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Authors
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Abstract(s)
Neste trabalho é apresentado um estudo sobre o efeito da acção do fogo em estruturas
metálicas, tendo sido elaborado um estudo numérico e experimental de um fenómeno de instabilidade
estrutural relativo à encurvadura lateral torsional de vigas a elevadas temperaturas. Foram efectuados
ensaios destrutivos em vários perfis com vista à determinação da carga limite resistente ou de colapso.
O efeito do fogo, como elemento activo e prejudicial à resistência do elemento estrutural, foi
determinado tendo-se verificado uma substancial diminuição das capacidades resistentes, devendo por
isso as acções serem convenientemente determinadas e analisadas.
No âmbito deste trabalho foram ainda estudadas as acções em estruturas sujeitas à acção do
fogo, a variação das propriedades mecânicas e térmicas do aço com a temperatura e o comportamento
não linear geométrico e material da estrutura.
Tendo como objectivo o desenvolvimento de ensaios experimentais em vigas de perfil
comercial, foi elaborada a candidatura de um projecto de Investigação e Desenvolvimento, intitulado
“Lateral Buckling of Steel Beams Under Fire Conditions”, financiado pelo Ministério da Ciência e da
Tecnologia, o que tornou possível a constituição de todo o equipamento que serviu de base a este
trabalho. Neste caso construiu-se um “setup” com as vertentes térmica e estrutural necessárias para
ensaiar estruturas em situação acidental de incêndio.
Paralelamente foram desenvolvidos vários ensaios numéricos do fenómeno de encurvadura
lateral a elevadas temperaturas com um programa de análise não linear geométrica e material, como são
exemplo os programas SAFIR, ANSYS e Cosmos/M, os quais permitiram validar os restantes
resultados e justificar a necessidade da revisão de algumas formulas simplificadas que o Eurocódigo 3
apresenta, nomeadamente as que dizem respeito à determinação da resistência de vigas à encurvadura
lateral, em situação de incêndio.
No final é apresentada a validação de uma proposta de cálculo simples para verificação de elementos estruturais à encurvadura, que se propõe em alternativa à proposta apresentada pelo Eurocódigo 3. In this thesis a numerical and experimental validation of the lateral torsional buckling
phenomenon of steel I beams under fire conditions is presented. A set of experimental destructive tests
were made in several I beams profiles for the buckling moment resistance determination.
The fire effect as an active element may produce a severe reduction in structural strength. The
numerical simulation of this phenomenon was done by means of a finite element code with non linear
material and geometrical behaviour, based on elevated and constant temperatures.
The structural actions under fire conditions, the material behaviour regarding its mechanical
and thermal properties variation with temperature and the non linear behaviour of structures were also
studied..
Having in mind the development of experimental tests in the commercial profiles IPE100, a
research project “ Lateral Buckling of Steel I Beams Under Fire Condition” has been financed by the
Science and Technology Portuguese Ministry, helping us to build a thermal and structural set up for this
propose.
In parallel, several numerical simulations had been done by means of the material and
geometrical non linear finite element code SAFIR, as well as, with other commercial codes, ANSYS
and CosmosM. This lead us to the justification and the needed of reviewing some simple formulas in
Eurocode regarding the lateral buckling behaviour of structures under fire conditions.
Finally a validation of a new proposal for a simple model in lateral torsional buckling under fire conditions is presented, different from that used in Eurocode, that seams to give unsafe results.
Description
Keywords
Estruturas metálicas Acção do fogo Encurvadura lateral de vigas Carga crítica Validação experimental e numérica Metallic structures Fire action Lateral buckling of steel I beams Critical load Experimental and numerical validation
Citation
Piloto, P.A.G. (2001). Análise experimental e numérica do comportamento de estruturas metálicas sujeitas à acção do fogo. Porto: FEUP. Tese de Doutoramento em Engenharia Mecânica
Publisher
Universidade do Porto, Faculdade de Engenharia