Σιδηρές Κατασκευές ΙΙ Άσκηση 14 Αντισεισμικός σχεδιασμός ...£ιδηρές... · ΑΣΚΗΣΗ 14 - ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

Σιδηρές Κατασκευές ΙΙΆσκηση 14

Αντισεισμικός σχεδιασμός στεγάστρου με συνδέσμους δυσκαμψίας με εκκεντρότητα

Σχολή Πολιτικών ΜηχανικώνΕργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών

Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

Άδεια Χρήσης

Ε.Μ.Π.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

ΣΙΔΗΡΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΙΙΑΣΚΗΣΗ 14 - ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΤΕΓΑΣΤΡΟΥ ΜΕ

ΣΥΝΔΕΣΜΟΥΣ ΔΥΣΚΑΜΨΙΑΣ ΜΕ ΕΚΚΕΝΤΡΟΤΗΤΑ

2014

2015

3

Εκφώνηση

Υποστυλώματα: ΗΕΑ 360Ζυγώματα: IPE 400

Στο υπόστεγο της άσκησης 12 ζητείται η διαστασιολόγηση και ο έλεγχος επάρκειας έναντι σεισμού, σύμφωνα με τον ΕΑΚ2000, της δοκού σύζευξης (από τη σειρά ΗΕΒ) και του κατακόρυφου συνδέσμου δυσκαμψίας με εκκεντρότητα (από κοίλη τετραγωνική διατομή).

Ε.Μ.Π.






2014

2015

4

Γεωμετρία

Όψη στεγάστρου

Δοκός σύζευξης

Ε.Μ.Π.






2014

2015

5

Δοκός σύζευξης

Η δοκός σύζευξης υπόκειται σε μεγάλη διατμητική και καμπτική καταπόνηση από οριζόντια φορτία.

Στο τμήμα αυτό είναι ευκολότερο να συγκεντρωθούν οι απαιτήσεις πλαστιμότητας.

Έτσι, οι δοκοί σύζευξης πρέπει να υπολογίζονται και να μορφώνονται έτσι ώστε να παρέχουν επαρκή πλαστιμότητα.

Τα άλλα στοιχεία (στύλοι, διαγώνιοι και υπόλοιπο τμήμα των ζυγωμάτων) πρέπει να ελέγχονται με ικανοτικό σχεδιασμό, ώστε η διαρροή να περιορίζεται στις δοκούς σύζευξης.

Ε.Μ.Π.






2014

2015

6

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού(EAK 2000)

Φάσμα σχεδιασμού

Ε.Μ.Π.






2014

2015

7

Φάσμα σχεδιασμού

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού(EAK 2000)

Ε.Μ.Π.






2014

2015

8

Συντελεστής συμπεριφοράς q

Ε.Μ.Π.






2014

2015

9

Σεισμικά φορτία στο στέγαστρο

ΜΟΝΙΜΟ: φορτία στέγης: G = 0,80kN/m2

ΚΙΝΗΤΟ: χιόνι επί της στέγης: S = 1,25kN/m2

ΣΕΙΣΜΟΣ:

Μέγιστη οριζόντια φασματική επιτάχυνση:

Ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙΙ: A=0,36∙gΈδαφος κατηγορίας: ΒΘεμελιώδης περίοδος ταλάντωσης του πλαισίου:Τ1 < Τ < Τ2Συντελεστής φασματικής ενίσχυσης: βο=2,50Συντελεστής θεμελίωσης: θ=1,00Κατηγορία σπουδαιότητας Σ2: γΙ=1,00Ποσοστό απόσβεσης: ζ=3%(κοχλιωτή και συγκολλητή μεταλλική κατασκευή)

g266,00,4

50,200,1183,1g36,000,1qβθnAγ)Τ(Φ ο

1d

Ε.Μ.Π.






2014

2015

10

Σεισμικά φορτία στο στέγαστρο

q = 450,50kN×3/4 + 3,36kN/m×20m = 405,08kN

kN54,2022

kN08,405E

Ε.Μ.Π.






2014

2015

11

Δυνάμεις στη διαγώνιο και το υποστύλωμα

S1cosφ=101,27kN=>S1=101,27kN/0,33=306,90kNΔύναμη σε κάθε διαγώνιο

S2+168,80kN=S1sinφ =>S2=-168,80kN+306,90kN×0,94=119,70kNΔύναμη στο υποστύλωμα

Ε.Μ.Π.






2014

2015

12

Εντατικά μεγέθη κεφαλοδοκού

Ε.Μ.Π.






2014

2015

13

Επιλογή διατομής δοκού σύζευξης

Επιλέγεται ΗΕΒ240 με Α=106,0cm2 και Wpl,y=1053cm3

32y,pl

0Μ

yy,plRd,plEd cm40,891

cm/kN5,2300,1kNcm00,20948W

γfW

MM

Ε.Μ.Π.






