Browsing by Author "Franssen, J.-Marc"
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- Encurvadura lateral de vigas metálicas sujeitas à acção do fogo: estudo numérico e experimentalPublication . Vila Real, Paulo M.M.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Franssen, J.-MarcO problema da encurvadura lateral de vigas metálicas sujeitas a altas temperaturas, nomeadamente as que resultam de situações de incêndio, é ainda mal conhecido, O Eurocódigo 3 apresenta na Parte 1-2 um modelo de cálculo simples cuja validade nunca foi confirmada experimentalmente. Comparam-se os resultados obtidos com a utilização de um programa de elementos finitos para análise não-linear geométrica e material: especialmente desenvolvido para o estudo de estruturas sujeitas à acção doJõgo, com os resultados obtidos com base naquele Eurocódigo. Foram considerados dois tipos de aço, um perfil 1 da série europeia, um tipo de carregamento e quatro períodos de exposição à curva de incêndio padrão ISO 834. Com base neste estudo numérico foi possível obter urna nova proposta de modelo de cálculo simples, diferente do sugerido no Eurocódigo 3, e que necessita ainda ser validada experimentalmente. Apresenta-se urna descrição dos ensaios experimentais que deverão ser realizados tendo em vista a validação do modelo de cálculo simples proposto neste trabalho.
- Encurvadura lateral de vigas metálicas sujeitas à acção do fogo: estudo numérico e experimentalPublication . Vila Real, Paulo M.M.; Piloto, P.A.G.; Franssen, J.-Marc; Vaz, M.A.P.O problema da encurvadura lateral de vigas metálicas sujeitas a altas temperaturas, nomeadamente as que resultam de situações de incêndio, é ainda mal conhecido. O Eurocódigo 3 apresenta na Parte 1-2 um modelo de cálculo simples cuja validade nunca foi confirmada experimentalmente. Comparam-se os resultados obtidos com a utilização de um programa de elementos finitos para análise não-linear geométrica e material especialmente desenvolvido para o estudo de estruturas sujeitas à acção do fogo, com os resultados obtidos com base naquele Eurocódigo. Foram considerados dois tipos de aço, um perfil 1 da série europeia, um tipo de carregamento e quatro períodos de exposição à curva de incêndio padrão ISO 834. Com base neste estudo numérico foi possível obter uma nova proposta de modelo de cálculo simples; diferente do sugerido no Eurocódigo 3, e que necessita ainda ser validada experimentalmente. Verifica-se que o facto das propriedades mecânicas do aço depender da temperatura e da relação tensão-deformação, a altas temperaturas não ser a mesma que à temperatura ambiente, altera a forma da curva de encurvadura lateral a altas temperaturas.
- Instabilidade de vigas a altas temperaturas: estudo numérico e experimentalPublication . Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Vila Real, Paulo M.M.; Franssen, J.-MarcO projecto de elementos de viga sem constrangimento lateral pode ser limitado pelo fenómeno de encurvadura, que induz deslocamentos de flexão fora do plano com rotação da secção transversal. Este fenómeno ocorre para uma grande gama de perfis, em que a esbelteza e as imperfeições geométricas do perfil assumem extrema importância e pode ser severamente agravado em caso de incêndio. Numa situação real de incêndio os elementos estruturais, sob a acção das cargas aplicadas, são influenciados pela acção térmica. Tal situação provoca um aumento das deformações térmicas e submete o elemento estrutural a um estado não linear, geométrico e material, que é acompanhado pela diminuição progressiva da capacidade resistente. Devido à degradação das propriedades mecânicas é previsível que uma situação de instabilidade seja atingida para uma dada temperatura limite, designada por temperatura crítica. ....
- Instabilidade de vigas a altas temperaturas: estudo numérico e experimentalPublication . Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Vila Real, Paulo M.M.; Franssen, J.-MarcA verificação da segurança de vigas em aço sem constrangimentos laterais passa pela verificação da instabilidade à encurvadura lateral torsional. Quando uma viga é sujeita à acção de acidente de um incêndio, o colapso pode ocorrer para uma determinada temperatura, designada temperatura crítica. Neste trabalho é utilizado o método dos elementos finitos, programa SAFIR, para a obtenção da temperatura crítica de vigas com diferentes valores de esbelteza, para um grau de utilização U0=0.6 0. Todos os valores numéricos obtidos são superiores ao especificado pelo Eurocódigo 3 Parte 1.2, para vigas com constrangimentos laterais. É ainda apresentada uma descrição dos ensaios experimentais à escala real com vista à validação dos resultados numéricos.
- Modelação numérica da encurvadura lateral de vigas I metálicas sujeitas à acção do fogoPublication . Vila Real, Paulo M.M.; Piloto, P.A.G.; Franssen, J.-MarcNeste trabalho, calcula-se a resistência à encurvadura lateral de vigas I metálicas, em situação de incêndio, através da utilização de um programa de elementos finitos para análise não-linear geométrica e material, especialmente desenvolvido para estudo de estruturas sujeitas à acção do fogo. Comparam-se os resultados obtidos por esta via com os que se obtêm com base no modelo de cálculo simples apresentado na Parte 1-2 do Eurocódigo 3. Este modelo de cálculo simples conduz a níveis de segurança que dependem da esbelteza adimensional das vigas, não estando os resultados do lado da segurança para valores intermédios daquela esbelteza, quando comparados com os resultados numéricos. Foram considerados dois tipos de aço, um perfil 1 da série europeia, um tipo de carregamento, imperfeição geométrica das vigas do tipo sinusoidal, tensões residuais e quatro períodos de exposição à curva de incêndio padrão 150 634. Com base neste estudo foi possível obter uma nova proposta de modelo de cálculo simples, diferente do sugerido no Eurocódigo 3 e que garante resultados seguros quando comparados com os resultados numéricos.
