίθενται<br />

συγκεντρωτικά στον παρακάτω πίνακα 6.5.<br />

TMHMA 1o TMHMA 2o TMHMA 3o TMHMA 4o TMHMA 5o<br />

Sx (cm 3 ) 3990.71 3990.71 3990.71 3990.71 3990.71<br />

Vx (kN) 784.35 572.935 361.52 150.105 22.2<br />

Tx (kN/cm) 11.561 8.445 5.329 2.212 0.327<br />

Vl (kN) 1156.1 844.5 532.9 221.2 32.7<br />

ex (cm) 12.52 17.13 27.15 65.42 442.51<br />

N 7.987 5.838 3.683 1.529 0.226<br />

Πλήθος ήλων 8 6 4 2 1<br />

Έλεγχος Vl ok ok ok ok ok<br />

Έλεγχος Tx,max fail ok ok ok ok<br />

Απόσταση ήλων µετά<br />

από ελέγχους (cm)<br />

12 16.65 25 50 21<br />

Πίνακας 6.5: Συγκεντρωτικά στοιχεία τµηµάτων από έλεγχο διατµητικής σύνδεσης<br />

Έλεγχοι αποστάσεων ήλων<br />

Η κέντρο µε κέντρο απόσταση των ήλων κατά την διεύθυνση της διατµητικής δύναµης δεν<br />

πρέπει να είναι µικρότερη από 5ds, δηλαδή 120 mm, γεγονός που εξασφαλίζεται σε όλα τα<br />

επιµέρους τµήµατα. Η διάµετρος ενός διατµητικού ήλου δεν πρέπει να ξεπερνά το 2,5tf, όπου<br />

tf είναι το πάχος του πέλµατος επί του οποίου συγκολλείται ο ήλος, δηλαδή όχι µεγαλύτερη<br />

από 60 mm, γεγονός που ισχύει. Τέλος, η µέγιστη διαµήκης απόσταση των ήλων είναι ίση µε<br />

6d ή 80 cm, όπου d είναι το πάχος της πλάκας, δηλαδή 120 cm, πράγµα που εξασφαλίζεται.<br />

6.8.2. Σύµµικτη πλάκα<br />

Η σύµµικτη πλάκα έχει επιλεγεί Symdeck 73 πάχους t = 1,25 mm της εταιρείας ΕΛΑΣΤΡΟ<strong>Ν</strong><br />

ΑΕΒΕ, τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά της οποίας φαίνονται στο παρακάτω σχήµα (Σχήµα _)<br />

και τα αδρανειακά χαρακτηριστικά του τραπεζοειδούς χαλυβδόφυλλου ανά µέτρο πλάτους<br />

διατοµής δίνονται στο πίνακα 6.6.<br />

- 134 -


Σχήµα 6.25: Γεωµετρικά χαρακτηριστικά του τραπεζοειδούς χαλυβδόφυλλου Symdeck 73<br />

Πάχος t (mm) 0,75 0,80 1,00 1,25<br />

Βάρος G (kg/m 2 ) 9,81 10,47 13,08 16,36<br />

Επιφάνεια A (cm 2 /m) 12,76 13,533 16,96 21,31<br />

Ροπή αδράνειας Ιy (cm 4 /m) 110,01 117,33 147,22 184,43<br />

Ροπή αντίστασης Wy (cm 3 /m) 27,57 29,48 36,99 42,23<br />

Πίνακας 6.6: Αδρανειακά χαρακτηριστικά του τραπεζοειδούς χαλυβδόφυλλου ανά µέτρο<br />

πλάτους διατοµής<br />

Τα χαλυβδόφυλλα τοποθετούνται εγκάρσια προς τις υποστηρίζουσες δοκούς, δηλαδή<br />

εγκάρσια ως προς τις διαδοκίδες, εποµένως το άνοιγµα µεταξύ τους είναι 2 m. Η επίλυση και<br />

