بررسی تحلیلی توزیع دما و مقاومت باربری تیرهای سقف مرکب کم عمق تحت آتش

در این نوشتار، یک روش تحلیلی نسبتا دقیق با استفاده از حل معادله یک بعدی حرارت برای تعیین توزیع دما در یک مقطع فولادی مدفون در دال بتنی با عنوان تیرهای سقف مرکب کم عمق (cosfb) ارائه می شود. ابتدا مطالعات انجام شده در زمینه بررسی رفتار حرارتیمکانیکی سقف های مرکب کم عمق در محدوده آزمایشگاهی و مدل سازی نرم افزاری مورد بررسی قرار می گیرد. سپس برای تعیین توزیع دما در مقطع sfb یک روش تحلیلی تابع زمانمکان ارائه می شود. در این بررسی، بخش فولادی مدفون در دال بتنی، تحت یک شار حرارتی وابسته به زمان منطبق بر منحنی آتش استاندارد قرار داده می شود. روش ارائه شده، یک حل تحلیلی ساده شده از شکل عمومی معادله گرما برای انتقال حرارت رسانشی نامانا به منظور محاسبه مقاومت باربری sfb می باشد. بدین منظور، با توجه به نتایج حاصل از مطالعات عددی مختلف، روش ارائه شده را بر فرضیاتی استوار کردیم تا ضمن حفظ دقت عمل در محاسبات، از پیچیدگی های مطبوع در روش تحلیلی بکاهیم. این حل تحلیلی ساده شده از طریق مقایسه با نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، اعتبارسنجی شده است. در پایان با ارائه مثال کاربردی نحوه طراحی سقف مرکب کم عمق تحت آتش مورد بررسی قرار گرفت.

Analytical study on the distribution of temperature and bearing strength of slim-floor beams under fire

In this paper, a detailed analytic solution of the 1D heat equation is presented to determine the distribution of temperature within a steel section integrated into a concrete slab, known as composite slimfloor beams (CoSFB). At first, the previous studies about the thermomechanical behavior of the slimfloor beams in the scale of experimental campaigns and numerical modeling have been investigated. Then, an analytical method, function of space and time, is suggested to determine the temperature distribution within the SFB section. Therefore, a steel section integrated into a concrete slab which is subjected to a timedependent heat flux according to the standard fire curve will be examined. The proposed method is an analytical solution of the general form of the heat equation for transient conduction that simplified in order to calculate the load bearing resistance of SFB. This nonhomogeneous differential equation is solved by applying the method of variation of parameters, setting up a homogenous problem and applying the separation of variables to get the homogeneous system. Hence, according to the results of FE modeling, the method has been based on assumptions to retain the accuracy of the calculations as well as to reduce the complications in the analytical method. At last, the results of the simplified analytical solution are compared with the numerical simulation, which confirms the logical process. Contrary to numerical methods, the newly proposed method can pragmatically be solved the heat equation with the moving boundary.