آزمایش های آتش سوزی بر روی تیرهای فولاد – بتن مرکب پیش تنیده با تاندون های خارجی
چکیده
این مقاله، یک مطالعه ی آزمایشی بر روی مقاومت تیر های مرکب فولادی – بتنی پیش تنیده با تاندون های خارجی را نسبت به آتش سوزی، ارائه می کند. تعداد کلی چهار تیر در این مطالعه تحت بار های ترکیبی آتش سوزی و گشتاور مثبت، تحت ارزیابی قرار گرفته اند. پارامتر های ارزیابی شده در این مطالعه شامل سطح بار، سطح پیش تنش و نوع پیکر بندی رشته های کابل می باشد. نتایج نشان می دهد که تیر های آزمایش شده بودن محافظت نسبت به آتش سوزی، دارای مقاومت 20 تا 30 دقیقه ای نسبت به آتش سوزی بودند. مقاومت تیر های مرکب فولاد – بتن مرکب پیش تنیده با تاندون های خارجی نسبت به آتش سوزی، تا حد زیادی تحت تاثیر تنش در رشته های کابل ها بود. تیر های آزمایش شده با رشته های کابل با خم رو به بالا مقاومت بیشتری نسبت به آتش سوزی در مقایسه با تیر های همراه با رشته های کابل صاف، داشتند. سطح پیش تنش تاثیر کمی بر روی دمای شکست تیر های آزمایش شده داشت، اما سستی در رشته های کابل ها منجر به شکست تیر های آزمایش در دمای بالا شد. علاوه بر این، یک مدل المان محدود (FE) نیز در این مطالعه ایجاد شد و به صورت موفق برای پیش بینی رفتار تیر های مرکب فولاد – بتن پیش تنیده تحت آتش سوزی، مورد استفاده قرار گرفت.
1. مقدمه
در مقایسه با تیر های مرکب فولادی – بتنی غیر پیش تنیده، تیر های مرکب پیش تنیده مزیت های مختلفی دارند از جمله رفتار الاستیک تحت بار های سنگین تر، افزایش ظرفیت نهایی، کاهش وزن فولاد در سازه، افزایش مقاومت نسبت به ترک ( در بتن) ، و بهبود رفتار فرسودگی و شکستگی [1].تیر های مرکب پیش تنیده همراه با تاندون های خارجی در اصل در مهندسی پل ها و بیشتر از همه برای تقویت سازه های موجود [2] مورد استفاده قرار می گیرند اما در سازه های ساختمانی نیز کاربرد دارند [3].
تا به امروز، مطالعه های مختلفی بر روی رفتار تیر های مرکب پیش تنیده انجام شده است. سعادتمنش و همکارانش [1و4] ، به صورت تحلیل و آزمایشی، رفتار تیر های مرکب فولادی – بتنی پیش تنیده را مورد ارزیابی قرار داده اند. در این مطالعه دو پیکر بندی برای تاندون ها مورد مطالعه قرار گرفته است : تاندون صاف زیر لبه ی پایینی ( فلنج پایینی) مقطع شماره 1 فولادی ( برای گشتاور مثبت) و تاندون صاف زیر لبه ی بالایی ( فلنج بالایی ، برای گشتاور مثبت). Troitsky و همکارانش [5] به صورت تحلیلی و آزمایشی ، رفتار تیر های مرکب فولادی- بتنی با تکیه گاه ساده را بررسی کردند. به پیکربندی تاندون در این مطالعه ارزیابی شد : صاف ( بالایی لبه ی پایینی)، تاندون خم شده به سمت بالا و تاندون کوتاه صاف ( زیر لبه ی بالایی) . Ayyub و همکارانش [6] به صورت آزمایشی، رفتار تیر های مرکب فولادی- بتنی پیش تنیده را تحت گشتاور مثبت ، ارزیابی کردند. انواع مختلف از تاندون ها و پیکربندی آن ها در این مطالعه در نظر گرفته شد. Chen و همکارانش به صورت آزمایشی رفتار تیر های مرکب فولادی – بتنی پیش تنیده را تحت گشتاور منفی ، مطالعه کردند [7]. Lurenc و Kubica [2] نیز به صورت آزمایشی تاثیر انعطاف اتصالات برشی را بر روی رفتار تیر های مرکب فولادی – بتنی ارزیابی کردند. اما، داده های آزمایشی محدودی بر روی رفتار تیر های مرکب فولادی – بتنی نسبت به آتش سوزی وجود دارد. Kang و همکارانش [8] آزمایش های آتش سوزی را بر روی تیر های مرکب پیش تنیده با جان موجدار بررسی کردند. متغیر های اصلی تست شامل ضخامت پوشش مواد محافظ نسبت به آتش سوزی اعمال شده بر روی لبه ی پایینی تیر با جان موجدار بود. این مطالعه نشان داد که تیر های مرکب با لایه ی نسبتا نازک از مواد محافظ نسبت به آتش سوزی در مقایسه با تیر های مرکب غیر پیش تنیده با کفی نازک ، می تواند معیار های عملکردی استاندارد ISO 834 در رابطه با مقاومت نسبت به آتش سوزی را فراهم کند.
