| Summary: | Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-19T15:38:12Z
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Previous issue date: 2016-09-23 === Atualmente, especialmente no Brasil, tem crescido a preocupação com o desempenho de
estruturas sujeitas à ação de incêndios, devido aos riscos inerentes dessa situação. Por exemplo,
somente em Pernambuco, no triênio 2011-2013, o Corpo de Bombeiros registrou a ocorrência
média de 1600 incêndios/ano em edificações (residenciais, comerciais ou industriais).
Catástrofes associadas a incêndios como esses podem resultar em elevados prejuízos
financeiros, perda de patrimônio histórico/cultural, danos ao meio ambiente, além das
irreparáveis perdas de vidas humanas, como as registradas na boate Kiss em Santa Maria – RS
em 2013. Este trabalho visou analisar o desempenho ao fogo de pilares em aço, devido à grande
relevância desse elemento para o projeto estrutural e, consequentemente, para segurança da
edificação. Diversos fatores influenciam o comportamento de pilares em situação de incêndio,
por exemplo: o esforço solicitante do serviço ao qual o pilar está submetido, a forma e
dimensões da seção transversal, o índice de esbeltez do pilar e o comportamento das
propriedades mecânicas e características dos materiais sob temperaturas elevadas. Devido à
complexidade da influência dos parâmetros envolvidos na análise de estruturas em situação de
incêndio, a resistência ao fogo dos elementos estruturais, como pilares, é determinada
experimentalmente. No entanto, em geral, esses ensaios são caros e difíceis de serem realizados.
Isso, por muitas vezes, inviabiliza o estudo de um número maior de amostras, não permitindo
um melhor entendimento do problema. Nesse sentido, os modelos numéricos são de extrema
importância para o estudo de estruturas em situação de incêndio, uma vez que tem sido possível
reproduzi-los em razão dos avanços das técnicas de solução e modelagem numérica. Sendo
assim, o objetivo desta pesquisa foi desenvolver modelos numéricos tridimensionais em
elementos finitos para simular o comportamento de pilares em aço em situação de incêndio,
permitindo a utilização desses modelos em análises paramétricas futuras para a determinação
da resistência ao fogo de pilares. Testaram-se dois programas largamente utilizados na análise
numérica de estruturas: o ANSYS e o ABAQUS. Validaram-se por comparação os resultados
numéricos com experimentos publicados na literatura internacional e nacional. Consideraramse
relevantes para a determinação da resistência ao fogo os seguintes parâmetros: nível de carga,
rigidez da estrutura circundante, formas e dimensões da seção transversal. Os resultados
apontaram que os modelos e estratégicas numéricas utilizadas mostraram-se adequados para
fins de análises térmicas e termoestruturais, sendo capazes de prever o comportamento térmico
e mecânico dos pilares tubulares de aço em situação de incêndio, com boa correlação com os
resultados experimentais. As colunas apresentaram tempos críticos inferiores aos divulgados
na literatura. O aumento da rigidez axial não influenciou de maneira significativa nos tempos
críticos das análises. As forças de restrições relativas foram maiores para os menores níveis de
cargas. === Currently, especially in Brazil, the performance of structures subjected to fire action has been
a great concert, due to the risks inherent in this situation. For example, only in Pernambuco, in
the triennium 2011-2013, the Fire Department reported the increase of 1600 fires per year in
buildings (residential, commercial or industrial). Disasters associated with fire as these can
result in significant financial loss; historical, cultural, environmental damage, in addition to
irreparable losses of human life as occurred in the Kiss nightclub in Santa Maria - RS (2013).
This work aims to analyze the performance of steel columns on fire due to the great importance
of this element for the structural design and the consequent safety of the building. Several
factors influence the behavior of columns in fire situation, quotes, for example, the load level
at which the post is submitted, the form and dimensions of the cross section, the slenderness
ratio of the column and the behavior of the mechanical properties and characteristics of
materials under elevated temperatures. Because of the complexity of the parameters involved
in the analysis of structures in case of fire, the fire resistance of structural elements like pillars
is determined experimentally. However, in general, these tests are expensive and difficult to
perform. This often negatively affects the study of a large number of samples, not allowing a
better understanding of the problem. In this sense the numerical models are extremely important
for the study of structures in fire, as it has been possible to play them because of advances in
solving techniques and numerical modeling. Thus, the objective of this research is to develop
three-dimensional numerical models in finite elements to simulate the behavior of steel columns
in fire situation, allowing the use of models in future parametric analysis to determine the fire
resistance of columns. Two programs widely used in numerical analysis of structures were
tested: ANSYS and ABAQUS. The numerical results were validated by comparison with
experiments published in the international and national literature. Relevant parameters to the
determination of the fire resistance were considered: load level, stiffness of the surrounding
structure, shape and dimensions of the transverse section were considered.
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