ο έλεγχος, τόσο στην φάση κατασκευής, όσο και λειτουργίας, των εντατικών µεγεθών και των<br />

βελών κάµψης του τραπεζοειδούς χαλυβδόφυλλου πραγµατοποιήθηκαν µε το πρόγραµµα<br />

Symdeck Designer του κατασκευαστή (βλέπε Σχήµατα 6.26 – 6.29). Παρατηρείται ότι η<br />

σύµµικτη πλάκα ικανοποιεί όλους τους ελέγχους.<br />

- 135 -


Σχήµα 6.26: Πρόγραµµα Symdeck Designer για διαστασιολόγηση του τραπεζοειδούς<br />

χαλυβδόφυλλου Symdeck 73<br />

Σχήµα 6.27: Έλεγχοι και διάγραµµα ροπών κάµψης του τραπεζοειδούς χαλυβδόφυλλου<br />

Symdeck 73 στην φάση κατασκευής<br />

- 136 -


Σχήµα 6.28: Έλεγχοι και διάγραµµα ροπών κάµψης του τραπεζοειδούς χαλυβδόφυλλου<br />

Symdeck 73 στην φάση λειτουργίας<br />

Σχήµα 6.29: Έλεγχοι και διάγραµµα τεµνουσών δυνάµεων του τραπεζοειδούς<br />

χαλυβδόφυλλου Symdeck 73 στην φάση λειτουργίας<br />

- 137 -


7. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩ<strong>Ν</strong><br />

Στην παρούσα εργασία παρουσιάστηκε η ανάλυση και διαστασιολόγηση ενός σύµµικτου<br />

κτιρίου εµπορικού κέντρου µε αίθριο σύµφωνα µε τους ισχύοντες κανονισµούς. Στην εν λόγω<br />

κατασκευή, προσδιορίστηκαν τα φορτία που καταπονούν το φορέα και όλοι οι δυνατοί<br />

συνδυασµοί των δράσεων, µε τους οποίους έγινε η διαστασιολόγησή της στις οριακές<br />

καταστάσεις αστοχίας και λειτουργικότητας. Στη συνέχεια, ακολούθησε η ανάλυση και ο<br />

έλεγχος των κρισιµότερων διατοµών του φορέα. Κατά τον έλεγχο επάρκειας των µελών, όπου<br />

διαπιστώθηκε αδυναµία ανάληψης των εντατικών µεγεθών, επανασχεδιάστηκε είτε το µέλος<br />

είτε κάποιο τµήµα της κατασκευής ή και ακόµα και η κατασκευή στο σύνολό της. Μέσα από<br />

αυτή την διαδικασία προέκυψε ο τελικός φορέας (βλέπε σχήµατα 7.1 και 7.2), στον οποίο<br />

χρησιµοποιούνται οι ακόλουθες διατοµές και ποσότητες (Πίνακας 7.1).<br />

Σχήµα 7.1: Γενική άποψη του τελικού φέροντα οργανισµού της κατασκευής<br />

Σχήµα 7.2: Αναλυτική άποψη του τελικού φέροντα οργανισµού της κατασκευής<br />

- 138 -


∆ιατοµή<br />

Μέγιστο µήκος<br />

(m)<br />

Συνολικό Μήκος<br />

(m)<br />

Συνολικό Βάρος<br />

(kg)<br />

HE 500 B 4,00 1.104,00 206.813,00<br />

HE 400 B 8,00 3.312,00 513.360,00<br />

HE 320 B 2,83 543,06 68.781,00<br />

HE 450 B 8,00 104,00 17.796,00<br />

Σύνολο χαλύβδινων διατομών 806.750,00<br />

B/H = 70 / 130 cm 5,00 450,00 1.092.000,00<br />

B/H/B0/H0 60/120/180/80 cm 8,00 1.208,00 3.624.000,00<br />

B/H/B0/H0 400/70/30/20 cm 8,00 888,00 2.109.000,00<br />

B/H/B0/H0 200/70/30/20 cm 8,00 304,00 418.000,00<br />

B/H/B0/H0 100/70/30/20 cm 8,00 16,00 14.000,00<br />

Σύνολο διατομών από σκυρόδεμα 7.257.000,00<br />

Πίνακας 7.1: Συγκεντρωτικός πίνακας χρησιµοποιούµενων διατοµών και ποσοτήτων<br />

