تأثير الحريق المسلط على سلوك أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة تحت حمل انضغاط محوري
رسالة مقدمةإلى كلية الهندسة / جامعة بابل كجزء من متطلبات نيل درجة ماجستير في الهندسة المدنية (مواد إنشائية) من قبل مصطفى سهام عبد الرحيم وبإشراف أ. د محمد منصور كاظم .وتم التطرق في هذه الرسالة الى متطلبات التصميم الأنشائي لمواد ذات مقاومة أعلى في التطبيقات التي يكون فيها حجم العضو الأنشائي هو العامل المسيطر في التصميم كما في تصميم الأعمدة الكونكريتية للمباني المتعددة الطوابق، خرسانة المساحيق الفعالة كأفضل خرسانة فائقة الأداء تجذب المزيد من الأهتمام في الوقت الحاضر نتيجة لمقاومتها و متانتها الأستثنائية. بالأضافة الى التطورات الحاصلة في تكنولوجيا الخرسانة أصبح التصميم الهندسي للسلامة من الحريق في المباني المصنوعة من هذه الخرسانة أمرا ضروريا. وبناءً على ذلك، فإن الجزء الرئيسي لهذا البحث يهدف إلى المساهمة بمعرفة جديدة فيما يتعلق بفهم تصرف أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة المحملة محوريا و المعرضة للحريق.
الجزء الأول من هذا البحث هو البحث المختبري لسلوك أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة وأعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية المعرضة للحريق من جانبين متجاورين. ثمانية وأربعون نموذجا? مصغرا? لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة و أعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية بأبعاد (100×100×900 ملم) مع تسليح طولي (عدد 4 بقطر 6 ملم) تم تحميلها محوريا? ألى حد الفشل وبعمر 56 يوم قبل الحرق وبعد مرحلة التبريد للأعمدة المعرضة للنار بدرجة حرارة (200، 400 و 600 درجة مئوية) ولمدة ساعة واحدة, من اجل تحليل تأثير بعض المحددات في تحسين مقاومة الحريق لهذه الأعمدة والتي تشمل دراسة تأثير التسليح العرضي بقطر 5 ملم وبمسافات أترية مختلفة وهي (بدون أترية، 200، 100 و 50 ملم) لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة وبمسافات (200 و 50 ملم) لأعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية، ودراسة تأثير زيادة الغطاء الخرساني (من 15 الى 30 ملم) لكلا من أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة و أعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية. الجزء الثاني من هذا البحث يشمل تطوير موديل ثلاثي الأبعاد بطريقة تحليل العناصر المنتهية لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة بأستخدام برنامج (abaqus) وبأستخدام عناصر رباعية العقد و رباعية السطح قادرة على القيام بتحليل الأزاحة المقترنة بالحرارة للهب النار والتي يتم تمثيلها بالتدفق الحراري. التشظي الناتج من الحريق بالأعتماد على حسابات الضغط المسامي داخل الخرسانة أيضا? تم أحتسابه وأقترانه مع التحليل الحراري للتأكد ان فقدان جزء من الخرسانة الناتج عن التشظي تم دراسه تأثيرة. بعد التحقق من صحة النموذج المطور مع نتائج البحث المختبري، تم أستخدام النموذج لأجراء دراسة بارامترية مفصلة عن سلوك أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة بعد تعرضها لسيناريوهات مختلفة للنار بما في ذلك أتجاهات التعرض للحريق ومدة الحرق.
وقد وجد أن هنالك تطابقا جيدا بين نتائج الأختبار ونتائج تحليل العناصر المنتهية. تم التوصل الى ان هنالك زيادة طفيفة في الحمل الأقصى لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة بعد الحرق بدرجة حرارة 200 درجة مئوية بينما قيم الحمل الأقصى تنخفض بشكل ملحوظ بعد التعرض الى النار بدرجة حرارة 400 و 600 درجة مئوية حيث وجد ان هذه الأعمدة فقدت حوالي (39 إلى 45) من الحمل الأقصى بعد الحرق بدرجة حرارة 600 درجة مئوية. من ناحية أخرى، وجد ان أعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية تعطي مقاومة ممتازة للحريق مقارنة مع أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة حيث ان نسبة النقصان في الحمل الاقصى تتراوح بين (%24-15) بعد الحرق بنفس مستوى درجة الحرارة. وجد أن تأثير تقليل المسافة بين الأترية الجانبية لتحسين مقاومة الحريق لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة كان طفيفا في درجة حرارة 400 درجة مئوية. بينما عند درجة حرارة 600 درجة مئوية التاثير يكاد يكون مهملا. بالاضافة الى ذلك وجد ان تأثير زيادة الغطاء الخرساني كان مهملا تقريبا وان قيم الحمل الاقصى المتبقي لاعمدة خرسانة المساحيق الفعالة اصبحت متقاربة من بعضها البعض عند مستويات الحرارة العالية. تم التوصل من الدراسة البارامترية الى ان التضرر في قيمة الحمل الاقصى للاعمدة زاد بشكل ملحوظ مع زيادة عدد جوانب الحرق و مدة الحريق.
