بررسی اثر صلبیت دیافراگم و قیدهای اتصالات در رفتار کلی قاب‌های مهاربندی فولادی تحت اثر بار آتش

استقامت سازه‌های فولادی تحت شرایط بارگذاری تصادفی همچون آتش‌سوزی، متاثر از ویژگی‌های ذاتی سازه همچون افزونگی و شکل‌پذیری سازه است. از سوی دیگر در هنگام آتش‌سوزی به دلیل فعل‌وانفعالات اجزای سازه، برخی از عوامل موثر در افزونگی همچون صلبیت دیافراگم سقف و عملکرد اتصالات، در معرض آسیب قرار می‌گیرند. این مقاله اثر تغییر صلبیت دیافراگم سقف و قیدهای اتصالات برشی را به‌عنوان بخشی از ویژگی‌های موثر بر مقاومت در برابر آتش‌سوزی قاب‌های مهاربندی فولادی، موردبررسی قرار می‌دهد. دو حالت عملکرد سقف طبقات در آتش به‌صورت دیافراگم صلب و دیافراگم نرم و نیز دو حالت عملکرد اتصالات برشی به‌صورت مفصلی کامل و غلتکی، تحت یک سناریو آتش‌سوزی مورد ارزیابی قرار گرفته است. اثر بارهای ثقلی و آتش‌سوزی بر روی یک نمونه قاب مهاربندی فولادی 10 طبقه در حالات مذکور با استفاده از فن‌های تحلیل عددی به روش اجزای محدود، شبیه‌سازی شده است. نتایج تحلیل‌ها نشان می‌دهد که مدت‌زمان مقاومت در برابر آتش قاب‌های مهاربندی و مکانیزم تخریب سازه به شدت تحت تاثیر وجود یا عدم وجود دیافراگم و نیز قیدهای کششی در اتصالات برشی قرار می‌گیرد. چنانکه در حالت وجود دیافراگم صلب سقف، سازه دچار فرپاشی کلی در زمان کوتاه‌تری می‌شود و همچنین در حالت غیاب قیدهای کششی اتصالات، مکانیزم فروپاشی به صورت موضعی تغییر وضعیت می‌یابد. همچنین نتایج تحلیل‌ها می‌تواند به مهندسان در درک پاسخ‌های موضعی و کلی از قاب‌های مهاربندی فولادی تحت بارگذاری آتش کمک کند

Investigating the effect of rigidity of the diaphragm and connections constraints on the overall behavior of steel braced frames under fire load

The resistance of steel structures under accidental loading conditions such as fire is affected by the inherent characteristics of the structure such as redundancy, ductility and joint constraints. On the other hand, due to the action of the structural components exposed to fire, the rigidity of the diaphragm and the performance of the connections are subjected to damage. This paper examines effects of the rigidity of the diaphragm and the shear connections constraints as part of the fireresistant properties of steel braced frames. Two modes of operation of the floors in the form of rigid diaphragm and soft diaphragm, as well as two modes of operation of shear connections in the form of hinged and rolled joints, have been evaluated under a fire scenario. The effect of gravity and fire loads on a 10story steel braced frame is simulated in these cases using numerical analysis techniques using finite element method. Analysis show that fire resistance time of braced frames and structural collapse mechanisms are severely affected by the presence or absence of diaphragms as well as tensile constraints on shear joints. As in the case of the existence rigid diaphragm of the structure, it undergoes a total collapse in a short time, and also in the absence of tensile constraints of the joints, the collapse mechanism locally changes position. Analysis results can also help engineers understand local and general responses to steel braced frames under fire loading.