Οι κυριότεροι έλεγχοι που πραγµατοποιήθηκαν ήταν έναντι µονοαξονικού εφελκυσµού,<br />

θλίψης, διάτµησης, κάµψης, λυγισµού τόσο καµπτικού όσο και στρεπτοκαµπτικού/πλευρικού,<br />

καθώς και η αλληλεπίδραση αυτών.<br />

Στον έλεγχο επάρκειας της σύµµικτης δοκού πραγµατοποιήθηκε ελαστική ρηγµατωµένη<br />

ανάλυση µε πλήρη διατµητική σύνδεση µε διατµητικούς ίλους κεφαλής d = 24 mm.<br />

Επιλέχθηκε πλήρης διατµητική σύνδεση λόγω της χρήσης του κτιρίου ως εµπορικού κέντρου<br />

και της δυνατότητας συνάθροισης κοινού κατά µεγάλο µέρος του 24ώρου. Επιπλέον, στην<br />

ρηγµατωµένη ανάλυση, αυξάνουν οι ροπές στο άνοιγµα, γεγονός ευµενέστερο λόγω της<br />

σύµµικτης λειτουργίας της δοκού, µικραίνουν οι ροπές στην στήριξη ανακουφίζοντας έτσι την<br />

χαλύβδινη διατοµή, επιτυγχάνοντας µε αυτό τον τρόπο µια ανακατανοµή ροπών από το<br />

στήριγµα στο άνοιγµα µε το µονό µειονέκτηµα την ταυτόχρονη αύξηση των βελών.<br />

Η πυροπροστασία – πυραντοχή του φέροντα οργανισµού εξασφαλίζεται µε την χρήση<br />

κατάλληλης ποιότητας και πάχους βαφής για διάρκεια 120’ όπως απαιτείται από τους<br />

κανονισµούς για την εκκένωση του κτιρίου, και κατάλληλης ποιότητας και διαµόρφωσης,<br />

σύµφωνα µε τις προδιαγραφές του κατασκευαστή, χωρισµάτων και επενδύσεων από στοιχεία<br />

ξηράς δόµησης, δηλαδή πυράντοχες γυψοσανίδες ενδεικτικού τύπου KNAUF 12,50 mm σε<br />

επάλληλες στρώσεις µε µόνωση από πετροβάµβακα κατάλληλου πάχους και ειδικού βάρους.<br />

- 139 -


Βιβλιογραφικές πηγές<br />

Βάγιας Ι., Ερµόπουλος Ι., Ιωαννίδης Ι., «Σχεδιασµός δοµικών έργων από χάλυβα, µε βάση τα<br />

τελικά κείµενα των Ευρωκωδίκων», Εκδόσεις Κλειδάριθµος, 2005<br />

Βάγιας Ι., Ερµόπουλος Ι., Ιωαννίδης Ι., «Σιδηρές Κατασκευές, Ανάλυση και διαστασιολόγηση»,<br />

Εκδόσεις Κλειδάριθµος, 2003<br />

Βάγιας Ι., Ερµόπουλος Ι., Ιωαννίδης Ι., «Σιδηρές Κατασκευές, Παραδείγµατα εφαρµογής του<br />

Ευρωκώδικα 3, Τόµος Ι», Εκδόσεις Κλειδάριθµος, 2005<br />

Βάγιας Ι., Ερµόπουλος Ι., Ιωαννίδης Ι., «Σιδηρές Κατασκευές, Παραδείγµατα εφαρµογής του<br />

