Ικανοτικός σχεδιασμός και μελέτη συμπεριφοράς πολυώροφων μεταλλικών κτιρίων κατά τον Ευρωκώδικα 8 - Μπαλαούρα, Ελεονώρα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών, 2016)
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον ικανοτικό σχεδιασμό κανονικών πολυώροφων μεταλλικών κτιρίων με χιαστί συνδέσμους δυσκαμψίας, ενώ παράλληλα διερευνάται η φέρουσα ικανότητα και συμπεριφορά της με χρήση μη γραμμικών αναλύσεων. Συγκεκριμένα, μελετάται αναλυτικά η επιρροή της διάταξης 6.7.2(2) του Ευρωκώδικα 8 στη φέρουσα ικανότητα της κατασκευής υπό σεισμικά φορτία, η οποία διευκρινίζει πως η συνεισφορά του θλιβόμενου συνδέσμου δυσκαμψίας πρέπει να αγνοείται στην ανάλυση και, κατά συνέπεια, στη διαστασιολόγηση της κατασκευής. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι θεμελιώδεις αρχές που διέπουν τον ικανοτικό σχεδιασμό μεταλλικών κτιρίων κατά τον Ευρωκώδικα 8, με ιδιαίτερη έμφαση στην εμβάθυνση της σημασίας εφαρμογής τους. Ορίζονται οι απαιτούμενες παράμετροι του αντισεισμικού σχεδιασμού, οι οποίες καθορίζουν τόσο τη μέθοδο ανάλυσης, όσο και τα σεισμικά φορτία σχεδιασμού που επιβάλλονται στην κατασκευή. Ακολούθως, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά οι απαιτούμενες κανονιστικές διατάξεις και έλεγχοι για όλα τα κύρια μέλη ενός μεταλλικού κτιρίου υπό σεισμικά και μη φορτία, τόσο για συστήματα πλαισίων ροπής, όσο και για συστήματα χιαστί συνδέσμων δυσκαμψίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο διατυπώνονται 4 δυνατά σενάρια διαστασιολόγησης ενός τριώροφου μεταλλικού κτιρίου με χρήση γραμμικών αναλύσεων για την ορθότερη διερεύνηση της υπό έρευνα διάταξης. Προκειμένου τα συμπεράσματα που θα εξάγονταν από τις μη γραμμικές αναλύσεις που θα εκτελεστούν στη συνέχεα να είναι όσο το δυνατόν ρεαλιστικά, η κατασκευή επαναδιαστασιολογείται σε κάθε περίπτωση ώστε να υπακούει σε όλες τις κανονιστικές διατάξεις των Ευρωκωδίκων 3 και 8. Για το λόγο αυτό, αναπτύχθηκε μία μεθοδολογία βέλτιστου σχεδιασμού κανονικών μεταλλικών κτιρίων, που αποσκοπεί τόσο στην οικονομία υλικού, όσο και στην ελαχιστοποίηση του πλήθους των απαιτούμενων αναλύσεων. Στο τρίτο κεφάλαιο μελετάται η συμπεριφορά του τριώροφου κτιρίου με χρήση μη γραμμικών αναλύσεων γεωμετρίας και υλικού για σεισμική διέγερση στη διεύθυνση των συνδέσμων δυσκαμψίας για κάθε σενάριο διαστασιολόγησης. Στόχος είναι η εκτίμηση του ‘πραγματικού’ οριακού φορτίου της κατασκευής, όταν λαμβάνεται υπόψη ο θλιβόμενος σύνδεσμος και, κατ’ επέκταση, η μεταλυγισμική του συμπεριφορά. Εξετάζεται, ύστερα, η τήρηση και μη του κριτηρίου λυγηρότητας στη φέρουσα ικανότητα της κατασκευής, καθώς αποτελεί εξαιρετικά καθοριστικό κριτήριο του Ευρωκώδικα 8 στη διαστασιολόγηση των συνδέσμων δυσκαμψίας. Στη συνέχεια του ίδιου κεφαλαίου εισάγεται ένα πέμπτο σενάριο διαστασιολόγησης, στο οποίο η υπό μελέτη κατασκευή διαστασιολογείται αποκλειστικά ως προς τα αναπτυσσόμενα εντατικά μεγέθη των συνδυασμών σχεδιασμού, ενώ αγνοούνται πλήρως οι απαιτήσεις του ικανοτικού σχεδιασμού. Σκοπός αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η αξία του ικανοτικού σχεδιασμού στην περίπτωση όπου οι χαρακτηριστικές τιμές, είτε της σεισμικής έντασης ή των αντοχών, δεν είναι οι αναμενόμενες κατά το σχεδιασμό. Με αφορμή τη δεύτερη περίπτωση, διεξάγεται παραμετρική διερεύνηση ως προς το υλικό των συνδέσμων δυσκαμψίας αλλά και των άμεσα συνδεδεμένων στύλων. Τέλος, η κατασκευή αποτιμάται σε όρους οριακού φορτίου για κάθε σενάριο ως προς την απαιτούμενη σεισμική τέμνουσα, ενώ το αποτελεσματικότερο σενάριο διαστασιολόγησης προτείνεται ως μία πιο ρεαλιστική προσέγγιση της συμμετοχής του θλιβόμενου συνδέσμου στη φέρουσα ικανότητα της κατασκευής.