ارزیابی پاسخ قاب خمشی فولادی در برابر آتش‌سوزی پس از انفجار

Abstract

آتش­سوزی و انفجار اغلب هم­افزایی دارند. آتش‌سوزی ممکن است پس از وقوع انفجار رخ دهد و یا اینکه ابتدا آتش­سوزی رخ دهد و متعاقب آن انفجار ایجاد شود. عواقب سناریوی ترکیبی آتش و انفجار در رابطه با هر یک از اجزا باید در طراحی یا ارزیابی سازه در نظر گرفته شود. تجزیه‌وتحلیل آتش و انفجار باید باهم انجام شود و اثرات یکی بر دیگری با دقت تجزیه‌وتحلیل شود. در اغلب تحقیقات و دستورالعمل­های طراحی، پدیده آتش­سوزی و انفجار مستقل از هم مورد بررسی قرار می­گیرند و اندرکنش آن­ها کمتر مورد ملاحظه قرار می­گیرد. در این تحقیق به این مهم پرداخته می­شود و آتش­سوزی پس از انفجار و اندرکنش و هم­افزایی این دو پدیده با هم مطالعه می­شود. سازه مورد مطالعه یک سازه­ی فولادی دو طبقه با کاربری­های مختلف (مسکونی، اداری و ...) می­باشد که تحت انفجارهای مختلف و به‌تبع آن تحت آتش­سوزی ناشی از تجهیزات داخل ساختمان قرار می­گیرد. بارگذاری انفجاری با استفاده از نمودارهای دستورالعمل UFC 3-340-02 و بار آتش با استفاده از مفهوم چگالی آتش و روابط آیین­نامه‌های EUROCODE 1 و EUROCODE 3 محاسبه شده است. جهت شبیه­سازی بارگذاری انفجاری و حرارتی، از نرم­افزار اجزای محدود آباکوس و تحلیل دینامیکی توأم حرارتی- تغییر شکل استفاده شده است. دمای ناشی از آتش­سوزی، به­صورت آتش طبیعی بکار رفته است و مرحله سرمایش و پس از سرمایش آتش­سوزی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. پس از صحت­سنجی شبیه­سازی پیشنهادی با دو کار آزمایشگاهی معتبر، تحلیل پاسخ سازه در برابر انواع بارهای انفجاری و آتش­سوزی­های متعاقب توسط مدل عددی انجام شد. نتایج این بررسی­ها نشان داد که پاسخ و تغییر شکل سازه در تحلیل ترکیبی زنجیره‌ای (اعمال اندرکنش انفجار و آتش­سوزی روی سازه) نسبت به تحلیل ترکیبی مستقل (تحلیل مستقل سازه در برابر انفجار و آتش و جمع زدن پاسخ­ها باهم) تا 15% افزایش دارد و در نظر گرفتن اندرکنش انفجار و آتش نه‌تنها مهم بلکه ضروری می­باشد و عدم در نظر گرفتن این اندرکنش در اغلب موارد موجب پاسخ­های کمتر از واقعیت سازه و در نتیجه سبب طراحی غیر ایمن خواهد شد