2014

2015

14

Μηχανισμός διαρροής δοκού σύζευξης

Ο μηχανισμός διαρροής της δοκού σύζευξης εξαρτάται από τον λόγο του μήκους της (=2,50m) προς το μήκος

όπου Μpc και Vpc είναι η αντοχή σε κάμψη και διάτμηση της διατομής της δοκού σύζευξης.

• Όταν αναπτύσσεται κυρίως διατμητική διαρροή (διατμητική πλαστική άρθρωση).

• Για αναπτύσσεται κυρίως καμπτική διαρροή (καμπτική πλαστική άρθρωση).

• Για ενδιάμεσες τιμές η διαρροή είναι σύνθετη.

C

pcpc0 V/M2

80,0/ 0C

30,1/ 0C

Ε.Μ.Π.






2014

2015

15

Ικανοτικός σχεδιασμός συνδέσμωνμε εκκεντρότητα

Ε.Μ.Π.






2014

2015

16

Απαιτήσεις αντισεισμικού σχεδιασμούτων δοκών σύζευξης

Ε.Μ.Π.






2014

2015

17

Απαιτήσεις αντισεισμικού σχεδιασμούτων δοκών σύζευξης

Ε.Μ.Π.






2014

2015

18

Έλεγχοι για Δοκούς σύζευξης με καμπτικόμηχανισμό διαρροής

Ε.Μ.Π.






2014

2015

19

Έλεγχοι για Δοκούς σύζευξης με διατμητικόμηχανισμό διαρροής

Ε.Μ.Π.






2014

2015

20

Αντοχές των δοκών σύζευξης με διατμητικόμηχανισμό διαρροής

Ε.Μ.Π.






2014

2015

21

Μηχανισμός διαρροής δοκού σύζευξης

pcpc0 V/M2 0C / Διατομή Μpc(kNm) Vpc(kN)

ΗΕΒ240 247,455 450,86 1,10 2,27

30,1/ 0C Καμπτική διαρροή

40,1/ 0C Δεν απαιτούνται νευρώσειςκαι

Ε.Μ.Π.






2014

2015

22

Κατηγορία δοκού σύζευξης(ΕΑΚ2000)

Όρια των λόγων b/t για θλιβόμενα τμήματα των διατομών για διάφορες

κατηγορίες διατομών

Ε.Μ.Π.






2014

2015

23

Κατάταξη κορμού

Όρια των λόγων b/t για θλιβόμενα τμήματα των διατομών για διάφορες κατηγορίες διατομών

Κορμός : (240-2×17)/10=20<33ε

Ε.Μ.Π.






2014

2015

24

Κατάταξη πέλματος (προεξέχον τμήμα)


Προεξέχον τμήμα πέλματος: (240/2-21-10/2)/17=5,5<9ε

Ε.Μ.Π.






2014

2015

25


Πέλμα: 240/17=14<20ε

Κατάταξη πέλματος (συνολικά)

Ε.Μ.Π.






2014

2015

26

Έλεγχοι επάρκειας δοκού σύζευξης

Για τις δοκούς σύζευξης με μηχανισμό καμπτικών πλαστικών αρθρώσεων, θα πρέπει να ισχύουν:

Μs/Mpc<1,00 Ns/Npc<0,15(Vo+VM)/Vpc<0,50

όπου:Μs: η μέγιστη ροπή των σεισμικών συνδυασμώνΝs: η μέγιστη αξονική δύναμη των σεισμικών συνδυασμώνNpc, Μpc, Vpc: οι αντοχές αξονικής, ροπής και τέμνουσας της διατομής στη θέση πλαστικής άρθρωσηςVo: η τέμνουσα της δοκού σύζευξης θεωρούμενης ως αμφιερείστου στη θέση πλαστικής άρθρωσηςVM =(ΜRA+MRB)/ : η τέμνουσα που αντιστοιχεί στην οριακή καμπτική αντοχή των άκρων της δοκού, υπολογιζόμενη με την ανώτερη τιμή της τάσης διαρροής και

: το άνοιγμα της δοκού σύζευξης

Ε.Μ.Π.






2014

2015

27

Μs=20948kNcm Νs=101,27kN

15,004,0cm/kN5,23cm0,106

kN27,101N/N 22pcs

00,185,0cm/kN5,23cm1053

kNcm20948M/M 23pcs

Μs: η μέγιστη ροπή των σεισμικών συνδυασμώνΝs: η μέγιστη αξονική δύναμη των σεισμικών συνδυασμώνNpc, Μpc: οι αντοχές αξονικής και ροπής της διατομής στη θέση πλαστικής άρθρωσης


Ε.Μ.Π.






2014

2015

28

Vpc=450,86kNVo=0 (δεν παραλαμβάνει φορτία από τη στέγη)VM =(ΜRA+MRB)/ =2×247,46kNm/2,50m=197,97kN

Vpc=οι αντοχή τέμνουσας της διατομής στη θέση πλαστικής άρθρωσηςVo: η τέμνουσα της δοκού θεωρούμενης ως αμφιερείστου στη θέση πλαστικής άρθρωσηςVM =(ΜRA+MRB)/ : η τέμνουσα που αντιστοιχεί στην οριακή καμπτικήαντοχή των άκρων της δοκού υπολογιζόμενη με την ανώτερη τιμή της τάσης διαρροής

(Vo+VM)/Vpc=197,97/450,86=0,44<0,50


Ε.Μ.Π.






