۲۱۷۷۴پ
per
مطالعه آزمایشگاهی و عددی رفتار سازه‌صای اتصالات لوله‌ای K و KT سکوهای فراساحلی در دماهای بالا ناشی از آتش سوزی
Experimental and Numerical Investigation on the Structural Behavior of Tubular K and KT-joints in Offshore Platforms at Fire-Induced Elevated Temperatures
/ندا آذری دودران
: مهندسی عمران
، ۱۳۹۸۸
، راشدی
۱۲۵ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
مهندسی عمران، گرایش مهندسی سواحل، بنادر، و سازه‌صهای دریایی
۱۳۹۸/۰۶/۰۶
تبریز
سازه‌های لوله‌صای فولادی به دلیل مزیت‌صهای فراوان همچون وزن کم، مقاومت بالا، ضریب درگ کم، ساخت آسان، کارایی مکانیکی خوب، ظاهر زیبا، برپاداری سریع، و نگهداری نسبتا آسان به طور گسترده‌صای در سکوهای فراساحلی مورد استفاده قرار می‌صگیرند .اتصال لوله‌صای از جوش دادن انتهای یک یا چند عضو مهاری به عضو اصلی تشکیل می‌صشود .سازه‌صهای لوله‌صای فولادی ممکن است در طول مدت زمان سرویس‌صدهی یا فرآیندص ساخت در معرض آتش‌صسوزی قرار بگیرند .از آنجایی‌صکه فولاد از جمله موادی است که مشخصات مکانیکی آن وابسته به دمای محیط می‌صباشد، به دلیل تخریب مشخصات مواد و انبساط حرارتی سازه‌صهای فولادی در دمای بالا، این امکان وجود دارد که بعضی از اعضای سازه‌صهای فولادی، سختی و مقاومت خود را در دمای بالا از دست بدهند و ممکن است یک اتصال لوله‌صای در مقابل نیروی خیلی کمتر از مقاومت استاتیکی خود، دچار گسیختگی شود متعاقبا بعد از گسیختگی یک یا چند اتصال، کل سازه فرو می‌صریزد .بنابراین، بررسی عملکرد اتصالات لوله‌صای در دمای بالا ضروری می‌صباشد .یکی از تکنیک‌صهای مؤثر در تقویت اتصالات لوله‌صای، استفاده از صفحات تقویتی کالر می‌صباشد .صفحات کالر، ورق‌صهای فلزی هستند که بعد از اتصال عضو فرعی به عضو اصلی بر روی سطح خارجی عضو اصلی جوش می‌صشوند .این رساله به بررسی رفتار سازه‌صای اتصالات لوله‌صای K تک صفحه‌صای تقویت شده با صفحات کالر در دمای محیط، اتصالات لوله‌صای K و KT تک صفحه‌صای و اتصالات لوله‌صایK ،KT ، و T دو صفحه‌صای در دمای محیط و دماهای بالای ناشی از آتش-سوزی می‌صپردازد .روند انجام پژوهش را می‌صتوان به سه بخش اصلی تقسیم نمود .در بخش اول، به مطالعات آزمایشگاهی بر روی چهار اتصال لوله‌صای K تقویت نشده و تقویت شده با صفحات کالر تحت بار محوری در دمای محیط پرداخته شده است .در مطالعات آزمایشگاهی، رفتار سازه‌صای اتصالات تقویت نشده و تقویت شده با صفحات کالر با یک‌صدیگر مقایسه شده است .در بخش دوم، ابتدا مدل اجزای محدود توسعه داده شده با نتایج آزمایشگاهی حاضر و هم‌صچنین مطالعات انجام گرفته توسط محققان دیگر اعتبارسنجی شده و سپس مدل‌صهای متعددی از انواع مختلف اتصالات لوله‌صای K و KT تک صفحه‌صای و اتصالات لوله‌صایK ،KT ، و T دو صفحه‌صای تولید شده و تحت بارهای محوری در پنج دمای مختلف(۲۰ ،۲۰۰ ،۴۰۰ ،۵۵۰ ، و ۷۰۰ درجه سانتی‌صگراد (تحلیل شده‌صاند .نتایج تحلیل برای بررسی تأثیر دما و پارامترهای هندسی روی مقاومت نهایی، سختی استاتیکی اولیه، و مود خرابی این اتصالات بکار گرفته شده‌صاند .در نهایت، در بخش سوم، یک سری معادلات پارامتری جهت پیش‌صبینی مقاومت نهایی اتصالات مختلف بر حسب خصوصیات هندسی اتصال و پارامترهای دمایی) شاملkyT ،kET ، و kpT) ارائه شده است
Tubular structures are widely used in offshore jacket platforms. The main advantages of such tubular structures are their high strength-to-weight ratio, low drag coefficient, easy fabrication, attractive appearance, rapid erection, etc. The intersection among the chord and brace members in which the prepared ends of the braces are welded to the undisturbed surface of the chord is called a tubular joint. Offshore structures may be exposed to the fire during their construction and service life. Since the mechanical characteristics of steel material degrade considerably at elevated temperature, a tubular joint may fail subjected to a load far below its static strength at ambient temperature. Consequently, the entire structure might collapse after the failure of one or several tubular joints. Therefore, it is important to study the performance of tubular joints at the fire condition. One effective techniques to strengthen tubular joints is using collar palats. collar plate is a steel plate that is welded to the chord surface before the brace is connected to the chord. In this thesis, the structural behavior of collar plate reinforced K-joints at ambient temperature and uni-planar K- and KT-joints and two planar K, KT, and T- joints have been investigated at ambient and fire-induced elevated temperatures. This research program can be categorized into three main sections. In the first section, the results of experimental studies on four unreinforced and collar reinforced joints under axial loading .In experimental study, the structural behavior of unreinforced and collar plate reinforced joints is compared with each other. In the second secion, at first, a finite element model was developed and validated against the data available from experimental tests; then, a set of various FE (uni-planar K- and KT-joints, and two planar K-, KT-, and T-joints) analyses have been performed under axial loading at five different temperatues (20 C, 200 C, 400 C, 550 C, and 700 C). The results have been used to investigate the influence of temperature and dimensionless geometrical parameters on the ultimate strength, initial stiffness, and failure modes of the joints. In the third section, a set of parametric equations have been proposed to predict the ultimate strength of joints at fire-induced elevated temperatures
Experimental and Numerical Investigation on the Structural Behavior of Tubular K and KT-joints in Offshore Platforms at Fire-Induced Elevated Temperatures
آذری دودران، ندا
Azari-Dodaran, Neda
احمدی، حمید، استاد راهنما
لطف‌اللهی یقین، محمدعلی، استاد راهنما
جو، لی، استادمشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
