Thermal Simulation and Performance Prediction of High Strength Concrete (HSC) Columns Subjected to Fire

الملخص

يهدف هذا البحث إلى دراسة التأثير الذي يحدثه ارتفاع في درجة الحرارة نتيجة لوجود حريق على اداء عمود خرساني مسلح في مبنى. و تجدر الاشارة هنا الي ان هذا البحث يخص الأعمدة الخرسانية علية المتانة والتي تتأثر سلبا بالحرائق اكثر من الاعمدة العادية المتانة. في البداية تم عرض ومناقشة تأثير درجة حرارة الحريق على الانهيار الكامل للعمود الخرساني وتم تحديد الحد الأدني لانهيار وتفتت الخرسانة عالية المتانة وتمت كذلك الاشارة الى الحد المستخدم من بعض المواصفات القياسية للخرسانة عادية المتانة وتم التطرق الي الاساليب المستخدمة والمؤثرة في رفع هذه الدرجة و كذلك
تم التطرق الى طريقة حساب فترة تعرض العمود للحريق والتي يعتبر عندها العمود الخرساني في حالة انهيار تام. وحيث أن التركيز في هذه الدراسة على تقييم المتانة المتبقية للعمود الخرساني فانه لم يتم الاستفاضة في تقدير حالة الانهيار التام من عدمها. بعد ذلك تم إيجاد توزيع درجات الحرارة خلال العمود الخرساني وذلك بحل المعادلة العامة للتوصيل الحراري ثلاثية الأبعاد الغير مستقر مع الزمن حلا عددية ومن معرفة توزيع درجات الحرارة. تم حل المعادلة الحاكمة للتوصيل الحراري ثلاثية الأبعاد بواسطة التحليل العددي (طريقة رنج. كوتا) من الرتبة الخامسة. وتم مقارنة نتائج توقعات النموذج الرياضي التوزيع درجات الحرارة مع نتائج دراسة عملية وقد بينت نتيجة المقارنة لتوزيع درجات الحرارة المحسوبة من النموذج الرياضي توافق جيد مع القراءات العملية. تم وضع مخطط رياضي مبسط يمكن بواسطته معرفة تأثير ارتفاع درجات الحرارة وزمن الحريق خلال العمود على إجهاد الضغط للخرسانة وقد أظهرت هذا الدراسة أن لزيادة درجات الحرارة الناتجة عن الحريق تأثير سلبي على إجهاد الضغط للخرسانة على وجه العموم خصوم درجات الحرارة أعلى من 100°c. وفي النهاية تم عرض كيفية استخدام نتائج البحث في اسلوب التصميم الحرائق لعمود خرساني معرض الإجهاد ضغط محوري فقط كمثال، حيث انه يمكن استخدام هذه النتائج في تصميم الاعمدة الخرساني المعرضة لأحمال مختلفة.