رفتار ستون‌های فولادی پرشده با بتن در برابر حریق در کل سازه

ستون‌های فولادی پرشده با بتن (cft) در صورت طراحی مناسب، قادر به تحمل حریق برای 2 ساعت یا بیشتر هستند. روابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، برای یک ستون مجزا تحت نیروی فشاری است؛ درحالی‌که رفتار حریق ستون‌های cft باید در مجموعۀ سازه بررسی شود و عواملی همچون لنگرهای خمشی و طول موثر ستون‌ها لحاظ گردد. فقدان روند مشخصی برای کنترل حریق ستون‌های cft در سازه‌های واقعی، مانع کاربرد آن در پروژه‌های متداول است. این مطالعه دستورالعمل مشخصی برای کنترل حریق ستون‌های cft در سازه معرفی نموده و مطابق آن، ستون‌های cft ساختمان 10 طبقه در تهران با سیستم‌های‌ باربر جانبی: 1-قاب خمشی ویژه، 2-دیوار برشی بتن‌آرمۀ ویژه و 3-سیستم دوگانۀ قاب خمشی ویژه به همراه دیوار برشی بتن‌آرمۀ ویژه و هر یک به‌ازای ارتفاع طبقات متفاوت از 3 تا 4 متر و دو نوع سنگ‌دانۀ بتن: 1-کربناتی و 2-سیلیکاتی کنترل گردید. مطابق نتایج برای ارتفاع طبقات 2/3 متر و سنگ‌دانۀ سیلیکاتی، به‌ترتیب 7% و 19% و 48% از ستون‌های سیستم دوگانه، سیستم دیوار برشی و سیستم قاب خمشی در حریق پاسخگو نیستند. سیستم دوگانه بهترین عملکرد حریق را داراست؛ زیرا اولاً مهارشده است و ضمناً ظرفیت مازاد قابل‌توجهی در حریق دارد. مطابق تحلیل‌ها ارتفاع طبقات شدیداً در رفتار حریق سیستم قاب خمشی تاثیرگذار است ولی عملاً تاثیری بر سایر سیستم‌ها ندارد. همچنین مطابق آنالیز حساسیت، ضریب 1/0 برای کاهش سختی خمشی ستون‌ها جهت تحلیل سازه در شرایط حریق مناسب است؛ زیرا اولاً بازتوزیع لنگر را لحاظ نموده و همچنین همگرایی مدل‌ها را تضمین می‌نماید.

the behavior of concrete-filled steel columns against fire in the entire structure

concrete-filled columns, if properly designed, can withstand fire for a duration of 2 hours or more. the iranian national building code, part 10, provides guidelines for calculating the fire resistance time of individual cft columns. however, the evaluation of fire performance for cft columns should consider the overall structure and factors such as beam moments and column effective length. the absence of specific methods to assess the fire performance of cft columns in real structures limits their application in common projects. this study introduces a systematic approach to evaluate the fire performance of cft columns in a structure. for this purpose, 10-story buildings in tehran were designed with different lateral load-resisting systems: 1- special moment frame, 2- special shear wall, and 3- dual system. the buildings were designed with varying story heights ranging from 3 to 4 meters and two types of concrete aggregates: 1- carbonate and 2- silica. the results indicate that, for a story height of 3.2 meters and using silica aggregate, approximately 7%, 19%, and 48% of the columns in the dual system, shear wall system, and moment frame system respectively, failed during the fire. the analysis revealed that an increase in story heights had a significant impact on the fire behavior of moment frames, while it had no notable effect on other systems. sensitivity analyses demonstrated that a reduction factor of 0.1 for the rotational stiffness of the columns in structural analysis is appropriate, as it considers moment redistribution and ensures model convergence.