2014

2015

29

Διαστασιολόγηση νευρώσεων

Στα άκρα των δοκών σύζευξης πρέπει να ενισχύονται με αμφίπλευρες νευρώσεις καθ’ όλο το ύψος του κορμού, με πάχος νευρώσεων:

t=max{0,75tw ; 10mm}=max{0,75×10mm ; 10mm}=10mm

Επιλέγεται πάχος 10mm.

Ε.Μ.Π.






2014

2015

30

Ικανοτικός σχεδιασμός

Τα υποστυλώματα, το υπόλοιπο τμήμα της κεφαλοδοκού και οι διαγώνιοι, θα πρέπει να ελέγχονται σε κάμψη και λυγισμό και να διαστασιολογούνταιμε ικανοτικό συντελεστή ίσο με:

αcd=1,20min{Vpdi/Vsdi ; Mpdi/Msdi}==1,20min{450,86kN/168,80kN ; 247,46kNm/209,48kNm }==1,20min{2,67 ; 1,18}=1,42

ώστε η διαρροή να περιορίζεται στις δοκούς σύζευξης.

όπου:Vsdi και Msdi : είναι αντίστοιχα, η τέμνουσα και η ροπή από τον σεισμικό συνδυασμό στη θέση της πλαστικής άρθρωσης της δοκού σύζευξηςVpdi και Mpdi : είναι οι αντίστοιχες οριακές αντοχές της διατομής της δοκού σύζευξης.

Ε.Μ.Π.






2014

2015

31

Ικανοτικός έλεγχος διαγωνίου

Το αξονικό φορτίο για το οποίο θα πρέπει να διαστασιολογηθεί η διαγώνιος του κατακόρυφου συνδέσμου δυσκαμψίας είναι:

ΝEd=1,42×306,90kN=435,80kN

Φορτίο διαγωνίου

Διαστασιολογείται η θλιβόμενη διαγώνιος.

Ε.Μ.Π.






2014

2015

32

Καμπύλη λυγισμού

Διατομή Όρια Λυγισμός περί τον άξονα

S 235S 275S 355S 420

S 460

Εν θερμώ έλαση Κάθε a

a0

Κοίλες

Διατομές

Ψυχρή έλαση Κάθε c c

Επιλογή διατομής και καμπύλη λυγισμού

Επιλογή καμπύλης λυγισμού

Επιλογή διατομήςΜετά από δοκιμές επιλέγουμε τετραγωνική κοίλη διατομή 140/140/8 με Α=41,55cm2 και i=5,36cm

Ε.Μ.Π.






2014

2015

33

Ανηγμένη λυγηρότητα διαγωνίου

Ανηγμένη λυγηρότητα

1

cr

cr

y

λ1

iL

NAf

λ

93,9 εfEπλy

1 yf

235ε

Μήκη λυγισμού

Λυγισμός κατά τον ασθενή άξονα

cm530cm30,500,575,1LL 22zy

05,191,93cm36,5

cm530λi

Lλ1

Ε.Μ.Π.






2014

2015

34

Μειωτικός συντελεστής λυγισμού

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

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

a0

bcd

a

χ

χ=0,63<1,00

Ε.Μ.Π.






2014

2015

35

Έλεγχος επάρκειας διαγωνίου

kN15,61500,1

cm/kN5,23m55,4163,0γAfχ

N22

1M

yRd,b

kN80,435NkN15,615N EdRd,b

Ε.Μ.Π.






2014

2015

36

Σχόλια

•Τα ακραία τμήματα της κεφαλοδοκού διαστασιολογούνται λαμβάνοντας υπόψη τον ικανοτικό συντελεστή και μπορούν να ενισχυθούν με προσθήκη λεπίδων στα πέλματα.

•Οι συνδέσεις στα άκρα της διαγωνίου του κατακόρυφου συνδέσμου δεν απαιτείται να διαθέτουν υπεραντοχή έναντι της διαγωνίου

•Η κεφαλοδοκός γενικώς πρέπει να ελέγχεται σε στρεπτοκαμπτικό λυγισμό (ο έλεγχος αυτός έχει παραλειφθεί στο συγκεκριμένο παράδειγμα, γιατί η κεφαλοδοκός θεωρείται ότι δεν είναι ευαίσθητη σε πλευρικό λυγισμό, λόγω του ότι είναι πλατύπελμη και έχει σχετικά μικρό μήκος).

Χρηματοδότηση

• Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.

• Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού.

• Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Documents

Σιδηρές Κατασκευές ΙΙ Άσκηση 14 Αντισεισμικός σχεδιασμός ...£ιδηρές... · ΑΣΚΗΣΗ 14 - ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