Analysis of pallet racking systems with equivalent beam elements - Τσαρπαλής, Δημήτριος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2018)
Τα Αυτοματοποιημένα Συστήματα Αποθήκευση Παλετών (ΑΣΑΠ) αποτελούν την αιχμή του δόρατος στην τεχνολογία αποθήκευσης, αφού προσφέρουν πολλαπλά οφέλη σε όρους κόστους, χώρου και ενέργειας σε σχέση με τα παραδοσιακά συστήματα. Παρά το γεγονός ότι αποτελούν ελαφρές μεταλλικές κατασκευές, τα ΑΣΑΠ φέρουν πολύ υψηλά ωφέλιμα φορτία, κατά πολύ μεγαλύτερα από τα ίδια βάρη, αντίθετα με ότι συμβαίνει στις συνήθεις κατασκευές Πολιτικού Μηχανικού. Συνεπώς, οι τυπικές μέθοδοι σχεδιασμού δεν μπορούν να εφαρμοστούν για τα ΑΣΑΠ, ιδίως όταν λαμβάνονται υπόψη οριζόντιες δράσεις, όπως σεισμικές ή ανέμου. Η προαναφερθείσα έλλειψη γνώσης και οδηγών σχεδιασμού για τα ΑΣΑΠ, καθιστούν σα-φή την ανάγκη για προσδιορισμό αξιόπιστων συντελεστών συμπεριφοράς (q), καθώς και την εκτίμηση της σεισμικής τους επικινδυνότητας. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να με-λετηθούν πληθώρα παραδειγμάτων σχεδιασμού σε διάφορες περιπτώσεις και συνδυα-σμούς φορτίσεων, σταθερές στο χρόνο (βάρη μεταλλικού σκελετού, παλετών, μηχανολο-γικού εξοπλισμού κ.λπ.) ή μεταβλητές (σεισμός, ριπές ανέμου). Παρατηρώντας τη μορφολογία ενός τυπικού ΑΣΑΠ, είναι προφανές ότι η προσομοίωση σε περιβάλλον Πεπερασμένων Στοιχείων είναι μια απαιτητική διαδικασία﮲ αποτελούνται από εκατοντάδες ή χιλιάδες χαλύβδινα μέλη τα οποία συνδέονται με ημιάκαμπτους ή αρθρω-τούς κόμβους. Οι σύγχρονοι υπολογιστές με την υψηλή ισχύ που διαθέτουν, σε συνδυασμό με τη χρήση αποδοτικών αλγορίθμων, μπορούν να χειριστούν γραμμικά συστήματα με με-γάλη ευκολία και συνεπώς, οι γραμμικές αναλύσεις μπορούν να εκτελεστούν λαμβάνοντας υπόψη όλα τα δομικά μέλη στο στατικό προσομοίωμα. Το πρόβλημα γεννάται όταν εξετά-ζονται μη γραμμικά φαινόμενα, θεωρώντας δηλαδή μη γραμμικότητα υλικού ή γεωμετρίας. Η λεπτομερής μη γραμμική προσομοίωση όλων τα μελών ενός ΑΣΑΠ οδηγεί σε υπερ-βολικά χρονοβόρες αναλύσεις που πολλές φορές χαρακτηρίζονται από προβλήματα αριθμητικής σύγκλισης και αστάθειας. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, το πολύπλοκο μοντέλο του ΑΣΑΠ πρέπει να υποκα-τασταθεί από ένα απλούστερο, το οποίο θα ισορροπεί μεταξύ κόστους και ακρίβειας. Σκοπός της εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την εύρεση απλοποιημένων προσομοιωμάτων ώστε να μπορεί να μελετηθεί εύκολα και αξιόπιστα η σεισμική συμπεριφορά των ΑΣΑΠ. Συγκεκριμένα, η μέθοδος που ακολουθήθηκε στην παρούσα εργασία στοχεύει στην αντικατάσταση των σύνθετων υποστυλωμάτων των ραφιών με γραμμικά στοιχεία δοκού. Σε αντίθεση με τα τυπικά υποστυλώματα, τα σύνθετα παρουσιάζουν σημαντικές διατμητικές παραμορφώσεις και επομένως η Θεωρία Δοκού Euler-Bernoulli δεν ισχύει. Συνεπώς, πρέπει να χρησιμοποιηθούν στοιχεία δοκού Timoshenko, με κατάλληλα επιλεγμένες γραμμικές ιδιότητες (A, I, Aeff), ανάλογα με τον τύπο του σύνθετου υποστυλώματος (διαμόρφω-ση D, Z, K και X). Εκτός από τη γραμμική ανάλυση, το ισοδύναμο μοντέλο οφείλει να δίνει επαρκώς ακριβή αποτελέσματα και στη μη γραμμική περιοχή. Αποφασίστηκε η αντικατάσταση των σύνθε-των υποστυλωμάτων που αναμένεται να συμμετάσχουν στον πλαστικό μηχανισμό της κατασκευής με Two Node Link Elements του λογισμικού OpenSees . Τα στοιχεία αυτά περιλαμβάνουν αξονικά και στροφικά ελατήρια (3 για 2D και 6 για 3D) με την ικανότητα να δέχονται οποιοδήποτε μη γραμμικό υλικό και επομένως μπορεί να ληφθεί υπόψη ο λυγισμός των στύλων αλλά και οι καμπτικές και διατμητικές αστοχίες. Η παραπάνω διαδικασία εφαρμόστηκε σε ένα 2D πλαίσιο ΑΣΑΠ τόσο για Μη Γραμμική Στατική όσο και για Μη Γραμμική Δυναμική Ανάλυση και τα αποτελέσματα ήταν αρκετά ενθαρρυντικά. Ο επόμενος στόχος του συγγραφέα είναι η διερεύνηση της δυνατότητας επέκτασής της μεθοδολογίας αυτής στις τρεις διαστάσεις, λαμβάνοντας υπόψη συνδυασμούς αστοχιών.