ΜΑΘΗΜΑ_1

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣΔΟΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι

ΑΝΔΡΟΝΙΚΗ ΜΙΛΤΙΑΔΟΥ – FEZANS, ΔΡ ΠΟΛΙΤΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ

ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2010

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ – ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗΤΜΗΜΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Ενότητα 1

Γενική εισαγωγή

Ανδρονίκη Μιλτιάδου-Fezans Δρ Πολιτικός Μηχανικός

1. Εισαγωγή2. Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσεις3. Η έννοια της φέρουσας κατασκευής4. Οι διαφορετικοί τύποι δομικών μελών5. Μεθοδολογία6. Περιεχόμενα του μαθήματος


Μία κατασκευή πρέπει να μπορεί να ανταποκριθεί σεδιάφορες απαιτήσεις

Να δημιουργήσει ένα σαφώς οριοθετημένο χώροπροστατευμένο από το περιβάλλον και ικανό να φέρειόλα τα φορτία (άνεμος, σεισμός, πυρκαγιά, ...)

Να δημιουργήσει ευχάριστες συνθήκες διαβίωσης καιχρήσης (λειτουργίας)

Να είναι καλαίσθητη

1. ΕισαγωγήΑρχιτεκτονική και φέρουσα κατασκευη


1

Κατασκεύασε δε στη μακρά ιστορία του

Ο άνθρωπος στην προσπάθεια του να ανταποκριθείστις παραπάνω απαιτήσεις ανέπτυξε σταδιακά, μέσα

απο την πρακτική εμπειρία, την στατική τουδιαίσθηση και καλαισθησία

Αλλά και εξαιρετικάαρχιτεκτονικά έργα

Απλές κατασκευές


Μερικά από αυτά άντεξαν μέχρι σήμερα και ημελέτη τους μας επιτρέπει να εμπλουτίσουμε τιςγνώσεις μας για την τεχνολογία της εποχής τους


Προϊστορικήκατασκευή. Απότα πρώτα «λίθιναπλαίσια» πουκατασκεύασε οάνθρωπος.

Stonehenge: 2500 π. Χ. Αγγλία. Παγκόσμια Κληρονομιά



Πυραμίδες: ~ 2300 π. Χ. Αίγυπτος. Παγκόσμια Κληρονομιά



Παρθενώνας: 5ος αι. π. Χ. Αθήνα. Παγκόσμια Κληρονομιά



2

Θόλος : 380-360 π. Χ. Δελφοί. Παγκόσμια Κληρονομιά

D=14,76m και H=13,5



Πάνθεον circa 125 μ.Χ Ρώμη. Παγκόσμια Κληρονομιά



Ύψος τρούλλου 55.6 m και διάμετρος από30.86 m έως 31.24 m. Ο μεγαλύτερος ναόςμέχρι να χτιστεί ο Καθεδρικός της Σεβίλληςστην Ισπανία, μετά από ~ 1000 χρόνια

Αγία Σοφία 532 έως 537 μ.Χ Κωνσταντινούπολη. Παγκόσμια Κληρονομιά



Δώδεκα ισχυροί πεσσοί, τοποθετημένοι σε

τεραγωνική κάτοψη, υποστηρίζουν τοντρούλλο, μαζί με τιςκεραίες του σταυρού

κεραίες τουσταυρού

(βυζαντινάσταυροθόλια)

1 2 3 4

5

6

78910

11

12οκτώτόξα

ημιχώνια


Μονή Δαφνίου 11ος αι. μ.Χ Αττική, Ελλάδα. Παγκόσμια Κληρονομιά


3

Τα τόξα τουκεντρικού

κλίτους έχουνύψος 42.30 m

Καθεδρικός της Amiens 13ος αι. Γαλλία. Παγκόσμια Κληρονομιά



Santa Maria dei Fiori 1420 Φλωρεντία. Παγκόσμια Κληρονομιά

Τρούλος - Brunelleschi. Διάμετρος 42m και ύψος 114.5 m. Έχει τη μεγαλύτερηδιάμετρο μέχρι σήμερα. Στη βάση του χρησιμοποιήθηκαν οριζόντιοι ξύλινοι και

μεταλλικοί ελκυστήρες.



Ύψος τρούλλου του Αγίου Πέτρου 136.57 m. Είναι ο υψηλότερος τρούλλος στονκόσμο. Έχει εσωτερική διάμετρο 41.47 m, μόλις λίγο μικρότερη από τους δύοπιο μεγάλους τρούλους που είχαν ήδη κτιστεί (δηλ. του Πάνθεον της Ρώμης καιτου Καθεδρικού της Φλωρεντίας) και κατά λίγο μεγαλύτερη (9.1 m) από τοντρίτο στη σειρά ως προς τη διάμετρο προϋπάρχοντα τρούλο, αυτόν της ΑγίαςΣοφίας Κωνσταντινούπολης, που όμως χτίστηκε το 537.

