Análise numérica sobre o comportamento ao fogo de pilares tubulares em aço

• Main Author: ARAÚJO, Marcia Suzanna Dutra Abreu de
• Other Authors: http://lattes.cnpq.br/7169964295024046
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Pernambuco 2017
• Subjects: Pilares; Aço; Análise térmica; Análise estrutural; Fogo; Modelos numéricos; Columns; Steel; Thermal analyses; Structural analyses; Fire; Numerical models
• Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/18591

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa ([e-mail]) on 2017-04-19T15:38:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Márcia Suzanna.pdf: 3055575 bytes, checksum: 6bc6b37e92f9ee9ac23e94abb75174c3 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-04-19T15:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Márcia Suzanna.pdf: 3055575 bytes, checksum: 6bc6b37e92f9ee9ac23e94abb75174c3 (MD5) 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.