Ευρωκώδικα 3, Τόµος ΙΙ», Εκδόσεις Κλειδάριθµος, 2005<br />

Chopra Α., «∆υναµική των κατασκευών-Θεωρία και εφαρµογές στη σεισµική µηχανική», 3η<br />

Έκδοση, Εκδόσεις Μ Γκιούρδας 2007.<br />

Ερµόπουλος Ι., Στοιχεία σχεδιασµού µεταλλικών κατασκευών, 2000.<br />

Ερµόπουλος Ι., «Ευρωκώδικας 1 – Βασικές αρχές σχεδιασµού και δράσεις επί των<br />

κατασκευών, Ερµηνευτικά σχόλια και παραδείγµατα εφαρµογής», 2η Έκδοση, Εκδόσεις<br />

Κλειδάριθµος, Αθήνα 2005.<br />

Εταιρεία Ερευνών Μεταλλικών Έργων (ΕΕΜΕ): «Τόµοι πρακτικών Εθνικών Συνεδρίων<br />

Σιδηρών Κατασκευών».<br />

Καρύδη Π. Γ., «Σηµειώσεις αντισεισµικής τεχνολογίας», Εκδόσεις Εθνικού Μετσόβιου<br />

Πολυτεχνείου, 1996.<br />

Κατσικαδέλης Ι. Θ., «∆υναµική των Κατασκευών, Τόµος ΙΙ», Εκδόσεις Εθνικού Μετσόβιου<br />

Πολυτεχνείου, Αθήνα 2003.<br />

Ο.Α.Σ.Π-ΣΠΜΕ «Ελληνικός Αντισεισµικός Κανονισµός ΕΑΚ 2000», Αθήνα 2001<br />

Παπασταµατίου ∆. Ι., Ψυχάρης., «Βοηθητικές σηµειώσεις αντισεισµικής τεχνολογίας»,<br />

Εκδόσεις Εθνικού Πολυτεχνείου, Αθήνα 2001.<br />

Ευρωκώδικας 0: «Βάσεις σχεδιασµού», EN 1990:2002<br />

- 140 -


Ευρωκώδικας 1: «Βάση µελέτης και δράσεων στις κατασκευές», Μέρος 1-1: Βάσεις<br />

Σχεδιασµού, CEN, ENV 1991-1:2002<br />

Ευρωκώδικας 1: «Βάση µελέτης και δράσεων στις κατασκευές», Μέρος 1-3: Φορτία χιονιού,<br />

CEN, ENV 1991-1-3:2002<br />

Ευρωκώδικας 1: «Βάση µελέτης και δράσεων στις κατασκευές», Μέρος 1-4: ∆ράση του<br />

ανέµου, CEN, ENV 1991-1-4:2002<br />

Ευρωκώδικας 1: «Βάση µελέτης και δράσεων στις κατασκευές», Μέρος 1-5: ∆ράση λόγω<br />

θερµοκρασιακών µεταβολών, CEN, ENV 1991-1-5:2002<br />

Ευρωκώδικας 3: «Σχεδιασµός µεταλλικών κατασκευών», Μέρος 1-1: Γενικοί κανόνες, και<br />

κανόνες για κτίρια, CEN, ENV 1993-1-1<br />

Ευρωκώδικας 4: «Σχεδιασµός σύµµικτων κατασκευών από χάλυβα και σκυρόδεµα», Μέρος<br />

1-1: Γενικοί κανόνες, και κανόνες για κτίρια, CEN, ENV 1994-1-1<br />

∆ιευθύνσεις διαδικτύου µε πληροφοριακό υλικό<br />

http://www.fgg.uni-lj.si/kmk/esdep/master/wg13/l0100.htm<br />

www.sofistik.gr<br />

www.kingspanstructural.com<br />

www.elastron.gr<br />

http://eng.ccs.gr/product.asp?ITMID=31&LANG=GR<br />

- 141 -

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!