Αγιος Πέτρος 1506-1626 Ρώμη. Παγκόσμια Κληρονομιά



Ταζ Μαχάλ 1648 Ινδία. Παγκόσμια Κληρονομιά



4

Στην αρχαιότητα αλλά και μέχρι πρόσφατα η μορφή τουαρχιτέκτονα ήταν μοναδική: καλλιτέχνης, τεχνολόγος, σχεδιαστής, γλύπτης, ζωγράφος, αλλά και μάστορας.

Ικτίνος και Καλλικράτης

Ανθέμιος και Ισίδωρος

Μιχαήλ Άγγελος

Λεονάρτο ντα Βίντσι

...



•Μεγάλη τεχνολογική εξέλιξη (π.χ. στον τομέα των υλικών και τωντρόπων κατεργασίας τους),

•Καλύτερη κατανόηση των φυσικών φαινομένων (σεισμός, ...),

•Αύξηση των απαιτήσεων δημιουργίας κατασκευών μεγάλωνδιαστάσεων, λειτουργίας και χρήσης

•Εξειδίκευση στη γνώση

Στην μεταπολεμική εποχή των τελευταίων πενήντα περίπου χρόνων

Ο Αρχιτέκτονας συνεργάζεται με πολλές άλλες ειδικότητες, πουαναλαμβάνουν την λεπτομερή μελέτη διαφόρων επί μέρους θεμάτωνκαι η τελική ολοκλήρωση και επιτυχία του αρχιτεκτονήματος είναι

αποτέλεσμα διεπιστημονικής συνεργασίας

Όμως ο Αρχιτέκτονας έχει πάντα την αρχικήσύλληψη και τον αρχικό σχεδιασμό



Βιτρούβιος (περί Αρχιτεκτονικής): η καλή αρχιτεκτονικήβασίζεται σε τρεις αρχές: Ομορφιά (Venustas), Σταθερότητα (Firmitas) και Ευχρηστία (Utilitas). Ο Αρχιτέκνονας οφείλει να εξισορροπεί και να συντονίζειτο όλο έργο με βάση αυτά τα τρία στοιχεία, χωρίς κανένανα υπερβαίνει τα άλλα.

Απαραίτητη η απόκτηση βασικών γνώσεων για όλα τωνθέματα, αλλά και κυρίως για τη φέρουσα κατασκευή, τα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και τησυμπεριφορά τους,

ώστε να αξιοποιήσει τις ικανότητές του με τονκαλύτερο δυνατό τρόπο, διαμορφώνοντας κατασκευέςανθεκτικές, λειτουργικές και καλαίσθητες.



Η Δομική μηχανική είναι μάθημαουσίας για τον Αρχιτέκτονα

Για να μπορέσει ήδη κατά τον αρχικό σχεδιασμόνα φανταστεί, όχι μόνον την εξωτερική μορφή, αλλά και τα τμήματα της κατασκευής που θαπαραλαμβάνουν και θα μεταφέρουν τα φορτία

στο έδαφος με ασφάλεια, ως προς τηγεωμετρία τους, τα υλικά τους και τον τρόποσύνδεσης μεταξύ τους και με το έδαφος.



5



Λειτουργικότητα,Αισθητική,Οικονομία,…

« Αρχιτεκτονικές » « Δομοστατικές»

Ασφάλεια προσώπων καιαγαθών, σε κανονικές καιέκτακτες συνθήκες. Διατήρηση της καταλληλότητάςτου για την εκάστοτε χρήση

2. Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσεις


2. Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσεις

(EC0) Ένας φορέας θα σχεδιάζεται και θα κατασκευάζεται με τέτοιοτρόπο έτσι ώστε με κατάλληλους βαθμούς αξιοπιστίας και κατά τρόποοικονομικό να αντιμετωπίζει όλες τις δράσεις και τις επιδράσεις, οιοποίες είναι πιθανόν να εμφανιστούν κατά την εκτέλεση και τη χρήσητου, και να παραμένει κατάλληλος για τη χρήση, για την οποίααπαιτείται κατά τη διάρκεια της σκοπούμενης ζωής του.

Ικανότητα τou φορέα να ανθίσταται σε δράσειςχωρίς « μηχανική αστοχία ».

Αντοχή(Αντίσταση)

Λειτουργικότητα

Ευστάθεια

Αποφυγή παραμορφώσεων, ταλαντώσεων ήβλαβών, που επηρεάζουν αρνητικά την άνεσητων ανθρώπων…

Η μη απώλεια στατικής ισορροπίας του φορέα ήοποιουδήποτε μέρους του

θεμελίωση Αστοχία ή υπερβάλλουσα παραμόρφωση τουεδάφους


Ορισμός: Αντοχή = Ικανότητα τou φορέα να ανθίσταται σεδράσεις χωρίς « μηχανική αστοχία ».