رسالة مقدمةإلى كلية الهندسة / جامعة بابل كجزء من متطلبات نيل درجة ماجستير في الهندسة المدنية (مواد إنشائية) من قبل مصطفى سهام عبد الرحيم وبإشراف أ. د محمد منصور كاظم .وتم التطرق في هذه الرسالة الى متطلبات التصميم الأنشائي لمواد ذات مقاومة أعلى في التطبيقات التي يكون فيها حجم العضو الأنشائي هو العامل المسيطر في التصميم كما في تصميم الأعمدة الكونكريتية للمباني المتعددة الطوابق، خرسانة المساحيق الفعالة كأفضل خرسانة فائقة الأداء تجذب المزيد من الأهتمام في الوقت الحاضر نتيجة لمقاومتها و متانتها الأستثنائية. بالأضافة الى التطورات الحاصلة في تكنولوجيا الخرسانة أصبح التصميم الهندسي للسلامة من الحريق في المباني المصنوعة من هذه الخرسانة أمرا ضروريا. وبناءً على ذلك، فإن الجزء الرئيسي لهذا البحث يهدف إلى المساهمة بمعرفة جديدة فيما يتعلق بفهم تصرف أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة المحملة محوريا و المعرضة للحريق.
الجزء الأول من هذا البحث هو البحث المختبري لسلوك أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة وأعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية المعرضة للحريق من جانبين متجاورين. ثمانية وأربعون نموذجا? مصغرا? لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة و أعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية بأبعاد (100×100×900 ملم) مع تسليح طولي (عدد 4 بقطر 6 ملم) تم تحميلها محوريا? ألى حد الفشل وبعمر 56 يوم قبل الحرق وبعد مرحلة التبريد للأعمدة المعرضة للنار بدرجة حرارة (200، 400 و 600 درجة مئوية) ولمدة ساعة واحدة, من اجل تحليل تأثير بعض المحددات في تحسين مقاومة الحريق لهذه الأعمدة والتي تشمل دراسة تأثير التسليح العرضي بقطر 5 ملم وبمسافات أترية مختلفة وهي (بدون أترية، 200، 100 و 50 ملم) لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة وبمسافات (200 و 50 ملم) لأعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية، ودراسة تأثير زيادة الغطاء الخرساني (من 15 الى 30 ملم) لكلا من أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة و أعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية. الجزء الثاني من هذا البحث يشمل تطوير موديل ثلاثي الأبعاد بطريقة تحليل العناصر المنتهية لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة بأستخدام برنامج (abaqus) وبأستخدام عناصر رباعية العقد و رباعية السطح قادرة على القيام بتحليل الأزاحة المقترنة بالحرارة للهب النار والتي يتم تمثيلها بالتدفق الحراري. التشظي الناتج من الحريق بالأعتماد على حسابات الضغط المسامي داخل الخرسانة أيضا? تم أحتسابه وأقترانه مع التحليل الحراري للتأكد ان فقدان جزء من الخرسانة الناتج عن التشظي تم دراسه تأثيرة. بعد التحقق من صحة النموذج المطور مع نتائج البحث المختبري، تم أستخدام النموذج لأجراء دراسة بارامترية مفصلة عن سلوك أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة بعد تعرضها لسيناريوهات مختلفة للنار بما في ذلك أتجاهات التعرض للحريق ومدة الحرق.
وقد وجد أن هنالك تطابقا جيدا بين نتائج الأختبار ونتائج تحليل العناصر المنتهية. تم التوصل الى ان هنالك زيادة طفيفة في الحمل الأقصى لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة بعد الحرق بدرجة حرارة 200 درجة مئوية بينما قيم الحمل الأقصى تنخفض بشكل ملحوظ بعد التعرض الى النار بدرجة حرارة 400 و 600 درجة مئوية حيث وجد ان هذه الأعمدة فقدت حوالي (39 إلى 45) من الحمل الأقصى بعد الحرق بدرجة حرارة 600 درجة مئوية. من ناحية أخرى، وجد ان أعمدة خرسانة المقاومة الأعتيادية تعطي مقاومة ممتازة للحريق مقارنة مع أعمدة خرسانة المساحيق الفعالة حيث ان نسبة النقصان في الحمل الاقصى تتراوح بين (%24-15) بعد الحرق بنفس مستوى درجة الحرارة. وجد أن تأثير تقليل المسافة بين الأترية الجانبية لتحسين مقاومة الحريق لأعمدة خرسانة المساحيق الفعالة كان طفيفا في درجة حرارة 400 درجة مئوية. بينما عند درجة حرارة 600 درجة مئوية التاثير يكاد يكون مهملا. بالاضافة الى ذلك وجد ان تأثير زيادة الغطاء الخرساني كان مهملا تقريبا وان قيم الحمل الاقصى المتبقي لاعمدة خرسانة المساحيق الفعالة اصبحت متقاربة من بعضها البعض عند مستويات الحرارة العالية. تم التوصل من الدراسة البارامترية الى ان التضرر في قيمة الحمل الاقصى للاعمدة زاد بشكل ملحوظ مع زيادة عدد جوانب الحرق و مدة الحريق.
