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 آتش سوزی کمتر مورد توجه قرار گرفته است، اتصال تیر I شکل به ستون لولهای میباشد. نکته بسیار مهم در بررسی رفتار اتصالات در آتش سوزی، ارائه روشهایی برای بهبود رفتار آنها میباشد. بنابراین، در این تحقیق، با انجام آزمایشهایی، رفتار این اتصال در آتشسوزی بررسی شده است. در ادامه، تاثیر تقویت اتصال در بهبود رفتار اتصال در آتش سوزی 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 .[4-1] اما روی رفتار اتصالات سکوهای نفتی در برابر آتش سوزی مطالعات بسیار کمی صورت گرفته است.
Eberg و همکاران در سال 1992، به توسعه روشی برای تحلیل خرابی سکوهای دریایی قرار گرفته در معرض آتش پرداختند. در این روش که توافق خوبی با نتایج آزمایش های انجام شده روی تیر- ستون ها و قابها و همچنین با پیش بینی های عددی در سازه های واقع بر خشکی دارد، نشان داده شده است که ارائه مدل ساده شده ای از پروفیل دمایی مقطع قابل پذیرش می باشد و دما در خرابی نهایی، بطور عمده بزرگتر از دما در خرابی اولین عضو می باشد.
[5] 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.[6]
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 و روشهای بهبود رفتار آنها در آتشسوزی می باشد.
- 2 مطالعات آزمایشگاهی
آزمایشات در داخل یک کوره گازی که به منظور انجام آزمایشات اتصال طراحی شده بود انجام گردید. شکل 1 چیدمان تست های آزمایشگاهی را نشان می دهد. از انجاییکه در این تحقیق هدف بررسی رفتار اتصالات تحت شرایط کوره استاندارد بوده لذا دمای کوره متناسب با منحنی های [7] ISO834 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. 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.
-1-2 جزییات نمونه ها
تمام موارد نمونه های آزمایشگاهی، شامل یک ستون تکی به ارتفاع 100 سانتیمتر از نوع Pipe به قطر 219/1 میلیمتر و ضخامت 12/7 میلیمتر 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 2 ارائه شده است.
