یک تحلیل رفتار کلی سازه ای ساختمان اسکلت – فولادی کاردینگتون در طول دو آزمون آتش BRE
چکیده
این مقاله نتایج یک تحلیل رفتار کلی سازه ای ساختمان 8 طبقه اسکلت فولادی در کاردینگتون در خلال 2 آزمون آتش در مقیاس بزرگ BRE را ارائه می نماید. این دو آزمون (آزمون گوشه و آزمون بخش بزرگ )، در کنار هم با 4 آزمون آتشی که توسط فولاد بریتانیا ایجاد شده است، هسته برنامه یک تحقیق چند میلیون پوندی را که توسط سازمان محیط زیست انگلستان و انجمن فولاد و ذغال سنگ اروپا تامین مالی می شود، شکل داده اند. این آزمون ها برای بررسی کارایی کل سازه ساختمان ها، تحت شرایط واقعی آتش و به منظور فراهم کردن اطلاعات تجربی با کیفیت برای ارزیابی مدل های متعدد عددی انجام شده اند. نتایج آزمون های BRE توسط یک برنامه کامپیوتری تخصصی المان محدود (که FIREFRAME در این مقاله می باشد) تحلیل شده اند و این مقاله یافته های اصلی از این مطالعه را ارائه می کند. بر اساس تفاوت در چگالی آتش ها، نتایج تست BRE به شکل محسوسی به رفتار متفاوت سازه ای اسکلت فولادی منجر شدند. این مساله یک عامل ترقی برای بررسی قابلیت برنامه کامپیوتری می-دهد. هرچند، شبیه سازی کردن رفتار سازه ای کاردینگتون در طول آزمون گوشه برای برنامه کامپیوتری نیازمند یک روش عددی پیشرفته تر برای برخورد با رفتار غشاء کششی قطعه در تغییر شکل های بزرگ است. نتایج آزمون و شبیه سازی کامپیوتری پیشنهاد می کند که ممکن است ستون ها در اثر فشار ناشی از تیرهای داغ مجاور گشتاورهای بزرگی بدست بیاورند، ولی از آنجا که دمای ستون ها پایین هستند، بدست آوردن رفتار شکست ستون امکان پذیر نیست. علاوه بر این، شبیه سازی های کامپیوتری نشان دادند که گشتاورهای بزرگ خمیدگی در تیرهای حرارت دیده در زمان خنک شدن ممکن است بوجود بیایند، اما تحقیق بیشتر برای بررسی اینکه این مساله منجر به شکست تیرها می شود یا نه نیاز است.
1. پیش زمینه پروژه کاردینگتون
طراحی ایمنی آتش سازه های فولادی در سال های اخیر دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است. این طراحی از یک رویکرد تجویزی بر پایه مختصری از استانداردهای دلخواه مقاومت در برابر آتش اجزاء جداگانه ساختمانی تحت بارگزاری و شرایط مرزی ایده آل، به یک رویکرد مستدل تر که رفتار واقعی آتشی و سازه ای را دخیل می کند، پیشرفت پیدا کرده است. گواه این مساله انتشار BS 5950 part 8،]1[، Eurocode 3 Part 1.2،]2[ و Eurocode 4 part 1.2،]3[ هستند. استفاده از این کدهای طراحی مستدل غالبا منجر به کاهش ضخامت اعضای فولادی لازم برای حفاظت در مقابل آتش می گردد، هرچند، در بیشتر موارد، از آنجا که دما در مقطع فولاد برهنه بیشتر از دمای حدی است، محافظت در برابر آتش برای اجزا فولادی همچنان ضروری است. به علت هزینه بالای نیروی انسانی و زمان ساخت افزایش یافته، کاربرد هرگونه محافظ آتش می تواند هزینه بالای ساخت سازه را تحمیل کند، بنابراین پتانسیل کامل فولاد تنها زمانی می تواند بدست آید که محافظ آتش کاملا از بین برود. از این نظر، همچنین مطالعات فشرده اخیر موفق به کسب درک بهتری از کارایی آتشی سازه های فولادی شده اند، پشت سر استفاده از فولادکاری محافظت نشده یک انگیزه اقتصادی وجود دارد.
