ارزیابی پاسخ لرزه‌ای قاب‌های بتن‌آرمه پس از آتش‌سوزی به روش اجزای محدود

Abstract

با توجه به اهمیت برآورد ظرفیت لرزه‌ای باقی‌مانده سازه‌ها پس از وقوع آتش‌سوزی، در این مقاله مطالعه عددی برپایه روش اجزای محدود روی قاب‌های‌ بتن‌آرمه انجام شد. مراحل شبیه­سازی عددی شامل دو گام مجزا است. در گام اول، فرآیند توزیع دما در عناصر تشکیل­دهنده قاب‌ها حین قرار گرفتن در معرض آتش به‌وسیله تحلیل انتقال حرارت شبیه‌سازی گردید. در گام دوم با بهره‌گیری از ویژگی‌های مکانیکی باقی‌مانده مصالح براساس بیشینه حرارت تجربه شده در گام قبل، رفتار نمونه‌ها تحت بارگذاری جانبی افزایشی (پوش آور) مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه‌های آزمایشگاهی مورد استفاده برای درستی‌آزمایی مدل عددی پیشنهادی، شامل دو قاب با نسبت ظرفیت خمشی تیر به ستون متفاوت است که هر قاب در دو حالت شامل قاب در دمای محیط به عنوان نمونه شاهد و قاب پس از قرار گرفتن در کوره، در نظر گرفته شد. در مرحله تحلیل انتقال حرارت، علاوه­بر ارزیابی مدل­های حرارتی مواد و شرایط مرزی تعریف شده، حساسیت پاسخ‌ها به دو پارامتر تأثیرگذار بر توزیع حرارت شامل درصد رطوبت بتن و قابلیت جذب انرژی حرارتی سطح بتن ارزیابی شد. در گام تحلیل مقاومت لرزه­ای باقی‌مانده، با توجه به مدل­های مختلف موجود برای منحنی تنش-کرنش بتن حرارت دیده، پاسخ لرزه‌ای قاب بر پایه سه مدل متداول بررسی شد. مقایسه نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی در گام اول نشان داد که مدل عددی به‌خوبی تاریخچه دما-زمان در عناصر قاب‌ها را پیش­بینی می­کند و درصد رطوبت 5/1 و ضریب قابلیت جذب انرژی سطح بتن برابر با 7/0 موافقت بهتری با داده‌های آزمایشگاهی دارد. نتایج مرحله تحلیل عملکرد لرزه‌ای نشان داد که بر اثر آتش‌سوزی 21 درصد مقاومت و 30 درصد جذب انرژی نمونه با تیرضعیف-ستون قوی، کاهش می‌یابد، در حالی‌که در نمونه با تیرقوی-ستون ضعیف، این مشخصه‌ها به‌ترتیب 35 و 49 درصد است.