بخشی از مقاله
چکیده
یکی از سیستمهای سازهای رایج در ساختمانهای فولادی، قابهای ساده با اتصالات نبشی نشیمن جوشی میباشند که در سالهای اخیر به میزان وسیعی در کشور مورد استفاده قرار گرفتهاند. تحقیقات بسیار اندکی بر روی رفتار این سیستم در شرایط آتشسوزی صورت گرفته است. این مقاله به بررسی رفتار تیر با اتصالات نبشی نشیمن جوشی در قابهای ساده تحت اثر آتش میپردازد. بدینمنظور مدل اجزاء محدود قاب فولادی با نسبت بارهای متفاوت در مقیاس واقعی تحتاثر آتش استاندارد ISO 834 تهیه و نتایج آن با دادههای آزمایشگاهی مقایسه شده است.
رفتار غیرخطی فولاد ساختمانی و جوش در دمای بالا لحاظ گردیده و رفتارهای سازهای و حرارتی تیر در آتش، شامل تاریخچه دماها، نمودارهای دما-خیزودما-نیروی محوری تیر مطالعه شده است. مشاهده گردید که اتصال تیر به ستون قادر به تحمل دورانهای بزرگی تا قبل از گسیختگی میباشد و این درحالیست که تیر خیزهای بزرگی بیش از یک بیستم دهانه را در دماهای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد تجربه مینماید. نتایج این تحقیق علاوه بر ایجاد شناخت لازم از رفتار اینگونه اتصالات در آتش، اطلاعات مفیدی بدست میدهد که میتوانند در ارائه راهکارهای بهبود عملکرد اتصال نبشی و افزایش دوام سازه تحت اثر آتش مورد توجه قرار گیرند.
- 1 مقدمه
طراحی سازه در شرایط آتشسوزی بعلت نیروهای داخلی ناشی از انبساط حرارتی، کاهش مقاومت در دمای بالا، خیزهای بسیار بزرگ و عوامل دیگر غالباً از پیچیدگی برخوردار است .[1] در سالهای اخیر تلاشهای تحقیقاتی چشمگیری جهت شناخت بهتر رفتار سازهها در شرایط آتشسوزی و همچنین ارائه راهکارهای طراحی مستدل برای برآورد میزان تحمل آتش سازهها صورت گرفته و با توسعه آییننامههای معتبر طراحی نظیر [2] Eurocode و [3] AISC همراه بوده است.
قائدتاً، شناخت عملکرد سازههای فولادی در آتش میبایست با مشاهده رفتار مدلهای فیزیکی آغاز گردد. با اینحال، اغلب آزمایشها تاکنون بر روی اعضای منفرد سازهای و اتصالات انجام شده است .[4-6] در این آزمایشها بسیاری از جنبههای رفتار سازهای ناشی از اندرکنش بین اعضای مجاور قابل مطالعه نمیباشند. از طرفی انجام آزمایشهای آتش بر روی تیرها در یک سازه فولادی کامل نظیر آزمایشهای آتش کاردینگتون بسیار گران خواهد بود .[7] لذا آزمایش یک تیر فولادی با مهار محوری میتواند نیروهای واقعی وارد بر تیر و اتصالات آن در آتشسوزی را شبیهسازی نماید.
تا کنون تعدادی از محققان با استفاده از این روش موفق به مطالعه رفتار تیرهای فولادی با برخی اتصالات در آتش گردیدهاند .[ 8-12] از طرفی با توجه به لزوم تهیه امکانات خاص و هزینه بالای انجام آزمایشهای آتش بر روی سازهها، بکارگیری مدلهای عددی صحتسنجی شده ابزاری مفید و جذاب در این زمینه میباشد .[13-14]بدین منظور مدل عددی با استفاده از نرمافزار اجزاء محدود [15] ABAQUS تهیه و پس از صحت سنجی با دادههای آزمایشهای انجام شده توسط ساعدی،یحیایی>6@ ،نتایج ارائه گردیده است.
-3 مدلسازی عددی
در این بخش تکنیک مدلسازی شامل نوع المانهای بکارگرفته شده، شرایط مرزی، اندرکنشهای تماسی و مدلهای رفتار مواد در دمای بالا ارائه شده است. از نرمافزار ABAQUS برای ساخت مدلهای اجزاء محدود استفاده شده است. این مدل ابتدا با استفاده از دادههای آزمایشگاهی >6@، - در این مدل از پروفیل IPE220 برای تیر وازپروفیل IPE300 برای ستون استفاده شده وهمچنین مشخصات اتصال در - شکل - 1نشان داده شده است - .، شامل پاسخهای دما-دوران و تغییر شکل نمونهها، صحت سنجی شدهاست.