- Modelação numérica do comportamento de uma estrutura metálica sujeita à acção do fogo: análise de vários cenários de incêndioPublication . Vila Real, Paulo M.M.; Piloto, P.A.G.; Franssen, J.-MarcNeste trabalho faz-se a análise de vários cenários de incêndio possíveis num edifício do tipo comercial em estrutura metálica, de modo a definir a situação mais desfavorável do ponto de vista da sua resistência ao fogo. Utiliza-se para o efeito um programa de elementos finitos para análise geométrica e fisicamente não-linear, especialmente desenvolvido para o estudo de estruturas sujeitas ao fogo. Como resistência ao fogo da estrutura analisada é inferior á resistência regulamentar, sugerem-se algumas metodologias para solucionar o problema.
- A new proposal of a simple model for the lateral-torsional buckling of unrestrained steel I-beams in case of fire: Experimental and numerical validationPublication . Vila Real, Paulo M.M.; Piloto, P.A.G.; Franssen, J.-MarcThe behaviour of Steel I-Beams exhibiting lateral-torsional buckling at elevated temperature has been studied by means of experimental and numerical analysis. The authors in an earlier paper have presented an analytical formula for the buckling resistance moment in the fire design situation. This new proposal, different from the actual proposal of the Eurocode 3 Part 1.2 has been validated in this work by comparison with the results from a set of 120 experimental and numerical tests performed on IPE 100 beams, submitted to temperatures varying from room temperature to 600 °C. The numerical simulations have been based on the measured geometrical dimensions of the cross-sections, the longitudinal imperfections, i. e. the out of straightness of the beams, the residual stresses and the yield strength. The Eurocode simple model promotes ultimate loads that depend mainly on the non-dimensional slenderness of the beams. The analytical results provided by the Eurocode 3, for a certain range of the slenderness, appear to be unsafe when compared with the numerical and experimental results. It is shown that the new proposal is safer than the Eurocode 3 formulas.
- New proposals for the design of steel beam-columns under fire conditionsPublication . Lopes, Nuno; Vila Real, Paulo M.M.; Silva, Luís Simões; Piloto, P.A.G.; Franssen, J.-MarcThe possibility of having, in parts 1-1 and 1-2 of Eurocode 3, the same approach for the design of beam-columns and for lateral-torsional buckling, was investigated by the authors in previous papers using a numerical approach, where it was concluded that those assumptions could be made. In the present paper a new approach for lateral-torsional buckling has been used with the formulae for the design of beam-columns at elevated temperature based on prEN 1993-1-1 combined with the formulae from prEN 1993-1-2. In both cases the results obtained are much better than the current design expressions, when compared with those obtained in the numerical calculations.
- Numerical and experimental evaluation of lateral torsional buckling of beams at elevated temperaturesPublication . Piloto, P.A.G.; Vila Real, Paulo M.M.; Franssen, J.-MarcWhen a beam is bent about its greatest flexural resistance axis it may twist and move laterally, before it reaches its strength limit. Although this problem of lateral torsional buckling of steel beams at room temperature is well known, the same problem at elevated temperature is not. This paper summarises the results obtained iii the scope of a research project entitled “Lateral buckling of steel I beams under fire conditions”, where a set of 120 experimental and numerical tests were performed on IPEIOO beams, submitted to temperature varying from 20 °C to 600 GC, to validate a new proposal for the buckling resistance moment of a laterally unrestrained beam under fire conditions. It will be shown that this new proposal is safer than the Eurocode 3 formulas.
- A simple model for the lateral–torsional buckling of steel I-beams under fire conditions: numerical and experimental validationPublication . Vila Real, Paulo M.M.; Piloto, P.A.G.; Franssen, J.-MarcWhen a beam is bent about its greatest flexural resistance axis it may twist and move laterally, before it reaches its strength limit. Although this problem of lateral-torsional buckling of steel beams at room temperature is well known, the same problem at elevated temperature is not. This paper summarises the results obtained in the scope of a research project entitled “lateral buckling of steel I-beams under fire conditions”, where a set of 120 experimental and numerical tests were performed on IPE 100 beams, submittted to temperatures varying from 20 °C to 600 °C, to validate a new proposal for the buckling resistance moment of a laterally unrestrained beam under tire conditions The numerical and experimental results for the lateral-torsional buckling of steel I-beams have been compared to those from the simple model presented in Eurocode 3, Part 1-2. This Eurocode simple model promotes safety levels that depend mainly on the non-dimensional slenderness of the beams. The analytical results provided by flue Eurocode 3, for a certain range of the slenderness, would now appear to be unsafe when compared with the numerical and experimental results. It will be shown that the new proposal is safer than the Eurocode 3 formulas.