ABSTRACT
This paper presents an experimental study on fire resistance of composite steel-concrete beams prestressed with external tendons. A total of four beams were tested under combined fire load and positive moment. Parameters investigated include load level, prestress level and type of cable strands configuration. Results show that the tested beams without fire protection had fire resistance of 20 min to 30 min. The fire resistance of composite steel-concrete beams prestressed with external tendons was highly influenced by the stress in the cable strands. The tested beams with bent-up cable strands had more fire resistance than the tested beams with straight cable strands. Prestress level had little influence on failure temperature of the tested beams, but the slack of cable strands induced failure of the test beams at high temperature. Furthermore, a finite element (FE) model was developed and successfully used to predict the fire behavior of the prestressed composite steel-concrete beams.
1. Introduction
In comparison with the conventional non-prestressed composite steel-concrete beams, prestressed composite beams have several advantages, including elastic behavior under heavier loads, increased ultimate capacity, reduced structural steel weight, more crack resistance (of concrete), and improved fatigue and fracture behavior [1]. Composite beams prestressed with external tendons are mainly used in bridge engineering and mostly used to strengthen existing structures [2], while they have also been used in building structures [3]. To date, there are several studies on the behavior of prestressed composite beams. Saadatmanesh et al. [1,4] analytically and experimentally studied the behavior of prestressed composite steel-concrete beams. Two tendon configurations were considered: straight tendon below the lower flange of the I steel section (for positive moment) and straight tendon below the upper flange (for negative moment). Troitsky et al. [5] analytically and experimentally studied the behavior of simply supported prestressed composite steel-concrete beams. Three tendon configurations were considered: straight (above the lower flange), bent up and short straight (below the lower flange). Ayyub et al. [6] experimentally studied the behavior of prestressed composite steel-concrete beams under positive moments. Various tendon types and configurations were considered. Chen [7] experimentally studied the behavior of prestressed composite steel-concrete beams under negative moments. Lorenc and Kubica [2] experimentally studied the influence of shear connection flexibility on the behavior of prestressed composite steel-concrete beams. However, there is few experimental data on fire behavior of prestressed composite steel-concrete beams. Kang et al. [8] reported fire tests on prestressed composite beams with corrugated webs. Key test variables were the cover thickness of the fire protection material applied to the bottom flange of corrugated webs. The study found that prestressed composite beams with relatively thin fire protection material cover thickness, compared with the non-prestressed slimfloor composite beam, satisfied the required fire performance criteria in the ISO 834 standard.
چکیده
1-مقدمه
2. توصیف آزمایشی
2.1 نمونه های تست
2.2 تجهیزات تست
2.3 ابزار دقیق مورد استفاده
2.4 روند ها و شرایط تست
2.5 ویژگی های مکانیکی
3. نتایج آزمایشی
3.1 پاسخ گرمایی
3.2 پاسخ ساختاری
4. مطالعات عددی
5. جمع بندی
ABSTRACT
1. Introduction
2. Experimental description
2.1. Test specimens
2.2. Test equipment
2.3. Instrumentation
2.4. Test condition and procedure
2.5. Mechanical properties
3. Experimental results
3.1. Thermal response
3.2. Structural response
4. Numerical study
5. Conclusion
- 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