2.Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσειςΙκανοποίηση της αντοχής

Υπέρβαση της αντοχής των υλικών. Όπουαντοχή: (EC1) Μηχανική ιδιότητα ενόςυλικού η οποία συνήθως δίδεται σε μονάδεςτάσης και υποδηλώνει την ικανότητά του ναανθίσταται σε δράσεις

6

2.Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσειςΙκανοποίηση της αντοχής

ΑεροδρόμιοRoissy 2E (Παρίσι)


a « Τάση » < Επιτρεπόμενη τάση

Παράδειγμα

S

F

mb 1

Σκυρόδεμα

Χάλυβας

Ξύλο

AB 2 1 MPa = 1 N/mm2 = 10 daN/cm2

)/( 2mN

NP 25000

2/25000 mNA

MPa025.0

Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσειςΙκανοποίηση της αντοχής

(EC0) Ικανοποίηση από ένα φορέα ή ένα δομικό μέλος τωνκαθορισμένων λειτουργικών απαιτήσεων υπό συνθήκες φυσιολογικήςχρήσης. (Αποφυγή παραμορφώσεων, δονήσεων, ταλαντώσεων ήβλαβών, που επηρεάζουν αρνητικά την άνεση των ανθρώπων, τηνλειτουργία των χώρων και μηχανημάτων, την εξωτερική εμφάνιση)

Βέλη κάμψης :μικρότερα από ταεπιτρεπόμεναΠ.χ : L/300

Αποφυγήενοχλητικώνδονήσεων, ταλαντώσεων(ξύλινα πατώματα, …)

2. Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσειςΛειτουργικότητα


Ευστάθεια : Η μη απώλεια στατικής ισορροπίας τουφορέα ή οποιουδήποτε μέρους του.

Αστάθεια έναντι φορτίουσεισμού

Αστάθεια έναντι φορτίουανέμου

2. Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσειςΕυστάθεια


7

« Ροπή ανατροπής » λόγωαποσταθεροποιητικών

δράσεων

<«Ροπή επαναφοράς» λόγωδράσεων που συμβάλλουν

στην ευστάθεια

dPhFh .. Παράδειγμα : ευστάθεια



δ

P

Απώλειαευστάθειας

λόγωλυγισμού

Εξαρτάται κυρίως από

την ένταση της δύναμης που ασκείται στο φορέα

το μήκος του φορέα

το υλικό του

τη μορφή της διατομής

τις τυχόν κατασκευαστικές ατέλειες

και το τρόπο στήριξης του φορέα


Αστοχία ή υπερβάλλουσαπαραμόρφωση του εδάφους

Σε ακραίες περιπτώσεις τααπροβλήματα θεμελιώσεων μπορούννα οδηγήσουν σε απώλεια τηςευστάθειας…

2. Βασικές κατασκευαστικές απαιτήσειςΘεμελίωση




8

Εξωτερική άποψηενός συνηθισμένου

κτηρίου

Άποψη της φέρουσας κατασκευήςενός επίσης συνηθισμένου κτηρίου

3. Η έννοια της φέρουσας κατασκευής


« Υποστυλώματα »

« Δοκούς »

« Πλάκες »

Μια « φέρουσα κατασκευή » μπορεί να αναλυθεί σε ένασύνολο από « δομικά μέλη ».(EC1) Δομικό Μέλος: Φυσικά διακριτό μέρος ενός φορέα, λ χ. μια στήλη, ένα δοκάρι, μία πλάκα, ένας πάσσαλοςθεμελίωσης.

3. Η έννοια της φέρουσας κατασκευήςΔομικά μέλη


« Υποστυλώματα »

« Καλώδια»

« Πλάκες »


Γέφυρα του Millau


Κάθε « δομικό μέλος » έχει ως ρόλο να παραλαμβάνειένα μέρος των δυνάμεων τα οποία δέχεται η κατασκευή.

Η στατική ανάλυση της φέρουσας κατασκευής


Να ελέγξουμε άν το κάθε μέλος της κατασκευής αντέχεικάτω από τη δράση αυτών των εσωτερικών δυνάμεων.

Να βρούμε τις «δυνάμεις που παραλαμβάνονται απόκάθε μέλος» της κατασκευής.

Να υπολογίσουμε τις «εσωτερικές δυνάμεις (N,V,M,..) και τις τάσεις που αναπτύσσονται μέσα σε κάθε δομικόμέλος.


9

ΜΑΘΗΜΑ_1

Documents

Transcript of ΜΑΘΗΜΑ_1