عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار اتصالات ستون - درختی فولادی در مجاورت آتش
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1831;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60034
- تاریخ دفاع
- ۱۲ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- مهدی محمدزاده اخلاقی
- استاد راهنما
- سیدمهدی زهرایی
- چکیده
- رفتار سازه‌های فولادی در معرض آتش‌سوزی در سال‌های اخیر موضوع بحث بسیاری از مطالعات تحقیقاتی بوده است. در این میا‌ن رفتار قاب‌های ستون درختی با وجود افزایش روز‌افزون در ساخت و ساز، چند مورد توجه قرار نگرفته است. از این رو در تحقیق حاضر بر روی رفتار این قاب‌ها در معرض آتش تمرکز شده است. مدل سه‌بعدی قاب مورد آزمایش در یکی از آزمایشات موجود در ادبیات فنی، با در نظر گرفتن رفتار وابسته به دما برای اجزا ایجاد شد و سپس به کمک نرم‌افزار Abaqus تحت تحلیل همبسته‌ی مکانیکی- حرارتی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از این تحلیل با نتایج آزمایشگاهی صحت‌سنجی شد. مدلی از قاب ستون‌درختی متناظر با قاب صحت‌سنجی شده، ساخته شد و در شرایط مشابهی تحلیل گردید. مراحل مختلف رفتاری در طی بارگذاری حرارتی، با توجه به خیزها، نیروها و لنگرهای داخلی و نیز نیروی داخلی پیچ‌ها شناسایی شد و مورد بحث قرار گرفت. سپس اثر پارامتر‌هایی نظیر نسبت طول به عمق مقطع تیر، طول تیرهای کناری، گرادیان حرارتی در مقطع تیر، گرادیان حرارتی در طول تیر، بار ثقلی وارده به تیر، ضخامت و جنس ورق انتهایی به کار رفته در وصله‌ی ورق انتهایی و نوع پیچ‌های به کار رفته در وصله بر رفتار این قاب¬ها مورد بررسی قرار گرفت. برای نسبت‌های بسیار بزرگ و بسیار کوچک طول به عمق مقطع، تیرها عملکرد نامطلوبی از خود نشان دادند. برای تیرهای کناری با طول کوچک نیز (طولی در حدود ?/? برابر عمق مقطع تیر) رفتار نگران کننده‌ای مشاهده شد. همچنین مشاهده شد که در نظر نگرفتن گرادیان حرارتی طولی موجب به وجود آمدن خطای محاسباتی قابل‌ملاحظه‌ای می‌شود که استفاده از این فرض را برای ساده‌سازی مسائل آتش نامطلوب جلوه می‌دهد. در نهایت نشان داده شد که برای پیش‌گیری از وقوع گسیختگی ناگهانی در دماهای بسیار بالا، تیرها می‌بایست دارای ظرفیت باربری بالایی در برابر بارهای ثقلی باشند.
- Abstract
- In recent years, behavior of steel structures in fire has been subject of numerous research studies. Behavior of column tree steel frames, however, has received little attention considering growing application of them in construction. Hence this thesis is focused on the behavior of these frames in fire. Three dimensional model of a steel frame studied in university of Coimbra is developed, considering temperature dependant behavior of material and coupled thermo-mechanical analysis of the model is carried out using Abaqus software. Results of this analysis were verified by the experimental data. A model of column-tree frame similar to verified model is developed and analysed under the same circumstanes. Different stages of behavior were detected during the thermal loading process with respect to deflections, internal forces and moments and also bolt forces. In the end several parameters such as lengthn to depth ratio of the beam, stub beam length, sectional temperature gradient, longitudinal temperature gradient, mechanical load factor, thickness and material of end plates and type of the bolts were studied for their influence on the behavior of these frames. For very big and very small length to depth ratios, unsatisfactory behavior was observed for the beams. The same was observed for short stub beams (with the length of about 1.5 times the depth of the beam). Considering the longitudinal temperature gradient in the beams proved to be a decisive element in thermo-mechanical analyses as ignoring it led to considerable error in the results. Finally it is concluded that beams should have extra capacity if they are expected to withstand extreme fire conditions.
