بررسي تاثير شكل مقطع ستونهاي بتن آرمه بر ميزان افت ظرفيت باربري در هنگام حريق

A Study on the Effect of Section Shape of RC olumns on the Loss of Load-arrying Capacity in Fire

در اين مقاله، تاثيرات حريق روي مقاومت فشاري محوري ستون‌هاي بتن‌آرمه بررسي.مي‌شود پژوهش به‌صورت آزمايشگاهي است و در جريان آزمايش با اعمال حرارت متغير در مدت زمان‌هاي متفاوت، مقاومت محوري ستون‌هاي بتن‌آرمه اندازه‌گيري مي‌شود. در اين پژوهش، 32 نمونه ستون بتن‌آرمه مقياس كوچك با مقاطع عرضي مربع و دايره با سطح مقطع كليcm225 (براي هر دو مقطع) و سطح مقطع آرماتور طولي cm1/3 و ارتفاع كل نمونه cm30 و ساير مشخصات سازه‌اي يكسان , در معرض حرارت قرار گرفته؛ به‌طوري‌كه تغييرات دمايي از 300?C تا 700?C و در مدت زمان‌هاي 30،60 و90 دقيقه اعمال مي‌شود و سپس به‌وسيله جك هيدروليكي با ظرفيت 200 ton تحت بارگذاري محوري قرار گرفته و تعيين مقاومت مي‌شود. بايد توجه داشت كه در مرحله حرارت‌دهي نمونه‌ها براي جلوگيري از كرنش لحظه‌اي در دو سر انتهايي نمونه‌ها از كلاهك‌هاي عايق حرارتي استفاده مي‌شود. با انجام آزمايش‌ها مشخص شد كه هنگام آتش‌سوزي دو عامل مدت‌زمان حريق و دماي‌حريق، موجب افت مقاومت در ستون‌هاي بتنآرمه ميشود. البته مدت‌زمان حريق، عامل موثرتري خواهد بود. همچنين مشخص شد كه ستون‌هاي بتن‌آرمه با مقطع عرضي دايره‌اي نسبت به ستون‌هاي مقطع مربعي هنگام حريق، سريع‌تر دچار گسيختگي مي‌شود. براي قضاوت و ارزيابي نتايج به‌دست آمده از يك رابطه نسبي تحت عنوان ضريب آتش (Fire Factor) استفاده شد. به كمك اين رابطه مشخص شد كه ميزان افت مقاومت محوري فشاري ناشي از حريق، در ستون‌هاي بتن آرمه دايره‌اي نسبت به ستون‌هاي مربعي با توجه به دما و زمان حريق، تقريباً 3 تا 5 درصد بيشتر است.

In the present article, the effect of fire on the axial compressive strength of reinforced concrete (RC) columns was studied. Method of research was laboratory investigation. The axial compressive strength of RC columns was measured by applying variable heat in different time intervals in the process of experiment. Thirty two samples of fine-scale RC columns with square and circular cross sections, the gross cross section area of 225 cm² (for both sections), longitudinal reinforcement area of 3.1 cm², general height of 30 cm for all samples and other uniform structural characteristics ( 25 c f ? ? MPa , 300 y f ? MPa ) were exposed to fire and different temperatures (300°C to 700°C) were applied in the time intervals of 30, 60 and 90 minutes. Then they were exposed to axial loading by hydraulic jack with 200 ton capacity, and their strengths were measured. It is worth noting that, in the heating stage of samples, caps with thermal insulation were used in order to prevent instantaneous strain at the two ends of the samples. By carrying out the experiments, it became clear that at the time of fire, two factors, i.e., the "period of fire" and "temperature of fire" resulted in the loss of strength in RC columns. Of course, the "period of fire" factor was more effective than temperature of fire. It also became clear that RC columns with circular cross section fail faster in comparison with the columns with square cross sections at the time of fire. In order to evaluate and measure the results obtained, a relative factor called "Fire Factor" was utilized. The results indicated that the amount of axial compressive strength loss resulting from fire is approximately 3-5% greater in circular RC columns in comparison with square columns.