5. نتایج
این مقاله یک بررسی از آزمون های آتش سوزی BRE در مقیاس بزرگ در ساختمان اسکلت فولادی 8 طبقه در کاردینگتون ، و بعضی نتایج تحلیل این تست ها با استفاده از برنامه کامپیوتری المان محدود نوشته شده توسط نویسنده مقاله ارائه داده شده است. تست های کاردینگتون یک فرصت استثنایی برای مطالعه رفتار یک ساختمان کامل تحت شرایط آتش واقعی فراهم آورده است. نتایج آزمون همچنان به شدت توسط تعدادی از محققان تحلیل می شوند، بنابراین امکان پذیر نیست که یک فهرست مبسوط در این مرحله ترسیم کنیم. این مقاله نتایج تحلیل نویسنده و نتیجه گیری های مقدماتی زیر را رارئه می کند: 1. در طول آزمون گوشه، ساختمان فولادی کاردینگتون یک رفتار تغییر شکلی بزرگ که نمی توان آن را با خمش انعطافی خالص مدل سازی کرد را نشان داد. نتیجه گرفته شد که روش های عددی قادر به رسیدگی کردن به عمل غشایی در اسلب های کف در تغییر شکل های بزرگ هستند.
Abstract
This paper presents the results of an analysis of the global structural behaviour of the 8-storey steel framed building at Cardington during the two BRE large-scale fire tests. These two tests (the Corner test and the Large compartment test), together with the four fire tests conducted by British Steel, formed the core programme of a multi-million pound research project sponsored by the UK's Department of Environment and the European Coal and Steel Community. These tests were carried out to investigate the performance of whole building structures under realistic fire conditions and to provide quality experimental information for the validation of various numerical models. The results of these two BRE tests were analysed using a specialist finite element computer program (to be referred to as FIREFRAME in this paper) and this paper presents the main findings of this study. Due to the difference in their fire intensities, the two BRE tests resulted in markedly different structural behaviour of the steel frame. This gives rise to an opportunity to check the capability of the computer program. The results of this analysis seem to indicate that FIREFRAME is capable of simulating flexural bending behaviour. However, in order for the program to simulate the Cardington frame behaviour during the Corner test, it requires a more advanced numerical procedure to deal with slab tensile membrane behaviour at large deflections. Test and computer simulation results suggest that columns may attain large moments as a result of being pushed by the adjacent hot beams, but as the test column temperatures were low, it was not possible to assess the column failure behaviour. Furthermore, computer simulations indicate that large sagging moments may develop in heated beams during cooling, but further research is required to check whether this would lead to beams failure.
1. Background to the Cardington project
The fire safety design of steel structures has undergone significant changes in recent years. It has advanced from the prescriptive approach based on the somewhat arbitrary standard fire resistance of individual structural members under idealised loading and boundary conditions, to a more rational approach which takes account of the more realistic fire and structural behaviour. This is evidenced by the publications of BS 5950 Part 8 [1], Eurocode 3 Part 1.2 [2] and Eurocode 4 Part 1.2 [3]. Using these rational design codes can often lead to a reduction in the required fire protection thickness to steel members, however, in most cases, since the temperature in a bare steel section will be higher than its limiting temperature, fire protection to structural steel members is still necessary. Owing to the high labour cost and increased construction time, the application of any fire protection can incur a high steel structure construction cost, thus steel’s full potential can only be achieved when the fire protection is completely eliminated. In this sense, although the recent intensive studies are intended to gain a better understanding of the fire performance of steel structures, there is a strong economic incentive behind using unprotected steelwork.
5. Conclusions
This paper presented an overview of the two BRE large scale fire tests in the 8-storey steel framed building at Cardington, and some results of an analysis of these tests using a finite element computer program developed by the author [9]. The Cardington tests provided a unique opportunity to study the behaviour of a complete building structure under realistic fire conditions. The test results are still being intensively analysed by a number of researchers, thus it is not possible to draw a comprehensive list of conclusions at this stage. This paper presents the results of the author’s analysis and the following tentative conclusions may be drawn: 1. During the Corner test, the Cardington steel building structure exhibited a large deflection behaviour that could not be modelled by pure flexural bending. It is concluded that numerical procedures capable of dealing with membrane action in the floor slabs at large deflections should be included.
چکیده
1. پیش زمینه پروژه کاردینگتون
2. توضیح مختصر در مورد برنامه کامپیوتری
3. توضیح مختصر در مورد ساختمان کاردینگتون و آزمون های BRE
1-3 ساختمان مورد آزمون
2-3 آزمون های آتش سوزی BRE و مشاهدات بصری
4. نتایج تحلیل
1-4 آزمون گوشه
2-4 آزمون بخش بزرگ
5. نتایج
Abstract
1. Background to the Cardington project
2. Brief description of the computer program
3. Brief description of the Cardington building and BRE tests
3.1. The test building
3.2. BRE fire tests and visual observations
4. Results of analysis
4.1. Corner test
4.2. Large compartment test
5. Conclusions
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه