طراحی سازه‌های ایمن در آتش‌سوزی پس از زلزله

۱- طراحی سازه های ایمن

۱-۱- طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی

۱-۱-۱- طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله

طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله بعنوان یکی از اجزای مهم در سیستم ایمنی و آتش نشانی پروژه ها همواره مورد تاکید بوده است.

نتیجه زلزله‌های بزرگ شاید اغلب باعث بروز حریق های غیر قابل کنترل در مناطق شهری می‌گردد. سوابق گذشته نشان می‌دهد. که تأثیرات حریق‌های پس از زلزله (PEF) حتی ممکن است بدتر از زلزله باشد. در طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله یکی از ارکان مهم می باشد.

 زمین لرزه‌ های با شدت بالا در نواحی شهری، معمولاً حریق قابل توجهی بدنبال خود دارند که باعث خسارات بسیاری در ساختمان‌ های شهری می‌گردند بنابراین، یک حریق ایجاد شده پس از زمین لرزه، اتفاقی است که باید بدرستی در مهندسی سازه به آن پرداخته شود و طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله نیز مورد توجه قرار گیرد.

برخی ساختمان ها پیش از اینکه در معرض آتش‌سوزی قرار گیرند، توسط بارهای زمین لرزه از قبل مورد آسیب قرار می‌گیرند بنابراین پیش از انجام مطالعات مربوط به آتش‌سوزی، اطلاعات جامعی درباره عملکرد مناسب سازه در برابر زلزله و کفایت طراحی سازه ای ایمن در آتش‌سوزی پس از زلزله بایستی مورد بررسی قرار گیرد.

در این مقاله، نتایج تجربی، آماری و رویکردهای مختلف در شرایط آتش‌های پس از زمین لرزه و همچنین رو شهای طراحی سازه های ایمن در آتش‌سوزی پس از زلزله توضیح داده شده است.

ارتباطات مختل شده، آسیب دیدگی سیستم تأمین آب و زیرساخت‌های حمل ونقل و همچنین آسیب دیدن سیستم‌های اطفاء حریق است. از دیگر عوامل مهم فاصله اندک میان ساختمان ها و سرعت و جهت باد است که موجب تشدید سرایت حریق به دیگر ساختما نها می‌شود. ساختما نهای بلند وقتی در معرض آسیب دیدگی بوسیله حریق پس از زلزله واقع شده باشند، بسیار بحرانی تر از دیگر سازه‌ها هستند.

زیرا دارای ساکنین بیشتری می‌باشند بیشتر ساختمان‌های بلند نیازمند اقدامات ایمنی از حریق مناسب، مثل راه‌های فرار و سیستم‌های آبفشان که کمک مؤثری برای خاموش کردن آتش در وضعیت طبیعی دارند، می‌باشند. این امر خود سبب کمک به کاهش تأثیرگذاری آتش بر سازه می‌شود. اگرچه احتمال بسیاری وجود دارد که پس از زلزله، راه‌   های خروج مسدود شوند یا امکانات ایمنی آتش بدرستی عمل نکند و کار آتش نشان ها در عملیات امدادی، با کندی روبرو گردد پس در نتیجه طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی نیز در اینجا باید بررسی شود.

نتیجتاً هر حریق بعد از زلزله می‌تواند عواقب فاجعه باری را به همراه داشته باشد. سازه‌ هائی که ابتدا در مقابل زلزله قرار گرفته اند و سپس دچار آتش‌سوزی شده‌اند نسبت به سازه‌ هائی که مستقیماً دچار آتش‌سوزی شده‌اند. آسیب پذیر هستند. تا اندازه‌ای که مقاومت سازه‌های خسارت دیده در برابر آتش به حدود یک سوم مقاومت سازه‌های خسارت ندیده در برابر آتش، کاهش می‌یابد پس در نتیجه طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی یکی از عوامل کلیدی در ساختمان ها می باشد.

آئین نامه‌های طراحی آتش/ زلزله تلاش بسیار زیادی برای ارائه ایمنی کافی به ساکنان می‌کند. اما دستورالعمل این آئین نامه‌ها تنها در مورد آتش‌سوزی یا زلزله به تنهائی می‌باشد و در هیچ یک ترکیب آتش و زلزله در طول یک طراحی بطور توأمان در نظر گرفته نمی‌شوند. حریق پس از زلزله (PEF) بعنوان یک تهدید عمده واقعی پس از زلزله (PEF) بعنوان یک تهدید عمده واقعی زلزله بعنوان یک حالت طراحی در مقررات مبتنی بر عملکرد در نظر گرفته شود و به طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله نیز توجه شود.

سوابق

عملکرد سازه‌های فلزی در معرض حریق پس از زلزله در گذشته توسط محققان مورد بررسی قرار گرفته است. اما پس از حادثه وحشتناک ۱۱ سپتامبر توجه به آن بیشتر شد عثمانی و همکاران برای مثال، تومیسک و میلک۱۹۹۳، در مطالعات دو بعدی، نشان دادند که ستون‌های فولادی محافظت شده توسط مواد ضدحریق دارای مقاومت بیشتری نسبت به ستون‌های حفاظت نشده دارند.

آن‌ها همچنین نشان دادند، تنها قابل توجهی تا ۴۰ درصد باعث کاهش مقاومت ستون در برابر آتش شود. مطالعه مشابهی توسط رایدر و همکاران ۲۰۰۲ انجام شد که در یک محیط سه بعدی، تأثیر کاهش مواد حفافظت‌ کننده در مقابل آتش در مقاومت ستون‌های فولادی در برابر آتش بررسی شد. در ابتدا، ستونهای کاملاً حفاظت شده برای تشخیص افزایش درجه حرارت در سطوح نمایان، ۹۰ دقیقه در مقابل آتش قرار گرفتند.

سپس لایه‌های حفاظت نشده در مقابل آتش قرار گرفتند. نتایج نشان داد، حتی زمانی که یک بخش قابل توجهی در مقاومت در برابر آتش رخ می‌دهد.. مطالعه مشابهی توسط وانگ و لی (۲۰۰۹) انجام شد که آن هم نشان می‌داد، مقاومت در برابر حریق ستون‌های فولادی محافظت شده در برابر حریق جزئی بسیار کمتر از یک ستون کاملاً محافظت شده بود. بررسی دلا کورت و همکاران ۲۰۰۳ بر روی قاب های مقاوم خمشی فولادی محافظت نشده و قرار گرفتند، با هندسه غیرخطی) تأثیر پی – دلتا (و رفتار کاملاً الاستیک در نظر گرفته شده برای فولاد و نسبت مقاومت – آتش با بکارگیری روشهای عددی تعیین گردید.

در ابتدا تجزیه و تحلیل آتش و پس از آن برای هر دو وضعیت قبل و بعد از زلزله انجام مهم است که مقاومت در حریق را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در مطالعه دیگری، توأمان عناصر عددی و تجربی در قاب های فولادی چندبخشی یک طبقه در معرض حریق پس از زلزله کنترل نشده بزرگ توسط حسام و همکاران انجام شد آنان در تجزیه و تحلیل خود اجزای حفاظت نشده را در نظر گرفتند. با این حال، هر بخش توسط یک دیوار محافظ آتش برای کاهش کنترل نشده حریق حفاظت می‌شد دیوارهای محافظ آتش برای کنترل آتش در درون محفظه‌ها و جلوگیری از سرایت آن به دیگر بخش ها اختصاص یافتند و نشان دادند که مقاومت حریق پس از زلزله PEF در مدل‌ها تا حد زیادی به حالت های حریق و بارهای جرمی وابسته است.

مطالعه دیگری بر روی قاب‌ های فولادی توسط زاهاریا و پای نیتا انجام شد. آن‌ها دو بررسی متفاوت از طراحی قاب های فولادی را برای دو دوره بازگشت زلزله ۲۴۷۵ سال و ۴۷۵ سال داشتند. ارزیابی پاسخ لرزه‌ای هر سازه بوسیله بار افزون توسعه یافته توسط فجفار ۱۹۹۶ مورد بررسی قرار۲۴۷۵ سال در تحلیل بار افزون در حالت الاستیک باقی ماند، اما قاب ضعیف تر طراحی شده برای دوره بازگشت ۴۷۵ سال پایداری جالب توجهی برای رانش داخلی طبقه به همراه داشت.

آنان پس از آنکه تحلیل آتش را بر روی هر دو قاب، اجرا نمودن، این بررسی تائید نمود که مقاومت حریق در سازه هائی که تغییر شکل آن‌ها تحت اثر زلزله صورت می‌گیرید، کمتر از سازه‌ هائی است که هیچ گونه سابق‌ های از تغییر شکل قبل از آتش‌سوزی را نداشته اند. آلدریجی و سالواتوره ۲۰۰۹ بر روی قاب‌ های فولادی کامپوزیتی که با ستون‌ های مدور کاملاً بتنی طراحی شده بودند، برای شکل پذیری بالا بر اساس یورو کد شماره ۸، انجام تحلیل بار افزون، رفتارهای لرزه‌ای قابها را مورد بررسی قرار دادند که مجموعه‌ای بود از تحلیل‌های ترمومکانیکی که تحت زمانهای مختلف در معرض حریق قرار گرفتند. در نتیجه در یافتند که طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله از ارکان مهم ساختمان ها می باشد.

سپس بمنظور انجام دسته‌بندی پتانسیل شکست سازه بوسیله تعیین استرس در مقاطع بحرانی اجرا نمودند. تأثیر شرایط مختلف از انجام تحلیل ترمومکانیکی جلوگیری می‌کرد. در نتیجه، تیرهای در معرض آتش را پیشنهاد دادند. برکستون برکستون ۲۰۱۰ و پزیسکی ۲۰۱۱ بررسی نمودند که درجه تأثیر پاشش مواد مقاوم به آتش SFRM در قاب های فولادی مقاوم خمشی در معرض آتش بعد از زلزله، بطور عمده بر روی رفتار بار محوری ستون ها تمرکزمی کند.

مطالعات برکستون چند حوزه را پوشش می‌داد، از قبیل نوار SFRM برای اعضاء، رفتار لرزه‌ای قاب‌ های تحت SFRM با موضوع بار چرخشی، توزیع حرارت در مقاطع، در مورد آسیب دیدگی SFRM و سپس تحلیل های سازه‌ای بر روی قدرت ستون در معرض حریق، قاب‌های SFRM صدمه ندیده برای تئوری ستون قوی تیر ضعیف طراحی شده بودند که پس از آن تحت زلزله طراحی، قابها به میزان ۱درصد با فشار رانده شدن و در مرحله بعد به میزان ۴ – ۳ درصد رانده شدند.

اگرچه در سطح ۱ درصد رانش تنها شکستگی SFRM رخ داد و در ۳ – ۴ درصد رانش باعث پاره شدن SFRM با توجه به کمانش تیر اتفاق افتاد.

پیسونتی و همکاران بررسی عملکرد اتصالات کامپوزیتی فولاد – بتن را هنگامی که فعالیت‌های لرز‌های، بارهای آتش را بدنبال دارد، با استفاده از تحلیل‌های عددی و آزمایش‌های تجربی نشان دادند که طراحی اتصالات کامپوزیت برای آتش یا زلزله بطور جداگانه نمی‌تواند حداقل مقاومت موردنیاز را فراهم کند اگر موضوع حریق پس از زلزله را در پی داشته باشد. سپس آن‌ها پیشنهاد می‌دهند.

که حداقل مقاومت حرارتی در مورد حریق پس از زلزله می‌بایست ۱۵ دقیقه باشد و بر این اساس یک روش طراحی پیشنهاد می‌دهند فاگیانو مازولانی، ۲۰۱۱ بررسی بر روی سازه‌های فولادی در معرض PEF انجام دادن، آن‌ها تحلیل دوگانه‌ای که شامل زلزله و آتش می‌شد را اجرا نمودن؛ و نشان دادن که سازه‌های در معرض زلزله آسیب پذیرتر هستند نسبت به سازه‌های آسیب دیده از آتش. سپس بر اساس روش موسسه مدیریت بحران یک روش که ارزیابی توانمند نامیده می‌شود، برای ارزیابی عملکرد ساختمان‌های در معرض زلزله و پیشنهاد سطوح عملکرد آتش برای شرایط مختلف آتش مطرح کردند.

روش پیشنهادی با توجه به رده مشخصات سازه‌های فولادی مورد آزمایش قرار گرفت. مطالعات شامل یک تحلیل متوالی از قاب در معرض زلزله و بدنبال آن آتش است. در همان زمان رفتار سازه در طول PEF مورد بررسی واقع می‌شود، آنها نیز به طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس زلزله نیز تاکید داشتند.

 

طراحی ساز ه‌های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله

عوامل مؤثر در نرخ مقاومت طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله را می‌توان به دو پارامتر ویژگی‌های ساختما نها و نوع کاربری آن ربط داد.

از جمله آئین نامه‌های موجود در زمینه طراحی ساختما نها در برابر آتش عبارتند از: CEN 1994 NRCC 2005 IBC 2006 که به ضوابط مربوط به حریق قبل از زلزله می‌پردازند و در آنان ضوابطی در مورد طراحی آتش‌سوزی پس از زلزله نیامده است، اما اصول طراحی ساختمان ها در مقابل آتش را می‌توان بصورت زیر خلاصه کرد:

الف – مدل‌سازی آتش یک فرآیند پیچیده است که در دو بخش زیر می‌توان بیان کرد:

۱-  روشی که به وسیله دمای تولیدشده توسط آتش مورد بحث قرار می‌گیرد و آن را آتش طراحی می‌نامند.

خواص موقتی و فضائی افزایش دمای مورد بررسی که به عضوهای ساز‌های اعمال می شود و به آن شرایط مرزی می گویند. بر اساس این فرآیندها، رفتار مکانیکی و گرمائی اعضاء فاقد پوشش محافظتی ضدحریق در دماهای بالا را می توان توضیح داد. نهایتاً، رفتار سازه‌ای در دمای بالا مورد ارزیابی قرار م یگیرد.

ب – پارامترهای مؤثر در فاز طراحی ایمنی آتش را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

۱- حد آسیب برای خرابی سازه‌ها

۲- ضوابط لازم جهت جلوگیری از فروپاشی سازه

۳- محدودیت تغییر شکل اعضاء سازه جهت به حداقل رسانیدن تأثیر منفی بروی اجزاء غیر سازه‌ای و سیستم محافظت از آتش معیارهای جلوگیری از خرابی پیش رونده در ساختمان‌ها

پ – شناخت رفتار اعضاء ساز‌ه ای و غیر سازه‌ ای در ترکیبات بارگذاری ناشی از زلزله و بدنبال آن آتش‌سوزی پس از زلزله، با در نظر گرفتن کاربری ساختمان بصورت زیر است:

۱- نوع مصالح ساختمانی مصرفی

۲- امکانات و کاربری ساختمان

۳- از دست رفتن مخازن آب جهت اطفاء حریق

۴- زمان پاسخ ساکنین و نیروهای امدادی

۵- گسترش آتش در اثر سرعت باد و مواد قابل سوختن در ساختمان ابعاد بازشوها و محل قرارگیری آنها

۶- وجود سازه‌های چوبی آمریکای شمال و خطوط گازرسانی شهری

ت – دلایل بوجود آمدن و گسترش آتش‌سوزی پساز زلزله عبارتنداز:

۱- واژگونی شمع‌ها و اجاق های خوراکپزی در اثر تکان‌های زمین لرزه

۲- آتش‌سوزی به روش‌های مختلف منجمله خطوط تأسیساتی مانند خطوط لوله گاز، اتصال کوتاه سیم‌کشی های برق، تراوش مواد قابل احتراق از قبیل بنزین، مشتقات آن و مواد الکلی

۳- عدم اطلاع از رخ دادن حریق بدلیل اضطراب پس از زلزله

۴- آسیب رسیدن به ایستگاه‌های آتش نشانی و خطوط حمل ونقل

 

طراحی رفتار آتش

برای شروع یک آتش، سه مؤلفه اصلی باید بصورت همزمان وجود داشته باشند؛ اکسیژن، مواد احترا ق پذیر و منبع گرما فازهای یک آتش را می‌توان به سه قسمت تقسیم کرد:

قسمت اول: عبارت احتراق قبل از تخلیه بیانگر حضور اکسیژن کافی و مواد احتراق پذیر رشد کند یا می‌تواند به وسیله سیستم‌های حفاظتی فعال و تیم های نجات متوقف شود. اگر آتش به رشد خود ادامه دهد و دما به حدود ۵۵oC برسد، یک نقطه انتقالی وجود خواهد داشت به نام تخلیه الکتریکی.

قسمت دوم: که پس از احتراق فاز گرم شدگی شروع می‌شود. در حین فاز‌گرم شوندگی، آتش کاملاً گسترش می‌یابد و همه سوخت‌های موجود سوخته می‌شوند که باعث آزادسازی گرما می‌شود. مدت فاز‌گرم شوندگی به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهمترین آنها، اینرسی گرمائی مواد احتراق پذیر آتش کنترل شده با سوخت و قابلیت دسترسی اکسیژن آتش کنترل شده با تهویه می‌باشند.

نرخ آزادسازی گرما تابعی از نرخ سوخت است که مرتبط با بعد و موقعیت بازشوها می‌باشد. در حقیقت، برای مقادیر مشخص مواد احتراق پذیر درون این قسمت، این اندازه و موقعیت بازشوهاست که مشخص می‌کند فاز‌گرم شوندگی کنترل شده با سوخت است یا کنترل شده با تهویه که به نرخ های مختلف می‌ انجامد اگر یک آتش نتواند قبل از تخلیه متوقف شود، فاز‌گرم شوندگی به جدی‌ترین قسمت یک آتش، بر اساس شکست سازه‌ای تبدیل می‌شود و عضوهای سازه‌ای باید مقاومت کافی در برابر آتش برای جلوگیری فروپاشی داشته باشند.

قسمت سوم: فاز فاسدشدن سردشوندگی است.

زمانی که بیش از ۷۰ ٪ مواد قابل احتراق مصرف شود یا وقتی که دیگر اکسیژن کافی وجود نداشته باشد، آتش کمتر شده و دما با زمان کاهش می‌یابد. رفتار سازه‌ای در فاز سردشدگی نیز با اهمیت است، خصوصاً در اتصالات سازه‌های فولادی. در حین فاز سردشدگی، نیروهای کششی وسیع در تیرهای دارای نیروی محوری به وجود می‌آیند که ممکن است یک فروپاشی سریع رخ دهد. این موضوع از این مطلب ناشی می‌شود که پیچ و مهره‌ها، جوش‌ها و عضوهای سازه، از مواد مشابهی مثل سازه استفاده نمی‌کنند که این امر به مقادیر مختلف اتلاف دما می‌انجامد.

منحنی‌های طراحی آتش

دو روش برای طراحی در مقابل آتش وجود دارد که در قالب دو منحنی ارائه گردیده اند، این دو روش عبارتند از:

یکی منحنی زمان – دما که بر اساس منحنی‌های استاندارد ISO بوده و روش نسبتاً قدیمی تری می‌باشد و دیگری منحنی آتش طبیعی یا IBMB که بر اساس رفتار طبیعی آتش است. هر دو مدل یعنی منحنی زمان – دما و آتش طبیعی با فرض یک آتش‌سوزی به طور کامل توسعه یافته بوکانان، ۲۰۱۰ (ارائه شد‌هاند که بصورت شماتیک در شکل ۲ نشان داده شده است. همانگونه که در شکل دیده می‌شود، آتش طبیعی بعد از نقطه حداکثر کاهش می‌یابد. در حالیکه منحنی آتش استاندارد بطور مداوم افزایش می‌یابد با این وجود آزمون‌های تجربی نشان می‌دهدکه منحنی آتش طبیعی، بسیار شبیه به آتش واقعی است. همان طور که در عملکرد مبتنی بر آئین نامه‌های آتش، آن است که تلاش برای شبیه‌سازی یک آتش واقعی تر است، زهفوس و‌هاسر، ۲۰۰۷ در نتیجه منحنی‌های آتش طبیعی سازگاری بیشتری با مفهوم آئین نامه‌های مبتنی بر عملکرد از منحنی آتش استاندارد دارند.

در منحنی‌های طبیعی آتش، شرایط مرزی محفظه فضای آتش در ارتباط با بار آتش، شرایط تهویه، خصوصیات گرمائی و هندسی فضای اطراف دیوارهای اطراف را در نظر می‌گیرد. در منحنی‌های طبیعی آتش IBMB پارامترها بوسیله شبیه ساز یهای تعادل گرمائی و با در نظر گرفتن تعداد زیادی ازآتش‌های طراحی طبیعی بوسیله پارامترهای مختلف ذکر شده در بالا بدست آمده اند.

منحنی‌های آتش پارامتری IBMB برای توصیف فعالیت گرمائی آتش طبیعی در ساختمان‌های مسکونی و اداری شامل آتش‌سوزی اتاق به اتاق واقعی، مناسب هستند، برخلاف منحنی‌های دما – زمان در آئین نامه‌های ۱ Euro code، منحنی‌های آتش پارامتری IBMB به طور مستقیم از گرمای آزاد شده که آتش طرح تعریف می‌کند، بدست می‌آید. بر اساس تعاریف بنیادی بالا، یک سناریوی طراحی آتش را می‌توان پیشنهاد نمود. سناریوی طراحی آتش باید جوانب مختلف یک قسمت مثل نوع اشغال، مقادیر مواد احترا ق پذیر و اندازه و موقعیت بازشوها را پوشش دهد. در نبود اطلاعات کافی در رابطه با انتقال حرارت، منحنی‌های اسمی آتش ارائه می‌شوند که عمدتاً بر اساس مطالعات تجربی یا مشاهدات در آتش‌های پس از تخلیه الکتریکی اند، شکل روبرو – چپ و معمولاً نتایج پراکند‌های را نشان می‌دهند علاوه بر این، هیچ فاز سردشدگی مورد بررسی قرار نمی‌گیرد. عمدتاً با فرض بهترین وضعیت که به معنی تولید سریعترین افزایش دما در بخش می‌باشد منحنی‌های استاندارد آتش گسترش می‌یابند به هر حال معمولاً یک اختلاف قابل توجه بین نتایج منحنی‌های استاندارد آتش و مدت آتش‌های واقعی وجود دارد. شکل روبرو – راست در مقابل، منحنی‌های طبیعی آتش واقعی تر هستند، چون نه فقط خواص وهندسه گرمائی بازشوها و دیوارها به صورت مستقیم در نظر گرفته می‌شوند، بلکه حتی موقعیت سیستم‌های متوقف‌سازی آتش در محل و خارج از محل) مثل تیمهای نجات در دسترس(نیز بکار گرفته می‌شود. منحنی‌های طبیعی آتش با مفهوم طراحی بر اساس عملکرد سازگارترند.

 

منحنی‌های اسمی آتش

از طرف دیگر، مشاهدات و آزمایشات تجربی تائید کرده‌اند که آتش‌ها عموماً محدود به یک طبقه نیستند؛ بلکه معمولاً به طبقات دیگر نیز گسترش می‌یابند. هنوز هم تخمین نرخ گسترش عمودی آتش بین طبقات، با توجه به اینکه وابسته به عوامل متعددی است، کار مشکلی می‌باشد برای مثال، شاهدان عینی گفته‌اند که در رویدادهای اخیر در (برج ویندسور در مادرید) ۲۰۰۵ و (برج تامویل در دوبی ۲۰۱۲ )، گسترش آتش به دیگر طبقات، بین ۶ تا ۳۰ دقیقه طول کشید.

بنابراین، یک سری تحقیقات باید برای درک رفتار ساز‌های در حین حرکت عمودی آتش صورت گیرد.

یکی از فواید این کار فرضی ه حرکت عمودی آتش و مشاهد ه رفتار سازه‌ای در حین رژیم سردشدگی است. بررسی رفتار سازه‌ای درحال یکه برخی از اعضا، گرما را تجربه می‌کنند و برخی دیگر سرما، امری مهم است. این اختلاف در رفتار ممکن است به یک فروپاشی سریع، به گونه‌ای که قبلاً ذکر شد، بیانجامد.

روش آنالیز

تحلیل غیرخطی طراحی سازه های ایمن در آتش‌سوزی پس از زلزله شامل سه مرحله است: استفاده از بارهای ثقلی، بارهای زلزله و بار آتش در ابتدا سازه توسط یک نرم افزار اجزاء محدود مدل گردیده و سپس تحت تأثیر بارهای ثقلی وارده از سقف قرار گرفته و در گام بعدی نیروهای یک زلزله فرضی به سازه اعمال می‌گردد. بدنبال آن و پس از ایجاد تغییر شکلهاو تنشهای ماندگار در سازه، مدل تحت تأثیر یک آتش‌سوزی فرضی که مشخصات آن از منحنی‌های آتش بدست می‌آید، قرار می‌گیرد. این مراحل در شکل زیر بصورت خلاصه ارائه گردیده اند.

رفتار فولاد تحت اثر آتش

مشخصات مكانيكي و حرارتي مواد و مصالح كه در مقابل آتش قرار می‌گیرند، به طور قابل ملاحظه‌ای تغيير م یکنند. به نحو یکه در بسياري از موارد باعث ايجاد مقادير زياد تنش‌های حرارتي در سازه‌ها می‌شوند. بعلاوه هنگامی‌كه يك ماده مركب ناهمگن با مشخصات حرارتي متفاوت، در معرض حرارت‌های در حال افزايش قرار می‌گیرند، تنش‌های حرارتي ناهمسان می‌توانند باعث زوال سريع و خرابي شوند.

فولاد بعنوان يك ماده حساس در مقابل حرارت در حال افزايش، با ضريب حرارتي بسيار بالا شناخته شده است ۲۰۰۰ Kathryn اين مشخصات منجر به افت شديد در مقاومت و مدول الاستيسيته در مواجهه با حرارت در حال افزايش می‌شود.

۱۹۹۸ Preston and Kirby هنگامی‌كه حرارت به حدود ۵۰۰ درجه سانتی گراد می‌رسد، مقاومت نهايي فولاد Fu تا حدود ۵۰ درصد كاهش می‌یابد(۱۹۹۶ purkiss) خصوصیات حرارتی فولاد از شکل زیر قابل استخراج می‌باشند.

نتيجه گيري

آتش‌سوزی ها از عوامل احتمالی در زلزله در مناطق شهری می‌باشند که بسیاری از کشورهای پیشرفته، روی آن متمرکز شده‌اند. قوانین ساختمانی در بسیاری از کشورها نیاز به مهندسینی دارند که تأثیر طراحی سازهای ایمن در آتش‌سوزی پس از زلزله را مورد توجه قرار دهند تا بدین ترتیب ساختمان ها را در برابر این خطرات مقاوم سازند. به نظر می‌رسد درحال حاضر هیچ قوانین خاصی وجود ندارد که سازندگان را وادار نماید که این خطرات را مورد توجه قرار دهند. این یک واقعيت است كه طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله، در گذشته به اندازه كافي مورد توجه قرار نگرفته است. بررسي تأثیرات طراحی سازه های ایمن در آتش‌سوزی پس از زلزله بر روي سازه‌ها بعنوان عادي طبقه‌بندی شده در آئین نامه‌ها، از قبيل آموزشي و مسكوني، بسيار مهم است. با مدلهای محاسباتی ما می‌توانیم حداکثر بار جانبی و منحنی‌های جابه جائی را محاسبه کنیم. نتایج حاصله از اولین آنالیزها مشخص می‌نماید که سازه‌ها در مقابل آسیب‌های مکانیکی و آتش‌سوزی متعاقب با آن، بدون فروریزی مقاومت می‌نماید یا نه. به هر حال اين سازه‌ها در صورتیکه در معرض آتش‌سوزی پس از زلزله قرار گیرند، بدلیل اینکه تا حدودی زیادی دچار آسیب شده‌اند، بسيار آسیب پذیرتر خواهند بود. سازه‌های خسارت دیده از بارهاي زلزله نسبت به سازه‌هاي خسارت نديده، در برابر آتش‌سوزی مقاومت كمتري دارند كه در نتيجه اين امر می‌تواند جابجايي جانبي باقي کاهش مقاومت سختي را که تأثیرات آتش‌سوزی می‌باشد، را بحرانی تر نماید پس در نتیجه طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله یکی از پارامتر های مهم در ساختمان ها محسوب می شود.

 

توجه: کارشناسان شرکت فنی و مهندسی #آبادگستر_تاسیسات_ایرانیان (مشاور، ناظر و مجری مورد تائید سازمان آتش نشانی) با شماره تماس ۹۸۲۱۹۵۱۱۹۹۷۰+ داخلی ۱۰۵ یا ۱۲۵ همواره آماده پاسخگوئی به سوالات شما همراهان عزیز بویژه در زمینه طراحی سازه های ایمن در آتش سوزی پس از زلزله هستند. همچنین شما می‌توانید با ارائه نظرات سازنده خود در بخش نظرات و یا از طریق ارسال به آدرس پست الکترونیکی info@atapars.com ما را در جهت ارتقاء سطح علمی مطالب یاری فرمائید. استفاده از این مطلب با ذکر نام شرکت فنی و مهندسی #آبادگستر_تاسیسات_ایرانیان و یا آدرس سایت www.atapars.com بلامانع است.

 

Loading
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Loading...
    نام نویسنده:
    سید علی موسوی زاویه
    تاریخ انتشار:
    ۰۲ اسفند ۱۳۹۷
بازگشت