|
|
مهندسی عمران مدرس، جلد ۲۳، شماره ۲، صفحات ۰-۰
|
|
|
| عنوان فارسی |
ارزیابی پاسخ لرزهای قاب‌های بتن‌آرمه پس از آتش‌سوزی به روش اجزای محدود |
|
| چکیده فارسی مقاله |
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. |
|
| کلیدواژه‌های فارسی مقاله |
قاب بتن‌آرمه،تحلیل اجزای محدود غیرخطی،تحلیل انتقال حرارت،ظرفیت باقی‌مانده،رفتار لرزهای |
|
| عنوان انگلیسی |
Evaluation of the post-fire seismic response of reinforced concrete frames by finite element method |
|
| چکیده انگلیسی مقاله |
Accidental fire can be a catastrophe for engineering constructions, especially in building structures. Among structures made of various engineering materials exposed to fire, the reinforced concrete (RC) structures show better performance against fire, due to lower relative thermal conductivity, higher specific heat capacity of concrete, and slower reduction of concrete mechanical characteristics compared with other types of the structure materials. However, in case of severe fire exposure, the RC structures may experience serious structural damage due to the explosive concrete spalling resulting in a high-temperature rise in the reinforcing rebars and relatively large deformation with very limited residual bearing capacity. Although the explosive spalling and significant loss of the cross-sectional area of RC structural elements is a sign of severe damage to these elements, the reduction of mechanical properties of the materials and the performance level of the structure due to chemical reactions such as C-S-H gel dehydration caused by penetration of high temperature in the interior layers of the element cross-section may not be easily visible and evaluated. A building that has experienced a fire, cannot be exploited for immediate reuse, even when the fire is completely extinguished until load bearing capacity of its members is determined. Therefore, it is necessary to determine the residual capacity of structural elements through logical engineering methods to facilitate the re-operation or development of strengthening methods in the fired RC structures. Due to the importance of recognizing the behavior and residual seismic capacity of the structures exposed to fire, in this paper, a numerical study based on the nonlinear finite element method has been performed on RC frames. In the first step of the research, the process of heat distribution in the frames located in the furnace based on the previous experimental study is simulated by heat transfer analysis. All three modes of heat transfer including convection, radiation, and conduction were considered in this analysis and the effect of moisture content and emissivity coefficient was evaluated. In the second step, using the residual mechanical properties of materials (reinforcing steel rebar and concrete) based on the maximum heat experienced in the previous step, the seismic behavior of RC frames is evaluated using the pushover analysis. The experimental RC specimens used to validate the proposed numerical model consist of two frames with various beam/column bending capacity ratios in two cases, at room temperature and after being exposed to fire. Due to the different relationships available to determine the residual compressive strength of concrete, the seismic response of the frame was investigated based on three common relations Shi, Lie, and Schneider. The results showed that the proposed numerical analysis method has good accuracy in both steps of analysis and different models for estimating the residual compressive strength, despite some differences, have the ability to predict the post-fire performance of RC frames. It was also shown that for the RC frame specimen with the strong beam-weak column, the ratio of reduced post-fire load bearing capacity and energy absorption is higher. |
|
| کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله |
reinforced concrete frame,nonlinear finite element analysis,heat transfer analysis,residual capacity,seismic behavior |
|
| نویسندگان مقاله |
مرتضی کمالوند | Morteza Kamalvand
Kharazmi University
دانشگاه خوارزمی
علی معصومی | Ali Massumi
Kharazmi University
دانشگاه خوارزمی
امیرحسن بریمانی | Amirhassan Barimani
Kharazmi University
دانشگاه خوارزمی
|
|
| نشانی اینترنتی |
http://mcej.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-20353-1&slc_lang=fa&sid=16 |
| فایل مقاله |
فایلی برای مقاله ذخیره نشده است |
| کد مقاله (doi) |
|
| زبان مقاله منتشر شده |
fa |
| موضوعات مقاله منتشر شده |
|
| نوع مقاله منتشر شده |
پژوهشی اصیل (کامل) |
|
|
|
برگشت به:
صفحه اول پایگاه |
نسخه مرتبط |
نشریه مرتبط |
فهرست نشریات
|