روابط پارامتری برای طراحی ضخامت پوشش محافظ ستون‌های فولادی در برابر آتش

Abstract

هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر پارامترهای مختلف شامل شرایط تکیه­گاهی، نسبت تقاضا به ظرفیت اولیه عضو (DCR)، فاکتور اندازه مقطع (نسبت محیط به مساحت) و ضخامت پوشش عایق حرارت بر روی مدت زمان مقاومت ستون­های فولادی تحت اثر آتش می­باشد. به این منظور، چهار نمونه ستون با مقطع H شکل و چهار نمونه ستون با مقطع قوطی شکل با طول ۴ متر در نرم­افزار آباکوس مدل­سازی شده و سپس با در نظر گرفتن اثر پارامترهای مختلف از چهار سمت تحت اثر منحنی آتش استاندارد قرار داده شده­اند. نتایج پژوهش حاکی از آن است که افزایش ضخامت مقطع قوطی شکل فولادی باعث افزایش مدت زمان مقاومت ستون فولادی تحت اثر آتش شده­است. اما افزایش پهنای مقطع اثر قابل توجهی بر زمان خرابی ستون نداشته است. همچنین افزایش ضخامت بال و کاهش ارتفاع جان در ستون­های H شکل موجب افزایش مدت زمان مقاومت ستون­ها تحت اثر آتش شده است. از طرفی نتایج نشان می­دهد که فاکتور اندازه مقطع، مقدار بارگذاری اولیه عضو و ضخامت پوشش محافظ اثر قابل توجهی بر زمان گسیختگی و خرابی ستون داشته و در نتیجه آن روابطی پارامتری جهت محاسبه زمان خرابی ستون­های حفاظت شده ارائه شده است. از مقایسه رابطه مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و روابط ارائه شده در پژوهش حاضر مشخص می­شود که با در نظر گرفتن DCR اولیه معادل ۷/۰ در روابط پیشنهادی این مقاله، نتایج روابط به هم نزدیک می­شوند. این امر نشان­دهنده محافظه­کاری بیش از حد رابطه مبحث 10 برای بسیاری از سازه­های متداول است، در حالی­که روابط پژوهش حاضر، طراحی دقیق­تر و بهینه­تری از ضخامت پوشش عایق حرارت را به دست می­دهد.