بررسی تأثیر کاهش مشخصات ستون بر پایداری ساختمان های بتنی به علت پدیده پوسته شدن بتن در آتش سوزی

امروزه به دلیل فواید مختلف بتن مقاومت بالا از جمله مقاومت فشاری و دوام بالای آن روند استفاده از این نوع بتن در صنعت ساختمان در حال افزایش است. اما ضعف عمده بتن مقاومت بالا در زمان افزایش حرارت و آتش سوزی، در آزمایشات انجام شده طی دهه اخیر مشخص شده است. به دلیل نفوذپذیری بسیار پایین بتن مقاومت بالا با افزایش حرارت فشار بخار عمده ای در بتن ایجاد شده و سبب رشد ترک در بتن می شود. حتی ممکن است فشار بخار باعث پوسته شدگی انفجاری بتن گردد که منجر به کاهش ناگهانی در ظرفیت باربری المان می شود. با تشکیل و رشد ترک در بتن مقاومت فشاری به شدت کاهش یافته و کرنش ها افزایش می یابد. این پروژه در سه بخش مختلف به بررسی اثر حرارت بر بتن، المان بتنی و قاب ساختمانی بتن مسلح مقاومت بالا می پردازد. در قسمت اول طی آزمایشات مختلف به بررسی پوسته شدگی و کاهش مقاومت فشاری بتن مقاومت بالا در زمان افزایش حرارت پرداخته شده است. در این مرحله شانزده طرح اختلاط مختلف بتن برای بررسی پوسته شدگی بتن در اثر حرارت بالا مورد بررسی قرار گرفت که نشان از استعداد بالای بتن مقاومت بالا به پوسته شدن داشت. سپس، پنج طرح اختلاط با افزودن الیاف پلی پروپیلن در دماهای مختلف مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار گرفتند که کاهش شدید هشتاد درصدی در دمای هشتصد درجه سانتیگراد حاکی از حساسیت این نوع از بتن به دماهای بالا را نشان می داد. در بخش دوم مدل سازی ستون بتن مسلح مقاومت بالا به هنگام افزایش حرارت انجام شد. هدف از این مدل سازی پیش بینی افزایش نیروی محوری ناشی از انبساط حرارتی ستون بتن مسلح مقاومت بالا در زمان آتش سوزی بود. نتایج حاکی از وابسته بودن افزایش نیرو به میزان سختی محوری قید ناشی از کف ساختمان و مقدار بار محوری فشاری وارده بر ستون بود. این افزایش نیرو در بد ترین حالت کمتر از چهل درصد بار مجاز ستون بیشتر نبود که نشان از بحرانی نبودن این میزان افزایش نیرو در ستون دارد. در بخش سوم قاب بتن مسلح مقاومت بالا در سناریوهای مختلف آتش سوزی مورد بررسی قرار گرفت. بدین ترتیب که فرض شد آتش سوزی در طبقات مختلف سازه ده طبقه رخ دهد و ستون ها از چهار طرف و تیرها از سه طرف در معرض افزایش حرارت قرار بگیرند. سپس، برای بررسی مقاومت سازه آسیب دیده در برابر بارهای جانبی آنالیز بار افزون انجام شد که نتایج حاکی از تمرکز تغییرشکل جانبی سازه در طبقات آسیب دیده بود. بدین ترتیب طبقات آسیب دیده از حرارت به دلیل کاهش شدید در سختی و مقاومت جانبی، به ناحیه تمرکز خرابی در سازه تبدیل شدند. با توجه به نتایج به دست آمده لزوم بررسی سازه آسیب دیده در آتش سوزی و اقدام به مقاوم سازی آن ضروری به نظر می رسد.