بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، رفتار اتصالات تیر به ستون لولهای در برابر آتشسوزی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اینکه، اتصالات نقش بسیار مهمی در رفتار سازهها در دمای معمولی و در دماهای بالا دارند و از طرفی، با افزایش درجه حرارت سازه، در رفتار و سختی سازه تغییرات قابل ملاحظهای ایجاد میشود، بنابراین لزوم در نظر گرفتن رفتار قسمت های مختلف سازه و بالاخص اتصالات در دماهای بالا احساس میشود.
یکی از این اتصالات، که رفتار آن در برابر حرارتهای بالا و آتشسوزی کمتر مورد توجه قرار گرفته است، اتصال تیر I شکل به ستون لولهای میباشد. در این تحقیق، با انجام 7 آزمایش، رفتار این اتصال در آتشسوزی بررسی شده است. تاثیر افزایش ممان و نیز تاثیر عایق کردن بخشهای مختلف اتصال، در رفتار اتصال مطالعه شده است.
-1 مقدمه
قابهای فولادی از تیر و ستون هایی تشکیل شده اند که توسط اتصالات به هم متصل شده اند. عملکرد قاب از رفتار اتصالات تاثیر می پذیرد که در تحلیل کلی سازه باید در نظر گرفته شود. با توجه به اهمیت رفتار اتصالات در سازه های فولادی در حین اتش سوزی تحقیقات متعددی به صورت آزمایشگاهی و عددی بر روی رفتار اتصالات فولادی انجام شده است
اما روی رفتار اتصالات سکوهای نفتی در برابر آتش سوزی مطالعات بسیار کمی صورت گرفته است.
Evertt و Nehring، در سال 1976، روشی را برای مقابله با حریقهای ایجاد شده در سکوهای عظیم مناطق دورافتاده دریای شمال، ارائه دادند. در این تحقیق، که نتایج تجربه چندین ساله کمیته بهره برداران از سازههای فراساحلی انگلستان میباشد، بعد از ارائه پارامترهای طراحی، پیشنهادهایی برای جایابی کشتیهای کنترل آتش و حالت های اجرایی برای مناطق با فعالیت صنعتی متمرکز در دریای شمال، داده شده است
در سال 1998، Shettty و همکاران، یک روش احتمالاتی برای بررسی ایمنی در برابر آتش و طراحی بهینه سیستم حفاظت در برابر آتش برای عرشه سازه های دریایی ارائه دادند. تحلیل قابلیت اعتماد، هم برای خواص مکانیکی و حرارتی فولاد، عایق کاری سازه های روکش دار و سازه های قابی عرشه، که جز عدم قطعیت ها در بارگذاری آتش و انفجار می باشند، ارائه شده است. بهینه سازی سیستم حفاظت در برابر آتش به نحوی انجام شده است که مجموع هزینه های مورد انتظار سیستم های حفاظتی حداقل شده باشد.
اهمیت طراحی دقیق اتصالات در طراحی سازه ها با افزایش سطح اهمیت سازه مورد نظر افزایش مضاعف می یابد. لذا با توجه به این مساله طراحی دقیق اتصالات در سازه هایی مانند سکوهای نفتی که از نظر سیاسی، اقتصادی و استراتژیک از جایگاه ویژه ای برخوردارند و علاوه بر این احتمال بروز اتش سوزی نیز در انها بسیار بالاست، بسیار مهم و ضروری است .
با توجه به موارد ذکر شده هدف اصلی در این تحقیق، بررسی رفتار اتصالات تیر I شکل به ستون لوله ای در عرشه سکوهای نفتی در آتشسوزی و تاثیرات عایق کردن اتصال در بهبود رفتار آن می باشد.
- 2 مطالعات آزمایشگاهی
از انجاییکه در این تحقیق هدف بررسی رفتار اتصالات تحت شرایط کوره استاندارد بوده لذا دمای کوره متناسب با منحنی های[10-9] ISO834,ASTME119 افزایش یافته است . رویه آزمایش شامل سه مرحله است. در ابتدا نمونه ها تا رسیدن به تراز بار از پیش تعیین شده بارگذاری شده اند. سپس کوره روشن شده در حالیکه بار ثابتی بر روی نمونه ها اعمال شده است و در نهایت وقتی که گسیختگی در اتصال رخ داد، کوره خاموش می شود. در طول هر آزمایش در دماهای مختلف عکسبرداری انجام شده است. تیر و ستون که در داخل کوره قرار گرفته است با روکش فیبرسرامیک به ضخامت 2/5 cmپوشانده شدهاند. تنها ناحیه اتصال در معرض آتش قرار داده شده است.
تمام موارد نمونه های آزمایشگاهی، شامل یک ستون تکی به ارتفاع 100 سانتیمتر از نوع Pipe به قطر 219.1 mm و ضخامت 12.7mm و یک تیر IPE220 بطول 75 سانتیمتر بودند. بار نیز در فاصله 70 سانتیمتری از ابتدای تیر وارد می شده است.
جزییات دقیق اتصال تیر I شکل به ستون لوله ای در نمونه های آزمایشگاهی در شکل 1 ارائه شده است.
شکل : - 1 - جزییات نمونه های آزمایشگاهی
در مجموع 7 آزمایش بر روی اتصالات فوق انجام شده است. در جدول 1 مشخصات اتصال در هر آزمایش ارائه شده است. با توجه به حساسیت و اهمیت بالای آزمایشات حرارتی نمونه S1 دو بار آزمایش شده اند تا صحت و دقت نتایج حاصل از آزمایشات کاملا روشن شود. نتایج حاصل از دو بار آزمایش انجام شده بر این نمونه ها با تقریب بسیار کم مشابه هم بودند. در نمونه S6 سخت کننده و در نمونه S7، استارپلیت عایق شده است. نحوه بارگذاری نمونه ها و ظرفیت دورانی اتصالات در جدول1 ارایه شده است.
