مطالعه پايداري قاب هاي خمشي فولادي در برابر آتش سوزي

Stability of steel moment resisting frames under fire loading

سيستم قاب خمشي فولادي يكي از سيستم هاي سازه اي رايج جهت تحمل بارهاي ثقلي و جانبي مي باشد اما در عين حال به دليل كاهش سريع مشخصات مقاومتي و سختي فولاد با افزاش دما، سيستم قاب هاي خمشي فولادي يكي از آسيب پذيرترين سيستم هاي سازه اي در برابر آتش سوزي مي باشد. در طول ساليان گذشته محققان زيادي به اين موضوع توجه كرده‌اند و رفتار اعضاي سازه اي فولادي مختلف (ستون، تير، اتصالات) را تحت اثر آتش به صورت آزمايشگاهي مورد مطالعه قرار داده‌اند. اكثر اين مطالعات بر روي يك المان سازه اي تنها صورت گرفته است و به دليل عدم لحاظ اثرات اندركنشي اعضا نمي توان نتايج آنها را بطور مستقيم به رفتار كلي سازه ها تعميم داد. بنابراين در اين مقاله به بررسي رفتار كلي قاب‌هاي خمشي فولادي تحت اثر سناريوها مختلف آتش سوزري از طريق مدل هاي تحليلي پرداخته شده است. نتايج نشان مي دهد كه بسته به سناريو اعمالي بار آتش و ميزان نسبت بارهاي ثقلي وارده، قاب‌هاي خمشي فولادي در مودهاي خرابي متفاوتي دچار خرابي مي شوند. تحت اثر بارهاي ثقلي متعارف در هيچ يك از قاب‌هاي مورد مطالعه خرابي پيش رونده رخ نمي‌دهد درحاليكه با افزايش ميزان بارهاي ثقلي وارده استعداد وقوع خرابي پيش رونده در اثر آتش سوزي افزايش مي‌يابد.

The steel moment resisting frames (SMRF) are the most common type of structural systems for bearing the gravity and lateral loads while this system is one of the more vulnerable structural systems under fire loading due to rapid descent of stiffness and strength properties of steel with temperature. In this regards, many researchers experimentally investigated the behavior of steel structural elements (e.g. Column, Beam, Connections) when exposed to fire. Most of these researches are limited to a sole element. Therefore, in this paper the entire behavior of the Steel moment resisting frames with intermediate ductility under different fire scenarios and for several gravity load ratios are studied through the numerical models. Three steel moment resisting frame with different stories and gravity load ratios in this study are considered. The analytical models of the studied frames are modeled in ABAQUS software. The results show that in different cases depending on the ratio of the gravity loads, different failure modes occur. In cases with the normal gravity loads, progressive collapse does not occur while with increasing the gravity loads; the vulnerability of structures increases and the potential of progressive collapse are increased. Fire loading, Steel moment resistant frame, Progressive collapse, Numerical models