پاسخ ستون های فولادی با مقطع جعبه ای در شرایط آتش سوزی

با توجه به حساسیت خواص مکانیکی فولاد در برابر افزایش دما، بررسی اثرات آتش بر روی سازه‌های فولادی از اهمیتی دو ‌چندان برخوردار است. ستون‌ها به عنوان اجزای باربر اصلی یک سازه، می‌توانند به شدت در برابر آتش‌سوزی آسیب‌پذیر ‌باشند. در این تحقیق رفتار ستون‌های ثقلی فولادی با مقطع جعبه‌ای تحت اثر آتش مورد بررسی قرار گرفته است. این نوع از ستون‌ها در طراحی‌ سازه‌های فولادی معمول در ایران به طور عمده استفاده می‌شوند. در این تحقیق رفتار این ستون‌ها تحت اثر آتش توسط روش اجزای محدود بررسی شده است.  بدین منظور ابتدا مدل اجزای محدود یک ستون فولادی طبق داده‌های آزمایشگاهی موجود، تهیه و مشابه نمونه آزمایشگاهی بارگذاری و تحلیلی شده است. پس از صحت‌سنجی نتایج حاصل از مدل‌ اجزای محدود در مقایسه با داده‌های آزمایشگاهی، نمونه‌های مختلفی از ستون‌های ثقلی با مقطع جعبه‌ای بر اساس آیین‌نامه فولاد ایران طراحی و توسط نرم‌افزار آباکوس مدل‌سازی و تحلیل شده است. اثر نسبت عرض به ضخامت ورق‌های ستون، نسبت بار و میزان لاغری بر مقاومت نهایی ستون مورد بررسی قرار گرفته و زمان دوام با استفاده از بارگذاری آتش استاندارد ایزو 834 بدست آمده است. نتایج نشان داد که افزایش نسبت‌ عرض به ضخامت و نسبت بار باعث کاهش زمان دوام می‌گردد و با افزایش دما میزان تاثیر نسبت عرض به ضخامت بر روی مقاومت نهایی ستون کاهش می‌یابد.

Response of steel box columns in fire conditions

Effect of elevated temperatures on the mechanical properties of steel, brings the importance of investigating the effect of fire on the steel structures anxiously. Columns, as the main loadcarrying part of a structure, can be highly vulnerable to the fire. In this study, the behavior of steel gravity columns with box cross section exposed to fire has been investigated. These kinds of columns are widely used in common steel structures design in Iran. In current study, the behavior of such columns in fire conditions is investigated through the finite element method. To perform this, the finite element model of a steel column which has been previously tested under fire condition, was prepared. Experimental loading and boundary conditions were considered in the model and was analyzed. Results were validated by experimental data and various specimens of gravity box columns were designed according to the Iran’s steel buildings code, and modeled and analyzed using Abaqus software. The effect of width to thickness ratio of column plates, the load ratio and slenderness on the ultimate strength of the column was investigated, and the endurance time was estimated under ISO 834 standard fire curve. The results revealed that an increase in width to thickness ratio and load ratio leads to reduction of endurance time and the effect of width to thickness ratio on the ultimate strength of the column decreases with temperature increase.