Κανονιστική και αριθμητική διερεύνηση χαλύβδινων δοκών με κυκλικά διάκενα κορμού - Νούσιου, Αντωνία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών, 2016)
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την κανονιστική και αριθμητική διερεύνηση χαλύβδινων δοκών με κυκλικά διάκενα κορμού. Η δημιουργία διακένων κορμού εισάγει νέους τρόπους αστοχίας της δοκού και αναπτύσσονται πρόσθετα βέλη κάμψης. Ο έλεγχος δοκών με διάκενα κορμού σύμφωνα με το προσχέδιο του ΕΝ1993-1-13 αποτελεί μία νέα προτεινόμενη μέθοδο για την πρόληψη ενδεχομένων αστοχιών και διερευνάται η εγκυρότητα σε σύγκριση με τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται ιστορική αναδρομή στη χρήση δοκών με διάκενα κορμού και περιγράφονται οι μέθοδοι κατασκευής που χρησιμοποιούνται, ενώ παρουσιάζεται η δυνατότητα δημιουργίας δοκών με διάκενα κορμού μεταβαλλόμενου ύψους και καμπυλωμένης γεωμετρίας. Ακολούθως, παρατίθενται παραδείγματα χρήσης δοκών με διάκενα κορμού και τονίζονται τα πλεονεκτήματα τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μηχανική συμπεριφορά δοκών με διάκενα κορμού και η προτεινόμενη μέθοδος ανάλυσης τους ως μία ισοδύναμη δοκός Vierendeel. Στη συνέχεια περιγράφονται αναλυτικά οι μορφές αστοχίας των δοκών και τονίζεται η σημασία σωστού σχεδιασμού και ελέγχου για τη διαφύλαξη της ακεραιότητας τους. Παρατίθενται γενικοί κανόνες σχεδιασμού δοκών με διάκενα κορμού και πιο αναλυτικά για κυκλικά και ορθογωνικά διάκενα. Επιπλέον, γίνεται αναφορά στους λόγους που οδηγούν στην ανάγκη ενίσχυσης των διακένων και παρατίθενται βασικοί κανόνες σχεδιασμού που προέκυψαν ύστερα από μελέτες. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση του προσχεδίου του ΕΝ1993-1-13 που αναφέρεται στο σχεδιασμό δοκών με διάκενα κορμού. Αρχικά γίνεται αναφορά στο πεδίο εφαρμογής των κανονισμών και στους ορισμούς που χρησιμοποιούνται για την ανάλυση των δοκών. Ακολούθως παρατίθενται οι γεωμετρικοί περιορισμοί δοκών με διάκενα κορμού και οι κανονισμοί για την κατηγοριοποίηση των διατομών. Περιγράφεται αναλυτικά ο υπολογισμός της αντοχής δοκών με διάκενα κορμού, μεμονωμένα ή πολλαπλά, στην Οριακή Κατάσταση Αστοχίας (ΟΚΑ) και ο έλεγχος στην Οριακή Κατάσταση Λειτουργικότητας (ΟΚΛ). Με βάση το παραπάνω προσχέδιο γίνεται η επίλυση ενός παραδείγματος δοκού με διάκενα κορμού και σχεδιάζεται ο δρόμος ισορροπίας της. Στο τέταρτο κεφάλαιο πραγματοποιούνται αριθμητικές αναλύσεις δοκών με κυκλικά διάκενα κορμού. Περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος με τον οποίο προσομοιώνεται αριθμητικά η δοκός και διερευνάται ο κατάλληλος τύπος μη γραμμικής ανάλυσης που θα υιοθετηθεί και το μέγεθος της αρχικής ατέλειας που εισάγεται. Ακολούθως παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων και συγκρίνονται με τα αποτελέσματα των κανονιστικών διατάξεων ως προς το οριακό φορτίο της δοκού και το συνολικό βέλος που αναπτύσσεται. Με βάση το διάγραμμα καμπτικών ροπών της δοκού εξετάζεται η δυνατότητα ανάπτυξης της πλαστικής και ελαστικής ροπής αντοχής και διερευνάται η αποτελεσματικότητα των κανονισμών ως προς την κατηγοριοποίηση της δοκού. Στο πέμπτο και έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα παραμετρικής διερεύνησης μέσω μη γραμμικών αναλύσεων γεωμετρίας και υλικού με αρχικές ατέλειες. Στο πέμπτο κεφάλαιο μελετάται η επιρροή της διαμέτρου (ho) στην απόκριση της δοκού και συγκρίνεται με την απόκριση της αντίστοιχης συμπαγούς δοκού, ενώ στο έκτο κεφάλαιο η επιρροή της απόστασης μεταξύ των κέντρων γειτονικών διακένων (s). Σε κάθε κεφάλαιο παρουσιάζεται η μεταβολή του οριακού φορτίου συναρτήσει της αντίστοιχης παραμέτρου. Ακολούθως τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων συγκρίνονται με τα αποτελέσματα των κανονιστικών διατάξεων. Στο τέλος του έκτου κεφαλαίου συγκρίνεται η επιρροή της διαμέτρου και της αποστάσεως των κέντρων γειτονικών διακένων μέσω του λόγου α στην απόκριση της δοκού. Στο έβδομο κεφάλαιο μελετάται η επιρροή του πάχους του κορμού στην απόκριση δοκών με διάκενα κορμού. Το πάχος του κορμού καθορίζει τη λυγηρότητά του και κατά συνέπεια διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην τοπική ευστάθεια της δοκού. Τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων συγκρίνονται με τα αποτελέσματα των κανονιστικών διατάξεων ως προς τη μεταβολή του οριακού φορτίου συναρτήσει του πάχους κορμού και τη μορφή αστοχίας. Στο όγδοο κεφάλαιο εξετάζεται η επιρροή της θέσης επιβολής συγκεντρωμένου φορτίου σε δοκό με κυκλικά διάκενα κορμού. Οι κανονιστικές διατάξεις δεν αναφέρουν κάποιο κανόνα για τη θέση επιβολής του φορτίου και την αναμενόμενη αστοχία. Για το λόγο αυτό υιοθετείται ένας γενικός κανόνας που αναφέρεται σε ορθογωνικά διάκενα κορμού που προέκυψε από πειραματικά αποτελέσματα. Ακολούθως διερευνάται η επιρροή του πάχους κορμού στη μορφή αστοχίας δοκού με διάκενα κορμού που καταπονείται από συγκεντρωμένο φορτίο. Τέλος, στο ένατο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα γενικά συμπεράσματα της διπλωματικής εργασίας και διατυπώνονται ορισμένες προτάσεις για την περαιτέρω διερεύνηση της απόκρισης των δοκών με κυκλικά διάκενα κορμού.